IPv6场景下FTTx建设思路

发展IPv6是大势所趋

IP地址是Internet业务发展的基础。Internet业务爆炸性的发展导致IP地址快速消耗。根据CNNIC分析,按现有每年约2亿个的IP地址消耗及年约19%的消耗增速,全球剩余的IP地址将于2012年前后耗尽。Internet的高速发展,以及大量的宽带接入,都需要巨大的公网地址空间。

“光进铜退”的建设大潮已经覆盖全国,各大运营商都在大规模进行FTTx接入网络建设。由于一般通信产品生命周期大致为5~8年(甚至更长),因此目前已经和正在建设的FTTx网络设备都会遭遇地址耗尽的情况。

IPv4地址的耗尽,由于CIDR(无类别域间路由)和NAT(网络地址转换)技术的支持而得到延缓。但NAT技术会屏蔽整个内网IP地址,从而带来用户的不可识别、不可溯源,这不利于运营商管理用户。IPv6是目前唯一的解决方案, IPv6网络的大规模部署已经势在必行。现有网络,面向IPv6是重新建设?还是推倒重来?

IPv6的引入思路

IPv6的技术特点

如图1所示,运营商未来期望以一个统一的承载网去应对各种层出不穷的新业务。IPv6提供的超大地址空间、QoS能力、以及简化的报文处理,是很好的承载技术。但目前巨大的IPv4应用(大量的IPv4服务器部署),是IPv6部署的障碍,未来是否会形成一个以IPv6作为基本承载技术的统一承载网,还有待网络发展的验证。但是否IPv6统一网络层承载技术,并不影响目前进行IPv6部署。

图1 IPv6承载多业务

IPv6作为新技术不是全新和革命性的,其架构仍然沿袭了TCP/IP体系。很多IPv4的相关技术、应用业务可以方便地引入到IPv6网络中。但是IPv6毕竟是与IPv4不同的协议,尽管只是在一些方面作了一些扩展,但是这些改变还是影响了整个TCP/IP协议框架的各个层次。IPv6网络协议不仅解决了IPv4地址枯竭问题,在网络管理、运行、控制、处理等许多性能上更为强大和高效,表1是IPv4和IPv6网络层性能的比较。

表1 IPv6与IPv4网络层功能比较

IPv6的引进策略

从2010年到2013年,运营商会逐步建设IPv6的网络。网络是连接用户和内容的桥梁,网络建设必须先行一步,先有网络才会有用户和应用。

● 选择合适的业务开展IPv6

开始建设的IPv6网络,可从承载相对封闭的业务入手。所谓封闭的业务,也就是相比Internet业务,业务的内容服务器与业务发起的终端都处于一个网络中,比如都处于一个运营商的管理域中。常见的封闭业务网络包括IPTV业务、VoIP业务等。这两种业务,目前都是由运营商提供服务,且终端一般也是运营商定制的,在上面开设IPv6业务,能够有效利用IPv6地址空间大的特性,大大增加运营商可用地址数量。在这种相对封闭的网络中,可以建设从终端到业务的全程“native IPv6” 网络,从而为运营商运作IPv6网络积累经验。

● 尽量不改造已建接入网络

由于我国存在宽带发展速度不均衡的问题,不同省市,甚至不同地区间设备混杂,从DSLAM到楼道交换机,再到OLT/MDU,各个年代的设备目前都在使用。接入网设备数量众多,不可能全部升级到最新设备。因此在引入IPv6网络时,必须充分考虑接入网的实际情况,对老接入网设备尽量不改动或者少改动。

OLT/MDU的基本定位不会发生变化

IPv4下的OLT定位

如图2,在IPv4环境下,典型的电信网场景,一般是BNG-AN-RG(宽带网络网关-接入网络-驻地网关)三级的设备定位方式。其中BNG作为三层边缘,一般是BRAS或者SR设备,作用是分配IP地址、路由、业务控制网关等。RG作为用户家庭网关,向用户提供业务接入端口,以及多种接入方式,如FE/WiFi等。

图2 TR-156描述的网络架构

在典型的电信运营商定位中,接入节点包括了OLT、DSLAM、ONU、MDU等多种形态设备。接入节点通过PON、DSL等技术实现用户流量汇聚。接入节点需要完成的功能包括流量分类、用户定位、QOS等。目前,接入节点主要功能还是二层汇聚,OLT/DSLAM实现二层交换功能,按照MAC地址和VLAN进行流量交换。

IPv6下的设备定位

从功能差异来看,IPv6相比IPv4架构没有大的改动,只是在具体的协议上进行升级,扩展了IP地址的长度。因此,IPv6下的电信接入网络会依然延续RG-AN-BNG的基本架构,设备定位不会有大的变化。

对于BNG(包括SR/BRAS)来说,可以分两个步骤升级支持IPv6。

初期,可以IPv6 Over L2TP(第2层隧道协议)方式进行承载。现有BRAS、SR定位于LAC(L2TP Access Concentrator),IPv6网关配置一台支持LNS(L2TP Network Server)的路由器。这样,对整个接入网到BNG来说,看到的只是PPP业务,现有设备不需要升级就能够支持IPv6业务。

当接入网条件成熟,或者IPv6业务成熟,城域网支持IPv4/IPv6双栈,可以考虑BNG升级支持IPv6/IPv4双栈,定位于IPv6/IPv4网络边缘网关,直接提供IPv6/IPv4业务。

对于已经建设的OLT/MDU,依然汇聚FE/DSL/PON方式接入的用户流量。与IPv4不同的是,IPv6场景下,汇聚的用户流量可能包括IPv4、IPv6,或者两者混合的流量。OLT/MDU需要实现IPv4、IPv6双栈能力,对网络流量按照PVC、VLAN、协议类型等进行区分,进入不同的管道中。

对于OLT/MDU设备来说,要具有根据内层VLAN标签打外层VLAN标签的能力。在外层VLAN标签打好后,还要有业务支持的能力。

● IPv4 VLAN中的业务,满足目前的IPv4功能:打标签、MAC学习、组播实现等。

● IPv6 VLAN中的业务,满足IPv4的功能:打标签、组播链路实现、受控组播转发等。

● 对于某些IPv6应用组网,可能需要在IPv6的VLAN上实现三层功能,支持IPv6路由转发。

对于老DSLAM设备,可以将IPv6业务划入单独的PVC,沿用现有1:1/N:1的网络模型进行承载。不考虑在DSLAM上进行三层业务的承载。

对于CPE端(ADSL接入终端)来说,一般不同业务都是通过CPE的端口来区分的。在双栈情况下,为了区分业务,建议支持每用户每业务一个VLAN。根据实际情况逐步推出支持IPv6 ROUTER模式的CPE。

延续现有FTTx建设

通过上面的分析,可以得出结论:现有FTTx建设中,设备定位都没有发生变化;支持IPv6需要尽量不改动接入网络。因此对于目前进行的FTTx建设,运营商可以遵循以下步骤进行IPv6建设:

(1)继续进行目前的FTTx建设,延续原有建设组网原则:包括OLT上联方式、上联网络,城域网、汇聚节点的组网方式、网络层次和网络结构等。继续维持设备放置原则,按照既定的工程实施方案进行施工。

(2)重点研究业务承载方案:明确语音业务、数据业务、组播业务、QoS业务各设备协同功能要求以及资源规划原则。重点研究在引入IPv6业务情况下、IP地址规划(v4、v6混合地址规划)、VLAN规划等业务承载措施。

(3)选择有条件的局点(与引入的IPv6业务相关),进行IPv6试点工作。

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