運營商CDN節(jié)點組網部署與實踐探討

蔡智慧

摘要：筆者主要介紹了IPTV的網絡組網架構和二級組播組網方式，并重點探討了如何利用網絡虛擬化、anycast RP技術解決設備冗余和BFD技術解決鏈路冗余等技術實踐方案。

關鍵詞：IPTV；anycast RP；BFP；multicast

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）12-0011-02

1 IPTV組網架構

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

與其他行業(yè)相同，計算機網絡技術對傳統(tǒng)的廣播電視行業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進作用。其與廣播內容的有機整合，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、多元的內容和按需所取的方式，滿足了信息時候，大眾用戶的大部分需求。筆者對提供該能力的平臺網絡進行簡單的探討。

IPTV基于IP網絡提供服務，因此需要考慮網絡區(qū)域的獨立性和穩(wěn)定性。隨著運營商集約化、業(yè)務的集中式部署思路。同時又要考慮到網絡的復雜性，節(jié)約省集中設備資源的前提下，目前運營商的IPTV組網主要采用二級組播、獨立組播域的方式部署。

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

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

2 二級組播部署的方式

IPTV的內容下推部署有三種方式類型。

方式一：省中心向地市區(qū)域中心推直播節(jié)目內容時，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用戶提供節(jié)目碼流，此種方式主要是如果省內地市太多，就需要省中心提供多套面向地市提供服務的省中心節(jié)目碼流服務器，同時由于又要考慮平臺設備的冗余性，平臺部署的設備服務器要新增加兩倍的數(shù)量，但對于省到地節(jié)目流下推，可以通過控制單播路由的方式，做到省到地節(jié)目內容承載冗余鏈路的負載均衡。

方式二：省中心向地市區(qū)域中心推直播節(jié)目內容，采用組播的方式。地市區(qū)域中心向城域網用戶推流時同樣也將采用組播，由于省中心的組播流只在地市區(qū)域中心進行終結，同時又為了每個地市城域網內部只采用本區(qū)域內的RP，所以將采取在地市區(qū)域中心網絡設備上配置兩個RP地址，并采用RP加ACL的方式，使每個RP只對特定的組播地址進行注冊。同時又降低了全省所有地市由于RPF所帶來的組播故障風險。將PIM鄰居終結在每個城域網A類與D類路由器的三層接口。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提供直播節(jié)目流服務。此種組網雖然簡化了地市區(qū)域中心節(jié)點的組播服務器的部署，但由于全省需要共用同一個RP地址，但各地市城域網設備的RPF檢測環(huán)境的復雜度有所增加，同時故障時影響用戶的范圍面較大。

針對以上三種組網方式的權衡利弊，目前運營商大部分采用第二種二級組播下推直接節(jié)目流的方式。

3 設備和鏈路冗余

目前運營商重要平臺都將采用主備冗余和負載均衡冗余的方式。

3.1 IPTV環(huán)境中的設備冗余

1）在IPTV環(huán)境中的省到地區(qū)域中心組播推流的RP設備方面，由于區(qū)域中心基本都是直接與服務器對接，為了解決端口密度和三層網絡中多臺主機在同一網段的通信問題，一般采用交換機部署，目前國內幾家大的廠家都對虛擬化技術比較成熟。所以一般都采用兩臺三層交換機設備進行虛擬化來解決省中心和區(qū)域中心組播RP的設備冗余問題。

2）在IPTV環(huán)境中的區(qū)域中心到用戶側推流的RP設備方面，根據(jù)pim-sm組播的工作機制，RP只承擔組播源和接收者的注冊功能，只需要三層路由可達的路徑滿足RPF檢測機制即可滿足需求。所以一般采用城域網的SR或者CR路由器承當RP的工作。而且國內外主流廠家的路由器一般都支持anycast RP帶來的冗余場景。具體部署方式如圖3所示：

3.2 IPTV環(huán)境中的鏈路冗余

由于以太網技術的發(fā)展，目前運營商對于長途遠距離的傳輸，一般采用波分，通過網絡設備的GE端口進行流量承載。

由于各個地市城域網以通過A類與D類路由器運行BGP的方式，實現(xiàn)各地市之間的163公網之間的互聯(lián)互通。但每個地市城域網的區(qū)域中心都需要向IPTV省中心獲取組播碼流。具體如圖二，在這種場景下，由于在IPTV的組網中，各地市之間并不需要相互通，即只和省中心通信即可，為了減輕網絡的復雜度，一般IPTV的省到地鏈路都采用靜態(tài)路由進行精確控制目標流量的轉發(fā)。

由于中間經過了傳輸波分設備，對于一條省到地的鏈路，如果省中心的設備板卡故障，地市區(qū)域中心設備端口肯定不能檢測到，那么區(qū)域中心指向省中心的靜態(tài)路由就不會消失，這樣就將出現(xiàn)數(shù)據(jù)轉發(fā)過程中被丟棄的情況。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。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)中心的網絡規(guī)模一般比較大，網絡結構比較復雜，網絡應用比較多，收斂速度慢，再加上VRRP協(xié)議本身需要組播來維持，因此，使用VRRP協(xié)議的網絡組播流量一般遠大于同等規(guī)模的網絡，這些組播流如果不加以控制，容易形成組播風暴，造成整個網絡的癱瘓。網絡內部也有一些依賴廣播和組播而實現(xiàn)的功能，如NTP、ARP等。這些組播的存在，可能會在某一時刻造成局部的網絡“塞車”，演變成滾雪球的效應，甚至成為形成組播風暴的誘因。對各類組播包的控制復雜，不易維護。因此，筆者不建議采用此種方式。筆者在實施部署時就碰到過組播風暴的情況，導致IPTV業(yè)務組播報文不能正常被轉發(fā)接收。BFD雙向鏈路轉發(fā)檢查技術，主要為了解決網絡中鏈路中斷時在動態(tài)和靜態(tài)路由環(huán)境中加快路由收斂的問題。但此技術主要考慮的問題是異廠家設備之間的對接運行有一定的難度。所以在IPTV的組網環(huán)境中，對于平臺的網絡設備盡量采用同一廠家相同類型的網絡設備。具體部署方式如圖4所示：

4 結束語

建設支持大規(guī)模組播業(yè)務的綜合網絡，減輕網絡流量帶寬壓力，給運營商網絡提出了前所未有的挑戰(zhàn)。以上是筆者對IPTV承載網絡建設和維護過程中的一些淺薄認識，主要介紹了如何利用組播技術對承載網進行優(yōu)化設計的一些問題，在組播部署方面提出了探討思路，融合了一些新的網絡技術，希望能對參與IPTV承載網絡建設和維護的辛勤勞動工作者有一定參考價值。