广播电视系统的IPv6升级和演进浅谈
2018-10-23 09:32:03   来源：第一新闻网   评论：0 点击：

和剑 李伟波 刘承

　　

睿哲科技股份有限公司 广州 510630

　　

　　摘要：随着全球可用的IPv4地址日益枯竭，下一代互联网IPv6协议为互联网网络应用、网络设备和用户提供了丰富的IP地址资源。2017年11月26日，中央、国办印发：《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》,要求用5到10年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球最大规模的IPv6商业应用网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合应用，成为全球下一代互联网发展的重要主导力量。

　　

　　本文旨在IPv4紧缺、IPv6演进迫切的大环境背景下，对全国有线电视的广播电视系统架构进行研究，提出广播电视系统IPv6演进的策略方案。

　　

　　关键词：IPv6 广播电视系统

　　

　　

　　通过建设支持IPv4、IPv6的云媒体应用服务平台和新媒体IPTV播控平台，实现面向IPv4、IPv6网络的媒体内容汇聚加工、媒体资产管理、在线版权内容交易、视频点播服务等业务功能，面向多种支持IPv6的终端可进行业务交付。

　　

　　本项目将通过睿哲科技的IPv6应用升级平台来实现以上云平台的IPv6升级演进。睿哲科技的IPv6应用升级平台基于分布式云平台架构，融合了网络层转换和应用层翻译技术，可以快速平滑地实现IPv4应用向IPv6升级演进。

　　

　　承载网络、支撑系统和用户终端则通过扩展升级支持IPv6协议栈，并开启IPv6功能，同时运行IPv4和IPv6协议栈。对于不支持IPv6的老设备则采用自然淘汰，等待设备退网。而且新用户尽量接到新接入网设备上，为用户同时提供IPv4和IPv6接入服务。

　　

　　

　　云媒体应用服务平台以云存储、数字媒体云生产平台为基础支撑，为新媒体产业链所必需的数字媒体内容整备、数字媒体广域分布式存储、数字媒体内容资产交易、数字媒体内容资产管理、数字媒体内容发布和运营、数字媒体广域网络分发、数字媒体融合电子商务等关键性业务提供综合性的视频云服务，并面向全国新媒体运营单位、信息产业新业态运营者提供全面的技术支撑。

图1  云媒体应用服务平台升级示意图

　　

　　项目在广电广域网出口处建设一个IPv6应用升级平台，帮助广电云媒体应用服务平台向IPv4/IPv6用户提供访问服务，在功能上要求解决网站外链导致的内容缺失问题（“天窗”问题），支持智能缓存和内容加速功能，支持网页浏览（HTTP、HTTPS）、邮件（POP3、SMTP）、视频等应用协议；在可靠性上要求所有环节都实现冗余备份；在扩展性上要求采用分布式架构，可以因应业务需求随时方便地通过增加处理单元扩展平台的整体处理能力。

　　

　　

　　按照IP网层次结构，IP承载网分为IP骨干网（省干+城域）和IP接入网两个层面，IP骨干网向上通过ISP接入互联网，IP接入网向下与用户终端相联。

　　

　　目前，IP骨干网（不包括BRAS）设备主要运行各种路由协议，各厂商设备对IPv6路由协议的支持情况都比较好，但未开启IPv6功能。而IP接入网络设备类型复杂、种类繁多，存在大量老旧设备，对IPv6的整体支持情况较差。

　　

　　骨干网引入IPv6，承载IPv6业务流量，包括IPv6互联网、IPv6 VPN、个人VIP等业务流量，在骨干网开启IPv4/IPv6双栈完成IPv4和IPv6的业务传输。

　　

　　接入网主要实现数据透传功能，因此接入网的IPv6演进主要在于能支持二层透传IPv6流量，支持IPv6组播、基于IPv6的QOS及DHCPv6协议等。考虑到接入网设备数据众多，不可能对不支持IPv6的设备全面更换，所以建议对支持IPv6的设备直接开启IPv6功能，同时运行IPv4和IPv6协议栈，实现双栈。对于不支持IPv6的老设备则采用自然淘汰，等待设备退网。而且新用户尽量接到新接入网设备上，为用户同时提供IPv4和IPv6接入服务。同时制订接入网设备采购标准，要求所有新入网的接入网设备必须支持IPv6。

　　

　　

　　新媒体IPTV播控平台主要提供面向IP环境下的视频直播、视频点播的服务能力和运营支撑能力。对新媒体IPTV播控平台进行升级改造，实现视频业务服务能力从IPv4到IPv6的平滑过渡，为下一代互联网专业用户和终端用户提供视频领域的各类服务。本方案通过IPv6应用升级平台的建设实现新媒体IPTV播控平台进行IPv6平滑升级。

　　

　　项目将建设一个IPv6应用升级平台，帮助新媒体IPTV播控平台向IPv4/IPv6用户提供访问服务，在功能上实现IPv4组播协议IGMP和PIM转换成IPv6组播协议。

图2 IPTV播控平台系统架构

　　

