運營商組播部署及業(yè)務管理策略

1、運營商組播部署及業(yè)務管理策略（上）文/王志靈  唐戎    目前，流媒體、視頻會議和視頻點播等多媒體業(yè)務，正逐漸成為Internet上主要的網(wǎng)絡流量之一。但是，傳統(tǒng)Internet上應用的點對點單播方式并不適合傳送此業(yè)務。在這種情況下，IP組播（IP Multicast）技術應運而生，它的出現(xiàn)有效解決了從一個發(fā)送者向特定的多個接收者傳送消息的問題。    由于組播技術能夠有效地節(jié)約網(wǎng)絡帶寬、降低網(wǎng)絡負載，實現(xiàn)了IP網(wǎng)絡中點到多點的高效數(shù)據(jù)傳送，它在實時數(shù)據(jù)傳送、電視直撥、多媒體會議、數(shù)據(jù)拷貝、網(wǎng)絡游戲等諸多方面都有廣泛的應用

2、。    組播技術涵蓋了地址方案、路由策略、安全機制、網(wǎng)絡部署和業(yè)務管理策略等多個方面的內容，而其中的網(wǎng)絡部署和業(yè)務管理策略更是運營商所密切關注的問題。    1. 組播技術的基本概念    在IP地址中的D類地址空間用于IP組播，每個D類地址用來標識一個組播組?；ヂ?lián)網(wǎng)組管理協(xié)議（IGMP）在主機和組播路由器之間,建立并維護組播組成員關系信息?！敖M播路由協(xié)議”根據(jù)IGMP維護的這些組播組成員關系信息，運用一定的組播路由算法構造組播分發(fā)樹，進行組播數(shù)據(jù)包轉發(fā)。在各個“組播路由協(xié)議”域間，通過應用組播路由協(xié)議

3、互操作規(guī)則協(xié)議（RFC2715Interoperability Rules for Multicast Routing Protocols）的互操作模型進行互通，彼此間合作構造出完整的組播分發(fā)樹。    “組播路由協(xié)議”分為域間協(xié)議和域內協(xié)議。域間協(xié)議包括組播邊界網(wǎng)關協(xié)議（MBGP-Multicast Border Gateway Protocol）、組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議（MSDP-Multicast Source Discovery Protocol）等；域內路由協(xié)議主要包括協(xié)議無關組播密集模式（PIM-DM  Proticol Independent Mu

4、lticast-Dense Mode）、協(xié)議無關組播稀疏模式（PIM-SM Proticol Independent Multicast-Sparse Mode）、距離矢量組播路由協(xié)議（DVMRP-Distance Vector Multicast Routing Protocol）和有核樹組播路由協(xié)議（CBT  Core-Based Trees）等。域內路由協(xié)議可以主要分為兩類，一類是稀疏模式，包括PIM-SM、CBT等；另一類是密集模式，包括PIM-DM、DVMRP等。    2. 組播技術基本組網(wǎng)策略    目前運營商

5、的互聯(lián)網(wǎng)絡大多為三級網(wǎng)絡或兩級網(wǎng)絡，即“骨干網(wǎng)省網(wǎng)城域網(wǎng)”或“骨干網(wǎng)城域網(wǎng)”的模式。省網(wǎng)或城域網(wǎng)很可能是獨立的自治域，與骨干網(wǎng)間運行BGP路由協(xié)議，且各省網(wǎng)、城域網(wǎng)間的性能差異也比較大。在這種情況下，對組播路由技術的全網(wǎng)部署需要詳細的規(guī)劃。其基本的組網(wǎng)結構如圖2.1所示。圖2.1  運營商IP組播技術組網(wǎng)結構示意圖    IP組播的基本組網(wǎng)結構如上圖所示。由于骨干層承載各省網(wǎng)、城域網(wǎng)之間和對外的互訪流量，用戶的主要接入點則在各省網(wǎng)和城域網(wǎng)，因此將組播網(wǎng)骨干層作為一個PIM域。根據(jù)流量和節(jié)目源的分布，選取1個或多個節(jié)點的路由器作為RP，多臺RP之間通過MS

6、DP交換SA消息來實現(xiàn)源的信息的交互。在各RP之間啟用Anycast RP，以實現(xiàn)RP的負載分擔和災難恢復。骨干邊緣路由器和這些RP之間運行PIM-SM域內路由協(xié)議。這時，骨干層的組播源會注冊到一臺路由最近的RP上。    各省網(wǎng)、城域網(wǎng)也分別單獨設置PIM-SM域，在域內設置一臺或多臺RP，各個RP之間和骨干網(wǎng)一樣，同樣可運行MSDP協(xié)議和Anycast RP。域內的其他設備通過靜態(tài)指定RP，并與RP之間運行PIM-SM協(xié)議。在部分組播業(yè)務量不大，或者設備不支持PIM-SM的省網(wǎng)、城域網(wǎng)中，可以采用GRE、Ipsec、L2TP Tunnel等隧道的方式，穿越不支

