蔡智慧

摘要：筆者主要介紹了IPTV的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)和二級(jí)組播組網(wǎng)方式，并重點(diǎn)探討了如何利用網(wǎng)絡(luò)虛擬化、anycast RP技術(shù)解決設(shè)備冗余和BFD技術(shù)解決鏈路冗余等技術(shù)實(shí)踐方案。

關(guān)鍵詞：IPTV；anycast RP；BFP；multicast

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）12-0011-02

1 IPTV組網(wǎng)架構(gòu)

隨著信息科技技術(shù)在廣播、電影、電視行業(yè)的廣泛應(yīng)用，畫(huà)面、聲音、文字等的有效結(jié)合增加了廣播電視節(jié)目的感染力。

與其他行業(yè)相同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的廣播電視行業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。其與廣播內(nèi)容的有機(jī)整合，使用廣播電視的性能更加完善，使電視傳媒給觀眾們提供了更加豐富、多元的內(nèi)容和按需所取的方式，滿(mǎn)足了信息時(shí)候，大眾用戶(hù)的大部分需求。筆者對(duì)提供該能力的平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。

IPTV基于IP網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，因此需要考慮網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的獨(dú)立性和穩(wěn)定性。隨著運(yùn)營(yíng)商集約化、業(yè)務(wù)的集中式部署思路。同時(shí)又要考慮到網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，節(jié)約省集中設(shè)備資源的前提下，目前運(yùn)營(yíng)商的IPTV組網(wǎng)主要采用二級(jí)組播、獨(dú)立組播域的方式部署。

在省集中層面，全省每個(gè)地市部署一套系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)區(qū)域中心）接收省中心通過(guò)組播下推的視頻流，所有地址部署平臺(tái)配置相同的RP和相同的組播IP地址。

地市區(qū)域中心以允當(dāng)組播接收者的角色接收到省中心碼流后，同時(shí)又以組播提供者的角色面向城域網(wǎng)用戶(hù)提供組播服務(wù)。具體組網(wǎng)如圖1所示：

2 二級(jí)組播部署的方式

IPTV的內(nèi)容下推部署有三種方式類(lèi)型。

方式一：省中心向地市區(qū)域中心推直播節(jié)目?jī)?nèi)容時(shí)，采用單播的方式，再由地市區(qū)域中心以組播的方式向城域網(wǎng)用戶(hù)提供節(jié)目碼流，此種方式主要是如果省內(nèi)地市太多，就需要省中心提供多套面向地市提供服務(wù)的省中心節(jié)目碼流服務(wù)器，同時(shí)由于又要考慮平臺(tái)設(shè)備的冗余性，平臺(tái)部署的設(shè)備服務(wù)器要新增加兩倍的數(shù)量，但對(duì)于省到地節(jié)目流下推，可以通過(guò)控制單播路由的方式，做到省到地節(jié)目?jī)?nèi)容承載冗余鏈路的負(fù)載均衡。

方式二：省中心向地市區(qū)域中心推直播節(jié)目?jī)?nèi)容，采用組播的方式。地市區(qū)域中心向城域網(wǎng)用戶(hù)推流時(shí)同樣也將采用組播，由于省中心的組播流只在地市區(qū)域中心進(jìn)行終結(jié)，同時(shí)又為了每個(gè)地市城域網(wǎng)內(nèi)部只采用本區(qū)域內(nèi)的RP，所以將采取在地市區(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上配置兩個(gè)RP地址，并采用RP加ACL的方式，使每個(gè)RP只對(duì)特定的組播地址進(jìn)行注冊(cè)。同時(shí)又降低了全省所有地市由于RPF所帶來(lái)的組播故障風(fēng)險(xiǎn)。將PIM鄰居終結(jié)在每個(gè)城域網(wǎng)A類(lèi)與D類(lèi)路由器的三層接口。具體部署方式如圖2所示：

方式三：省中心一套組播流直接向全省所有用戶(hù)提供直播節(jié)目流服務(wù)。此種組網(wǎng)雖然簡(jiǎn)化了地市區(qū)域中心節(jié)點(diǎn)的組播服務(wù)器的部署，但由于全省需要共用同一個(gè)RP地址，但各地市城域網(wǎng)設(shè)備的RPF檢測(cè)環(huán)境的復(fù)雜度有所增加，同時(shí)故障時(shí)影響用戶(hù)的范圍面較大。

針對(duì)以上三種組網(wǎng)方式的權(quán)衡利弊，目前運(yùn)營(yíng)商大部分采用第二種二級(jí)組播下推直接節(jié)目流的方式。

