H3C工程案例中国网通高速互联网络示范工程vod1.docx

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H3C工程案例中国网通高速互联网络示范工程vod1

中国网通高速互联网络示范工程

宽带多媒体视频点播/直播系统试验局方案

2000年5月

目录………………………………………………………………………………………1

前言………………………………………………………………………………………2

1.宽带多媒体业务需求…………………………………………………………………..3

2.宽带多媒体视频点播/直播系统试验局方案设计…………………………………...4

2.1网络结构……………………………………………………………………………..4

2.2视频服务器的选择…………………………………………………………………..5

2.3试验用VODServer配置说明………………………………………………………5

2.4城域网VODServer配置说明……………………………………………………..6

附件：

SGI的多媒体视频点播/直播系统简介…………………………………………8

1.SGI先进的服务器技术………………………………………………………………..8

1.1Origin2000服务器……………………………………………………………………..8

1.2新一代服务器体系结构ccNUMA的特点……………………………………………….8

1.3网络物理接口能力………………………………………………………...…………11

1.4蜂窝式全64位UNIX操作系统IRIX6.5……………………………………………11

1.5成熟的系统软件和丰富的系统工具……………………………………………..…12

1.6真正的64位OS和文件系统………………………………….………………………13

2.Mediabase……………………………….…………….……………………………….14

2.1MediaBase功能描述……………………………….………………………………...14

2.2MediaBase管理功能…………………………….……………………………………15

2.3基于ATM网络的视频点播………………………….………………………………….18

3.MediaBase计费管理系统………………………….…………………………………..19

3.1概述…………………………….………………………………………………………19

3.2技术特点……………………….………………………………………………………19

3.3功能描述……………………….………………………………………………………20

前言

随着科技的进步，社会正在日新月异地向前发展。

作为信息化前沿领域的电信行业，也在发生着巨大的变革。

传统的通信方式正在受到新技术新需求的挑战。

各个行业以及广大民众对数据通信、多媒体通信等宽带通信的需求增长日益显著。

国际电子信息技术的行业巨头纷纷进入宽带领域，新的技术和需求将促使未来的传输网络向话音、数据、音频、视频综合一体化网络方向发展。

中国网络通信公司是在国务院、信息产业部的直接领导和大力支持下，由中国科学院牵头，联合广播电影电视总局、铁道部、上海市政府四方股东共同投资组建的一个严格按照市场经济的原则组建符合现代企业制度的公司，旨在构建我国新一代电信基础设施，并提供多方位电信服务的新一代电信公司。

高带宽、高的传输速度、高质量的服务是网通的竞争优势所在。

在信息产业已成为国民经济支柱产业的新经济时代，我国信息产业在机遇与挑战面前的发展前提就是建立具有国际水准的电信基础设施。

由中国网络通信有限公司承担建设和运营的“中国高速互联网络示范工程”项目，是经国务院批准、国家发展计划委员会立项的国家重点项目，它将投资建设我国第一个IPoverDWDM全光纤IP骨干网－中国网通公用互联网（CNCnet）。

