【摘要】 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和IP技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，廣電設(shè)備絕大部分已實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行和管理,但同時(shí)廣電行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性卻有著極其嚴(yán)格的要求。本文以蘇州市省地面數(shù)字電視前端網(wǎng)絡(luò)改造為例，利用智能彈性架構(gòu)IRF（Intelligent Resilent Framework）技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的不足進(jìn)行改造，提高了交換機(jī)的端口利用率和網(wǎng)絡(luò)鏈路的安全性。經(jīng)過驗(yàn)證IRF技術(shù)虛擬設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色和作用與單臺(tái)設(shè)備并無差別，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性的提升作用顯著。

【關(guān)鍵詞】 堆疊  IRF

一．項(xiàng)目背景

蘇州廣電總臺(tái)無線發(fā)射承擔(dān)著省網(wǎng)絡(luò)地面數(shù)字電視21、22頻道和本地15頻道的播出任務(wù)。其中省地面數(shù)字電視前端系統(tǒng)是由省臺(tái)統(tǒng)一建設(shè)，建設(shè)初期由于各種原因其建設(shè)實(shí)施方案相對(duì)簡(jiǎn)單，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。系統(tǒng)主要功能是將蘇州臺(tái)節(jié)目加入省臺(tái)節(jié)目流中播出并將信號(hào)流送到六縣市。隨著維護(hù)職能下移和安全播出要求越來越高，由于系統(tǒng)內(nèi)存在單潰點(diǎn)，于是有必要對(duì)原有的系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí)。

二．項(xiàng)目改造

由于各種原因，前期系統(tǒng)在系統(tǒng)的安全冗余度上存在缺陷，特別整個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈路中某一交換機(jī)一旦出現(xiàn)故障將導(dǎo)致相關(guān)業(yè)務(wù)癱瘓，造成極大的損失。為了提高鏈路安全性，我們考慮增加相關(guān)交換機(jī)進(jìn)行備份，同時(shí)采用堆疊技術(shù)提高鏈路冗余性能和網(wǎng)絡(luò)的可靠性。堆疊做為一種比較成熟的技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)組建中有著廣泛的應(yīng)用，各個(gè)廠家有各個(gè)廠家的叫法，但基本原理和步驟是差不多的。由于我們采用的是華三的交換機(jī)所以利用H3C特有的堆疊技術(shù)--IRF（Intelligent Resilient Framework，智能彈性架構(gòu)）虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)交換機(jī)的協(xié)同工作、統(tǒng)一管理。其運(yùn)行機(jī)制為在IRF系統(tǒng)中，有且只有一臺(tái)設(shè)備為Master設(shè)備，其余設(shè)備均為Slave設(shè)備。IRF 形成的虛擬設(shè)備采用1:N冗余，其中Master設(shè)備控制整個(gè)虛擬系統(tǒng)的運(yùn)行，負(fù)責(zé)整個(gè)IRF的運(yùn)行、管理和維護(hù)。同時(shí)Master設(shè)備也同樣負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。Slave設(shè)備除了負(fù)責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，還需作為Master的備份。一旦Master設(shè)備出現(xiàn)故障，IRF系統(tǒng)將重新選擇一臺(tái)設(shè)備作為系統(tǒng)的Master設(shè)備，以保持系統(tǒng)的正常工作。在IRF系統(tǒng)中，所有設(shè)備會(huì)保持相同的配置文件，因此新的Master設(shè)備可以在最短時(shí)間內(nèi)完成主備切換，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，在虛擬系統(tǒng)內(nèi)部，各物理設(shè)備間通過IRF端口互聯(lián)用以交互協(xié)議報(bào)文，IRF端口則采用聚合方式將多條鏈路進(jìn)行聚合，不但可以實(shí)現(xiàn)IRF端口的冗余保護(hù)，也能將數(shù)據(jù)流量進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)，以進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖1

