运营商组播部署及业务管理策略

1、运营商组播部署及业务管理策略（上）文/王志灵  唐戎    目前，流媒体、视频会议和视频点播等多媒体业务，正逐渐成为Internet上主要的网络流量之一。但是，传统Internet上应用的点对点单播方式并不适合传送此业务。在这种情况下，IP组播（IP Multicast）技术应运而生，它的出现有效解决了从一个发送者向特定的多个接收者传送消息的问题。    由于组播技术能够有效地节约网络带宽、降低网络负载，实现了IP网络中点到多点的高效数据传送，它在实时数据传送、电视直拨、多媒体会议、数据拷贝、网络游戏等诸多方面都有广泛的应用

2、。    组播技术涵盖了地址方案、路由策略、安全机制、网络部署和业务管理策略等多个方面的内容，而其中的网络部署和业务管理策略更是运营商所密切关注的问题。    1. 组播技术的基本概念    在IP地址中的D类地址空间用于IP组播，每个D类地址用来标识一个组播组。互联网组管理协议（IGMP）在主机和组播路由器之间,建立并维护组播组成员关系信息。“组播路由协议”根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息，运用一定的组播路由算法构造组播分发树，进行组播数据包转发。在各个“组播路由协议”域间，通过应用组播路由协议

3、互操作规则协议（RFC2715Interoperability Rules for Multicast Routing Protocols）的互操作模型进行互通，彼此间合作构造出完整的组播分发树。    “组播路由协议”分为域间协议和域内协议。域间协议包括组播边界网关协议（MBGP-Multicast Border Gateway Protocol）、组播源发现协议（MSDP-Multicast Source Discovery Protocol）等；域内路由协议主要包括协议无关组播密集模式（PIM-DM  Proticol Independent Mu

4、lticast-Dense Mode）、协议无关组播稀疏模式（PIM-SM Proticol Independent Multicast-Sparse Mode）、距离矢量组播路由协议（DVMRP-Distance Vector Multicast Routing Protocol）和有核树组播路由协议（CBT  Core-Based Trees）等。域内路由协议可以主要分为两类，一类是稀疏模式，包括PIM-SM、CBT等；另一类是密集模式，包括PIM-DM、DVMRP等。    2. 组播技术基本组网策略    目前运营商

5、的互联网络大多为三级网络或两级网络，即“骨干网省网城域网”或“骨干网城域网”的模式。省网或城域网很可能是独立的自治域，与骨干网间运行BGP路由协议，且各省网、城域网间的性能差异也比较大。在这种情况下，对组播路由技术的全网部署需要详细的规划。其基本的组网结构如图2.1所示。图2.1  运营商IP组播技术组网结构示意图    IP组播的基本组网结构如上图所示。由于骨干层承载各省网、城域网之间和对外的互访流量，用户的主要接入点则在各省网和城域网，因此将组播网骨干层作为一个PIM域。根据流量和节目源的分布，选取1个或多个节点的路由器作为RP，多台RP之间通过MS

6、DP交换SA消息来实现源的信息的交互。在各RP之间启用Anycast RP，以实现RP的负载分担和灾难恢复。骨干边缘路由器和这些RP之间运行PIM-SM域内路由协议。这时，骨干层的组播源会注册到一台路由最近的RP上。    各省网、城域网也分别单独设置PIM-SM域，在域内设置一台或多台RP，各个RP之间和骨干网一样，同样可运行MSDP协议和Anycast RP。域内的其他设备通过静态指定RP，并与RP之间运行PIM-SM协议。在部分组播业务量不大，或者设备不支持PIM-SM的省网、城域网中，可以采用GRE、Ipsec、L2TP Tunnel等隧道的方式，穿越不支

7、持PIM-SM的设备。    在用户接入侧需运行IGMP协议，并根据需要启用IGMP Proxy或IGMP Snooping。    采用这种组网策略可以满足业务的需求，并可实现流量分担和灾难恢复等功能，使网络的安全性得到一定的保障。    3. 运营商组播部署中的几个问题    3.1  组播部署前协议的选择    在确定作为RP的设备后，需要指定这些设备为RP。RP的选举有三种方式：静态指定RP，动态选举RP（Auto-RP，为CI

8、SCO私有协议）、C-BSR+C-RP选举RP。这三种方式中，静态RP的方式最为安全，不需要过多的规划，但是配置工作量较大，需要同一个PIM域内所有设备配置静态RP，且不方便未来RP的变更，因此不适合大规模部署；动态RP为CISCO私有协议，因此，该协议只适用设备类型比较单纯的情况下，该方法在美国Sprint大规模采用；C-BSR+C-RP方式的配置工作量小，变更简单，且方便采用控制策略，适于大规模使用，但是它和动态RP在部署时都存在安全隐患。    运营商可以根据网络的情况来选择指定RP的方式，在各设备互通不存在问题、且部署规划周密的情况下大规模部署组播可以选用

9、C-BSR+C-RP的方式；在设备提供商比较单一的情况下也可以选用Auto-RP的方式；若考虑部署简单、安全，则可以采用静态RP的方式。    在组播域间路由协议中，目前主要采用的方式是MBGP/MSDP。但如果采用MBGP，就需要设备中再维护一个组播路由表，MBGP协议对设备性能有着一定的影响，如果在设备负载较大时采用MBGP，有可能使设备性能下降。不过，MBGP是标准的跨域组播路由协议，不同的运营商之间互联采用MBGP也更加可靠。因此，运营商开展组播业务时，在设备能力足够的情况下，应当部署MBGP，但如果设备能力有限时可以采用静态路由的方式，实现跨域组播，在组

10、播业务逐步开展起来时，再考虑部署MBGP。    域内组播路由协议主要包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP。DVMRP和PIM-DM都属于密集模式组播路由协议。PIM-SM属于稀疏模式组播路由协议，稀疏模式协议运行于组播源和组播接收端相隔较远的环境中，比如在WAN中使用更有效。因此，作为电信级的运营商选择域间路由协议应该采用PIM-SM。    3.2  部署前的测试准备    虽然组播在标准上已经相对比较成熟，但是由于目前很少有运营商大规模部署组播业务，因此在全国范围部署组播业务之前需要

11、对该业务进行各方面的测试。    首先是功能测试，包括组播相关协议的测试和组播特定的控制策略实现的测试。协议测试主要测试处于网络中不同位置上的各类设备是否支持相应的协议，如核心路由器是否支持MSDP/MBGP，边缘路由器是否支持PIM-SM，用户接入侧设备是否支持IGMP/IGMP Snooping等。    控制策略实现的测试是要验证设备是否能支持各类组播控制策略（详见第五节IP组播控制策略），这将直接影响到业务开放的效果。    由于组播和单播的处理机制不相同，导致了组播对设备性能的高要求。因此，还需要进行必要的性能测试。主要测试网络中主流设备是否有足够的能力处理组播，主要测试以下几个指标：最大组播流量、最大组播组数、组播QOS保证，以及网络延迟、延迟抖动、Join/Leave延迟等网络性能指标。    还有一个非常重要的测试项就是互通性测试。一个运营商的全部网络设备可能由多家设备组成，因此，设备之间的互通性是是非常重要的。互通性一般包括两个方面：设备间的协议互通和设备间组播控制策略的互通。    由于接入一侧的协议比较简单，各