伴随着广播电视技术数字化、网络化的不断进步与发展，有线电视由模拟到数字的转换已成为电视媒体变革的必然趋势，而先进的设备和技术手段的应用也将更加广泛。数字电视相对模拟电视而言是一种全新的电视形态，是在信号的获取、产生、处理、传输、接收和存贮过程中使用数字电子技术的电视系统。电视技术数字化，不仅使全球范围无失真的信号传输、存储和共享得以实现，电视图像和伴音质量大幅度提高，而且为集视、音、文、数据各种信息在内的数字付费电视业务发展及集约式经营提供了有效的技术支撑，实现了在同一通道内完成多种不同的业务服务，如：视频点播、多媒体数据广播、证券服务、远程教育、电子节目指南、交互电视、高速互联网接入、远程医疗、电视商务、互动游戏等综合信息服务。

武汉数字电视运营平台自2002年开始建设，当时共提供80余套数字视频及5套数字音频广播节目，13套数据广播服务以及其他服务。随着数字电视整体转换的进行，开展面向全市的广播电视播出，开展百万级用户规模的数字电视各种业务运营，均对数字电视运营平台运行的安全稳定性、承载业务的多样性、业务运行的高效性都提出了更高的要求，因此在原有数字电视运营平台的基础上，必须对数字电视运营平台进行科学、合理的扩建改造。在此次系统百万级扩容中，使用了大量的新技术，例如考虑到系统的安全可靠性，在系统中所有主要设备都采用了双机同时工作，由双机热备软件对设备进行控制，一旦主设备出现故障，系统将在最短的时间内自动切换到备用设备上，这样就能实现广播电视的零故障播出。在系统扩容设计中我们将系统划分为三个子系统，分别为网络子系统，服务器子系统，编码复用子系统。现就这三个子系统中使用到的新技术做一详细的分析。

一、网络子系统

                     图1网络子系统图

如图1所示，系统网络核心层采用了两台核心交换机通过两条光纤互联，互为热备，并且配置为EtherChannel，使得在逻辑上这两条千兆通路绑定成一个2Gbps的高速通道；在一条中断的情况下，另外一条保持正常通信。另外在这两台核心交换机之间配置HSRP/VRRP冗余路由协议，保证在主交换机宕机的时候，对于用户接入设备可以通过备份核心交换顺利访问Internet或者服务器，当主交换机恢复时，自动切回到主交换机上。

核心层网络由于是整个网络的枢纽，所以，其可靠性要求非常高。在常见的星型结构，环型结构，双冗余结构，双环结构，网状结构和半网状结构中间，我们挑选性能价格比最好的双冗余结构作为网络的网络拓扑结构。它所使用到的新技术主要有：

1、两台万兆核心交换机通过802.3ad ，进行链路聚合，达到 20G带宽并实现了链路级安全；

链路聚合技术亦称主干技术（Trunking）或捆绑技术（Bonding），其实质是将两台设备间的数条物理链路“组合”成逻辑上的一条数据通路，称为一条聚合链路，如图2示意。交换机之间物理链路Link 1、Link2和Link3组成一条聚合链路。该链路在逻辑上是一个整体，内部的组成和传输数据的细节对上层服务是透明的。

图2 链路聚合示意图

聚合内部的物理链路共同完成数据收发任务并相互备份。只要还存在能正常工作的成员，整个传输链路就不会失效。仍以上图的链路聚合为例，如果Link1和Link2先后故障，它们的数据任务会迅速转移到Link3上，因而两台交换机间的连接不会中断。（图3）

图3 链路聚合成员相互备份

链路聚合的优点

从上面可以看出，链路聚合具有如下一些显著的优点：

l   提高链路可用性

链路聚合中，成员互相动态备份。当某一链路中断时，其它成员能够迅速接替其工作。与生成树协议不同，链路聚合启用备份的过程对聚合之外是不可见的，而且启用备份过程只在聚合链路内，与其它链路无关，切换可在数毫秒内完成。

l       增加链路容量

聚合技术的另一个明显的优点是为用户提供一种经济的提高链路传输率的方法。通过捆绑多条物理链路，用户不必升级现有设备就能获得更大带宽的数据链路，其容量等于各物理链路容量之和。聚合模块按照一定算法将业务流量分配给不同的成员，实现链路级的负载分担功能。

