曲振華　中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師

李　成　中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)工程師

羅　松　中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)工程師

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

IPv6在國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)的應(yīng)用*

曲振華中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所工程師

李成中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)工程師

羅松中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)工程師

基于IPv6在IMS網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方案及我國運(yùn)營商下一代交換網(wǎng)IPv6應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，針對國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)演進(jìn)需求，提出IPv6在國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)中的應(yīng)用方案。

IPv6 IMS IPv4

1　引言

下一代交換網(wǎng)是相對于原有基于時(shí)分復(fù)用TDM承載的交換網(wǎng)絡(luò)，承載在TDM上的交換網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)是交換機(jī)，而下一代交換網(wǎng)是基于IP承載的交換網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)是軟交換和IMS的節(jié)點(diǎn)。目前，公眾電信網(wǎng)和多行業(yè)領(lǐng)域的交換網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)向下一代交換網(wǎng)演進(jìn)，并將向IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）演進(jìn)。

IMS作為基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)的控制核心，基于IP分組技術(shù)的系統(tǒng)，能提供語音、視頻、圖片、文本等多媒體業(yè)務(wù)，具有承載和控制的分離、與終端接入無關(guān)、會(huì)話控制和業(yè)務(wù)控制的分離三大特征，已是下一代交換網(wǎng)的演進(jìn)方向。IMS是IP網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用之一，架構(gòu)于IP網(wǎng)絡(luò)之上，每個(gè)網(wǎng)元和終端都有各自的IP地址，用戶終端使用業(yè)務(wù)需獲得IP接入IMS網(wǎng)絡(luò)，IMS主要面向多媒體用戶提供業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)有端到端的IP連接需求；由于IMS網(wǎng)絡(luò)主要面向多媒體用戶，其終端主要包括PC、SIP等，各種類型的IP終端對IP地址有大量需求，終端對IP地址的大量需求將推動(dòng)下一代交換網(wǎng)向IPv6演進(jìn)。

IPv6相比于IPv4具有明顯優(yōu)勢，IPv6協(xié)議采用長度為128位IP地址，地址充足，可提供大量IP地址，支持大量終端應(yīng)用，徹底解決IPv4地址不足的難題；協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化，增加擴(kuò)展包頭，提高協(xié)議擴(kuò)展性；且在地址容量、安全性、網(wǎng)絡(luò)管理、移動(dòng)性及服務(wù)質(zhì)量等方面有明顯改進(jìn)；IPv6使得終端長期擁有一個(gè)IP地址，并實(shí)時(shí)在線，有助于促進(jìn)新業(yè)務(wù)模式的發(fā)展，更利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的端到端的業(yè)務(wù)（VoLTE、RCS）等多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，IPv6技術(shù)可滿足下一代交換網(wǎng)發(fā)展演進(jìn)需求，將是下一代交換網(wǎng)IP技術(shù)的發(fā)展方向。

2　IPv6在IMS網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方案

由于下一代交換網(wǎng)演進(jìn)是漸進(jìn)的過程，且目前網(wǎng)絡(luò)中IPv4設(shè)備和用戶數(shù)量龐大，因此下一代交換網(wǎng)需漸進(jìn)向IPv6過渡，IPv6在IMS網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用方案主要有雙棧方案和邊界翻譯方案。

2.1雙棧方案

雙棧方案要求IMS網(wǎng)絡(luò)所有網(wǎng)元應(yīng)同時(shí)支持IPv4 和IPv6，當(dāng)IMS網(wǎng)絡(luò)采用雙棧方式引入IPv6時(shí)，要求IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有網(wǎng)元均支持IPv4和IPv6雙棧，在IMS所有網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)上同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6兩種協(xié)議。

