南京广电双向业务用户终端IP地址规划管理经验刍议

《广播电视网络》 2020年第12期 总第372期
1 引言
在当今竞争激烈的网络环境中，有线电视运营商处于一个独特的地位，仅仅依靠传统的有线电视直播单向业务已不能适应新的市场需求。

随着数字电视和互联网技术的发展，有线电视网络已经从传统的广播电视单向网络发展为可以承载语音、数据、视频点播、互动游戏等业务的双向IP网络发展双向网络为用户提供更为丰富的信息服务产品成为有线电视运营商的不二选择，对加快我国文化产业发展、提高广播电视服务水平以及城市信息化建设也非常有利。

江苏有线南京分公司通过大力双向化网改，使用CMTS、FTTx 、PON 以及LAN接入方式覆盖有线电视用户达到100万，支撑如此用户规模需要一张稳健的双向IP网络，本文探讨的就是这张网络建设背后基础支撑之一的“用户终端IP地址规划及管理”。

IP地址简单来看就是一串数字编码，无论用户终端拿到怎样的IP地址，只要能保证网络IP路由通达就行，但是若结合有线运营商的网络拓扑结构、业务规划，则IP地址如何科学规划、如何控制用量、如何聚合、在哪一个网络层级进行聚合都是值得思考的。

简而言之，IP地址规划体系背后
代表的就是整张网络的拓扑及运营模
式，两者息息相关，只有做好网络IP
地址规划才能保障网络稳健运行、业
务顺利发展。

2 南京广电双向业务类型
介绍及对应的IP网拓扑
南京是三网融合首批试点城市之
一，江苏有线南京分公司顺应时代发
展需要，大力实施网络改造，发展双
向化业务，在做好直播电视业务的同
时，大力开展广电宽带业务、互动/增
值电视业务，网络接入方式也由CMTS
逐步扩大为CCMTS、FTTx等多种方式。

2.1 双向业务类型
（1）宽带网络
宽带网络是我国经济社会发展的
战略性公共基础设施，发展宽带网络
对拉动有效投资、促进信息消费以及
推进发展方式转变具有重要支撑作用。

国家已制定并开始实施“宽带中国”
战略，将发展宽带网络上升到国家战
略层面考虑。

广电网络通过购买/合
作互联网出口资源，利用自身IP接入、
城域网已开展了广电宽带业务。

（2）互动/增值电视业务
互动/增值电视业务是中国数字
电视的发展进入多网融合、全业务的
高清智能电视时代的一个必然。

江苏
有线已在加强广电传统业务的同时，
建设了统一的、开放架构的平台，率
先开发了互动/增值电视新业务形态。

互动/增值业务平台将广播电视网、
电信网、互联网三大网络功能汇聚到
电视上，新增了100多项功能，可视
电话、缴纳话费、煤气缴费、电视购物、
转账支付等都能在家庭电视上实现。

除了满足用户更高层次的收看之外，
还带来了海量的实用新功能。

2.2 全网双向IP网络拓扑
开展双向业务必须要以基础网络
为前提，江苏有线南京分公司近年来
通过CMTS、CCMTS、FTTx等双向化
接入网改造手段实现了广电双向网络
的用户覆盖，二级机房以及核心机房
通过部署汇聚层以及核心层数据网络
设备实现了全程IP化双向网络。

通过购买和合作相应互联网出口
资源以及建设互联网内网资源发展广
电宽带业务；通过接入江苏有线统一
电视互动/增值业务平台实现用户双
向化电视使用体验。

两种业务形式在
南京核心网络9922上进行区分后归属
南京广电双向业务用户终端IP地址
规划管理经验刍议
黄俊 江苏省广电有线信息网络股份有限公司南京分公司
摘要：本文结合江苏有线南京分公司现网中实际的一些IP地址资源问题进行分析探讨和经验总结，希望能够
抛砖引玉，将IP地址规划管理工作引向更深入的方向。

关键词：广电 双向网络 IP地址 规划
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《广播电视网络》 2020年第12期 总第372期
到不同的网络通道。

南京分公司全网双向IP 网络拓扑示意图如图1所示。

3 双向业务下用户终端 IP 地址类型分类
由上文可知，总体上用户端会有
两种双向业务形式，即宽带业务和互动/增值业务，分别对应用户终端的宽带业务IP 地址和机顶盒IP 地址两类。

3.1 适应业务的IP 地址类型分类
江苏有线南京分公司基本都是以机顶盒为载体入户发展业务，用户通
过机顶盒可以进行互动/增值电视业务以及宽带业务使用。

机顶盒从接入技术上分为一型CM 接入机顶盒和二型FTTx 接入机顶盒，而各种机顶盒又分为带WLAN 路由版本和不带WLAN 路由版本。

针对比较具有典型意义的带路由版本机顶盒进行用户段IP 地址分析，具体如表1、表2所示。

近年来，南京分公司引入BRAS 设备大力发展FTTH 接入宽带业务，以入户型光猫ONU 为接入类型也逐渐成熟，此种类型以宽带业务为主，但是用户家通过二型机顶盒仍可以进行互动/增值电视业务，用户端IP 地址分析具体如表3所示。

