适应IPTV功能的DSLAM的网络优化.docx
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适应IPTV功能的DSLAM的网络优化
适应IPTV功能的DSLAM的网络优化
近几年来,ADSL以其高效简洁的接入方式占据了接入市场的霸主地位,目前,ADSL接入的主要业务形式为数据接入,一般给用户开通512K的带宽,用户多进行一些高速上网、高速下载的业务。
为了更好的拓展业务发展的需求,满足用户的更高层次的要求,刺激宽带接入网络的放号,提高ARPU值,IPTV业务作为新的利润增长点脱颖而出,逐渐成为各大运营商关注的焦点。
现有网络的承载能力,是运营商大规模部署IPTV业务必须要慎重考虑的因素;对IPTV业务承载能力也成为网络新一轮建设的新的关注点。
因此,对于现网千万线的设备如何改造以适应新业务的需求,更成为困扰各大运营商IPTV业务发展的重大课题。
中兴通讯经过长期的研究和分析,凭借多年电信网络的建设经验,与运营商共同制定现网设备的改造方案。
以最大程度保护运营商已有投资、平滑过渡、以更好的服务质量和性能支撑IPTV等新的增值业务。
1现网设备的情况分析
1.1现网中兴设备的基本情况
中兴通讯现有DSLAM网络设备主要分为二个系列:
9000系列产品,采用IP交换内核;
8000系列产品,采用ATM交换内核;根据上行接口的不同,分为IP接口上行和ATM接口上行。
基本网络结构图
8000系列设备具有如下几种型号,8220V2.X、8220V1.X、8210。
采用的上行接口板及主控板如下表所示:
IP上行
ATM上行
主控板
8220V2.X
WAND
WANA、WANAB
CORES
8220V1.X
WAND
WANA、WANAB
CORES
8210
WAND、WANE
WANA1、WANA、
CORES、COREB、COREA
8000系列产品ADSL规模如下:
单机框可带用户
单网元可带用户
8220V2.X
480
992
8220V1.X
480
992
8210
180
372
1.2上行接口板分析
中兴DSLAM设备上行接口板主要分为IP上行和ATM上行两类,目前IP上行接口板主要有WAND、WANE。
ATM上行接口板主要有WANA、WANA1、WANAB。
IPTV业务开展,需要采用组播技术实现视频数据传送,基于IP网络实现的,DSLAM采用ATM上行时,组播控制和复制将不在DSLAM实现。
虽然不需要DSLAM做改造,但是对整个网络的带宽要求急剧提高。
WANE由于不支持IGMPSNOOPING,也不适合开展IPTV业务,对于IPTV业务的开展,可以采取替换或者叠加的方式将接口板进行改造。
WAND,支持中兴特有的ZGMS组播管理技术,完成组播复制、组播控制、流量管理、服务质量保证等功能,能够满足IPTV业务开展的要求。
1.3设备带宽的分析
ADSL承载的传统的数据业务大多采用512K~1M的带宽,对于传统数据业务来说,这个带宽已经可以满足绝大部分的要求,但是对于IPTV业务来说,512K的带宽是无法保证视频业务的正常开展的,这就要求DSLAM设备必须支持远大于传统数据业务开展时候所需的带宽,目前中国电信采用的视频编码格式为MPEG4,每条视频流需要2M的带宽。
这样,对于用户带宽的设置至少要满足不小于2M的要求。
这就对目前承载传统数据业务的DSLAM设备提出了不小的挑战。
目前设备对IPTV的协议支持,实施ZGMS之后,完全能满足业务的需求,主要的问题可能会受限于DSLAM的内部架构带宽能力。
中兴8000系列设备,系统构架如下图所示:
8000系列各部分带宽情况如下表所示:
上行接口板型号
上行接口带宽
WAN板处理能力
CORE板与WAN板之间的带宽
CORE板的处理能力
每块用户板和CORE板之间的带宽
WAND
4×100M
350M
400M
100M
CORES
800M(每块WAN单板400M,最多支持二块WAN板达到800M)
800M
COREB
400M(只能支持一块WAN单板)
上述COREB描述同样适用于COREA,但COREA仅可带一个8000机框,不能支持扩展框。
以上面表格中的数据来看:
如果采用1块WAND板上行,采用CORES/COREB板,最可能产生瓶颈的地方在于WAND板的处理能力部分,该部分的带宽为350M.。
