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安奈特媒体网络解决方案 -流媒体解决方案 摘要 安奈特媒体网络解决方案,使得媒体业能够充分利用近些年光纤通信的发展。设计本方案用来符合媒体业信息交流的需求,所有这些未压缩的 SDI 数据流和压缩过的 DVB-ASI 或者以太网 MPEG 数据流均可通过同一条光纤或者同一个波长进行非常可靠的传输。它还可以在 10/100/1000 兆以太网端口上有效地处理互联网接入或者 LAN-to-LAN 的文件传输。 对比市场上其他的解决方案,安奈特的媒体网络解决方案总可以提供具有固定抖动和时延特性的保证能力。只有这样,对抖动要求比较严格的媒体数据传输才可能在一个全国性的或者跨国性的网络中传送。安奈特的 DTM 平台可以按需建立从 512Kbps 到 2.5Gbps 带宽的通道,并以 512Kbps 为增量。比起目前点到点传输方式的 SDH/SONET 或者 DWDM, DTM 可以确保非常高的光纤利用率,从而为运营商降低成本并为最终用户按照各自不同的需求提供物有所值的服务。安奈特的DTM 平台可以运行在现存的 SDH/SONET 网络,也可以直接 运行在光纤上或者市场上任意标准的 DWDM 系统上。本白皮书还描述了构建支持不同流量类型的大型媒体网络的内容。 DTM 系统中所有的通道都是彼此完全隔离的,这意味着即便是在一个公网中,不同的数据流仍可以保证 100%的完整和可靠 -完全可以比得上运行在私有网络中可以达到的效果。 安奈特公司媒体网络解决方案 安奈特公司提供一整套网络设备,来使服务提供商和媒体公司在园区网、城域网或广域网中建立一个强大的媒体网络解决方案。安奈特公司的媒体网络解决方案可以有效地运用骨干光纤并提供与任何 DWDM 系统的无缝结合,完全 可靠,动态的服务配置,高利用率和灵活的用户设备接入。 方案特点 支持多业务的用户端设备 安奈特公司的 AT-NM1000 平台,部署在客户端或者在城市的接入点,为媒体行业的各种需求提供相应的接口,能够传输 IP/MPEG、 ASI 和 SDI 信号,还可提供卓越的 VPN 和文件传输能力。每一台安奈特公司的 AT-NM1000 设备能够提供多个标准的接口, 例如: 最多 6 个千兆以太网端口 10/100 兆自适应以太网端口 能够接入传统的 PBX 或者数据的 E1/T1 端口 最多 24 个 SDI/SDTI 270Mbps 端口 最多 24个 ASI端口 - 运行速率可在 0.5至 213Mbps之间或任意端口间的组合 高效城域网的传输和汇聚 运用安奈特公司的产品,例如 AT-NM1290和 AT-NM1291,可以组建能够充分、高效利用光纤资源的城域网。 链路带宽可以由以下的数据流组成: IP 格式或者 ASI 格式的单播或者组播 MPEG/DVB 流 最多 8 路完全未压缩的 SDI 信号 电话系统的话音通信量 为大型文件传输、企业 VPNs 和互联网接入提供隔离的电路 所有数据流虽然彼此隔离,但却运行在同一下层体系结构中 无缝连接 DWDM 端口 安奈特公司的 AT-NM1291 能够在每个波上以 OC48/STM-16 的速率平滑地与DWDM 系统结合,在长途传输中提供无缝的流量管理和传输质量保护。与许多其他的厂商不同,安奈特公司不去开发私有的 DWDM 系统,而是提供一种能够与主要的 DWDM 设备厂商互相操作的解决方案。 网络服务 安奈特公司的 DTM 产品基于一种全新的光传输技术,它改进了 SDH/SONET技术,以便更好地符合媒体行业的需求。安奈特公司的媒体行业传输方案专为支持媒体行业本身的媒体格式而设计,可以保持媒体质量并优化网络利用率。 这种先进的光传输技术 - 叫做 DTM 或者 Dynamic synchronous Transfer Mode - 已被 ETSI 制定为标准 (European Telecommunication Standardization Institute)。 这种技术基于通道,类似于 SDH/SONET,它的主要功能有: 灵活的带宽大小 - 带宽通道的容量可从 512Kbps 至链路的全速率。 