　　IPv6应用升级平台上的组播协议转换器组件MTG支持对IPv4组播报文和IPv6组播报文进行相互转换。它主要工作于网络层，在IPv4和IPv6间进行报头转换，必要时还要对报文分片转发。对于非指定源组播(SSM)而言，源地址的转换使用MTG的固定IPv4单播地址或固定IPv6单播地址。从IPv6接收者的角度，网关是所有IPv4数据重发的源；从IPv4的角度，网关也是所有IPv6数据重发的源。对于SSM，同一个组可能同时用于多个频道，从而存在多个源，因此无法使用一个固定组播源地址，必须为它在地址映射器中分配新地址。宿地址即组播组地址。IPv4向IPv6转换时，使用IPv6组播前缀标识FFxy::/96[6]，并将IPv4组播组地址置于低32位。当IPv4组播地址是一个由全球Internet编址中心(GINA)永久分配的组播地址时，组播前缀标识中x标记置为“0”，否则为“1”；当使用SSM时，组播前缀标识中变量x标记置为“3”。组播前缀标识中y按IPv4组播前缀和标准草案RFC2365中定义的IPv6域值的映射进行转换。IPv6向IPv4转换时，必须根据x和y确定地址类型，再从地址映射器中分配IPv4组播组地址。

　　

　　另外，组播协议转换器还向应用层提供回调接口链，满足应用层协议转换的要求。默认的应用层回调用于SAP报文的协议转换。

　　

　　IPv6应用升级平台旁挂在核心路由器作为IPv4组播代理、IPv6组播代理和IPv4-IPv6组播协议转换器，在 IPv4 中, MTG 作为 IPv6 的代理 , 参 与 IPv4 的 组 播 ; 同样, MTG 在IPv6 中则作为IPv4 的代理。 在MTG 系统内部, 两个代理之间进行协议转换。

　　

　　

　　（一）DNS域名解析服务器

　　

　　域名系统（DNS）主要向用户提供域名和IP地址间的解析服务，需要直接与用户通信，所以也需要进行IPv6升级。由于目前几乎所有DNS版本都支持IPv6功能，所以只需打开IPv6功能特性即可。还有，为了向纯IPv6用户提供DNS解析服务，DNS服务器的承载局域网也需要升级到双栈，同时支持IPv4和IPv6的DNS查询。DNS域名解析系统的升级是整个业务流程升级的关键，为屏蔽机顶盒对网络协议的感知，机顶盒在业务交互流程中，均使用域名格式的URL发起请求：IPv6机顶盒，将首先向IPv6的DNS发起域名的AAAA记录查询，向查询结果的IPv6地址发起业务请求；IPv4机顶盒，将首先向IPv4的DNS发起域名的A记录查询，并向查询结果的IPv4地址发起业务请求报文。

　　

　　DNS的升级包含两个层次的概念：一、DNS所在服务器，支持IPv6可达，即承载网络支持IPv6；二、DNS系统支持AAAA记录（IPv6）的配置和解析。在本次升级中，需同时实现这两层面的升级。

　　

　　（二）DHCP服务器

　　

　　DHCP服务器需要给用户终端分配IPv4地址和IPv6地址，所以必须升级支持IPv6。在现网中的DHCP服务器需要进行版本确认，对可以进行DHCP版本升级的，可以采取对现有DHCP服务器进行软件版本升级，同时支持IPv4和IPv6即可。做到节省成本，又能保证网络升级。对于不能进行DHCP升级的设备，可进行设备替换或采用IPv4/IPv6互通中心自带的DHCPv6模块进行DHCP系统的升级改造。还有，为了与IPv6用户终端通信，DHCP服务器的承载局域网也需要升级到双栈，同时支持IPv4和IPv6的DHCP报文传输。

　　

　　(三)BOSS系统

　　

　　BOSS系统主要包括业务及运营支撑系统，提供计费、计算、营业、帐务、客户服务、报表分析、监控、测试等功能。支持IPv6的BOSS系统，需要在采集、计费、结算、服务开通等方面均考虑对IPv6的支持。

　　

　　BOSS系统的演进，前期可以考虑在现有IPv4 BOSS系统基础上进行功能扩展实现，后期随着云平台等基础设施建设及投入使用，基于云计算等技术，重新开发支持IPv4/IPv6双栈的BOSS系统。

　　

　　

　　机顶盒通过融合有线数字电视和宽带网络接入的功能，实现高/标清电视直播、交互视音频业务（时移回看点播）、网络资讯、互联网接入及家庭网络覆盖、多屏分享及互动等业务功能。

　　

　　机顶盒开机将通过DHCP/DHCPv6完成本地IPv4/IPv6地址的获取，并通过解析前端下发的信息，获取到对应的IP/DNS/路由/NTP等相关信息，终端根据这些信息，调整本地的DNS缓存服务、路由表配置及NTP客户端的设置。

　　

　　在机顶盒终端业务使用双栈地址的情况下，机顶盒自身业务根据自身的协议栈情况，使用DNS解析到的地址。

　　

　　路由模块作为第二个CPE接入CM，也实现双地址获取，本地其它终端根据自身的网络支持情况，从路由模块获取私有IPv4/IPv6地址，路由模块将上游下发的DNS服务器地址直接下发给本地其他终端。对于要求互联网地址的本地其它终端，路由模块可以实现网桥功能，实现本地CPE的IPv4或IPv6接入。

　　

　　

　　全国有线电视网络互联互通平台建设及广电网络运营商的发展转型已进入历史机遇期和攻坚期。如何深入理解国家推进IPv6规模部署行动计划的深刻含义，并与广电网络的实际情况相结合，抢抓机遇，力争在技术研发、网络建设、应用创新等方面取得跨越式成果，是全行业需要深入思考研究的重大课题。只有充分发挥既有内容和用户资源优势，加强加快内容、业务、平台、网络、终端等端到端的升级改造，依托IPv6和全业务经营，打造“智慧广电”网络基础和业务体系，才能实现广电业务拓展和网络平台建设的跨越。