嘉興廣電IP城域網(wǎng)無源化建設(shè)與管理

文/沈鋒 俞驍敏

概述

嘉興華數(shù)廣電網(wǎng)絡(luò)公司為了積極響應(yīng)國家“三網(wǎng)融合”“寬帶中國”戰(zhàn)略，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不斷擴大，接入傳輸和交換能力不斷增強，而且隨著互動業(yè)務(wù)向著高清化、4K化、多元化發(fā)展，這些對IP城域網(wǎng)的穩(wěn)定性和延展性提出了更高的要求。原有IP城域網(wǎng)絡(luò)隨著業(yè)務(wù)發(fā)展出現(xiàn)了以下問題：

（1）骨干以及接入網(wǎng)絡(luò)面臨質(zhì)量和性能的瓶頸。

（2）設(shè)備功能單一，管理分散，遠程管理能力較弱。

（3）維護人員需要學習不同的設(shè)備指令(CLI)來維護設(shè)備，很不方便。

（4）廣電傳統(tǒng)的POP機房條件簡陋，非標準化問題突出。

近年來，嘉興華數(shù)通過積極探索與實踐，以網(wǎng)絡(luò)的無源化改造為抓手，與智能網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)結(jié)合運用，較好地解決了上述問題。

1.無源化建設(shè)

1.1 現(xiàn)狀分析

圖1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

嘉興華數(shù)四個核心機房分布在城區(qū)的四個方向，每個核心機房部署的核心交換機與匯聚交換機構(gòu)成IP城域網(wǎng)的核心層+匯聚層網(wǎng)絡(luò)，承擔了嘉興市區(qū)城域網(wǎng)業(yè)務(wù)的接收和轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)。四個機房之間的核心層網(wǎng)絡(luò)共同組成了嘉興華數(shù)城域網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)。核心機房位于城區(qū)的四個方向，有利于城市環(huán)網(wǎng)的建設(shè)，但是，每個機房內(nèi)大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和分散的地理位置也給設(shè)備管理帶來了一定的壓力。核心層網(wǎng)絡(luò)與省公司浙江華數(shù)的省干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有大量的互聯(lián)業(yè)務(wù)，這就需要兩者之間建立大量的互聯(lián)路由來維持通信工作，保證業(yè)務(wù)的正常運作。在IP城域網(wǎng)中，隨著高帶寬寬帶業(yè)務(wù)和高清視頻業(yè)務(wù)的規(guī)?；械暮诵摹獏R聚—小區(qū)機房—LAN光點（圖1）這種組網(wǎng)模式無論是接入模式還是硬件性能都已經(jīng)無法滿足高帶寬業(yè)務(wù)的需求。廣電原有的網(wǎng)絡(luò)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與業(yè)務(wù)需求的變化已經(jīng)成為掣肘廣電業(yè)務(wù)發(fā)展的一個重要因素，網(wǎng)改迫在眉睫。

1.2 城域網(wǎng)改造升級

為了解決網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和設(shè)備性能的瓶頸，提高網(wǎng)絡(luò)的可管理性，降低網(wǎng)絡(luò)維護的難度，提高網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點的穩(wěn)定性。嘉興華數(shù)根據(jù)多年的運營和維護經(jīng)驗對IP城域網(wǎng)實施進行了改造升級。

城域網(wǎng)全面升級時的核心交換機與匯聚交換機主要使用了華為S12712和S5720。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時使用設(shè)備集群技術(shù)，有效減少了管理設(shè)備的數(shù)量。核心設(shè)備利用CCS2技術(shù)（Cluste Switch System Generation2），通過交換網(wǎng)板直接依靠集群接口進行互聯(lián)。四個核心機房中的核心層網(wǎng)絡(luò)改造后，均使用兩臺華為S12712進行虛擬化組成集群，匯聚層網(wǎng)絡(luò)采用兩臺華為S5720進行虛擬化組成集群（圖2）。