根据统计,目前现网大部分DSLAM传统数据业务上行宽带平均为30-50M。
去除传统数据业务的30-50M带宽,余下的300M带宽可以开展IPTV业务。
如果采用2M的视频流,可以同时支持并发用户数为150个。
《中国电信集团公司IPTV平台承载网络技术规范》建议用户集线比定义为1:
4,也就是说可以部署IPTV业务的用户数可以达到600个。
如果配置采用CORES板,可以同时配置两块WAN板上行。
对于两块WAND板来说,处理能力将翻倍,相应的并发用户数为300个,可以申请IPTV的用户数达到1200个。
对于目前8000设备,设备满配的时候,完全能够满足IPTV业务开展的要求。
1.4设备性能的分析
视频业务对网络的丢包,时延,抖动都有严格的要求:
丢包率:
丢包对于画面质量和音频效果都会产生明显影响。
音频效果可以承受的丢包率为5%,而视频质量则为1%的丢包率。
抖动:
抖动(用延迟的标准差来表示)对画面连贯性和音频效果会产生影响,指标为50ms。
延迟:
平均延迟的大小会影响视音频交流的实时性,但基本不影响画面质量、画面连贯性和音频效果;平均的时延为200ms;
这个要求是针对整个承载网络的,无论用户开通多少,都需要达到上述条件才能够满足视频业务传送的需求。
如果通过DSLAM的各类用户流量在正常范围内,中兴通讯DSLAM设备时延一般在10ms、丢包率为10-7,抖动远远小于50ms。
当某类用户的流量超过正常范围,能够采用Qos机制来保证各类用户的最合理的带宽分配和业务质量。
对于8000设备来说,在ATM范围内(主要是CORE板)是采用ATM的流量控制机制以及Qos保证机制来保证用户业务的正常进行,在IP范围内(主要是WAN板)利用以太网技术的Qos保证机制来保证业务的开展,目前WAN板侧上联端口支持队列技术,可以根据802.1P等进行优先级分类,队列调度采用WFQ和WRR调度算法实现队列调度。
可以基于分级流量管理的理念来设计整个系统的QoS保证机制,即在IPWAN板上对不同类型的业务流(直播、点播、单播等)进行区分,实现业务类型级的优先级调度,保证高优先级业务类型(直播、点播等)的业务质量。
而通过IPWAN板到CORE的流量在可以充分利用ATM强大的基于连接或者流的流量管理TM能力,对每个用户、每个VC的不同业务流进行更加精细的流调度与管理,保证用户级别内不同业务的优先级,使用户的高优先级业务(直播、点播等)的质量得到保证。
这种实现机制可以巧妙地将IP/ETH的TM技术与ATMTM技术相融合,充分利用系统不同层次上的能力,将IP/ETH与ATM的优势完美发挥,劣势相互弥补。
同时此机制相当于在通常系统的TM调度层次上增加了一个调度层次,可以更好地实现系统设备的流控粒度与精度。
2现网IPTV业务优化的技术实现
2.1IPTV业务发展的阶段分析
IPTV业务开展初期,用户量不会很多,用户的集线比可以取在1:
5甚至更低,随着IPTV业务的不断成熟,那么用户量也逐渐加大,用户的集线比也在增长,预计可以达到1:
4左右,按照乐观的估计,这个发展阶段大概在一年左右,之后进入IPTV业务发展的成熟期,在IPTV业务发展的成熟期,用户的集线比可能会达到1:
2甚至在某一个时间段会达到1:
1。
那么对设备将会有更高的要求。
中兴通讯近一、二年供货的DSLAM设备考虑到了视频业务开展的需求,硬件方面多能满足视频业务开展的需求,但是,早期供货市场的DSLAM设备,由于技术的限制,所以无法满足视频业务开展的需求,对于这一部分的用户,需可以按照IPTV发展的不同时期来进行网络优化。
2.2IPTV业务发展初中期的优化策略
2.2.1设备的带宽优化
2.2.1.18210
1)单机框
8210采用COREB板,上行接口板采用WANA1、WANA,单机框可带用户数为180线。
建议更换WANA、WANA1为WAND板上行。
普通数据业务和IPTV,也可采用同一IP上行接口,也可以采用分离的接口上行。
能够满足150个并发2M视频流,完全能满足目前8210设备单机框满配180用户满配开展IPTV业务。
8210采用COREB/CORES板,上行接口板采用WANE,单机框可带用户数为180线。
建议更换WANE板为WAND板上行。
普通数据业务和IPTV,也可采用同一IP上行接口,也可以采用分离的接口上行。