链路聚合的标准

目前链路聚合技术的正式标准为IEEE Standard 802.3ad，由IEEE802委员会制定。标准中定义了链路聚合技术的目标、聚合子层内各模块的功能和操作的原则，以及链路聚合控制的内容等。

其中，聚合技术应实现的目标定义为必须能提高链路可用性、线性增加带宽、分担负载、实现自动配置、快速收敛、保证传输质量、对上层用户透明、向下兼容等等。

链路聚合控制协议LACP

链路聚合控制协议（Link Aggregation Control Protocol）是IEEE 802.3ad标准的主要内容之一，它定义了一种标准的聚合控制方式。聚合的双方设备通过协议交互聚合信息，根据双方的参数和状态，自动将匹配的链路聚合在一起收发数据。聚合形成后，交换设备维护聚合链路状态，当双方配置变化时，自动调整或解散聚合链路。

LACP协议报文中的聚合信息包括本设备的配置参数和聚合状态等，报文发送方式分为事件触发和周期发送。当聚合状态或配置变化事件发生时，本系统通过发送协议报文通知对端自身的变化。聚合链路稳定工作时，系统定时交换当前状态以维护链路。协议报文不携带序列号，因此双方不检测和重发丢失的协议报文。

需要指出的是，LACP协议并不等于链路聚合技术，而是IEEE802.3ad提供的一种链路聚合控制方式，具体实现中也可采用其它的聚合控制方式。

2、通过核心交换机的双机热备，不但可以让设备进行冗余备份，而且还可以使中心数据通信负载均衡，从而让中心设备减轻负荷，保证核心层的稳定性和可靠性；

在基于TCP/IP协议的网络中，为了保证不直接物理连接的设备之间的通信，必须指定路由。目前常用的指定路由的方法有两种：一种是通过路由协议（比如：内部路由协议RIP和OSPF）动态学习；另一种是静态配置。在每一个终端都运行动态路由协议是不现实的，大多客户端操作系统平台都不支持动态路由协议，即使支持也受到管理开销、收敛度、安全性等许多问题的限制。因此普遍采用对终端IP设备静态路由配置，一般是给终端设备指定一个或者多个默认网关(Default Gateway)。静态路由的方法简化了网络管理的复杂度和减轻了终端设备的通信开销，但是它仍然有一个缺点：如果作为默认网关的路由器损坏，所有使用该网关为下一跳主机的通信必然要中断。即便配置了多个默认网关，如不重新启动终端设备，也不能切换到新网关，采用虚拟路由冗余协 (Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP)可以很好的避免静态指定网关的缺陷。

在VRRP协议中，有两组重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器，主控路由器和备份路由器。VRRP路由器是指运行VRRP的路由器，是物理实体，虚拟路由器是指VRRP协议创建的，是逻辑概念。一组VRRP路由器协同工作，共同构成一台虚拟路由器。该虚拟路由器对外表现为一个具有唯一固定IP地址和MAC地址的逻辑路由器。处于同一个VRRP组中的路由器具有两种互斥的角色：主控路由器和备份路由器，一个VRRP组中有且只有一台处于主控角色的路由器，可以有一个或者多个处于备份角色的路由器。VRRP协议使用选择策略从路由器组中选出一台作为主控，负责ARP相应和转发IP数据包，组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。当由于某种原因主控路由器发生故障时，备份路由器能在几秒钟的时延后升级为主路由器。由于此切换非常迅速而且不用改变IP地址和MAC地址，故对终端使用者系统是透明的。

