有線電視網路（HFC）建立電腦網路解決方案

採用3Com公司有線電視接入網路平台構建的有線電視寬頻綜合資訊網是在750MHz頻寬的光纖同軸電纜混合網（HFC）上圓滿地實現了有線電視、資料通訊和網路電話"三網合一"。 開通的電視、電話、電腦一線三通的公眾資訊網，主要技術指標達到世界先進水平。現在，網上每天傳送有35套電視節目，可開展資訊瀏覽、電子郵件、網路電話、ApsaraVideo for VOD、FTP檔案下載、網上會議等服務業務。
　　1、網路目標和特點
　　 ----- 網路系統的整體目標為建設成一個覆蓋整個地區、與Internet網互連的現代化通訊網路。考慮到Cable技術增值效益明顯、能夠有效降低社會總成本、使用者端安裝與改造成本低以及技術已經基本成熟等優勢，決定在原有的有線電視網路的基礎上利用Cable Modem技術實現"三網合一"，構建一個統一網路。網路能夠承載多種服務類型、靈活的　　使用者介面和從窄帶到寬頻廣譜的接入頻寬，同時利用有線電視網的現有裝置和特有優勢，通過提供高速的Internet接入方法和適當地開發符合國情的本地服務作為進入通訊服務市場的切入點，形成經營特色和造就市場影響，並逐步開展多種通訊類型的綜合服務，以良好的效能價格比和多種業務綜合為特點走向市場。
　　---- 作為一個運營網，它應該具有以下特性： 網路的骨幹部分擁有足夠的頻寬和良好的升級能力，並且具有承載多種服務類型的能力； 具有高可靠性。網路的接入層應該具有高度的靈活性和易用性，提供多種服務接入能力。 從網路的管理層來看，網路應具備完善的控制能力和網路安全性，並提供靈活的計費方式。
基於策略的網路管理和基於物理層、鏈路層和網路層的效能測量和故障監控，並提供遠程配置和故障排除能力。 在纜線數據機的解決方案中，產品應符合MCNS標準，頭端裝置應具有靈活的擴充能力和較低的起始價位，以便可以逐步增加網路規模；使用者端裝置應具有易用性、很強的CABLEPLANT適應性而價格適當、具有良好的市場分銷渠道，以便可以逐步鼓勵訂戶自己購買使用者端裝置。
　　2、總體設計思想
　　----- 基於上述考慮，寬頻綜合資訊網的建設是遵照"三種模式、三層結構、六項功能、九大網站"的總體設計思路來進行的。三種模式是指寬頻IP網路、光纖同軸電纜混合網（HFC）、撥接三種接入方式。對資料流量大、資料化程度要求較高的單位採用單模光纖構建高速寬頻IP城域網。對辦公環境比較分散，資料流量不大的單位，以及普通家庭使用者採用HFC網路通過Cable Modem一對一或一對多的方式接入網路。三層結構是指Internet、本地城域網以及區域網路。六項功能是指Web瀏覽、電子郵件、IP電話、ApsaraVideo for VOD、FTP以及網上會議等。九大網站包括資訊港主月台、政府公用網、經濟資訊網、新聞網、旅遊網、文娛網、醫學網、教育網以及法律服務網。同時，作為一個投入商業運作的有線電視雙向網路，它既能夠支援傳統的電話上傳方式，也具備同軸電纜雙工傳輸的能力。
　　----- 面對如此複雜、先進的網路建設任務，在產品選型與建網方案的比較方面進行了周密審慎的考慮。在經過多方對比與實際考察之後，最終選擇了產品效能過硬、在國內外享有良好聲譽的3Com公司來完成網路的設計工作並提供產品。他們認為，3Com產品的有許多重要的優勢，除了產品線的寬廣、產品種類的豐富齊全之外，性價比很高，技術領先、符合業界標準更是無人可比。3Com U.S.Robotics Cable Modem RSP是一種雙模式的纜線數據機，可通過軟體進行配置，使其工作於RF回複或電話回複模式下。它在設計上符合MCNS規範，並提供有RS-232序列埠，可以串連外置的撥號數據機。由於3Com的Cable解決方案是為Cable業務電訊廠商的全天候應用而設計的，Total Control接入平台的平均失效間隔時間（MTBF）超過75000小時，平均無故障運行率超過99.98%，完全能夠滿足使用者對可靠性的要求。除了以上這些基本條件之外，Total Control平台強大的局端接入能力及其電信級的高可用性與使用者端靈活、穩定的3Com內建Cable Modem之間的配合更是令使用者交口稱讚。領導指出，Total Control接入平台與3Com內建/外置Cable Modem之間的最佳組合是我們選中3Com解決方案的一個重要原因。