2.2邊界翻譯方案

邊界翻譯方案是指IMS網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)統(tǒng)一采用IPv4或IPv6地址，當(dāng)需進(jìn)行互聯(lián)或互通的終端、接入網(wǎng)、應(yīng)用服務(wù)器、其它網(wǎng)絡(luò)等與IMS網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)采用的IP版本不同時(shí)，則在接入或互通邊界設(shè)置相應(yīng)的IPv4和IPv6翻譯功能完成信令和媒體級(jí)的翻譯與轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)IPv4終端之間、IPv6終端之間、IPv4與IPv6終端之間、IPv4/v6終端與應(yīng)用之間、IMS網(wǎng)絡(luò)與其它網(wǎng)絡(luò)之間的業(yè)務(wù)互通，以及相應(yīng)正確的計(jì)費(fèi)。依據(jù)場景的不同，IMS網(wǎng)絡(luò)對邊界功能的要求也有所不同。承載網(wǎng)向IPv6演進(jìn)一般優(yōu)先于核心網(wǎng)IPv6演進(jìn)，當(dāng)承載網(wǎng)已經(jīng)演進(jìn)到IPv6，IMS仍處于IPv4核心網(wǎng)，可能存在多種演進(jìn)場景，對IMS核心網(wǎng)有相應(yīng)技術(shù)要求。

（1）IPv4/v6終端接入IMS

當(dāng)IMS核心網(wǎng)設(shè)備采用IPv4、承載網(wǎng)采用IPv6時(shí)，IMS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持IPv4/v6終端的接入（見圖1）。IMS應(yīng)通過在終端與P-CSCF之間設(shè)置SBC，保證IMSIPv4核心網(wǎng)和IPv6承載網(wǎng)具備對IPv4和IPv6終端的接入能力，實(shí)現(xiàn)IPv4終端之間、IPv6終端之間、IPv4與IPv6終端之間以及它們與應(yīng)用之間的業(yè)務(wù)互通，要求SBC應(yīng)支持IPv4/v6雙棧；當(dāng)IPv6終端接入時(shí)，應(yīng)能完成用戶終端與核心網(wǎng)之間SIP信令層面IPv6與IPv4之間的翻譯轉(zhuǎn)換功能，包括當(dāng)IPv6終端注冊時(shí)，SBC創(chuàng)建終端IPv6與IPv4地址間的綁定關(guān)系；當(dāng)有其他終端或應(yīng)用請求建立與IPv6終端的會(huì)話時(shí)，SBC創(chuàng)建對端IPv4與IPv6地址間的綁定關(guān)系。當(dāng)IPv4終端接入時(shí)，SBC應(yīng)能完成用戶終端與核心網(wǎng)之間SDP信令層面IPv6與IPv4之間的翻譯轉(zhuǎn)換功能。

圖1　IMS IPv4核心網(wǎng)，IPv6承載網(wǎng)，IPv4/v6終端接入

（2）與其它IPv4/v6網(wǎng)絡(luò)互通

圖2　IMS IPv4核心網(wǎng)，IPv4承載網(wǎng)，與其它IPv6網(wǎng)絡(luò)互通

如圖2所示，當(dāng)IMS核心網(wǎng)設(shè)備采用IPv4，承載網(wǎng)采用IPv6，但支持與其它IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)的互通，要求IMS網(wǎng)絡(luò)的MGCF在信令層面使IMSIPv4網(wǎng)絡(luò)具備與其它IPv6網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通，實(shí)現(xiàn)IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的業(yè)務(wù)互通；通過IMS-MGW在媒體層面使IMSIPv6網(wǎng)絡(luò)具備與其它IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通的能力，實(shí)現(xiàn)IPv6 與IPv4網(wǎng)絡(luò)之間的業(yè)務(wù)互通；MGCF應(yīng)支持IPv4/v6雙棧，當(dāng)與IPv6網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)，應(yīng)能完成網(wǎng)絡(luò)間SIP信令層面IPv4與IPv6的翻譯轉(zhuǎn)換功能。當(dāng)與IPv4網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)，IMS-MGW應(yīng)能完成網(wǎng)絡(luò)間SDP信令層面IPv6與IPv4的翻譯轉(zhuǎn)換功能。

（3）與IPv4/IPv6應(yīng)用服務(wù)器互通

IMS核心網(wǎng)設(shè)備采用IPv4，承載網(wǎng)為IPv6，支持與IPv4和IPv6應(yīng)用服務(wù)器的互通（見圖3）。當(dāng)IMS需與第三方應(yīng)用服務(wù)器互通，且采用IP版本不同時(shí)，可由運(yùn)營商部署的應(yīng)用網(wǎng)關(guān)完成信令層和媒體層IPv4與IPv6的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，當(dāng)與IPv4應(yīng)用服務(wù)器互通時(shí)，由應(yīng)用網(wǎng)關(guān)完成媒體相關(guān)IPv6與IPv4的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能；當(dāng)與IPv6應(yīng)用服務(wù)器互通時(shí)，可由應(yīng)用網(wǎng)關(guān)完成信令層面IPv4與IPv6的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能。