带宽通道可不对称 - 所有的通道均为单向,允许在不同的方向上提供单向或者双向的不同带宽 。 对组播的支持 - 通道可以有一个或者多个起点和多个终点,因此能够有效的分发媒体内容。 内置的交换 - 交换能力使得网络可以自由伸缩。 信令控制层面 - 建立通道的信令是扩展网络并减少网络管理需求的根本。 服务和传送格式使用媒体行业的原始格式 SDI 270 - SDI (Serial Digital Interface) 是媒体行业产品的最通用接口。它是编辑机、存储器、照相机和监视器上的一种设备接口。 SDI、 SDTI (Serial Digital Transport Interface)传送多种不同的未压缩过的视频格式,在欧洲的PAL (Phase Alternate Line) 制式国家和北美 /亚洲的 NTSC (National Television Standards Committee) 制式国家都有使用。因为在长途通信中光纤的花费十分高,而且在点到点的方案中光纤的利用率非常低,所以在长途传输的情况下,视频信号经常被压缩成其他的格式来节省带宽资源。然而,视频的压缩会降低图象的质量并导致更多的信号时延。安奈特公司的媒体网络解决方案提供了一 个由一些节点构成的可以传送 SDI 信号的传输平台。其关键点是 DTM 系统能够提供交换 SDI 通道的能力,从而可以组建一个可升级的网络。领先的 DTM 技术将允许在一个 STM-16/OC48 端口中提供最多 8 条 SDI 通道。 SDI 连接可以通过指定起始节点和终结节点来建立。信令协议处理网络中连接的建立,从而减少配置SDI 连接所需的操作。未经过压缩的 270Mbps SDI 数据流和 SDTI 数据流都可以利用安奈特公司的 DTM 网络解决方案中的 SDI 270 端口透明地传输。 ASI - 在媒体行业中, ASI (Asynchronous Serial Interface) 被用来传送 MPEG 数据流和辅助数据。 MPEG 数据流常常使用用于为数字电视传输 MPEG 编码视频的 DVB (Digital Video Broadcast) 格式。 ASI 常常被用来向摄制中心传输数据,它的线缆速度为 270Mbps,并且多个视频流可以复用在一个 270Mbps的端口上。 ASI 常常只被用来传输几条 MPEG 视频流,因此没有利用到 ASI 的完全容量。当没有 MPEG 数据传输的时候,编码器 /统计复用器会发送一些填充数据,使 ASI 的输出达到 270Mbps。安奈特平 台的 ASI 传输服务除了不发送填充数据以外,使用相同的方式传输 MPEG 数据流。在 DTM 网络中的传输带宽由实际的 MPEG负荷组成,节省了网络中的带宽。在 ASI 的输出端口,信号通过插入填充数据而被重组,从而使得安奈特公司的 ASI 解决方案符合标准。例如,如果发送 50Mbps的 MPEG 数据流,在网络中只占用 50Mbps 的传输带宽 -而不会占用 270Mbps 的完全带宽。此外,传输的数据流还可以被组播,被发送到多个目的节点。在类似于CATV 的网络中发布节目,这一点是十分有意义的。 以太网 /IP传送服务 - 在媒体产 业中以太网和基于 IP的传输变的更加普遍。随着公文的数字化,两地之间的文件传输的需求也在增加。使用以太网或基于IP 的网络传送文件是十分简便的。如果网络中产生拥塞,会产生数据的丢失,丢失的数据会被重新传输。实时视频流对数据的丢失十分敏感,如果进行了视频流的压缩,将会更加严重地影响视频流的质量。另一个问题是在以太网或者 IP网络中,不能对数据流进行很好地控制,这将导致危害到网络中数据的完整和安全。在以太网或者 IP 网络中,多个数据流的会聚会导致网络延迟和数据包的丢失。因为更多的数据流共享同样的资源(缓存和端口),所以 不可能了解何时交换机会超载,这将会成为一个重要的问题。随着媒体流与具有突发性质的数据流混合在一起进行传输,交换机负载会戏剧性地增加,这个问题会更加严重。因此,为了保证媒体流的传送质量,基于以太网或者 IP 的视频为了避免交换而采用点到点的传输方案。