广东省广播电视网络有限公司梅州分公司 郭煜辉

随着IP技术的产业化规模日益壮大，基于IP的视频传输技术趋于成熟，物联网、5G、WiFi6、IPv6等新一代信息技术无一不与IP技术紧密结合，特别是采用IP组播技术，即使用户数量成倍增长，主干网络流量也不会随之增加，为打造“智慧广电”，IP化转型升级是创新发展的必由之路。更是为广电开展直播业务IP化提供了先决条件。

1 建设方案

本项目预计在城域网上，划分直播、互动、宽带三个网络平面，其中直播网与其他网络逻辑隔离。此次直播网将建成一张独立的物理专网。直播专网建成一张专用的组播网，网络只允许组播信令跟流量通过，禁用非组播信令及流量。本次IP直播网建设将支持传输现网已有的所有直播节目，约1.8G。网络设计充分考虑日后直播节目流量增加的情形，预计达到3.6G。本次项目含两台网闸系统（省公司统建），省公司IP信号源主备路，灾备信号，本地信号经过网闸系统切换后，输出到IP直播网核心交换机上，各个分前端采用汇聚交换机接入至核心交换机中，汇聚交换机将下接接入网设备，将直播信号（组播）传至用户处。

2 信源接收层网络设计

2.1 组播信源接入

从省中心到地市中心采用双组播流的备份方式，主、备两路组播流传输到地市中心，同时有一路佛山灾备信源从省干下传到地市。

省中心主、备交换机输出不同组播源地址、不同组播组地址的组播流。地市信源接收交换机共接收四路信源，其中两路省干主备信源，一路佛山灾备信源以及一路地市本地信源。其中本地信源包含重点安播节目、本地节目、插播节目。

地市信源接收交换机启用PIM协议，与网闸进行交叉连接。网闸设备主要实现组播信号的备份与切换，并对上下层网络进行安全隔离。网闸设备上联地市信源接收交换机，接收四路信源的组播信号，并通过切换输出两路同源同组的组播信号。

2.2 本地信号回传链路

目前本地信号回传经过互动的核心，后续IP化直播后，本地信源全部割接至本地接收交换机，通过本地接收交换机回传给省中心，同时也下传给本地网闸。

2.3 核心层网络设计

核心层是地市组播分发核心，因此要求具备高可靠性、快速路由交换能力以及冗余备份能力。核心层部署两台高性能交换机，根据需求选择异地主备冗余方式或本地虚拟化方式部署，地市可根据链路资源情况决定部署方式。

一般情况下，若地市分前端上联链路基本汇聚到一个机房（如中心机房），宜采取本地虚拟化方式部署；若地市分前端上联链路按双归属设计，则应选择异地主备冗余方式部署。

2.3.1 本地虚拟化方式

如图1所示，两台核心交换机利用网络虚拟化技术虚拟成一台交换机，部署于地市核心机房，并分别与主备网闸连接，主备网闸同时向核心交换机全量推送组播流。核心交换机的环回口LoopBack0根据规划配置IP地址，作为地市直播网络的组播汇聚点（RP）。

图1 本地虚拟化方式

核心交换机采用Smart Link /Flex Link技术，使两个端口形成主备关系只有一个端口处于转发（ACTIVE）状态，另一个端口被阻塞，处于待命（STANDBY）状态，确保同一时刻核心交换机只接收到一份组播流，避免冲突。

2.3.2 异地主备冗余方式

如图2所示，两台核心交换机分别部署于两个不同的前端机房，并分别与主备网闸连接，主备网闸同时向两台核心交换机全量推送组播流。两台核心交换机的环回口LoopBack0根据规划配置相同的IP地址，作为地市直播网络的组播汇聚点（RP）。

图2 异地主备冗余方式

核心交换机采用Smart Link /Flex Link技术，使两个端口形成主备关系只有一个端口处于转发（ACTIVE）状态，另一个端口被阻塞，处于待命（STANDBY）状态，确保同一时刻核心交换机只接收到一份组播流，避免冲突。

2.4 汇聚层网络设计

IP直播城域网汇聚层网络设备主要包括地市分前端汇聚交换机、县区核心交换机、县区分前端汇聚交换机。

在地市分前端所承载的全IP业务在册用户不超过1万时部署一台直播汇聚交换机，超过1万时须按双机热备方式进行部署。分前端所承载的全IP业务在册用户小于2000时，应共用分前端互动交换机承载IP直播业务，不单独部署分前端直播汇聚交换机。

汇聚层上联均采用三层接口，启用PIM-SM协议；接入层设备接入汇聚层设备，统一使用VLAN86。

根据核心交换机部署方式不同，汇聚层网络设计方案有所区别。

2.4.1 汇聚层部署方式1（核心虚拟化）

地市分前端汇聚交换机一般部署两台，利用网络虚拟化技术虚拟成一台，与核心交换机建立PIM邻居，并静态指定组播汇聚点（RP）地址。

在地市核心交换机采用虚拟化部署方式时，汇聚交换机与核心交换机互联部署两条或两条以上物理链路，并启用链路聚合（Link Aggregation），实现汇聚网络的高可用。

2.4.2 汇聚层部署方式2（核心主备冗余）

如图3、图4所示，用户数超过1万户的地市分前端汇聚交换机一般部署两台，利用网络虚拟化技术虚拟成一台，分别与主备核心交换机建立PIM邻居，并静态指定组播汇聚点（RP）地址。

图3 汇聚层部署方式1（核心虚拟化）

图4 汇聚层部署方式2（核心主备冗余）

同时，汇聚交换机启用追踪（Track）功能监控核心上联端口状态，结合静态路由联动，通过浮动路由进行组播选路，当主路组播流路径发生故障，路由消失，自动切换至备路输出。

Track+静态路由联动可达到秒级的主备链路切换保护；若交换机支持双向转发检测（BFD）技术，则优先选择BFD+Track+静态路由联动，可使主备链路切换速度提高至毫秒级。

2.5 接入层网络设计

接入层主要是为各种业务提供接入服务，主要设备包括EPON OLT以及GPON OLT等。接入层设备建议具备万兆上联的能力，为网络提供高带宽的业务承载能力。

OLT设备采用IGMPV2协议，启用IGMP proxy功能，作为接入网络组播复制点，可有效节省OLT之上的网络带宽占用，并且避免大量IGMP报文对上层设备造成冲击。同时，建议在OLT上配置静态组播，预先加入全部组播组，提高频道切换响应速度。

ONU默认启用IGMP Snooping协议，通过建立二层的组播转发表控制组播数据报文转发。

随着IP技术的产业化规模日益壮大，以及公司“光纤到户”进程的不断加快，为促进公司全面技术转型及技术储备，降低“光纤到户”地区开展数字电视业务的网络改造成本及终端成本，公司已启动IP端到端项目并在广州、惠州、珠海开展试点。目前，试点项目进行顺利，也取得了一定的平台、网络、终端建设运维经验。