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有线电视网络（HFC）建立计算机网络处理办法 |
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| 有线电视网络（HFC）建立计算机网络处理办法 |
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采用3Com公司有线电视接入网络平台构建的有线电视宽带综合信息网是在750MHz带宽的光纤同轴电缆混合网（HFC）上圆满地实现了有线电视、数据通信和网络电话"三网合一"。 开通的电视、电话、计算机一线三通的公众信息网，主要技术指标达到世界先进水平。现在，网上每天传送有35套电视节目，可开展信息浏览、电子邮件、网络电话、视频点播、FTP文件下载、网上会议等服务业务。
1、网络目标和特点
----- 网络系统的整体目标为建设成一个覆盖整个地区、与Internet网互连的现代化通讯网络。考虑到Cable技术增值效益明显、能够有效降低社会总成本、用户端安装与改造成本低以及技术已经基本成熟等优势，决定在原有的有线电视网络的基础上利用Cable Modem技术实现"三网合一"，构建一个统一网络。网络能够承载多种服务类型、灵活的 用户接口和从窄带到宽带的广谱的接入带宽，同时利用有线电视网的现有设备和特有优势，通过提供高速的Internet接入方法和适当地开发符合国情的本地服务作为进入通讯服务市场的切入点，形成经营特色和造就市场影响，并逐步开展多种通讯类型的综合服务，以良好的性能价格比和多种业务综合为特点走向市场。
---- 作为一个运营网，它应该具有以下特性： 网络的骨干部分拥有足够的带宽和良好的升级能力，并且具有承载多种服务类型的能力； 具有高可靠性。网络的接入层应该具有高度的灵活性和易用性，提供多种服务接入能力。 从网络的管理层来看，网络应具备完善的控制能力和网络安全性，并提供灵活的计费方式。
基于策略的网络管理和基于物理层、链路层和网络层的性能测量和故障监控，并提供远程配置和故障排除能力。 在电缆调制解调器的解决方案中，产品应符合MCNS标准，头端设备应具有灵活的扩展能力和较低的起始价位，以便可以逐步增加网络规模；用户端设备应具有易用性、很强的CABLEPLANT适应性而价格适当、具有良好的市场分销渠道，以便可以逐步鼓励订户自己购买用户端设备。
2、总体设计思想
----- 基于上述考虑，宽带综合信息网的建设是遵照"三种模式、三层结构、六项功能、九大网站"的总体设计思路来进行的。三种模式是指宽带IP网络、光纤同轴电缆混合网（HFC）、拨号上网三种接入方式。对数据流量大、数据化程度要求较高的单位采用单模光纤构建高速宽带IP城域网。对办公环境比较分散，数据流量不大的单位，以及普通家庭用户采用HFC网络通过Cable Modem一对一或一对多的方式接入网络。三层结构是指Internet、本地城域网以及局域网。六项功能是指Web浏览、电子邮件、IP电话、视频点播、FTP以及网上会议等。九大网站包括信息港主站台、政府公共网、经济信息网、新闻网、旅游网、文娱网、医疗网、教育网以及法律服务网。同时，作为一个投入商业运作的有线电视双向网络，它既能够支持传统的电话上传方式，也具备同轴电缆双工传输的能力。
----- 面对如此复杂、先进的网络建设任务，在产品选型与建网方案的比较方面进行了周密审慎的考虑。在经过多方对比与实际考察之后，最终选择了产品性能过硬、在国内外享有良好声誉的3Com公司来完成网络的设计工作并提供产品。他们认为，3Com产品的有许多重要的优势，除了产品线的宽广、产品种类的丰富齐全之外，性价比很高，技术领先、符合业界标准更是无人可比。3Com U.S.Robotics Cable Modem RSP是一种双模式的电缆调制解调器，可通过软件进行配置，使其工作于RF回复或电话回复模式下。它在设计上符合MCNS规范，并提供有RS-232串行端口，可以连接外置的拨号调制解调器。由于3Com的Cable解决方案是为Cable业务运营商的全天候应用而设计的，Total Control接入平台的平均失效间隔时间（MTBF）超过75000小时，平均无故障运行率超过99.98%，完全能够满足用户对可靠性的要求。除了以上这些基本条件之外，Total Control平台强大的局端接入能力及其电信级的高可用性与用户端灵活、稳定的3Com内置Cable Modem之间的配合更是令用户交口称赞。领导指出，Total Control接入平台与3Com内置/外置Cable Modem之间的最佳组合是我们选中3Com解决方案的一个重要原因。
3、网络系统的设计原则
---- 根据用户需求分析和设计经验，网络设计思路立足于下面4个出发点： 系统在高可靠性、高性能、高可扩展性、先进的网络平台上实现统一管理。 网络系统必须是透明的，网络的复杂性工作由信息系统管理人员承担，对于使用者来说只需掌握用户应用界面即可；而对信息系统管理人员提供足够的工具支持，简化其工作，强化其对网络的控制能力。 具有良好的可扩展性。 始终坚持运营的观点，充分利用有线电视台的特点和现有设备的优势，使其转化为市场上的胜势；充分考虑高起点、多服务的整体目标，并照顾到市场的实际特点，使方案易于分步实施，逐步扩展。