能够满足150个并发2M视频流,完全能满足目前8210设备单机框满配180用户满配开展IPTV业务。
2)扩展框
如果8210机框进行了扩展,扩展方式是8210带8210的扩展框,可以带372线用户,采用以上替换方案时,能够支持并发150个2M的视频流,对于8220每单元992L时,集线比可以达到1:
2.5。
能够满足IPTV业务开展的部署。
在部分局点,有8210主框带8220从框的情况,最大用户数可以达到692线,采用以上替换方案时,能够支持并发150个2M的视频流,集线比可以达到1:
4.6。
基本可以满足IPTV业务开展初期的部署。
如果需要同时支持ATM上行和IP上行,必须将COREB更换为CORES板;如果需要同时支持二块WAND板,也必须将COREB更换为CORES板。
采用CORES的8210的改造方案参见下一节8220的改造部分。
2.2.1.28220V1.X和8220V2.X
1)单机框
8220采用CORES板,上行采用WANA1、WANAB、WANA,单机框可带用户数为480线,建议叠加一块WAND板以满足IPTV业务开展的需求,普通数据业务仍旧从原有ATM上行,IPTV业务从IP接口上行。
8220单机框,采用WAND+CORES板的模式,能够支持并发150个视频流,对于8220单机框480L,集线比可以达到1:
3.2。
完全能够满足IPTV业务的部署。
8220采用CORES板,上行采用WANE,单机框可带用户数为480线,建议更换WANE为WAND板。
普通数据业务和IPTV,也可采用同一IP上行接口,也可以采用分离的接口上行。
能够支持并发150个2M的视频流,对于8220单机框480L,集线比可以达到1:
3.2。
完全能够满足IPTV业务的部署。
2)扩展框
8220采用扩展机框进行扩展的时候,满配最大用户数可以达到992线。
采用以上替换方案时,能够支持并发150个2M的视频流,对于8220每单元992L时,集线比可以达到1:
6.6。
能够满足IPTV业务开展初期的部署,日后随着IPTV用户增长和并发增加后,可以再增加一块WAND上行,使并发用户数达到300个,满配时的集线比达到1:
3.3,就能够满足IPTV业务的部署要求。
2.2.1.3级联
级联的情况下,作为级联的根节点的设备,其带宽的要求更高,对于IPTV业务的开展,根节点设备的负担将进一步加重。
建议重新进行网络规划,避免单节点级联级数过多的情况发生。
2.2.2用户带宽的进一步优化
目前采用的DSL技术主要为ADSL技术,ADSL技术所实现的用户速率与线路的传输距离有很大的关系,随着传输距离的加大,用户速率会不断减小,为了保障用户的使用速率,可以考虑将DSLAM节点进一步下移,将中小容量的设备进一步靠近用户(例如放在楼道中,或者采用户外机柜放置在用户侧),缩短用户线路的传输距离。
现在的ADSL用户一般开通512Kbps的速率,随着近两年来用户不断提速,部分用户也开通2Mbps的速率,但是,对于IPTV业务的开展来说,由于目前各大运营商倾向于采用MPEG4的编码格式,MPEG4编码后的视频流速率需要1.2~1.5Mbps,加上封装的开销、控制流、网络流量波动、用户传统数据上网也需要一定的带宽等因素,每个用户的速率不能小于2Mbps。
基于上述考虑,DSLAM到用户侧的带宽也需要进一步优化。
基于ADSL2+、VDSL等技术将成为DSL技术中提高带宽的技术基础。
随着用户数量和用户需求的不断加大,可以考虑混插支持ADSL2+、VDSL的单板来提供更高的带宽和服务保障。
2.2.3Qos能力的进一步提升
对于8000设备来说,在CORE板侧是采用ATM的流量控制机制以及Qos保证机制来保证用户业务的正常进行,在WAN板侧利用以太网技术的Qos保证机制来保证业务的开展,完美的将二者结合起来,是技术上的一大突破。
对于Qos的保障,DSLAM主要提供多PVC的Qos、单PVC的Qos的支持。
对于WAN板侧,采用优先级队列技术保证各类用户、各类流的带宽,尽力减少突发流量造成的丢包、抖动、时延的现象。
该功能需要软件升级现有网络WAND板来实现。
对于下行的流,WAN板采用根据流分类的优先级调度策略,保证各种业务的带宽及Qos,可以按照业务的不同类型分为多个优先级队列,根据WFQ、WRR系统进行调度。
