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IPTV LAN接入网处理方案

网络技术2022-05-07阅读
网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术,它把互联网上分散的资源融为有机整体,实现资源的全面共享和有机协作,使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。 当前的互联网只限于信息共享,网络则被认为是互联网发展的第三阶段。

在本方案中,根据IPTV业务特性,对VOD、接入认证等这部分通常采用单播方式来处理,对于BTV、nVOD这样的业务则采用组播方式来处理。针对上网业务精细化管理的需求,对上网用户采用PUPV的VLAN划分方式,而对于IPTV用户,可以根据具体情况,采用PUPV(一用户一VLAN)或PSPV(一业务一VLAN)方式来进行VLAN划分。对于VOD和认证等基于单播数据流的业务,数据转发比较简单,这里不再赘述。IPTV接入网的难点在于BTV业务组播流的处理,结合IPTV在国内尚处于初期发展阶段,现网中设备大都无法直接支持IPTV业务的现状,提出了集中组播复制和边缘组播复制两种解决方案。在IPTV发展初期,用户量较少时,采用集中复制。而在业务规模开展时,采用边缘复制。这样将组播复制的压力分散在楼道交换机上,可以满足大量IPTV用户接入的要求。

方案支持PPPOE和+认证方式。通过VLAN隔离或端口隔离来避免用户间的影响。同时通过灵活QINQ来解决精确定位用户和VLAN资源问题。另外,利用BRAS和家庭网关对用户的流量和优先级进行设定,可以有效的控制接入网中的流量,配合QOS的队列调度机制保证IPTV业务的视频质量。

方案中关注如下问题

业务分离

通过VLAN来区分不同业务

接入认证问题

采用PPPOE认证或DHCP+认证

组播复制

集中复制

边缘复制

QOS和安全

队列调度

DHCP SNOOPING OPT82

用户隔离

频道快速切换

接入交换机未知组播丢弃

技术特色

业务分离

用户业务主要为HSI(上网业务)、IPTV业务和VOIP业务,每种业务对网络的要求各不相同,为了便于QOS和安全策略的部署,因此我们必须将业务进行区分。最简单的办法就是通过不同VLAN来标记不同的业务。

考虑到业务特性,上网业务通常需要对用户进行精细化管理,而对IPTV业务通常采用较粗犷的管理模式,因此我们建议通过如下方式来做VLAN规划:对上网业务,采用PUPV(每用户一VLAN),对于IPTV/VOIP业务,采用PSPV(每业务一VLAN),即同一园区内的IPTV用户采用同一VLAN,不同园区的IPTV/VOIP用户采用不同的业务VLAN,在局端,通过灵活QINQ对上网业务的VLAN打外层标签,对于IPTV业务的VLAN不打外层标签。

如上图所示,VLAN21和VLAN22为上网业务,在局端打上外层标签100透传到BRAS,而VLAN3和VLAN4分别为IPTV和VOIP的业务VLAN,VLAN5为组播VLAN(为了节约带宽而专门承载组播业务的VLAN,其对IPTV用户不可见),对于VLAN3/4/5在局端不作处理,直接透传到BRAS或SR上。

不同业务的VLAN具体划分是通过家庭网关来实现的。

需要强调的是,若楼道交换机比较老仅支持VLAN划分但无法支持如IGMP SNOOPIGN、边缘复制等组播特性时,则不能采用上述的将IPTV用户都划分到一个VLAN内(因为组播流将会在VLAN内广播),而是需要将IPTV用户也划分到不同VLAN内(即PUPV方式),此时需要通过园区交换机进行集中复制才能开展IPTV业务,后面会详细介绍这一点。

接入认证

本方案中,上网业务采用PPPOE的认证方式,IPTV业务可以采用PPPOE或DHCP+认证。PPPOE认证方式应用已经很广泛了,在此不再赘述。

DHCP+认证方式是利用DHCP定义的一些OPTION字段来实现的,如通过OPTION60来识别终端类型,通过OPTION82来识别用户位置(实际上就是标记用户)。

当网络设备收到STB的DHCP请求报文时,需要在报文后添加OPTION82字段,此时有两种模式进行DHCP+认证,一种是直接把DHCP报文送给DHCP服务器,由DHCP服务器根据OPT82字段来判断该用户是否为合法用户,从而决定是否为其分配IP地址。另一种是DHCP报文先送到BRAS,由BRAS将OPT82字段放到RADIUS的一个子域里,通过RADIUS服务器来进行用户合法性认证,若用户合法,再由DHCP服务器分配IP地址。

组播复制

根据楼道交换机支持的能力,组播复制方式可以采用边缘复制或集中复制。

若楼道交换机比较早时,则不能采用PSPV的VLAN划分方式,而是需要将IPTV用户分到不同VLAN内,此时采用集中组播复制方式。否则可以采用组播边缘复制。

通常在组播点播时,若用户处在不同的VLAN内,则每个VLAN都会有一个组播流,即使用户点播的是同一个频道,链路上也会有多份相同的组播流,这样就浪费了大量的带宽。因此我们引入组播VLAN这个概念,目的就是使用户共用一个走组播业务的VLAN,组播流只在这个VLAN内传输,直到面向最终用户时才进行复制,从而达到节省带宽的目的。不管是集中复制还是边缘复制,都会有一个走组播业务的VLAN,只不过集中复制时这个组播VLAN在园区交换机(集中复制点)上,而边缘复制则在楼道交换机(边缘复制点)上。


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标签:IPTVLAN
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