----- 具体来说，系统在总体设计上将遵循以下几个基本原则：
----- 1.系统的开放性
----- 有线广播电视信息网范围广、覆盖面大、涉及的技术和产品众多，因此保证系统的开放性是非常重要的。特别是在有线广播电视信息网中，将采用标准的 Cable System。目前Cable Modem技术尚没有大面积普及。在这个前提下,强调开放性需要注意以下几个问题：
----- (1)方案选择的产品是否符合现有的国际标准
。
----- (2)方案选择的产品是否是可升级的，在新的标准出现以后，系统可否升级到新的标准。
----- (3)厂商在相应产品和技术领域内的地位和参与标准化的能力。
----- 2.可扩展性和战略上的灵活性
----- 网络规模和信息应用正以前所未有的速度发展，因此统扩展性应从两方面考虑,首先是规模的扩张、用户的增加和速度的提高,要求主干网的带宽有相当大的增长空间；其次是支持新应用的能力。Internet网络的进一步发展，将改变众多我们习以为常的生活方式。要达到多种应用合一的统一网络的主要条件是带宽、策略、端对端的控制能力和价格。而这些正是3Com的优势所在：由于从网络边缘到网络核心，3Ccm提供全系列网络产品以及端对端的控制能力和网络策略；3Com在ASIC、DSP等芯片技术上的优势地位使得相关设备的性能和价格的统一成为可能。
---- 3.系统安全性
----- 通过划分VLAN，结合使用中心、边界交换机和路由器等的过滤器、防火墙功能、用户认证和VPN技术，加强系统的安全性。
----- 4.一体化的网络管理
---- 随着网络规模的扩大和系统复杂程度的增加，网络管理和故障排除就变得越来越困难。本方案将提供先进而完善的网络管理工具。
----- 5.设备的先进性与成熟性
---- 当今世界，通信技术和计算机技术的发展日新月异。设计方案应该做到适应新技术发展的潮流，既兼顾技术上的成熟性，也保证系统的先进性。
4、网络设计方案
---- 1. 主干网
----- 利用现有的光纤网、HFC网以及配套的电话网，建成连接全市各单位局域网(包括校园网)、单机及家庭用户的城域网络。 对于各单位的局域网，可采用在双向HFC网上用电缆调制解调技术实现局网互连。 单机用户或家庭用户则尽量采用单/双向HFC入网，从而获得高带宽、低成本的网络连接。对于采用单向HFC入网的用户则须采用电话上行的连接方式与Internet的连
接。 对于那些无法通过光纤或HFC连接的远程局域网，可通过路由器和电信部门的DDN、X.25或帧中继网实现入网。
----- 主干网的核心是3Com的CoreBuilder 3500第三层高功能交换机。它大幅度地提高了高端交换设备和路由设备的性能和性能/价格比。依赖于成熟的第三代ASIC技术，该交换机提供了线速的第二层和第三层通信能力。同时，由于使用了最先进的基于策略的服务机制，该交换机可以支持实时的多媒体网络通信。加上对VLAN、组播、多协议路由和网络管理的支持（包括RMON和漫游分析端口），CoreBuilder 3500提供了一个可靠和灵活的网络基础结构，它可以用作主干局网路由设备来提供第三层的转发功能，从而取代局域网中的传统路由器，同样地，它也可以作为接入千兆以太网或ATM网的边缘设备。
---- 2.和Internet的连接
----- 通过高性能、安全可靠、支持虚拟专用网、内置防火墙的3Com SuperStack II NetBuilder SI路由器将市城域网与Internet相连。
---- 3.Cable Modem接入系统
---- (1).Headend (头端) 系统
----- 接入层的设计要点是配置的灵活性、较好的性能价格比、可扩展性、可管理性，特别是访问策略管理和访问控制能力管理以及远程配置和排除故障的能力。
----- Cable系统的干线传输介质为双向HFC网，主要由光纤网的正反向光收发机、同轴电缆网的双向放大模块等设备组成。
----- 在第一期方案中，计划在中心节点配置2台线缆接入系统的头端设备 (CMTS) 。每台设备提供1路下行通道和2路上行通道，2台CMTS共可提供2路下行通道及4路上行通道。其每个下行通道最高数据速率为38Mbps，每个上行通道最高速率为10Mbps。 初期下行传输频率设置考虑远离电视频道，例如在650-750MHz，上行传输频率设置在5-65MHz（实际使用在20-42MHz）。
----- 所选用的3Com线缆接入产品CMTS基于全球最受欢迎的远程访问集中器品牌Total Control。该电信级产品可同时作为CMTS和TRAC系统(电话回复系统)的统一平台，可为用户在一个紧凑且可靠的单一平台上同时提供完整的双向和电话回复系统解决方案。
---- 模块化的结构使得用户可以方便地扩充Total Control功能，只需要向机箱中添加板卡即可。而且在大型装置中通过将CMTS和TRAC功能分离，可以很容易地对系统进行缩放，而同时又不会造成性能损失。