　　3、網路系統的設計原則
　　---- 根據使用者需求分析和設計經驗，網路設計思路立足於下面4個出發點： 系統在高可靠性、高效能、高可擴充性、先進的網路平台上實現統一管理。 網路系統必須是透明的，網路的複雜性工作由資訊系統管理人員承擔，對於使用者來說只需掌握使用者應用介面即可；而對資訊系統管理人員提供足夠的工具支援，簡化其工作，強化其對網路的控制能力。 具有良好的可擴充性。 始終堅持運營的觀點，充分利用有線電視台的特點和現有裝置的優勢，使其轉化為市場上的勝勢；充分考慮高起點、多服務的整體目標，並照顧到市場的實際特點，使方案易於分步實施，逐步擴充。
　　----- 具體來說，系統在總體設計上將遵循以下幾個基本原則：
　　----- 1.系統的開放性
　　----- 有線廣播電視資訊網範圍廣、覆蓋面大、涉及的技術和產品眾多，因此保證系統的開放性是非常重要的。特別是在有線廣播電視資訊網中，將採用標準的 Cable System。目前Cable Modem技術尚沒有大面積普及。在這個前提下,強調開放性需要注意以下幾個問題：
　　----- (1)方案選擇的產品是否符合現有的國際標準
。
　　----- (2)方案選擇的產品是否是可升級的，在新的標準出現以後，系統可否升級到新的標準。
　　----- (3)廠商在相應產品和技術領域內的地位和參與標準化的能力。
　　----- 2.可擴充性和戰略上的靈活性
　　----- 網路規模和資訊應用正以前所未有的速度發展，因此統擴充性應從兩方面考慮,首先是規模的擴張、使用者的增加和速度的提高,要求主幹網的頻寬有相當大的增長空間；其次是支援新應用的能力。Internet網路的進一步發展，將改變眾多我們習以為常的生活。要達到多種應用合一的統一網路的主要條件是頻寬、策略、端對端的控制能力和價格。而這些正是3Com的優勢所在：由於從網路邊緣到網路核心，3Ccm提供全系列網路產品以及端對端的控制能力和網路原則；3Com在ASIC、DSP等晶片技術上的優勢地位使得相關裝置的效能和價格的統一成為可能。
　　---- 3.系統安全性
　　----- 通過劃分VLAN，結合使用中心、邊界交換器和路由器等的過濾器、防火牆功能、使用者認證和VPN技術，加強系統的安全性。
　　----- 4.一體化的網路管理
　　---- 隨著網路規模的擴大和系統複雜程度的增加，網路管理和故障排除就變得越來越困難。本方案將提供先進而完善的網路管理工具。
　　----- 5.裝置的先進性與成熟性
　　---- 當今世界，通訊技術和電腦技術的發展日新月異。設計方案應該做到適應新技術發展的潮流，既兼顧技術上的成熟性，也保證系統的先進性。
　　4、網路設計方案
　　---- 1. 主幹網
　　----- 利用現有的光纖網、HFC網以及配套的電話網，建成串連全市各單位區域網路(包括校園網)、單機及家庭使用者的城網域網路。 對於各單位的區域網路，可採用在雙向HFC網上用電纜調製解調技術實現局網互連。 單機使用者或家庭使用者則盡量採用單/雙向HFC入網，從而獲得高頻寬、低成本的網路連接。對於採用單向HFC入網的使用者則須採用電話上行的串連方式與Internet的串連。 對於那些無法通過光纖或HFC串連的遠程區域網路，可通過路由器和電信部門的DDN、X.25或框架轉送網實現入網。