圖3　IMS IPv4核心網(wǎng)，IPv6承載網(wǎng)，與IPv4/v6應(yīng)用服務(wù)器互通

（4）小結(jié)

綜上所述，IPv6在IMS中的應(yīng)用存在如下問題：

●IMSIPv6雙棧方案網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相對簡單，但網(wǎng)絡(luò)維護(hù)復(fù)雜，占用設(shè)備資源更多

雙棧方案是在IMS網(wǎng)元設(shè)備上同時(shí)實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6雙協(xié)議棧，各自獨(dú)立實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6的處理和轉(zhuǎn)發(fā)，IMSIPv6網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相對簡單，但網(wǎng)絡(luò)中有IPv4和 IPv6兩個(gè)協(xié)議棧同時(shí)運(yùn)行，操作維護(hù)復(fù)雜，占用設(shè)備資源更多，也無法解決IPv4地址短缺問題，無法解決IPv4 和IPv6互訪問題。

●IMSIPv6邊界翻譯方案中接入或互通網(wǎng)元可能帶來業(yè)務(wù)質(zhì)量降低，部分信息丟失，邊界網(wǎng)元處理開銷較大

翻譯技術(shù)用來將IPv4（IPv6）數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成IPv6 （IPv4）數(shù)據(jù)包，將IPv6數(shù)據(jù)包中的每個(gè)字段與IPv4數(shù)據(jù)包中的每個(gè)字段建立起一一映射的關(guān)系，從而在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的邊緣實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)換，應(yīng)用于IPv4-only和IPv6-only的網(wǎng)絡(luò)互通?？梢詫?shí)現(xiàn)IPv4和IPv6的互通，不需要進(jìn)行IPv4、IPv6節(jié)點(diǎn)的升級(jí)改造，但存在“地址轉(zhuǎn)換”帶來的業(yè)務(wù)質(zhì)量降低，加密報(bào)文無法翻譯等風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致部分信息丟失，實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，處理開銷較大。

3　我國運(yùn)營商下一代交換網(wǎng)IPv6應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）中國移動(dòng)

中國移動(dòng)IPv6發(fā)展整體推進(jìn)計(jì)劃分為3個(gè)階段：

●2012—2013年是啟動(dòng)期，啟動(dòng)期開展規(guī)模試驗(yàn)。

●2014—2015年是推廣期，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)升級(jí)。

●到2016年達(dá)到全面應(yīng)用，用戶大規(guī)模使用IPv6。

中國移動(dòng)已經(jīng)制定了接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、支撐系統(tǒng)、終端、業(yè)務(wù)等環(huán)節(jié)端到端IPv6完整過渡計(jì)劃，并于2012年底啟動(dòng)約10個(gè)省份的網(wǎng)絡(luò)改造，已在9個(gè)省啟動(dòng)IPv6試點(diǎn)，已完成涉及8個(gè)廠商的TD-LTE設(shè)備IPv6測試，并借助LTE發(fā)展契機(jī)，推動(dòng)同步引入IPv6，未來的目標(biāo)是LTE用戶開機(jī)后自動(dòng)獲得IPv6地址，直到用戶關(guān)機(jī)。

（2）中國電信

中國電信已明確IPv6商用的時(shí)間表：2009年，開始啟動(dòng)IPv6試點(diǎn)部署，即2009—2010年為IPv6的試商用階段，試點(diǎn)業(yè)務(wù)包括寬帶接入、IDC、VPN等；2011年，啟動(dòng)IPv6及過渡技術(shù)研究和現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)驗(yàn)證；2012—2015年，規(guī)模商用IPv6；2015年后，大規(guī)模使用IPv6。2012年，中國電信在湖南、江蘇等試點(diǎn)基礎(chǔ)上，增加新的省市啟動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施改造，并明確IPv6六大業(yè)務(wù)切入點(diǎn)，自營業(yè)務(wù)首先過渡，企業(yè)和家庭網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)對部分政企和家庭客戶IPv6接入支持；部分重點(diǎn)業(yè)務(wù)采用IPv4/v6雙棧模式，大眾業(yè)務(wù)建議采用純IPv6模式發(fā)展。對于固定和移動(dòng)用戶接入，采用雙棧實(shí)現(xiàn)IPv4/v6業(yè)務(wù)訪問。