針對(duì)原系統(tǒng)不足，我們?nèi)缦赂倪M(jìn)：

1．增加信源路由

原系統(tǒng)初始階段數(shù)據(jù)傳輸由聯(lián)通一家提供，運(yùn)行商提供了兩路主備路由通過PTN接入網(wǎng)關(guān)連入系統(tǒng)。由于安全要求的提升，增加另一運(yùn)營商電信提供第二路主備路由，提高系統(tǒng)信道傳輸?shù)陌踩浴?br /> 2．增加碼流分發(fā)交換機(jī)
碼流交換機(jī)分發(fā)交換機(jī)的主要功能：①將從省臺(tái)傳送來的節(jié)目流發(fā)送至本地，經(jīng)本地處理加入本地節(jié)目流后播出并下發(fā)至縣市臺(tái)。②直接轉(zhuǎn)發(fā)省臺(tái)節(jié)目流至中心交換機(jī)播出。由于前期只有一臺(tái)交換機(jī)存在安全隱患，故增加一臺(tái)同型號(hào)H3C交換機(jī)組成IRF達(dá)到設(shè)備備份及擴(kuò)展端口數(shù)和鏈路帶寬的作用。

3．增加中心播出交換機(jī)

中心播出交換機(jī)的主要功能是將本地處理后的節(jié)目流和省臺(tái)節(jié)目流發(fā)送至塔上播出交換機(jī)播出。原來系統(tǒng)也是只有一臺(tái)交換機(jī)，故增加一臺(tái)同型號(hào)H3C交換機(jī)組成IRF達(dá)到設(shè)備和鏈路備份作用。

4．增加塔上播出交換機(jī)

由于本地發(fā)射機(jī)與信號(hào)前端不在一處地址，故在發(fā)射塔上增設(shè)了一臺(tái)播出交換機(jī)負(fù)責(zé)將前端傳來的節(jié)目流分發(fā)至各頻道發(fā)射機(jī)激勵(lì)器處理后播出。之前也只有一臺(tái)，故也增加一臺(tái)同型號(hào)H3C交換機(jī)組成IRF達(dá)到設(shè)備和鏈路備份作用。
所有的IRF系統(tǒng)中都采用主備路由交叉接法，始終保證單臺(tái)交換機(jī)故障后另外一臺(tái)交換機(jī)運(yùn)行時(shí)路由仍然聯(lián)通。改造之后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：

圖2

三．項(xiàng)目實(shí)施及測(cè)試

我們按照設(shè)定目標(biāo)制定預(yù)案利用周二檢修時(shí)間對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改造并對(duì)交換機(jī)進(jìn)行配置。我們正常配置IRF（以中心播出交換機(jī)為例如圖3）

圖3

后測(cè)試發(fā)現(xiàn)無論是主備路由切換還是Master到Slave切換，播出端接收畫面恢復(fù)正常都需要30秒以上。與期望的效果相差很大。我們通過網(wǎng)上查找案列發(fā)現(xiàn)很多IRF系統(tǒng)輸入輸出端都做了鏈路聚合，于是我們嘗試將IRF的輸入輸出也做了鏈路聚合（以中心播出交換機(jī)為例如圖4），測(cè)試發(fā)現(xiàn)播出端接收畫面基本不受影響，這也證明了鏈路聚合除了增加鏈路帶寬外，在實(shí)現(xiàn)鏈路傳輸彈性，縮短路由時(shí)間方面也有重要的作用。

圖4

修改配置后，我們對(duì)各個(gè)IRF進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：

1.碼流分發(fā)IRF（如圖5）

如圖5

2.中心播出IRF（如圖6）

如圖6

3.塔上播出IRF（如圖7）

圖7

通過對(duì)省地?cái)?shù)前端系統(tǒng)各個(gè)IRF的測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)只有碼流分發(fā)IRF聯(lián)通路由跳至電信路由時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大約五秒黑屏情況，恢復(fù)時(shí)也有五秒黑屏，其余IRF主備路信源切換和主備機(jī)切換對(duì)空收效果幾乎沒有影響。

五．改進(jìn)方向

結(jié)合測(cè)試結(jié)果和一段時(shí)間的使用情況，整個(gè)前端的改造達(dá)到了預(yù)期目的。但是由于IRF中一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),播出端無明顯現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致值班人員無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。而當(dāng)IRF徹底故障時(shí)，恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。后期為了避免這種情況的發(fā)生，我們考慮增設(shè)交換機(jī)監(jiān)控模塊加入監(jiān)控系統(tǒng)。

六．總結(jié)

IRF作為一種虛擬化的堆疊技術(shù)，不僅能簡(jiǎn)單地解決網(wǎng)絡(luò)端口的擴(kuò)容問題，而且能很好的解決網(wǎng)絡(luò)安全和設(shè)備冗余的問題，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間對(duì)接設(shè)計(jì)，便于管理，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

2019.5 《通信技術(shù)》金豪《基IRF的城域網(wǎng)接入設(shè)備端口擴(kuò)容方案》