----- 头端设备为16插槽，可配置4至6路下行通道和8路上行通道，由于基于灵活的模块化设计，可根据对通道数量的不同需要而任意组合。
----- 每个Cable Modem前端通过一个100Mbps端口与边缘交换机中的CoreBuilder 3500 局域网交换机100Mbps端口相连进入主干网。
----- 业务开通后，随着用户数量的增加，可以考虑增加数据频道，或者在每个光收发机的地方配置头端设备，头端设备通过100Mbps的以太网专用光纤连接到主干节点。
----- 3Com电缆调制解调器终止系统（CMTS）提供了高速的模块化体系结构，其底板容量超过1Gbps。CMTS允许电缆操作人员为他们的Data-Over-Cable（DoC）服务建立高密度且高度可调节的终止系统。CMTS的核心模块为Cable Access Router，它提供了从Internet或内部主干数据网到RF(CATV)网络上的路由连接。通过与的QAM调制器(下行模块)协同工作，可以在6MHz且MCNS兼容的电缆数据信道中提供IF输出。双模式（64/256）QAM调制使得下行数据传输速率最高可达38Mbps。上行通道由QPSK/QAM解调器卡(上行模块)提供，每个上行通道最高支持10Mbps速率(由不同编码方式而定)。而与本地局域网的连接则由一个或多个10/100Base-T以太网端口提供。
----- 用户可以同时在CMTS设备中集成拨号访问功能，更可通过基于NT系统的Edge Server Pro模块提供更加丰富的Internet服务及实现DHCP地址分配和用户认证等安全服务。
----- (2).用户端
----- 用户Cable Modem的选择，除了应该符合MCNS标准外，用户端设备应该具有易用性、很强的适应性，而且价格适当、具有良好的市场分销渠道，以便可以逐步鼓励订户自己购买用户端设备。
---- 在方案中，选择了3Com公司的外置线缆调制解调器(Cable Modem RSP)。该产品可与任何电缆系统相连，既可以以射频回复(双向)方式工作，也可与独立的拨号调制解调器配合使用，以电话回复方式工作。内置的安全功能和协议过滤功能确保了用户数据的保密性，而分层服务等级(包括委托信息分级)实现了差别服务。
----- 4.网络系统管理
----- 运行如此庞大和复杂的网络，必须采用先进的管理系统。为减少中心管理控制台、局域网和广域网链路以及管理信息系统人员日益增长的负担，传统的集中网管模式必须要有一个根本性的转变。3Com的解决方法是在全网提供分布式的信息和智能，使得网络管理更自动，基本的决定在或靠近故障源的地方作出。在宽带综合信息网中，采用了3Com新一代的管理软件Transcend Enterprise Manager，该软件已经实现了分布式的网络管理模式。
----- 作为业界领先的网管工具，3Com的Transcend Enterprise Manager具有以下特点： 将最先进的网络管理功能融合在最先进的网络设备中，所有3Com的网络设备均具有先进的SmartAgent网络管理智能代理，其独特的设计使网络管理几乎不会降低网络的性能。且SmartAgent可通过软件升级不断扩展设备的管理智能； 扩展工业标准管理平台固有的能力，Transcend Enterprise Manager建立在工业标准管理平台上，包括Sun NetManager、HP OpenView、IBM NetView、Novell NMS和Microsoft Windows及NT等。 提供一系列集成化管理应用工具；重点放在提供解决实际问题的应用，Transcend致力于向网络管理人员提供解决实际问题的实用管理工具。
----- 3Com的Transcend Enterpreise Manager同时很好地实现了对于Cable Modem接入系统的管理。在CMTS中内置有广泛的网络管理支持，并且还包含全套的SNMP MIB，其中包括MIBII、MCNSRFI和MCNSTRIMIB。可以在本地或通过远程RF/拨号连接方式对系统进行管理。3Com的Cable数据网络管理解决方案融合了3Com Transcend Management和定制的SNMP应用程序来管理DoC网络。这些管理系统协同工作，提供了网络运行状况的全面信息。3Com管理结构的基础是分布式Transcend 软件智能与TranscendEnterprise Monitor硬件探针的组合体。基于Windows的管理平台采用了3Com的图形管理应用程序，能提供全局范围内的数据流监测和控制。用户也可以选择执行高级的应用程序，来优化3Com系统的配置、故障诊断以及性能调节。
----- 接入系统的管理还应用两个重要的管理器Cable Headend Manager（CHM）和Cable Modem Manager（CMM），它们都提供了自定义的管理。这两个管理器可以作为独立的应用程序运行，也可与3Com的Transcend管理软件协同运行。
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