（3）中國聯(lián)通

中國聯(lián)通從集團(tuán)層面制定IPv6演進(jìn)總體原則，網(wǎng)絡(luò)側(cè)盡量選擇直接向雙棧過渡，骨干網(wǎng)初期可局部開啟雙棧+6PE；城域及接入網(wǎng)根據(jù)用戶及業(yè)務(wù)部署的明確需求，局部小規(guī)模范圍內(nèi)可選擇合適的隧道、翻譯等技術(shù)快速解決IPv6和IPv4互訪，并已開展各地廣泛試點(diǎn)，重點(diǎn)解決寬帶用戶的IPv6的業(yè)務(wù)使用。中國聯(lián)通制定IPv6發(fā)展時(shí)間表分為3個(gè)階段：2011—2013年的商用試點(diǎn)階段；2013—2015年初的規(guī)模部署階段，聯(lián)通2013年底發(fā)展寬帶接入用戶300萬，并開展移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)IPv6試點(diǎn)，完成自營業(yè)務(wù)改造和支撐系統(tǒng)升級(jí)，到2015年實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6無縫互聯(lián)互通；2015—2020年是普及發(fā)展階段，未來將在全國推動(dòng)云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用，全面支持IPv6特色應(yīng)用。

4　國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)IPv6演進(jìn)方案

4.1IPv6在國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)中應(yīng)用原則

國家電網(wǎng)目前已確定下一代行政交換網(wǎng)的IMS技術(shù)體制以及IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路，并開展現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)工作。為了保證IPv6在國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)IMS的平穩(wěn)過渡，IMS網(wǎng)絡(luò)向IPv6過渡過程中建議遵循以下原則：

（1）嚴(yán)格遵循國家電網(wǎng)交換網(wǎng)演進(jìn)規(guī)律，并充分考慮國家電網(wǎng)承載網(wǎng)演進(jìn)策略，按照承載網(wǎng)優(yōu)先于交換網(wǎng)向IPv6演進(jìn)策略；省間骨干網(wǎng)優(yōu)先于省內(nèi)/地市數(shù)據(jù)通信網(wǎng)向IPv6演進(jìn)；交換網(wǎng)邊界優(yōu)先于交換網(wǎng)核心設(shè)備向IPv6演進(jìn)；寬帶用戶優(yōu)先于窄帶用戶向IPv6演進(jìn)，或窄帶用戶維持IPv4。

（2）不能降低用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)，IMS核心網(wǎng)進(jìn)行IPv4 或IPv6協(xié)議倒換時(shí)，所有核心網(wǎng)元都要求同時(shí)倒換，否則影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)。

（3）盡可能降低運(yùn)營負(fù)擔(dān)，為保證IMS相關(guān)業(yè)務(wù)的正常接續(xù)，對同一個(gè)IMS核心網(wǎng)的所有網(wǎng)元，組網(wǎng)時(shí)只遵循一種IP協(xié)議，只支持IPv4或IPv6。

（4）確保過渡期的用戶可控可管，IMS接入網(wǎng)元，如SBC等需要支持雙棧，即具備對信令和媒體進(jìn)行IPv4和IPv6協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，保證IPv6終端的業(yè)務(wù)正常使用。

（5）IMS互通網(wǎng)元（如MGCF/MGW，IBCF/TrGW）等需要支持雙棧，即具備對信令和媒體進(jìn)行IPv4和IPv6協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，保證IMS與他網(wǎng)在協(xié)議倒換前后能正常互通。

（6）不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)使用和體驗(yàn)，為保證IMS核心網(wǎng)在IPv4和IPv6協(xié)議轉(zhuǎn)換前后，所有業(yè)務(wù)能正常接續(xù)，現(xiàn)有業(yè)務(wù)平臺(tái)AS要求支持雙棧，且第三方業(yè)務(wù)平臺(tái)AS與IMS網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)必須支持雙棧，解決AS 與IMS核心網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換問題。

（7）為保證IMS核心網(wǎng)在IPv4和IPv6協(xié)議轉(zhuǎn)換前后，所有業(yè)務(wù)管理、操作維護(hù)能正常進(jìn)行，IMS計(jì)費(fèi)、網(wǎng)管、同步等支撐系統(tǒng)需支持雙棧。