CNCnet是新一代开放的电信网络，采用目前世界上最先进的密集波分复用（DWDM）光纤通信技术与千兆位路由交换技术，组建的大型高速宽带IP网络。

其目的是利用先进的高速宽带互联网络，为广大用户提供各种基础电信业务，电信增值业务，以满足广大用户向往宽带数字化生活的迫切需求。

在当今信息技术迅猛发展的时代，信息高速公路建设蓬勃发展，宽带多媒体信息业务如视频点播、在线影音、远程教育、远程医疗等应用越来越广泛。

随着中国CNCnet这一高速宽带互联网络的建设开通及宽带多媒体信息业务的提供，广大用户坐在家里随心所欲的点播电影、享受声情并貌的远程教育已非天方夜谈。

北京xx网络科技有限公司作为专门从事电信、互联网技术应用系统研究和开发，为运营商提供整体解决方案的高新技术企业。

愿为中国网通CNCnet的建设、中国信息化的建设、实现百姓宽带数字化生活做出自己的贡献。

1.宽带多媒体业务需求

1）视频点播业务（VOD）

给网络用户提供在线视频点播，音乐点播。

2）远程教育

可开展各行业各种形式的在线远程教育，如联合著名学府开办在线MBA辅导班、研究生考试辅导班、专生本辅导班、计算机网络技术培训班等。

3）远程医疗

提供远程在线诊断、医疗。

4）虚拟空间

网络购物者将进入一个与现时一模一样的用数字搭建起来的商场中，买房的消费者还可以在网上直接“看房”。

虚拟旅游既经济又实惠。

5）联网游戏

漂亮逼真的三维图像会令你如醉如痴。

6）电子商务服务

提供如需求撮合，电子交易，网上采购，网上银行，证券交易等服务。

7）建设基于电子地图（GIS）的信息服务站点，给全球网络用户提供准确，快捷的信息站点和信息内容导航服务。

8）提供全球范围的多媒体信息发布服务。

9）会员信息网络发布和查询服务。

10）网络化中国各地信息大全。

11）建设国内优秀的信息服务站点，发展国家信息基础设施节点，进一步向“数字地球”信息接点发展。

2.宽带多媒体视频点播/直播系统试验局方案设计

**网络结构

随着网络带宽和多业务支持能力的不断提高，在开展传统数据业务的同时，还有条件逐步开展一些新型的宽带多媒体业务，如VOD业务等。

作为纯数字形式的VOD系统，一般会由VOD服务器、网络平台和点播终端三大部分组成。

在基于LMDS系统构成的VOD系统时，其基本网络结构如下图所示：

如图，点播终端以以太网方式（也可以是高速帧中级接入配合帧中继/ATM业务互通方式）接入LMDS系统，以IPOA方式建立ATM虚连接至连接中心的ATM交换机上的VODServer上。

一般来讲，为支持多用户并发点播，在VOD服务器端会以高速端口直接挂接在交换机上，如单155MATM方式，甚至双155MATM端口方式等，点播业务流对应的IPOA连接可以直接终止在VOD服务器ATM端口上，也可以终结在中心路由器上以后再经IP转发至VOD服务器，这样可以实现基于IP的视频点播过程。

**视频服务器的选择

按着高可用性、可靠性、可扩展性、可管理性的系统设计及设备选型原则，经过反复比较，建议选用业界享有盛誉的具有优良性价比的美国SGI公司生产的Origin2000系列服务器作为VODServer。

SGI的多媒体视频点播/直播系统由SGI的ORIGIN服务器和其基于Internet/Intranet技术的视频服务软件MediaBase所组成，其性能特点详见附件。

●**试验用VODServer配置说明

音频/视频文件在存储容量上要求较高，可靠性和安全性要求相对较低（可以用磁带备份手段加以保障），并且对I/O传送速率要求也较高；从实现成本、系统性能上考虑，使用OriginVault较合适。

当然，也可使用RAID磁盘阵列机。

●按本VOD业务需要支持50个并发MPEG_I（1.5Mbps）流的情况，文件系统I/O需要1个UltraSCSI接口。

同时配置四块9GB的硬盘，可存储48小时的MPEGI节目。

●在SGIMediaBase软件应用中，每一SGI的MIPSR10000CPU约能处理100个MPEG-I流，故建议采用：

1（系统操作）＋1（可处理100MPEG-I媒体流）=2CPU的Origin200服务器。

本方案中配置为2CPUOrigin200；

●一般UNIX服务器之配置，需为每一RISC处理器预留32MB记忆体为系统操作之用，而MediaBase软体，需为每一MPEG-I流（1.5Mbps）预留1MB作为缓冲，故建议内存配置为2x32+1x50+128（MediaBase应用）＝242MB内存。

本方案中配置为256内存；

●我们假设用户将使用ATM作为主干网，并使用IPoverATM协议根据一般的网络配置经验，IPoverATM之实际有效传输值约为理论之85%。

即每个155Mbps可支持约80个MPEG-I（1.5Mbps）流，故建议Mediabase媒体服务器通过1个155MbpsATM接口（STM-1）与ATM网络相连；

●**城域网VODServer配置说明

音频/视频文件在存储容量上要求较高，可靠性和安全性要求相对较低（可以用磁带备份手段加以保障），并且对I/O传送速率要求也较高；从实现成本、系统性能上考虑，使用OriginVault较合适。

当然，也可使用RAID磁盘阵列机。

●按本VOD业务需要支持1000个并发MPEG_I（1.5Mbps）流的情况，文件系统I/O需要至少2个FC（光纤通道）接口；本方案采用2个FCOriginVault或FCOriginRAID。