圖2 交換機集群

骨干網(wǎng)主要由一個中心機房、三個分機房組成，中心機房由一臺核心交換機設(shè)備四路10G鏈路與省級網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，各個機房通過兩臺交換機堆疊虛擬化為一臺設(shè)備互聯(lián)，中心機房互聯(lián)交換機下行與中心堆疊交換機和三水灣堆疊交換機互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)主要覆蓋的業(yè)務(wù)為主營IPTV和寬帶業(yè)務(wù)，寬帶業(yè)務(wù)由核心機房和各個分中心機房各有兩條10G的鏈路與部署在中心機房的兩臺SR撥號服務(wù)器互聯(lián)做均衡負載實現(xiàn)，IPTV業(yè)務(wù)在整個城域網(wǎng)中通過三層地址互聯(lián)實現(xiàn)通信。中心、三水灣、河西、城南構(gòu)成4個機房城域網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)網(wǎng)IGP協(xié)議使用IS-IS互聯(lián)，與外網(wǎng)互聯(lián)使用BGP協(xié)議，內(nèi)網(wǎng)骨干路由之間同時使用IBGP協(xié)議，所有核心上的不同vlan的業(yè)務(wù)地址段靜態(tài)路由都引入IS-IS之中。

在3層交換中，為了節(jié)省地址，簡化配置，在匯聚層交換機中所有的社區(qū)IPTV業(yè)務(wù)被劃分為不同的VLAN，每個VLAN分配了一個21位地址段，然后通過交換機上行口與核心互聯(lián)，在核心上配置靜態(tài)路由將這些分配的地址指向該匯聚交換機，最后在核心交換機上將這些靜態(tài)路由導入到IS-IS路由表中。城域網(wǎng)中所有骨干之間的鏈路通過對IS-IS的配置能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的變化迅速感知，可以使路由器快速地感知拓撲的變化并且重新計算路由，從而提高收斂速度。

1.3 接入網(wǎng)無源化建設(shè)

利用EPON（Ethernet Passive Optical Network）技術(shù)，我們對嘉興華數(shù)接入側(cè)網(wǎng)絡(luò)進行全面的升級。在核心機房部署OLT設(shè)備與匯聚層華為S5720互聯(lián)，在用戶側(cè)部署ONU代替原有的小區(qū)樓道接入交換機，中間利用ODN（Optical Distribution Network）網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。小區(qū)POP機房內(nèi)拆除原有的匯聚交換機和光纖收發(fā)器模塊，設(shè)置ODF框?qū)崿F(xiàn)ODN網(wǎng)絡(luò)的跳接。升級完成后，POP機房內(nèi)不再有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的供電設(shè)備，實現(xiàn)無源化。OLT的PON口支持1:64的分光比，在實際應(yīng)用中，嘉興華數(shù)采用1:32的分光比，相較于原有的POP機房48口匯聚交換機，OLT支持的接入側(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量有巨大的提升，從而減少了匯聚設(shè)備的數(shù)量，節(jié)約了大量的管理IP，方便了網(wǎng)絡(luò)運維人員的管理。

1.4 建設(shè)以及成果

截至2018年5月底，嘉興華數(shù)完成了四個核心機房8臺華為S12712型交換機和24臺華為S5720交換機的部署工作，每臺設(shè)備配備冗余主控引擎，以及高密度萬兆板卡和千兆板卡。每個機房的華為S12712和S5720分別組建集群，配置ISIS和BGP協(xié)議。與此同時，市區(qū)內(nèi)的所有小區(qū)按計劃有序地進行POP機房無源化改造工作，目前，城區(qū)所有小區(qū)POP機房無源化改造基本完成。POP機房的無源化改造工作，解決了原來的POP機房環(huán)境問題，也減少了接入網(wǎng)有源設(shè)備的數(shù)量，進一步提升了接入網(wǎng)的質(zhì)量。

（1）完成了嘉興華數(shù)城域網(wǎng)的全面升級工作。核心層設(shè)備集群具備了34.88T的交換能力與80G的互聯(lián)帶寬，消除了設(shè)備的單點故障，滿足嘉興華數(shù)未來五年業(yè)務(wù)的發(fā)展需要。接入層利用EPON技術(shù)實現(xiàn)了無源化改造，有效減少了接入層的有源設(shè)備，提升了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