4.2IPv6在國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)中應(yīng)用方案

（1）國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)及承載網(wǎng)演進(jìn)方案

國家電網(wǎng)公司原行政交換網(wǎng)保持不變，新建的IMS交換網(wǎng)采用IP化、扁平化組網(wǎng)方式，采用分省建設(shè)方案，共在28個(gè)單位（總部及27個(gè)省公司）建設(shè)IMS網(wǎng)絡(luò)，各區(qū)域分部及直屬單位接入所在省份的IMS核心網(wǎng)；每省建設(shè)兩套IMS核心網(wǎng)元，采用1+1省內(nèi)異地互備的容災(zāi)方式；兩套IMS核心設(shè)備分別建設(shè)在國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)第一和第二匯聚點(diǎn)所在的兩個(gè)機(jī)房內(nèi)。

IMS業(yè)務(wù)統(tǒng)一由公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)承載。公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)新增IMSVPN，承載本地及跨省IMS信令和媒體，IMSVPN應(yīng)覆蓋到地市公司，具備條件的省公司可將IMSVPN覆蓋到縣公司。省公司、地市公司應(yīng)各部署兩臺(tái)CE設(shè)備，作為IMS業(yè)務(wù)匯接交換機(jī)，口字型上聯(lián)至數(shù)據(jù)通信網(wǎng)PE設(shè)備。核心網(wǎng)通過獨(dú)立物理通道雙上聯(lián)CE設(shè)備接入到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。IMS主匯接節(jié)點(diǎn)、第二匯接節(jié)點(diǎn)的CE設(shè)備間應(yīng)通過兩條獨(dú)立的專用傳輸鏈路互聯(lián)，完成主、備節(jié)點(diǎn)間的心跳和數(shù)據(jù)同步，實(shí)現(xiàn)主匯接節(jié)點(diǎn)、第二匯接節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)保護(hù)。

國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)作為行業(yè)性的專用通信網(wǎng)，主要是為滿足電力經(jīng)營管理需要，保障電力生產(chǎn)正常高效進(jìn)行而建設(shè)。隨著公司業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，逐步形成多級(jí)網(wǎng)絡(luò)并存的格局，包括覆蓋公司總部、各分部、各省電力公司、各直屬單位、三地災(zāi)備中心及部分直調(diào)廠站的數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)以及省級(jí)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)已經(jīng)形成以西單總部、三地災(zāi)備中心、白廣路和區(qū)域匯聚節(jié)點(diǎn)為核心，以分部公司、省公司和直屬單位作為骨干的3層MPLSVPN網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)前公司數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)已經(jīng)具備IPv6全局路由、IPv6VPN業(yè)務(wù)能力，各省公司目前與骨干網(wǎng)對接采取中斷MPLS轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并部署防火墻等安全設(shè)備隔離措施，總體上不具備在全網(wǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)IPv6業(yè)務(wù)開通必須的統(tǒng)一地址規(guī)劃和配置要求；另外，由于各省在縣級(jí)和以下的基層網(wǎng)絡(luò)普遍采用二層交換機(jī)級(jí)聯(lián)組網(wǎng)，此類設(shè)備均不具備支持IPv6MAC地址表的能力，因此當(dāng)前在地市級(jí)層面直接實(shí)現(xiàn)純IPv6組網(wǎng)，或在縣級(jí)和以下網(wǎng)絡(luò)部署IPv6業(yè)務(wù)均有障礙。省級(jí)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、VPN部署、QoS部署以及IPv6支持等方面方式多樣、能力不一。

（2）IPv6在國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)中的應(yīng)用方案

IPv6在交換網(wǎng)中的過渡是端到端的，涉及終端、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)等，且與承載網(wǎng)的演進(jìn)過程緊密相關(guān)，彼此演進(jìn)不可能是同步的，因此行政交換網(wǎng)IPv6的演進(jìn)具有漸進(jìn)性，具有一定的演進(jìn)過程。

根據(jù)以上思路分析，并遵循IMS向IPv6過渡的原則，綜合考慮國家電網(wǎng)行政交換網(wǎng)和終端現(xiàn)狀、IMS及承載網(wǎng)演進(jìn)方案等多種因素，結(jié)合國內(nèi)運(yùn)營商IMS IPv6發(fā)展思路，可綜合采用雙棧、翻譯技術(shù)等實(shí)現(xiàn)IMS IPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6過渡，建議可采用如下演進(jìn)方案：