3.2 南京广电对应的IP 地址分配支撑系统简介
无论是宽带业务还是互动/增值电视业务，无论是电脑还是机顶盒，都存在用户终端上线注册过程，在上线过程中完成鉴权以及对应的IP 地址分配。

目前，南京地区存在DHCP+以及PPPoE 拨号两大类的用户IP 地址分
配系统，用户接入类型基本可以分为CM 类型以及FTTx 类型两类，涉及到的相应IP 地址分配支撑系统如下。

（1）DHCP+体系
此种体系可以为各种接入类型的宽带、机顶盒分配IP 地址，但是近年来随着BRAS 上线FTTx 类型宽带已逐步迁移到PPPoE 拨号体系。

支撑DHCP+涉及到两套支撑系统：BCC
（Broadband Command Center）系统是CM 注册配置系统，对CM 进行用户认证、IP 地址分配和CM 配置文件分配等；ENUS 系统采取DHCP+认证技
术对上网宽带用户以及机顶盒进行认证和IP 地址分配，目前全网的机顶盒IP 地址、部分宽带IP 地址管理均由
表1 一型带WLAN 路由的机顶盒IP 地址分析
型号
带WLAN
路由
一型机顶盒 （CM）
IP 地址分析
1. CM 拿CM 专用地址。

2. STB 通过Option 60去拿机顶盒地址。

3.路由
W 口直接拿网内宽带CPE 地址。

图1 南京分公司全网双向IP 网络拓扑示意图
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《广播电视网络》 2020年第12期 总第372期
ENUS 系统承担。

（2）PPPoE 拨号体系
此种体系目前只为FTTx 接入类型进行宽带IP 地址分配，不涉及CM 接入以及机顶盒IP 地址。

通过支持PPPoE 拨号的终端，直接向BRAS 设备注册获取终端IP 地址。

4 用户终端IP 地址规划
管理经验刍议
上文介绍并分析了南京广电用户终端的IP 地址类型，那么当建设和运维这张双向IP 网时，具体到每台接入头端如何规划和分配用户IP 地址、如何把控100万用户的量、如何做到业务类型区分，这些问题都是需要讨论的。

以下将结合南京大网的发展，以IP 地址规划管理为视角，展现一个从粗放式到精细化的规划管理过程，也将融入一些个人见解、经验。

4.1 省公司对地市公司IP 地址资源的分配
IP 地址的规划管理首先涉及到的就是地址资源的分配，江苏有线已形成一张统一的广电网络大网，为了便于网络科学管理和统一访问省公司播出平台，省公司从顶层设计就结合江苏各地市公司的业务发展情况规划了13个地市的可用的IP 地址资源。

广电没有自己的出口资源，省公司所规划IP 地址仅是可用的“10”段和“172”段的私网地址，南京分公司获得的是64个B 的私网地址使用权。

针对这64个B 地址资源，省公司不做业务类型区分，而是作为一个大资源池交给南京分公司使用和管理。

4.2 业务发展初期的IP 地址规划
双向业务发展初期，结合当时
对区县公司的管理模式，南京分公司将64个B 地址资源按照省公司同样的方式，拆分为不同的资源段后划分给所辖各区县使用，例如浦口使用10.A.0.0/15，溧水使用10.B.0.0/14，六
合使用10.C.0.0/16。

在具体规划使用IP 地址的过程中，主要呈现出以下几个特点。

（1）网络中未启用BRAS 设备，均采用DHCP+模式。

表2 二型带WLAN 路由的机顶盒IP 地址分析
型号
带
WLAN 路由
二型机顶盒 （FTTx）
IP 地址分析
1. STB 通过Option 60去拿机顶盒地址。

2.路由W 口根据此用户权限拿相应的一次受限地址或者二次非受限宽带地址。

表3 PPPoE 拨号下的用户端IP
地址分析
IP 地址分析
1.入户光猫ONU 对应的PPPoE 口：如果不进行拨号，则路由器不拿任何宽带IP 地址；如果拨号，则路由器拿对应宽带地址，此时下挂在路由器下的二型机顶盒拿路由器分配的地址。