同时，根据存放1000个小时的MPEGI节目的需求，需要有740GB的硬盘存储容量。

●在SGIMediaBase软件应用中，每一SGI的MIPSR12000CPU约能处理160个MPEG-I流，故建议采用：

1（系统操作）＋6（可处理960MPEG-I媒体流）+1（用于管理6个发送媒体流的CPU）=8CPU的Origin2000服务器。

本方案中配置为8CPUOrigin2000；

●一般UNIX服务器之配置，需为每一RISC处理器预留32MB记忆体为系统操作之用，而MediaBase软体，需为每一MPEG-I流（1.5Mbps）预留1MB作为缓冲，故建议内存配置为8x32+1x1000+128（MediaBase应用）＝1384MB内存。

本方案中配置为1536MB内存；

●配置为一个9GB硬盘用于MediaBase所需的datasub-volume（节目VCR控制文件亦存放于其中）。

●我们假设用户将使用ATM作为主干网，并使用IPoverATM协议根据一般的网络配置经验，IPoverATM之实际有效传输值约为理论之85%。

即每个155Mbps可支持约80个MPEG-I（1.5Mbps）流，故建议Mediabase媒体服务器通过12个155MbpsATM接口（STM-1）与ATM网络相连；

Mediabase服务器可配3块XIOATM（带4个155Mbps网口）网卡；

●WebFORCE媒体服务器可以通过一个Ethernetport与视频编码器相连；

●对ATM交换机的要求：

●支持ATMForumUNI3.0/3.1

●支持ILMI

●支持ClassicalIPoverATM（RFC1577）

附件：

SGI的多媒体视频点播/直播系统简介

1．SGI先进的服务器技术

**Origin2000服务器

Origin服务器采用了全新的可伸缩共享内存（CCNUMA）体系结构，大大突破了传统服务器的带宽瓶颈，整个系统采用模块化服务器结构，可从1个CPU扩展到256个CPU，具有无与伦比的可伸缩性

Origin2000服务器所用的硬件结构，逻辑地址空间、内部数据交换通道，I/O接口、应用程序开发工具，编译系统及IRIX6.5操作系统全部为64位环境，非常适合大规模的数据应用系统如VOD的运行。

单个Origin2000模块的基本I/O系统包括1个100BaseTX快速以太网接口，2个460Kbps串口,1个UltraSCSI接口。

12个XIO扩展槽，为各种网络互联和大规模海量存储提供了充分保障。

XIO卡支持快速以太网、FDDI、令牌环、ATM等多种业界广为流行的网络标准。

大容量的RAID磁盘阵列为数据仓库提供了充裕的存储空间。

单个Origin2000模块支持的最大存储容量为14.5TB。

另外,高达5GB/秒的持续I/O带宽为数据吞吐提供了畅通无阻的通路。

值得注意的是，SGI的ccNUMA体系结构和CrayLink技术使得Origin2000的网络能力、I/O能力随着模块的增加而呈现同样的线性增长。

**新一代服务器体系结构ccNUMA的特点

对现今采用传统体系结构的计算机来说，当你需要扩充计算机的能力时，并不能够使计算机的能力按比例增加。

例如，当你增加CPU时，总线、内存等保持不变；或者当你增加内存时，CPU、总线等能力不变，这是因为一般的SMP机都是基于BOX的，总线上设计的槽位是固定的。

而且，这种扩充还要受到计算机体系结构的限制，例如，系统总线一般是无法扩充的；又如，在扩充内存或CPU时，扩充能力受到系统板上插槽数的限制。

人们不禁要提出这样的问题，能否生产出这样一种计算机产品，使得它在扩充时，能够像搭积木一样，使计算机系统总体能力加倍？

SGI公司首先给了大家一个振奋人心的肯定回答。

SGI公司率先发布了新一代高度可伸缩的积木式体系结构：

ccNUMA体系结构。

这种结构极大地突破了SMP（对称多处理）体系结构的限制，综合了对称多处理SMP和大规模并行处理（MPP）的优点，并重新定义了计算成本的经济性。

ccNUMA采用“结构模块”设计，率先使各种系统在同一种64位产品系列中实现标准伸缩性。

ccNUMA的地址呈指数级增加，而且是无缝可伸缩的，因而可迅速解决商业需求，允许企业机构根据需要改变计算机系统规模，提供“即需即买”的经济价格模式。

ccNUMA结构的关键技术包括CrayLink互联技术和蜂窝式IRIX操作系统。

前者消除了SMP技术的主要瓶颈，后者是真正的积木式操作系统，可实现从小系统到大系统的无缝伸缩。

ccNUMA体系结构采用一种积木式预制块方案（亦可称为基本单元），每一个预制块都是一个高性能的计算机，这个计算机可由1至8个CPU、内存、I/O及一套系统互联产品组成。

