摘要：本文介绍了一种地球站播出网管网络规划与改造设计方案，主要是将二层网络改为三层网络，并通过增加核心交换设备、更新接入交换机等实现对网络的重新规划，并分析了这一方案的特点和创新点，可为地球站网络安全建设提供借鉴。
关键词：播出系统; 网络安全; 地球站;
1 引言
地球站播出系统网管网络建设之初，均为二层网络结构，当时网络内设备少、结构清晰，网管执行效率高，在确保中央广播电视节目运行安全中发挥了巨大作用。然而随着播出规模逐渐扩大，网内设备逐渐增多，出现了单体网络设备故障可能导致全网络数据通信异常的隐患。
随着广播电视技术的快速发展，电视节目由标准清晰度向高清晰度过渡，节目传播需要占用更大的带宽和更多的卫星上行资源。未来的系统扩容，将使得现有网管网络规模更加庞大，二层网络存在的风险隐患将更加凸显，难以满足中央广播电视卫星传输业务快速增长的需求。因此地球站须建设支撑三层交换、冗余链路保护、VLAN管理、监控管理等功能的播出网管网络。
2 二层网络中存在的问题
传统二层网络拓扑图如图1所示，二层网络环境中存在较多安全问题，具体包括以下几点。
(1）二层网络环境中所有交换机均为单机、单电源配置，交换机互联为单链路互联，不能实现网络架构层面、设备层面、链路层面的冗余保护。
(2）二层网络安全性能不高，遇到单一设备故障、单路电源故障、单链路故障时可能发生网络中断，影响现网业务。
(3）二层网络无核心、接入之分，网络出现问题后不易定位，不能有效控制故障范围。
(4）二层网络交换机均为缺省配置，无相关VLAN划分及管理地址配置，所有业务终端处于同一个广播域。随着网络规模扩大，网络传输效率低，网络安全隐患增多。
(5）二层网络环境中未配置交换机网管系统，不能对网络设备运行状况进行有效监控，出现问题后不利于分析故障原因和及时解决故障。
3 网络规划与设计的主要内容
(1）增加核心交换设备
在原有网络中增加两台核心交换机，相互堆叠，互为主备，用于本地球站所有网管与终端设备的数据交换、逻辑判断、指令下发执行等。
(2）更新接入交换机
在新网络中，所有终端设备依次接入所在区域的接入交换机，接入交换机上行接入汇聚交换机，两台汇聚交换机互相堆叠，此时若发生接入交换机故障，便只会影响所在区域的终端设备，而对其他设备及网管数据没有影响，极大提升了网络的安全性。
(3）对网络进行重新规划
对网管网络进行重新规划后，可对不同地球站、不同网管子系统、不同终端设备所用的IP地址进行规划，选用不同区域、不同网段，对每个子系统都预留多个IP地址，以便系统扩容及设备增加。各地球站无需与其他站点通信的内部网络设备所用的IP地址段严格分开，互不影响。
(4）部署网管平台
在新网络中，部署一套网管平台，对所有接入交换机、汇聚交换机、核心交换机状态进行监控，对整个网络进行部署，根据网络拓扑图对整体网管网络进行管理，如图2所示。
4 地球站播出网管网络设计的特点
(1）统筹规划
无线局地球站网络统筹规划，统一标准，保证播出网管网络改造各个区域所使用的IP地址在连续的区域，提高网络维护的水平，杜绝了IP配置冲突。
(2）管理高效
在地球站新增一套核心交换设备，提升了网络性能，同时更新现有网络内所有二层交换机为三层接入交换机，提高了网络通信效率和系统反应速度。通过网管系统实现对网络运行状态的及时监控和管理，提高了网络维护效率，降低了故障发生的概率。
(3）配置统一
无线局地球站播出网管网络改造完成后，各个子区域网络架构、配置一致，各分区域数据通信明晰，便于管理维护。
(4）运行安全
无线局地球站播出网管网络改造VLAN划分按照特定播出系统链路结构，每个播出系统分开，单一VLAN发生故障只影响单一节目。汇聚、核心均采用交换机组，防止单一设备故障引起通信异常，在保持网络高效转发的基础上，提高了网络运行的安全性。
(5）可扩展
保证各个子区域具有充足可用的IP地址，并对未来系统扩容预留充足冗余。IP地址整体规划后，同一网段内的地址数量完全可以满足日益增加的节目数量需求。
5 地球站播出网管网络设计的创新点
(1）网络结构采用模块化设计，数据传输采用三层设计
网络结构根据不同播出系统、不同网管功能，由多个子区域组成，各个子区域均设有汇聚交换机负责核心交换机与各区域设备间的数据通信，数据通信采用三层设计，极大提高了设计的合理性和稳定性。
(2）统一规划IP地址，统一规划VLAN
无线局各地球站网管网络通过中心路由器互联互通，为避免可能的IP地址冲突，网络规划时可以专门对地球站IP地址和VLAN进行统一规划，确保设备不冲突，有效隔离可能的网络风暴，并为业务扩展预留足够的地址。
图1 传统二层网络拓扑图
图2 网络改造后拓扑图
(3）引入高性能交换设备，提高网络运行效率和可靠性
若进行地球站播出网管系统网络改造，可全面引入高性能三层交换机替代老旧的二层交换机，且各个交换机均采用双链路互联，各个交换机均为双电源供电，其中核心交换机和汇聚交换机还可采用主/备双机在线热备份的形式，这样可极大提高网络的运行效率和可靠性。
(4）网络的可扩展性强
网管系统须保证各个子区域具有充足可用的IP地址，并对未来系统扩容预留充足冗余。完成IP地址整体规划后，同一网段内的地址数量完全可以满足日益增加的业务数量需求。
(5）分布式施工，破解在播系统施工难题
地球站播出业务均为24小时不间断在播，且各地球站通过网管网络实现实时互备，若要在保证播出安全的前提下完成网络改造，必须破解在播系统施工难题。因此施工时，需要各地球站错开时段，逐站进行，以保证站间网络互连、业务持续播出；站内施工须逐系统进行，并采取服务器双网卡、双链路等措施，保证新旧网络可在最短时间完成交接。
6 结语
通过对地球站播出网管系统网络进行改造，可部署和优化网络配置，消除系统构架隐患，提升网络的可扩展性，降低网络安全风险，并显着提升地球站网管网络安全运行保障能力，为安全播出奠定坚实的基础。