2.入户光猫ONU 对应的非PPPoE 口：STB 通过Option 60去拿机顶盒地址；宽带业务拿不到IP 地址。

（2）整个网络中接入网设备头端为三层设备，用户IP地址网关配置在此三层设备上，即用户IP地址规划分配下沉至每个二级机房每个接入头端上。

（3）初期用户较少，IP地址资源充沛，每台接入头端上所分配的用户段IP地址用量均按照设备满负载时用量设计。

（4）受限前地址、CM、宽带、机顶盒统一使用“10”段地址，不做细化规划分配。

在这一阶段，业务需求单一、地址资源充沛，用户各类型终端上线后可以拿到IP地址，由于大网路由都是通达的，所以用户访问宽带业务或是互动/增值业务没有任何问题，达到了较好地支撑公司业务发展的效果。

4.3 业务发展精细化管理要求下的IP地址规划
随着双向业务的发展，业务需求及用户量不断增加，直接导致了IP地址类型不够和资源紧张的情况。

同时，在网络运行的环境下，广电网络全网里目前只能靠用户源IP地址充当ID 进行业务区分，这点和发展业务形式密切相关。

综上，传统的、粗放式的规划管理模式下主要呈现出以下问题：一是业务的发展是南京全网的，对区县的IP地址规划管理不够细化，传统的分配一段IP地址给区县自行管理的模式无法支撑新的业务类型下发：二是整个64个B地址混在一起使用，不符合南京的网络架构，需要考虑在哪一个层级进行IP地址聚合的大框架结构；三是业务类型和需求增多，未加以业务区分的IP地址无法支撑业务发展；四是IP地址资源出现紧缺，无法支撑新业务以及新接入头端上线。

4.3.1 解决IP地址管理区县细化的
问题
当规划一项新业务时，站在南京
大网的角度来看，区县网络就相当于
南京市区的大二级站，承担的是汇聚
层的角色，最终都要汇聚到南京的核
心网。

而另一方面，如上所述，大网
里目前还是靠用户源IP地址来区分业
务。

所以，单纯的一大段地址交给区
县规划管理，不利于南京大网新业务
下发，例如全网新增50M宽带业务，
那么全网统一规划好50M地址段后，
除了南京之外，这些地址是需要下发
各区县头端的，如此就不能区县各用
各自的地址段了。

针对这个情况，需要理清各区县
网络拓扑结构和其接入头端IP地址分
布，细化到每一台头端进行统一规划
管理，区县设备上下线IP地址分配必
须通过南京分公司进行，这样既可以
很好地解决区县地址细化管理问题，
同时也可根据业务需求站在一张大网
的角度去规划各区县IP地址。

4.3.2 构建符合区域及网络架构的
IP地址规划框架结构
IP地址的规划使用有一个矛盾点：
区域共用性越多，则越节约地址，但
是同时区分颗粒度也就越粗；区域共
用性越少，则越浪费地址，但是同时
区分颗粒度也就越细。

如何取到一个
折中点和大网的拓扑结构密切相关，
大网的拓扑结构决定了IP地址可以聚
合到的层级位置。

如图1所示，在接入层头端设备
上进行双上联保护，分别接汇聚层主
路NE40E和备路9306，在汇聚层网络
与南京的核心网络又形成一个“口”
字型网络，涉及到城南核心9922和城
北9922。

其中，东南片区主路NE40E
与城南9922互联，而东南片区对应
的备路9306则与城北9922互联，西
北片区连接方式与之相反。

通过这种
冗余保护，正常情况下东南片区用户
流量均通过主路NE40E汇聚到城南核
心节点9922，而西北片区用户流量均
通过主路NE40E汇聚到城北核心节点
9922。

宽带业务又通过出口40E进行
用户流量调度，从拓扑结构中可见其
中的40E-A通过用户源IP地址负责
东南片区用户流量，40E-B通过用户
源IP地址负责西北片区用户流量。

针对上述的网络拓扑结构特点并
考虑到南京用户和区县用户进行区分，
IP地址规划取两个维度做框架结构：
南京和区县做区分；依据接入核心
9922设备做东南片区与西北片区两个
片区的区分。

4.3.3 解决IP地址业务分类细化的
问题
传统CM体系下，各种带宽的宽
带业务产品共用一段CPE地址，靠配
置文件进行带宽区分；传统FTTx体系
下，无论采用DHCP+模式还是PPPoE
模式，都是不同的带宽产品对应不同
的地址段，CPE地址未与机顶盒STB
地址做规划区分。

后续在宽带业务发
展的过程中，需要进行合作宽带的运
营，CM体系通过Option 82技术手段
达到了可区分IP地址的目的；在发展
机顶盒业务过程中，需要将酷开业务
流量进行区分，所以CPE地址需要和
机顶盒STB地址进行规划区分。

对于IP地址规划来说，需要根据
业务类型做不同的IP地址段规划，从
而达到用户源IP地址可识别的目的，
也为网络上对不同的用户做不同的策
略打下基础。

4.3.4 解决IP地址资源科学使用的
问题
IP地址虽只是一串数字式的逻辑
48《广播电视网络》 2020年第12期 总第372期
《广播电视网络》 2020年第12期 总第372期
资源，不具备“真实”的资源价值，但量是有限的，少了IP地址资源则网络上的设备进行不了通信，无法开展业务，所以合理、科学地进行IP地址的规划分配就显得尤为重要。