使用传输率为1.6G/s的CrayLink技术可把多个预制块链接在一起，组成一个功能更强大的计算机，使系统总能力增加数倍，就好比一个小计算机“长大”成为一个巨型机。

使用ccNUMA技术后，SGIOrigin系列大型机的扩展性极为灵活，从单CPU开始可以扩展到256个CPU（下一步可达到1024个CPU）；I/O带宽从3.2GB/sec开始可以扩充到204GB/sec；内存则可从128MB扩展到512GB

ccNUMA结合了SMP和MPP的优点

这一体系结构源自传统的SMP紧耦合的均衡多重处理技术和MPP松耦合海量处理技术，但又本质地区别于它们，是这两种传统技术“去芜存精”的巧妙结合。

这种技术应用于SGI公司的Origin系列高档全64位服务器产品上。

在这种结构中，整个计算机是由节点板相互连接组成的，从物理上看，每个节点板都有自己的CPU，内存和IO，资源是分布的，具有MPP的高度可扩展性；从逻辑上看，所有这些资源都是共享的，处于一套操作系统的管理下，是单一系统映像，具有SMP的简单性，极易编程。

交换技术

在ccNUMA体系结构中，主要采用了交换技术，这主要体现在两个方面，首先是在节点板内部，CPU，内存和IO间的通信不是通过总线，而是通过一个HUB，使这些资源可以同时并行操作；其次在节点板之间的互连上，通过路由器以超立方体结构互连，并且随着节点数的增加，互连拓扑结构随之变化，导致系统带宽随节点数的增加呈线性增长。

ccNUMA结构彻底取消了传统的SMP结构中的系统总线和I/O总线。

在传统的总线结构的SMP服务器中，由于CPU或I/O系统工作时必须通过总线访问内存，从而会造成对总线锁定，这种锁定时间会形成总线上空（LATENCY），成为制约系统的工作效率的重要因素。

一定时刻（如CPU多于16个）锁定的频繁程度与SMP结构中CPU个数和I/O工作负担几乎成正比，解决的方式主要靠增加总线带宽。

取消总线结构后，新一代Origin200/2000系列服务器内各CPU板及I/O系统与内存间的存取通讯利用高速的内部交换技术，使每个CPU或每个I/O访问都无阻塞地以双向3.2GB/S的带宽同内存进行数据交换。

在这一体系结构下，增加CPU个数可使I/O系统频宽同时线性增加，而且由于这种扩展是建立在更高速和成熟的廉价交换技术之上，所以不但从根本上消除了SMP总线瓶颈，并且具备更好的性能价格比。

SGIOrigin200/2000系列服务器不但解决了传统的SMP结构的限制，同时还采用并改善了传统MPP海量处理超级计算机的重要技术。

SGI公司的Origin200/2000系列服务器不但继承了MPP结构通过“积木式”联接廉价地增加系统能力的优点，同时它使用了统一的操作系统调度，实现了所有增加设备的逻辑空间地址的动态连续性和一致性（即多机共享内存技术，使用户真正如同只面对唯一一台设备，从而消除了开发和使用的复杂性）。

Origin200/2000系列服务器除内部CPU、内存和I/O间采用3.2GB/S速率双向通讯外，组成“积木”结构的每一台设备间都采用高达1.6GB/S速率的智能化CrayLink进行联接，同时利用上述多机共享内存技术配合统一的操作系统取代了低速复杂的消息/信息传递（MessagingPassing）机制，并消除了节点的概念。

**网络物理接口能力

SGI公司的产品十分注重其对各种网络的物理通讯接口，在SGI公司提供的大小型机及工作站中都可以直接支持传统以太网，快速以太网,千兆以太网和FDDI、ATM等高速网络，同时支持X.25网、V.35协议；PPP、SLIP、OSPF、TCP/IP等等多种路由、网络及通讯协议，使得主机作为数据处理中心能够通过企业内部网（Intranet）或者Internet，DDN、专用网或卫星网等处理各种格式数据的交换，还能够与异种网络和设备完成互联，共享资源。