　　----- 主幹網的核心是3Com的CoreBuilder 3500第三層高功能交換器。它大幅度地提高了高端交換裝置和路由裝置的效能和效能/價格比。依賴於成熟的第三代ASIC技術，該交換器提供了線速的第二層和第三層通訊能力。同時，由於使用了最先進的基於策略的服務機制，該交換器可以支援即時的多媒體網路通訊。加上對VLAN、組播、多協議路由和網路管理的支援（包括RMON和漫遊分析連接埠），CoreBuilder 3500提供了一個可靠和靈活的網路基礎結構，它可以用作主幹局網路由裝置來提供第三層的轉寄功能，從而取代區域網路中的傳統路由器，同樣地，它也可以作為接入千兆乙太網路或ATM網的邊緣裝置。
　　---- 2.和Internet的串連
　　----- 通過高效能、安全可靠、支援虛擬私人網路、內建防火牆的3Com SuperStack II NetBuilder SI路由器將市城域網與Internet相連。
　　---- 3.Cable Modem接入系統
　　---- (1).Headend (頭端) 系統
　　----- 接入層的設計要點是配置的靈活性、較好的效能價格比、可擴充性、可管理性，特別是存取原則管理和存取控制能力管理以及遠程配置和排除故障的能力。
　　----- Cable系統的幹線傳輸介質為雙向HFC網，主要由光纖網的正反向光收發機、同軸電纜網的雙向放大模組等裝置群組成。
　　----- 在第一期方案中，計劃在中心節點配置2台線纜接入系統的頭端裝置 (CMTS) 。每台裝置提供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。其每個下行通道最高資料速率為38Mbps，每個上行通道最高速率為10Mbps。 初期下行傳輸頻率設定考慮遠離電視頻道，例如在650-750MHz，上行傳輸頻率設定在5-65MHz（實際使用在20-42MHz）。
　　----- 所選用的3Com線纜接入產品CMTS基於全球最受歡迎的遠端存取集中器品牌Total Control。該電信級產品可同時作為CMTS和TRAC系統(電話回複系統)的統一平台，可為使用者在一個緊湊且可靠的單一平台上同時提供完整的雙向和電話回複系統解決方案。
　　---- 模組化的結構使得使用者可以方便地擴充Total Control功能，只需要向機箱中添加板卡即可。而且在大型裝置中通過將CMTS和TRAC功能分離，可以很容易地對系統進行縮放，而同時又不會造成效能損失。
　　----- 頭端裝置為16插槽，可配置4至6路下行通道和8路上行通道，由於基於靈活的模組化設計，可根據對通道數量的不同需要而任意組合。
　　----- 每個Cable Modem前端通過一個100Mbps連接埠與邊緣交換器中的CoreBuilder 3500 區域網路交換器100Mbps連接埠相連進入主幹網。
　　----- 業務開通後，隨著使用者數量的增加，可以考慮增加資料頻道，或者在每個光收發機的地方配置頭端裝置，頭端裝置通過100Mbps的乙太網路專用光纖串連到主幹節點。
　　----- 3Com纜線數據機終止系統（CMTS）提供了高速的模組化體繫結構，其底板容量超過1Gbps。CMTS允許電纜操作人員為他們的Data-Over-Cable（DoC）服務建立高密度且高度可調節的終止系統。CMTS的核心模組為Cable Access Router，它提供了從Internet或內部主幹資料網到RF(CATV)網路上的路由串連。通過與的QAM調製器(下行模組)協同工作，可以在6MHz且MCNS相容的電纜資料通道中提供IF輸出。雙模式（64/256）QAM調製使得下行資料轉送速率最高可達38Mbps。上行通道由QPSK/QAM解調器卡(上行模組)提供，每個上行通道最高支援10Mbps速率(由不同編碼方式而定)。而與本地區域網路的串連則由一個或多個10/100Base-T網路連接埠提供。