3 設(shè)備和鏈路冗余

目前運(yùn)營(yíng)商重要平臺(tái)都將采用主備冗余和負(fù)載均衡冗余的方式。

3.1 IPTV環(huán)境中的設(shè)備冗余

1）在IPTV環(huán)境中的省到地區(qū)域中心組播推流的RP設(shè)備方面，由于區(qū)域中心基本都是直接與服務(wù)器對(duì)接，為了解決端口密度和三層網(wǎng)絡(luò)中多臺(tái)主機(jī)在同一網(wǎng)段的通信問(wèn)題，一般采用交換機(jī)部署，目前國(guó)內(nèi)幾家大的廠家都對(duì)虛擬化技術(shù)比較成熟。所以一般都采用兩臺(tái)三層交換機(jī)設(shè)備進(jìn)行虛擬化來(lái)解決省中心和區(qū)域中心組播RP的設(shè)備冗余問(wèn)題。

2）在IPTV環(huán)境中的區(qū)域中心到用戶(hù)側(cè)推流的RP設(shè)備方面，根據(jù)pim-sm組播的工作機(jī)制，RP只承擔(dān)組播源和接收者的注冊(cè)功能，只需要三層路由可達(dá)的路徑滿(mǎn)足RPF檢測(cè)機(jī)制即可滿(mǎn)足需求。所以一般采用城域網(wǎng)的SR或者CR路由器承當(dāng)RP的工作。而且國(guó)內(nèi)外主流廠家的路由器一般都支持anycast RP帶來(lái)的冗余場(chǎng)景。具體部署方式如圖3所示：

3.2 IPTV環(huán)境中的鏈路冗余

由于以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，目前運(yùn)營(yíng)商對(duì)于長(zhǎng)途遠(yuǎn)距離的傳輸，一般采用波分，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的GE端口進(jìn)行流量承載。

由于各個(gè)地市城域網(wǎng)以通過(guò)A類(lèi)與D類(lèi)路由器運(yùn)行BGP的方式，實(shí)現(xiàn)各地市之間的163公網(wǎng)之間的互聯(lián)互通。但每個(gè)地市城域網(wǎng)的區(qū)域中心都需要向IPTV省中心獲取組播碼流。具體如圖二，在這種場(chǎng)景下，由于在IPTV的組網(wǎng)中，各地市之間并不需要相互通，即只和省中心通信即可，為了減輕網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，一般IPTV的省到地鏈路都采用靜態(tài)路由進(jìn)行精確控制目標(biāo)流量的轉(zhuǎn)發(fā)。

由于中間經(jīng)過(guò)了傳輸波分設(shè)備，對(duì)于一條省到地的鏈路，如果省中心的設(shè)備板卡故障，地市區(qū)域中心設(shè)備端口肯定不能檢測(cè)到，那么區(qū)域中心指向省中心的靜態(tài)路由就不會(huì)消失，這樣就將出現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中被丟棄的情況。在這種環(huán)境下，靜態(tài)路由的鏈路冗余環(huán)境一般只有兩種，分別的VRRP和BFD路由鏈動(dòng)。但筆者建議在組播環(huán)境中盡量不要使用VRRP。由于IPTV數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模一般比較大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用比較多，收斂速度慢，再加上VRRP協(xié)議本身需要組播來(lái)維持，因此，使用VRRP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)組播流量一般遠(yuǎn)大于同等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，這些組播流如果不加以控制，容易形成組播風(fēng)暴，造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部也有一些依賴(lài)廣播和組播而實(shí)現(xiàn)的功能，如NTP、ARP等。這些組播的存在，可能會(huì)在某一時(shí)刻造成局部的網(wǎng)絡(luò)“塞車(chē)”，演變成滾雪球的效應(yīng)，甚至成為形成組播風(fēng)暴的誘因。對(duì)各類(lèi)組播包的控制復(fù)雜，不易維護(hù)。因此，筆者不建議采用此種方式。筆者在實(shí)施部署時(shí)就碰到過(guò)組播風(fēng)暴的情況，導(dǎo)致IPTV業(yè)務(wù)組播報(bào)文不能正常被轉(zhuǎn)發(fā)接收。BFD雙向鏈路轉(zhuǎn)發(fā)檢查技術(shù)，主要為了解決網(wǎng)絡(luò)中鏈路中斷時(shí)在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)路由環(huán)境中加快路由收斂的問(wèn)題。但此技術(shù)主要考慮的問(wèn)題是異廠家設(shè)備之間的對(duì)接運(yùn)行有一定的難度。所以在IPTV的組網(wǎng)環(huán)境中，對(duì)于平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備盡量采用同一廠家相同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。具體部署方式如圖4所示：

4 結(jié)束語(yǔ)

建設(shè)支持大規(guī)模組播業(yè)務(wù)的綜合網(wǎng)絡(luò)，減輕網(wǎng)絡(luò)流量帶寬壓力，給運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)提出了前所未有的挑戰(zhàn)。以上是筆者對(duì)IPTV承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)過(guò)程中的一些淺薄認(rèn)識(shí)，主要介紹了如何利用組播技術(shù)對(duì)承載網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的一些問(wèn)題，在組播部署方面提出了探討思路，融合了一些新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，希望能對(duì)參與IPTV承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)的辛勤勞動(dòng)工作者有一定參考價(jià)值。