南京分公司IP地址资源伴随着业务和用户的发展已经显得捉襟见肘，如何从粗放型的使用向科学、精细化使用转变是一个值得思考的问题。

除了规划、分配不科学之外，地址池越多，地址重复利用率就越低，地址也就越浪费，下面将从两大方面讨论分析IP地址用量问题。

（1）本质结构性因素
① 网络结构导致地址池不聚合
全网接入头端为三层设备，分布了用户IP地址段。

全网接入设备数量巨大，分布的越多则IP地址段越散，地址池的重复利用率就越低，做不到聚合节约使用。

目前，推广使用BRAS 设备，宽带业务IP地址段可以集中到BRAS设备上，解决了很大一部分此类问题。

BRAS设备做南京东、南、西、北大片区以及各个区县的用户覆盖，相当于一台BRAS设备覆盖了之前大约5~6个机房，承载了30台左右接入网设备的用户。

由于BRAS做了地址聚合，不需要每个接入网设备上配置用户地址段网关，从而大大节约了宽带业务段IP地址。

② 接入头端数量大导致地址池多
各二级机房由于考虑到安全播出，头端设备多为热备冗余配置，出现故障时直接将用户光节点切至无故障的头端设备即可。

根据数据统计，有的机房OLT-ONU头端设备能达到6~7台，另外还有CMTS以及CCMTS设备，远超出了覆盖用户的能力。

对应如此多的头端设备，上线一台设备就必须
分配相应的用户地址资源，这个因素
也是造成IP地址资源大量使用的一个
原因。

③ 业务类型多导致地址池多
近年来，业务发展迅速，特别是
宽带业务的发展，而广电网络目前只
能是在网络侧靠用户源IP地址进行用
户区分，所以同一台接入头端或者是
BRAS设备上同样是宽带业务必须进行
IP地址段区分。

目前，南京地区支持
4M/10M/20M/50M/100M/200M/集团宽
带等业务类型，同样也要规划分配对
应的IP地址段。

④DHCP+模式导致宽带业务增加
受限前地址类型
传统的DHCP+模式进行宽带业务
认证时需要用户拿到一段受限前IP地
址，通过此IP地址，用户拨号后再去
后台支撑系统获取对应的宽带业务段
IP地址。

除非用户进行路由器绑定，
否则此受限前IP地址的用量就需要和
宽带用户地址用量一致，这也是导致
地址用量大的一个原因。

目前，由于
BRAS设备的启用，受限前地址段已经
被逐步取消。

（2）人为使用性因素
①CM地址段与其他地市地址进
行复用
如果是一型机顶盒或外置猫，无
论是宽带业务还是互动/增值电视业
务都要用到CM，CM上线后才能保障
业务上线，CM在此会耗费大量的地址
资源。

此前，南京地区的CM地址都
是使用省公司分配的64个B地址内地
址，但是由于CM的通信仅是南京的
后台BCC系统，无需出网进行访问，
也就不存在IP地址冲突问题，所以可
以将CM地址调整复用成其他地市的
私网地址，这样可以空出大量的规划
范围内可用地址资源。

目前，南京地
区已经将CM地址全部调整切割完毕。

② 接入头端设备IP地址池实际使
用率低
如前所述，前期接入头端设备的
IP地址规划均是按照设备的用户满配
量进行配置的，而为了安全播出，现
网运行的情况却是设备不会满配带用
户，且同一片区域会有多台头端进行
用户覆盖，这两个因素叠加起来就会
导致每台头端设备上的IP地址池实际
利用率较低，造成了地址资源的浪费。

目前，可从两方面入手解决：在网运
行的设备地址池通过后台数据统计，
分批进行IP地址量由大到小的一个切
割；新上线设备规划IP地址用量时，
不依照设备理论覆盖计算值，而是依
据头端设备所需覆盖的光节点数量和
现网片区范围内光节点与地址用量的
数据评估，进而分配IP地址用量。

5 结语
通过技术和管理手段使用户终端
IP地址规划科学、合理，一方面支撑
了业务的发展、节约了IP地址资源，
另一方面也可以为后续的深入分析工
作打下基础。

如开篇所述，IP地址背
后代表的就是网络结构，现网中用户
的IP地址规划合理后，辅以其他技术
手段，网络上基于用户的流量等深入
性分析就可期望更进一步了。

参考文献
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[2]黄俊,张劼,朱红杰,等.基于Option 82的
南京广电CMTS宽带业务区分体系建设[J].中
国有线电视,2016(12):1368-1371. RTN
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