2.2.4组播控制能力
组播业务的开展相对单播业务来说,具有更为复杂的控制机制,对于组播业务的控制点来说,可以规划在BRAS设备和DSLAM设备上,当然,在DSLAM设备上做组播控制将具有更大的优势,一方面网络的发展趋势将向多边缘发展,控制将更多的向边缘节点分散,另一方面在越靠近用户的地方进行控制,能够使控制的反映速度更快,控制时间更短。
目前WAND可以实现的组播控制如下,对于现网的WAND板,可以通过软件升级支持下述功能:
组播性能
支持情况
组播组数量
512
用户频道切换时间
<1s
用户加入组播组时间
<20ms
用户离开组播组时间
<6s
IGMPSnooping
支持
IGMPProxy
支持
MVR
支持
本地组播权限控制
支持
AC配置功能
支持
组播源的控制管理
支持
组播业务的优先级
支持
PRV功能
支持
CDR功能
支持
2.3IPTV发展后期的网络优化
基于上述分析,中兴公司提出网络改造成本最低最快捷的方式,但是,随着IPTV业务的发展,在两三年后IPTV的用户数可能会呈现几何级数的增长,IPTV尤其是直播业务的流量模型将会与常规的数据业务表现出完全不同的流量模型,某些业务集中的节点,用户的集线比有可能在1:
2以上,甚至会经常出现1:
1的情况,采用上述方式虽然相当长一段时间可以满足IPTV业务的发展,但是在IPTV完全普及的情况下可能还会有约束。
而运营商如果将IPTV业务视为普及性业务,就必须要求所有的现网设备更好的满足业务发展的要求。
对于这样的情况,中兴公司也正在进行更加完善的研发探索和实践。
目前,中兴已经投入大量的研发,专门针对8000系列产品现网改造的情况,研发可以满足1:
1集线比的IPTV解决方案。
改方案的核心思想是采用具有数十G吞吐能力的新核心交换板进行现网8000系列CORE板的替换。
该核心板板的处理能力以及总线能力将更为强大,面对上千线甚至更多的IPTV用户,面对更高带宽的ADSL2+等技术的普及,能够完全满足带宽和Qos方面的需求,更彻底的满足各类业务的需求。
3IPTV业务优化的工程实施
以下面的实例说明对现网设备进行IPTV功能优化的工程实施。
例如:
某局点有一台8210(配置为COREB板、ATUCC、WANA上行),需要能够支持满网元的用户开展IPTV业务,用户集线比暂定1:
3。
优化方案如下:
1、8210采用WANA、WAND叠加上行,组播用户规划到WAND板,需要更换CORES板。
工程实施流程如下:
在实际工程中,需要更换CORES板并对8210设备WANA上部分IPTV用户进行割接,特做以下建议:
1)工程实施前的勘察工作
按照《ZXDSL设备工程勘察报告》的要求,现场考察每个DSLAM点的机房情况,并做好相关数据的记录。
2)工程实施前的准备工作
1、记录COREB板上的相关数据及配置;
2、通过FTP服务器备份并保存COREB板的数据及配置,备份并保存WANA板配置。
3)工程实施步骤
1、拔下COREB板,插入CORES板
2、插入WAND板
2、将IPTV用户割接到WAND上,
4)工程测试
1、测试TELENT功能是否能正常使用
2、测试业务可否正常使用,用户可否能正常上网。
3、检查CORE板的用户数据及系统数据配置是否正常
4、如果现场是有主备CORE板,测试主备切换功能
5、对主区及从区的版本进行切换测试
6、测试网管是否可正常使用
附版本升级指导书
版本升级指导书
升级内容
ZXDSL8220从V1.X升级到V1.1.2k
升级准备
保存CORE板/WANE板/WAND/LAN/IMA数据。
准备好计算机,带WFTP32和TFTP服务器。
准备交叉网线和交叉串口线。
升级步骤
退回步骤
除CORE板外,其它单板采用与升级步骤相同的步骤退回原版本。
CORE板可以用chgver命令直接切换回原版本。
备板备件升级安排
Core/WANE板/WAND/LAN/IMA/WANA/ATUG板备板也要升级到相同版本
注意事项
如果CORE板的原版本是V2.X版本,需要重新烧结BOOTROM,烧结方法详见<升级方法>.
WANE板升级方法见8210V2.1升级方法。
升级后测试项目
测试网管是否正常通讯,测试业务是否正常,端口是否吊死。
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