在点到点的网络中,视频流不与其他数据流竞争带宽。点到点方案的缺点是网络不易扩展,并且因为光纤链路的利用率很低,所以此方案的价格造价很高。安奈特公司的媒体网络解决方案采用透明的隧道服务将以太网和IP 通信映射到 DTM 通道中。 DTM 的信道提供一个具有最小时延、无数据丢失和高完整性保证的服务。通过指定以太网端口的入口和出口,以及端口之间的带宽,可以配置以太网隧道。在通信的两个方向上可以指定不同的带宽。结合了 SDI和 ASI 传输的以太网隧道服务,能够让媒体企业即支持传统的媒体接口,又支持新兴的数据传输类型,同时还可以提供 QOS 和可靠性的保证。 其他的网络服务 - 安奈特公司提供的不仅是媒体传输网络平台,还是一个综合支持电信传输和尽力而为的 IP 服务的多业务传输平台。在同一平台上运行电信和传统数据通信业务的能力使得服务提供商能够在相同体系结构中提供额外的服务。其结果是,运营 商能够提供媒体传送、数据 VPN、电话业务并能够与传统的数据通信和电信网络连结,成为一个完整的通信解决方案。 可靠性 媒体网络中,有三个方面对网络可靠性十分重要:服务的可用性、传送的保证和安全 /完整。在媒体传输中,对服务可用性的最苛求应用是传送电视实况广播。在像 NFL 的超级碗比赛期间,视频信号必须不间断地发送。网络可以由多种原因导致故障,例如网络节点故障或者光纤链路中断。为了保证服务的可用性,必须避免单点故障。 服务可用性 在安奈特媒体网络解决方案中,通过配置 1+1 的冗余通道来 确保服务的可用性。这意味着数据信号被复制在分散的路径中,然后在整个网络中传输。安奈特公司的 DTM 网络解决方案支持手工和自动地建立分散的路径并提供在网络中复制、在网络出口处合并数据信号的能力。 利用 DTM 保证传送 许多媒体数据是实时数据流的形式,其结果是对它的传送需要非常及时,需要避免在网络中进行缓存和延时。另外,许多的媒体格式不允许任何数据的丢失。此外,视频信号的压缩比率越高,数据丢失和差错对它的影响就越大。 DTM 系统提供的网络传输服务,为每个媒体数据流提供了一个同步、带宽可变的专用通道。在 每个同步通道中,数据传输被保证并且时延变化非常低。来源不同的数据流在网络中相互隔离的不同通道中传送。 安全性 /正确性 媒体行业非常重视信息的内容,它是最大的资产。因此,它的安全性 /正确性非常重要,尤其是通过卫星链路传送媒体数据的情况。其结果是,所有的信号需要被加密,然而所有的加密方法都是可以被破解的。通过电路网络传送数据减少了安全风险,然而,如果数据流通过互联网进行传送,也不是完全安全的方式。在互联网中有许多安全漏洞和破解报告、非法侦听和拒绝服务攻击,需要更高级别的安全机制和更先进的加密技 术。在安奈特公司的媒体网络解决方案中,将来源不同的数据流从网络的入口至出口进行隔离确保数据的安全传输。 优化网络利用率是关键 无论光纤网络和 DWDM 系统如何发展,注重光纤链路的带宽利用率仍是有实际意义的。以下是影响网络利用率的几个因素: 协议开销 - 在 ATM、以太网和 IP 协议中,协议头被添加在实际数据之中。以 ATM 协议为例,它的协议头开销占 15%至 30%。其他类型的协议开销也同样存在。 映射开销 - 通常将数据信号以特定速率映射在传输平台上是存在额外开销的。 因为传统的传输平台不是为媒体类数据信号传输而设计的,例如, SDH/SONET 是专为传输电信数据信号进行优化的,并且能够有效地将它们复用在 1.522Mbps、 45Mbps、155Mbps 等速率上,但典型的媒体数据信号是以 4Mbps、 8Mbps 和 270Mbps 的速率进行传输的,因此传统的传输平台不能与之良好地共同运行。 网络的扩展性 - 点到点的连接适用于只有几个节点的小型网络,但是随着网络规模的扩大,需要所有节点之间进行点到点的连接。这意味着,链路数量的级别将会是节点数量的平方。 超 量提供带宽的开销 - 媒体数据传递通常需要一定的质量保证,例如固定的时延和较少的数据丢失。在包交换网络中,通过超量提供带宽来保证通信的质量,通常网络需要在低负载的情况下(一般为 20-50%)才能够得到更高的传输质量,这导致了很低的链路带宽利用率。 