这确保了整个系统方案的开放性、先进性和扩展性。

**蜂窝式全64位UNIX操作系统IRIX6.5

**是一种全新的运行于SGIOrigin系列服务器上的蜂窝式操作系统。

它克服了Cluster操作系统编程困难、安全性差、多个系统映象、非共享资源等方面的不足，具有易编程、易管理、单一系统映像的优点。

**采用蜂窝式先进系统结构（CellularStructure）。

这种结构适应了计算机CCNUMA体系结构的特点，为计算、文件存取、数据库、多媒体应用等提供规模可伸缩功能，结合了对称多处理和分布式软件环境的优点。

蜂窝结构的特点使操作系统模块化，并且具有伸缩性，它可以使预制块分别单独下载（当该预制块出现故障时）而无需计算机系统关机（系统板热插拔）。

非一致内存访问系统NUMA

**操作系统是一个非一致内存访问系统NUMA，它可以把核心文件、数据及操作系统服务分布到整个系统的共享内存中进行处理，这样不仅增加了系统的扩展能力，而且减少了操作系统的负荷。

内存监控

**操作系统跟踪监视内存存取的操作模式，随机地调整进程和内存分页，使其共享数据存取。

等待减少到最小，并使其处于最佳应用程序初始分配位置。

支持CPU群任务分工

**支持CPU群的任务分工（ProcessorsPartition），用户可以针对一台机器上的多个应用制定CPU的一个子集提供服务，能够充分保证关键任务得到足够的系统资源。

**成熟的系统软件和丰富的系统工具

SGI公司在超级计算领域积累了丰富经验，在多线程管理方面，系统（包括操作系统和系统软件）通过长期调试完善，达到很高的并行效率；在Origin2000上提供C，Fortran语言的并行编译工具--PowerC和PowerFortran,提供自动并行能力。

同时可视化的CASE工具Workshop为用户提供了一整套软件调试、静态分析、功能测试的环境，这些环境均是图形界面，使用方便高效。

通过这些工具用户可以很快地对自己的应用程序进行分析、调试，从而达到最佳的并行效果。

在可视化方面，SGI提供Explore工具软件包，使用户可以将其计算结果可视化。

**真正的64位OS和文件系统

XFS是SGI先进的64位日志型文件系统，也是IRIX6.5的一个标准特性。

XFS采用日志技术确保了快速恢复和文件系统的一致性，消除了以往那些较慢的UNIX文件系统检测工具。

XFS支持：

●几乎无限制的文件系统和文件大小，目前已达到几百TB，它还能扩展到这个大小的100多倍

●一个目录下有几百万个文件

●从512字节到64KB逻辑块

●并行转储和恢复

●稳定速率的I/O，保证应用程序预留特定的带宽读写文件系统

●易扩展的分层存储管理器（HSM），能管理Petabyte或更多数据

●利用XLV卷管理器（需要软件许可协议）进行RAID0磁盘条块存储和RAID1磁盘镜象的软件

2.Mediabase

●**MediaBase功能描述

GuaranteedRateofStreams:

利用SGI平台的超高带宽，XFS文件系统，GRIO，IRIX等特性使MediaBase为大量的并发用户平滑存取大量的Video内容提供服务；

∙可扩展性：

Mediabase可支持多达5000个并发用户，单个流BitsRates从28.8Kbps至15Mbps，结合SGIOrigin服务器系统的线性增长能力，可使服务器随CPU数目增长VOD支持能力也线性增长；

●高可用性：

Mediabase结合SGI硬件平台为用户提供最大可用时间，结合IRISFailSafe更可提供不间断服务；

●支持IP和RawATM：

我们建议客户端使用SwitchedEthernet连接，Server端可利用高速的网络连接，包括：

100BASE/1000BaseEthernet,ATM，FDDI等；

●完善的内容和Video资源管理

●跨平台的、WEB-Based监控/管理界面

●支持NetscapeNavigator和MicrosoftInternetExplorer浏览器

●为客户端提供节目选择、播放、暂停、回绕、快进、快退等完全的仿真VCR视频流控制键；

●支持28.8Kbps-15Mbps可变速率流的webcasting功能,即多点广播功能；

●支持将MPEG-I编码Video转换为H.263格式；

●支持Win95,NT,MacintoshandUNIX客户端平台的硬件/软件解码，

●支持MPEG-1,MP3,MPEG-2,RealMedia,QuickTime等流传输格式；

●支持RSVP和LANE，支持RTP/RTSP协议；

●SNMPMIB支持；

●基于数据库的Media内容查找/浏览，提供高查找能力；

●**MediaBase管理功能

内容管理

Mediabase媒体服务器提供了一套完善的内容管理机制，包括：

●节目安装

可以使用MediaBase提供的Web界面，安装或删除一个节目，也可以将多个节目组合以一个节目组之中。

对于CD-ROM、磁带介质上的节目，先送入一个缓冲区（称为StagingArea），而后安装到MediaBase所管理的一个文件系统中。

节目的数据文件本身存贮于XFS文件系统（支持Real-