（2）使用ISIS和BGP協(xié)議確保路由的穩(wěn)定性。核心層網(wǎng)絡(luò)采用ISIS和IBGP進行域內(nèi)路由通信，使用EBGP進行域外路由尋址，大大減少了數(shù)據(jù)在城域網(wǎng)中通信的網(wǎng)絡(luò)延遲，避免網(wǎng)絡(luò)震蕩，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，提升了用戶感知。

嘉興華數(shù)積極推進雙向網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，互動電視業(yè)務(wù)和云寬帶業(yè)務(wù)用戶規(guī)模增長迅速，截至本文撰寫時嘉興市區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)共有12萬戶互動電視用戶和7萬云寬帶用戶。隨著技術(shù)的進步，嘉興華數(shù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，互動電視從原有的標清節(jié)目發(fā)展到了高清節(jié)目并向4K逐漸演進，用戶寬帶業(yè)務(wù)從10M帶寬發(fā)展到了100M帶寬接入。

2.IP城域網(wǎng)管理

2.1 城域網(wǎng)管理現(xiàn)狀

硬件層面：核心機房內(nèi)都有核心交換機、匯聚交換機以及EPON網(wǎng)絡(luò)中的OLT 設(shè)備，設(shè)備種類繁多，數(shù)量大且隨著業(yè)務(wù)開展的需要將會不斷地新增設(shè)備，設(shè)備管理工作面臨著巨大的壓力。

業(yè)務(wù)接入層面：隨著高帶寬業(yè)務(wù)和高清視頻業(yè)務(wù)的推廣接入設(shè)備網(wǎng)元數(shù)量以及業(yè)務(wù)量激增，對日常網(wǎng)絡(luò)維護提出了更高要求，如何有效管理接入側(cè)設(shè)備，提高用戶的體驗和感知是迫切需要解決的問題。

所以，隨著嘉興華數(shù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、設(shè)備、規(guī)模的不斷擴展，網(wǎng)絡(luò)管理越來越復(fù)雜，迫切需要一套統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)智慧管理系統(tǒng)（圖3），幫助運維人員高效的管理網(wǎng)絡(luò)，為公司業(yè)務(wù)的正常運營提供保障。

圖3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.2 智能網(wǎng)管平臺部署與應(yīng)用

2.2.1 城域網(wǎng)管理eSight

考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多樣性與豐富性，我們在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的時候利用SDN（ Software Defined Network）規(guī)劃，將設(shè)備的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與管理功能分離，引入eSight智能網(wǎng)管平臺協(xié)助網(wǎng)絡(luò)運維?！耙酝負錇橹行?，簡化管理，提升運維效率”的管理理念，通過統(tǒng)一管理平臺對網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進行可視化操作。

在不同層次的網(wǎng)絡(luò)配置不同的IP地址段加以區(qū)分，智能平臺通過SNMP協(xié)議解析配置的IP網(wǎng)段地址，逐個針對有效IP地址發(fā)送SNMP連接請求，對于能正常收到SNMP響應(yīng)報文的IP地址，則認為設(shè)備發(fā)現(xiàn)成功，從而實現(xiàn)平臺對設(shè)備的自動發(fā)現(xiàn)，并將結(jié)果列表供運行維護中心的網(wǎng)絡(luò)工程師選擇需要加入的設(shè)備。然后，通過LLDP協(xié) 議（Link Layer Discovery Protocol）、Sidebyside鏈路和MAC轉(zhuǎn)發(fā)表計算設(shè)備的邏輯鏈路，確定設(shè)備層次并添加到網(wǎng)絡(luò)拓撲中。在城域網(wǎng)中通過eSight平臺可以實現(xiàn)：