　　----- 使用者可以同時在CMTS裝置中整合撥號訪問功能，更可通過基於NT系統的Edge Server Pro模組提供更加豐富的Internet服務及實現DHCP地址分配和使用者認證等安全服務。
　　----- (2).使用者端
　　----- 使用者Cable Modem的選擇，除了應該符合MCNS標準外，使用者端裝置應該具有易用性、很強的適應性，而且價格適當、具有良好的市場分銷渠道，以便可以逐步鼓勵訂戶自己購買使用者端裝置。
　　---- 在方案中，選擇了3Com公司的外置線纜數據機(Cable Modem RSP)。該產品可與任何電纜系統相連，既可以以射頻回複(雙向)方式工作，也可與獨立的撥號數據機配合使用，以電話回複方式工作。內建的安全功能和協議過濾功能確保了使用者資料的保密性，而分層服務等級(包括委託資訊分級)實現了差別服務。
　　----- 4.網路系統管理
　　----- 運行如此龐大和複雜的網路，必須採用先進的管理系統。為減少中心管理主控台、區域網路和廣域網路鏈路以及管理資訊系統人員日益增長的負擔，傳統的集中網管模式必須要有一個根本性的轉變。3Com的解決方案是在全網提供分布式的資訊和智能，使得網路管理更自動，基本的決定在或靠近故障源的地方作出。在寬頻綜合資訊網中，採用了3Com新一代的管理軟體Transcend Enterprise Manager，該軟體已經實現了分布式的網路管理員模式。
　　----- 作為業界領先的網管工具，3Com的Transcend Enterprise Manager具有以下特點： 將最先進的網路管理功能融合在最先進的網路裝置中，所有3Com的網路裝置均具有先進的SmartAgent網路管理智能代理，其獨特的設計使網路管理幾乎不會降低網路的效能。且SmartAgent可通過軟體升級不斷擴充裝置的管理智能； 擴充工業標準管理平台固有的能力，Transcend Enterprise Manager建立在工業標準管理平台上，包括Sun NetManager、HP OpenView、IBM NetView、Novell NMS和Microsoft Windows及NT等。 提供一系列整合化管理應用工具；重點放在提供解決實際問題的應用，Transcend致力於向網路管理員提供解決實際問題的實用管理工具。
　　----- 3Com的Transcend Enterpreise Manager同時很好地實現了對於Cable Modem接入系統的管理。在CMTS中內建有廣泛的網路管理支援，並且還包含全套的SNMP MIB，其中包括MIBII、MCNSRFI和MCNSTRIMIB。可以在本地或通過遠程RF/撥號連線方式對系統進行管理。3Com的Cable資料網路管理解決方案融合了3Com Transcend Management和定製的SNMP應用程式來管理DoC網路。這些管理系統協同工作，提供了網路健全狀態的全面資訊。3Com管理結構的基礎是分布式Transcend 軟體智能與TranscendEnterprise Monitor硬體探針的組合體。基於Windows的管理平台採用了3Com的圖形管理應用程式，能提供全域範圍內的資料流監測和控制。使用者也可以選擇執行進階的應用程式，來最佳化3Com系統的配置、故障診斷以及效能調節。
　　----- 接入系統的管理還應用兩個重要的管理器Cable Headend Manager（CHM）和Cable Modem Manager（CMM），它們都提供了自訂的管理。這兩個管理器可以作為獨立的應用程式運行，也可與3Com的Transcend管理軟體協同運行。