3、通过多项标识绑定，多层ACL，实现广播风暴抑制等技术实现系统安全

ACLs的全称为接入控制列表(Access Control Lists)，按照其使用的范围，可以分为安全ACLs和QoS ACLs。对数据流进行过滤可以限制网络中的通讯数据类型及限制网络的使用者或使用设备。安全ACLs在数据流通过交换机时对其进行分类过滤，并对从指定接口输入的数据流进行检查，根据匹配条件(conditions)决定是允许其通过(permit)还是丢弃(deny)。在安全ACLs允许数据流通过之后，您还可以通过QoS 策略对符合QoS ACLs匹配条件的数据流进行优先级策略处理。总的来说，安全ACLs用于控制哪些数据流允许从交换机通过，QoS策略在这些允许通过的数据流中再根据QoS ACLs进行优先级分类和处理。

4、Gigabit Etherchannel （GEC千兆以太网通道）

以太网通道技术不仅起到容错作用，更是链路带宽扩容的一条重要途径。它可在100M（快速以太网通道，简称FEC）或1000M（千兆以太网通道，简称GEC）以太网端口间实现，用于将多条并行链路的带宽叠加起来。这样多条链路被用作单条高速数据通道，通道中部分线路的故障不会影响其它线路的带宽聚合，从而也保证了网络的可靠性。

 传统的数据交换模式都支持Spanning-Tree协议（生成树协议）－－当网络中有冗余连接时，该协议通过计算自动将优先级较低的连接屏蔽，使其作为备份，只在优先级较高的主线路断线时才激活它；这样做的好处是防止局域网中回路的产生，同时也保障了数据传递的可靠性。但当用户需要集成的高带宽链路时，生成树协议却成为阻碍，这时便需要借助以太网通道技术－－它可将2-4组高速端口之间的连接带宽聚合在一起，在全双工工作模式下达到400-800（FEC）或4-8G（GEC）的带宽，这样多条链路被用作单条高速数据通道，避免了回路的形成；与此同时，通道中部分线路的故障不影响其它线路的带宽聚合，从而也保障了网络的可靠性。

以太网通道技术也体现了产品的可扩充性能，能充分利用现有设备实现高速数据传统。思科公司的全线交换机产品和带快速以太网端口的路由器都可以实施以太网通道技术，并且还可与多家厂商（Intel、Xircom、Adaptec等）的网卡构造以太网通道，在交换机和服务器之间建立高速连接。

5、Uplink-Fast（快速上联恢复）

前项中曾提到，当交换机结成冗余回路时，若未启用Fast/Gigabit Etherchannel，则Spanning-Tree（生成树）协议将起作用，通过计算自动将优先级较低的连接屏蔽，使其作为备份，只在优先级较高的主线路断线时才激活它，因此在线路容错中Spanning-Tree也是一项有效的技术；但传统的Spanning-Tree在链路切换时经历阻塞－侦听－学习－数据转发等诸多过程，耗时较长，从故障到恢复一般需历时40秒左右，对正在传递大量服务器和工作站而言，这段时间是能明显觉察的，并且极可能导致连接超时而中断应用。而Uplink-Fast技术是对Spanning-Tree的改进，它省却了链路切换过程中的侦听和学习阶段，使备份端口直接由阻塞进入到转发状态，从而使网络收敛时间从40秒大大缩短到5秒以内，这样的延迟是应用程序可以接受的，几乎觉察不到这一过程，业务不会受到故障影响。

6、HSRP（热备份路由器协议）

刚才提到的几种容错技术都是在链路故障时发生作用的，而HSRP则用于设备故障的恢复－－它是用在两路由器间互作备份的协议。HSRP根据对两互备份路由器或交换机的优先级设定，将其中一台设备置为活动状态，而另一台设备置为备用状态，当主设备发生故障时备用设备能立即启用，这就是所谓"热备份"的含义。对网络中正常工作的用户而言，这一切换是透明不可见的，因此不会影响网络的正常工作。（未完待续）