（1）故障的主動預(yù)防。

（2）維護全方位可視化診斷。

（3）設(shè)備的自動發(fā)現(xiàn)。

（4）業(yè)務(wù)的快速開通。

2.2.2 接入網(wǎng)管理NNM

在接入網(wǎng)絡(luò)中，為了對EPON網(wǎng)絡(luò)進行更高效率、更便捷的管理，我們引入了Nview NNM（Raisecom Nview Network Node Management System）智能網(wǎng)管平臺。采用標準信管理網(wǎng)絡(luò)（TMN）模型，自上而下主要分成業(yè)務(wù)管理層、服務(wù)管理層、網(wǎng)絡(luò)管理層、網(wǎng)元管理層、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元層等。NView NNM智能網(wǎng)管平臺主要作用于TMN模型的網(wǎng)絡(luò)管理層和網(wǎng)元管理層，向上對網(wǎng)絡(luò)進行配置、控制和監(jiān)督，向下管理傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)的網(wǎng)元（圖4）。

圖4 平臺部署示意圖

在每一臺OLT上啟用SNMP協(xié)議，通平臺使得需要管理的ONU（MSG）自動被平臺（iTN）發(fā)現(xiàn)，并且根據(jù)OLT與ONU的創(chuàng)建關(guān)系生成拓撲，直觀展示了設(shè)備之間的真實拓撲關(guān)系。OLT通過ONU不同的端口標識（LLID）進行管理，節(jié)約設(shè)備管理IP。所有發(fā)現(xiàn)設(shè)備會根據(jù)型號生成相應(yīng)的可視化面板，如RS5508型OLT，RS5108型ONU可以直接通過面板進行OLT的業(yè)務(wù)配置，ONU發(fā)現(xiàn)注冊和ONU的業(yè)務(wù)下發(fā)。無需使用CLI命令行進行配置，減少了因為設(shè)備型號不同導致的配置命令的不同，并且支持模版批量導入，加快了運維人員設(shè)備的配置與業(yè)務(wù)更改。并且通過分權(quán)管理的方式，不同用戶權(quán)限可以管理和進行的操作不同，防止平臺數(shù)據(jù)被篡改或者誤操作。

通過NView智能平臺實現(xiàn)了：

（1）設(shè)備統(tǒng)一管理，降低建設(shè)投資成本。

（2）設(shè)備自動發(fā)現(xiàn)與業(yè)務(wù)快速保障。

（3）可視化界面與邏輯拓撲圖（圖5），方便管理。

（4）實時監(jiān)控，告警過濾，處置響應(yīng)及時。

圖5 NView NNM拓撲信息

（5）分權(quán)分域管理，保障運維安全。

2.3 應(yīng)用

網(wǎng)管平臺的使用使管理人員能夠清楚地了解到在網(wǎng)設(shè)備的分布情況與槽位使用情況，方便網(wǎng)絡(luò)改造與擴容。模塊化設(shè)計使得各功能模塊即插即用，滿足不同的網(wǎng)絡(luò)需求；分布式結(jié)構(gòu)支持在線擴展網(wǎng)絡(luò)管理能力，動態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變化；專用的升級工具，升級前進行系統(tǒng)備份，為系統(tǒng)平滑升級提供了可靠保障。通過智能網(wǎng)管平臺近一年的使用，將用戶新業(yè)務(wù)開通時間由原來的48小時縮短到12小時，故障平均修復(fù)時間從原來的3小時縮短到2小時以內(nèi)，每名網(wǎng)格經(jīng)理可管理的網(wǎng)格規(guī)模從3000戶提升到了5000戶。

總結(jié)

嘉興華數(shù)作為新一代廣電數(shù)字電視業(yè)務(wù)和基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)的綜合運營商，對于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與業(yè)務(wù)推廣在考慮經(jīng)濟效益的同時積極考慮社會效益。對現(xiàn)有城域網(wǎng)的全面升級及智能網(wǎng)管平臺的應(yīng)用在提升業(yè)務(wù)競爭力的同時，提升了用戶體驗感知，積攢了良好的口碑，樹立起了嘉興華數(shù)廣電的品牌形象。

全面升級后的網(wǎng)絡(luò)可以全面支持廣電TVOS系統(tǒng)部署；建立起全市范圍內(nèi)的應(yīng)急廣播系統(tǒng)，為廣大市民應(yīng)對突發(fā)事件提供寶貴的預(yù)警時間；支持4K超高清視頻點播，為用戶提供不一樣的體驗；IPV6的應(yīng)用部署，為IPV6全省推進有較好的示范。