7、持PIM-SM的設備。    在用戶接入側需運行IGMP協(xié)議，并根據(jù)需要啟用IGMP Proxy或IGMP Snooping。    采用這種組網(wǎng)策略可以滿足業(yè)務的需求，并可實現(xiàn)流量分擔和災難恢復等功能，使網(wǎng)絡的安全性得到一定的保障。    3. 運營商組播部署中的幾個問題    3.1  組播部署前協(xié)議的選擇    在確定作為RP的設備后，需要指定這些設備為RP。RP的選舉有三種方式：靜態(tài)指定RP，動態(tài)選舉RP（Auto-RP，為CI

8、SCO私有協(xié)議）、C-BSR+C-RP選舉RP。這三種方式中，靜態(tài)RP的方式最為安全，不需要過多的規(guī)劃，但是配置工作量較大，需要同一個PIM域內所有設備配置靜態(tài)RP，且不方便未來RP的變更，因此不適合大規(guī)模部署；動態(tài)RP為CISCO私有協(xié)議，因此，該協(xié)議只適用設備類型比較單純的情況下，該方法在美國Sprint大規(guī)模采用；C-BSR+C-RP方式的配置工作量小，變更簡單，且方便采用控制策略，適于大規(guī)模使用，但是它和動態(tài)RP在部署時都存在安全隱患。    運營商可以根據(jù)網(wǎng)絡的情況來選擇指定RP的方式，在各設備互通不存在問題、且部署規(guī)劃周密的情況下大規(guī)模部署組播可以選用

9、C-BSR+C-RP的方式；在設備提供商比較單一的情況下也可以選用Auto-RP的方式；若考慮部署簡單、安全，則可以采用靜態(tài)RP的方式。    在組播域間路由協(xié)議中，目前主要采用的方式是MBGP/MSDP。但如果采用MBGP，就需要設備中再維護一個組播路由表，MBGP協(xié)議對設備性能有著一定的影響，如果在設備負載較大時采用MBGP，有可能使設備性能下降。不過，MBGP是標準的跨域組播路由協(xié)議，不同的運營商之間互聯(lián)采用MBGP也更加可靠。因此，運營商開展組播業(yè)務時，在設備能力足夠的情況下，應當部署MBGP，但如果設備能力有限時可以采用靜態(tài)路由的方式，實現(xiàn)跨域組播，在組

10、播業(yè)務逐步開展起來時，再考慮部署MBGP。    域內組播路由協(xié)議主要包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP。DVMRP和PIM-DM都屬于密集模式組播路由協(xié)議。PIM-SM屬于稀疏模式組播路由協(xié)議，稀疏模式協(xié)議運行于組播源和組播接收端相隔較遠的環(huán)境中，比如在WAN中使用更有效。因此，作為電信級的運營商選擇域間路由協(xié)議應該采用PIM-SM。    3.2  部署前的測試準備    雖然組播在標準上已經(jīng)相對比較成熟，但是由于目前很少有運營商大規(guī)模部署組播業(yè)務，因此在全國范圍部署組播業(yè)務之前需要

11、對該業(yè)務進行各方面的測試。    首先是功能測試，包括組播相關協(xié)議的測試和組播特定的控制策略實現(xiàn)的測試。協(xié)議測試主要測試處于網(wǎng)絡中不同位置上的各類設備是否支持相應的協(xié)議，如核心路由器是否支持MSDP/MBGP，邊緣路由器是否支持PIM-SM，用戶接入側設備是否支持IGMP/IGMP Snooping等。    控制策略實現(xiàn)的測試是要驗證設備是否能支持各類組播控制策略（詳見第五節(jié)IP組播控制策略），這將直接影響到業(yè)務開放的效果。    由于組播和單播的處理機制不相同，導致了組播對設備性能的高要求。因此，還需要進行必要的性能測試。主要測試網(wǎng)絡中主流設備是否有足夠的能力處理組播，主要測試以下幾個指標：最大組播流量、最大組播組數(shù)、組播QOS保證，以及網(wǎng)絡延遲、延遲抖動、Join/Leave延遲等網(wǎng)絡性能指標。    還有一個非常重要的測試項就是互通性測試。一個運營商的全部網(wǎng)絡設備可能由多家設備組成，因此，設備之間的互通性是是非常重要的。互通性一般包括兩個方面：設備間的協(xié)議互通和設備間組播控制策略的互通。    由于接入一側的協(xié)議比較簡單，各