分发开销 - 如果网络平台不能够支持组播,那么需要分发的数据流需要在网络的入口向不同的目的地进行复制。这意味着在整个网络中需要为每个接收端建立点到点的链路。 目前大多数媒体网络解决方案中都至少存在光纤资源利用率低的问题,下面是一些流 行的媒体网络解决方案的汇总,同时也会涉及到光纤资源利用率的相关问题: 基于点对点的光纤网络解决方案 - 典型的做法是为每一对发送和接收方分配一条裸光纤或者一个单独的波长。就象在前面提及的一样,网络的可扩展性是此类方案的问题。 基于 SDH/SONET 之上传输视频图象 - 使用 SDH/SONET 作为媒体数据传输层,建立的连接是双向的,而媒体数据流往往是单向的,因此系统带宽的利用率只能达到 50%。另外,视频流也不适合在SDH/SONET 固定不变的通道中传输。 视频流在基于 SDH/SONET 之上的 ATM 网络中传输 - 点到点的连接适用于只有几个节点的小型网络,但是随着网络规模的扩大,需要所有节点之间进行点到点的连接。这意味着,链路数量的级别将会是节点数量的平方。 超量提供带宽的开销 - ATM 经常被用来在光纤上复用多种媒体流。为了保证传输质量, ATM 数据流在点到点的 SDH/SONET 连接上进行传输,从而避免在 ATM 层上的信元交换。 ATM层也是建立双向的连接,而且还增加了 15-30%的 ATM 层额外开销。 基于以太网 /IP 网络的视频传输 - 在以太网 /IP 网络中,时延的变化和数据的丢失很难被控制。 使用一个交换式的 DTM 网络传输媒体数据的好处 主要有以下五点保证了 DTM 网络的高效性和高利用率: 可变化的单向通道可以迎合不同格式媒体流对带宽的不同需求 很低的开销,数据流直接映射到 DTM 通道上。 同步的传输,数据流是彼此隔离的,网络中不会有数据的丢失和时延的剧烈变化。 高效的扩展性,安奈特的 DTM 网络具有交换的功能,没有链路 N 方的问题。 支持组播 媒体网络的设计 上图描述了一个小型媒体网络的不同部分。在网络中存在三个城市节点使用安奈特公司的 AT-NM1291 DWDM 汇接器,以 2.5Gbps(STM-16/OC48)接入网络。这三个连接可以使用 SDH/SONET 帧运行在一个 DWDM 网络上,或者直接使用SDH/SONET STM-16 网络管道。该解决方案与市面上任何标准的 DWDM 设备兼容。安奈特公司的 DTM 产品具有交换能力,如果在同一个城市的接入点有多个用户,本地的数据流只会在本地交换。一些没有光纤资源的远端节点,还有一些其他的解决方案。 ASI 信号可以通过安奈特公司的 AT-NM1000 设备上的 E3/DS3 端口、点到点的以太网端口或者多个 E1/T1 端口接入媒体网络。 上图显示不同的数据流是如何映射到一个光波或者 SDH/SONET 连接上的。例如,在客户的一个 STM-1/OC3 连接上有一个 30Mbps 的 ASI 数据流,一个以太网上的 MPEG 数据流和一个以太网之间的数据流。这些数据流在交换节点上通过DWDM 网络被交换并传输到其中一个城市接入点。然后这些数据流将通过同一个光波进行传输。这个能力提供了在媒体网络中较高的光纤利用率和部署新的连接的灵活性。 新闻行业的网络模型 在新闻行业中,许多当地的单位收集资料并 将这些半成品新闻发送到中心广播电台。中心节点然后将这些新闻发送给接收者。每个当地节点对带宽的需求是不同的,但是一般为 4-10Mbps,在加上一条额外的 E1/T1 连接传输话音。有一些新闻视频素材还会需要一个 ASI 或者 SDI 的连接。安奈特公司的媒体网络解决方案提供一整套系统来服务新闻产业。在安奈特公司的 AT-NM1000 CPE 设备上可以通过增加更多的卡板来增强性能,并支持更多的媒体数据流。 安奈特公司的媒体网络平台根据以下特点提供物美价廉的解决方案: 单向的通道可以以 512Kbps 到最大链路容量的带宽,提供单向的连接或双向的连接。 所有的业务均可以在同一条光纤上传输。 用户端设备可以直接连接到裸光纤上、 DWDM的波上或者 SDH/SONET结构上,还可以通过动态地利用带宽提高带宽的利用率。