●演進(jìn)初期階段：IMS承載網(wǎng)、骨干網(wǎng)升級(jí)為支持IPv6，承載網(wǎng)接入網(wǎng)及交換網(wǎng)部分設(shè)備仍保留IPv4，終端全部為IPv4終端

考慮承載網(wǎng)的骨干網(wǎng)會(huì)優(yōu)先升級(jí)支持IPv6，因此涉及總部及各省公司IMS互通。由于總部及各省公司IMS網(wǎng)絡(luò)設(shè)置I-CSCF為本省核心網(wǎng)的入口，接受來自其他IMS網(wǎng)絡(luò)的呼叫請求；總部及各省公司IMS網(wǎng)絡(luò)設(shè)置S-CSCF為IMS網(wǎng)絡(luò)省間互通的出口，將呼叫送往被叫IMS網(wǎng)絡(luò)的I-CSCF，完成后續(xù)呼叫的接續(xù)；要求連接在IMS承載網(wǎng)骨干網(wǎng)的交換設(shè)備應(yīng)優(yōu)先考慮升級(jí)為雙棧，包括I-CSCF、S-CSCF、一級(jí)ENUM/DNS、總部AS等設(shè)備。

●演進(jìn)中前期階段：承載網(wǎng)、骨干網(wǎng)和省級(jí)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)都升級(jí)為支持IPv6，地市數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和終端仍為IPv4

考慮省級(jí)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)會(huì)優(yōu)先地市接入數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，并考慮升級(jí)支持IPv6，因此主要涉及省內(nèi)IMS通信。本階段要求主備IMS核心網(wǎng)設(shè)備升級(jí)支持IPv6。

●演進(jìn)中期階段：承載網(wǎng)、骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)都升級(jí)為支持IPv6，少量IPv6終端

本階段主要是省會(huì)/地市公司的地市數(shù)據(jù)通信網(wǎng)升級(jí)為IPv6，需要接入IPv6接入網(wǎng)的終端交換機(jī)需升級(jí)為雙棧，解決IPv4終端用戶接入IPv6接入網(wǎng)的IMS業(yè)務(wù)使用，實(shí)現(xiàn)IPv6終端與IPv4終端的業(yè)務(wù)互通，雙棧SBC保障IPv6或IPv4終端都能接入IMS，完成IPv4 和IPv6用戶的信令和媒體代理，以及IPv4和IPv6的地址轉(zhuǎn)換功能。與用戶相關(guān)的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)可升級(jí)支持IPv6，如DHCP、DNS等。

●演進(jìn)中后期階段：承載網(wǎng)、骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)和交換網(wǎng)都升級(jí)為支持IPv6，大量IPv6終端

在此階段，SBC雙棧得到驗(yàn)證后，實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6終端并行接入IPv4 IMS后，要求IMS網(wǎng)絡(luò)除SBC、I/S-CSCF外其他IPv4網(wǎng)元及新增網(wǎng)元設(shè)備要求支持雙棧，互通網(wǎng)元（如MGCF/MGW、IBCF/TrGW等）升級(jí)為IPv4和IPv6雙棧，解決IMS與現(xiàn)網(wǎng)軟交換互通；為支持與IMS核心網(wǎng)IP版本不同的AS，應(yīng)用網(wǎng)關(guān)需支持IPv4 和IPv6雙棧，解決IMS與第三方AS的協(xié)議轉(zhuǎn)換。為全面向IPv6網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)做準(zhǔn)備。

●演進(jìn)目標(biāo)階段：實(shí)現(xiàn)端到端的全網(wǎng)IPv6，全部為IPv6終端

最終階段考慮只有IPv6終端，IMS核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺(tái)等所有網(wǎng)元都過渡到IPv6。實(shí)現(xiàn)端到端的IPv6，隨著IPv4終端的萎縮，將逐步停用SBC的IPv4協(xié)議棧，再根據(jù)全網(wǎng)IPv4向IPv6過渡的進(jìn)程，逐步停用互通網(wǎng)元的IPv4協(xié)議棧，逐步實(shí)現(xiàn)IMS全部向IPv6演進(jìn)。與用戶相關(guān)的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)全面升級(jí)支持IPv6。

5　結(jié)束語

綜上所述，IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，是被全球互聯(lián)網(wǎng)權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)組織IETF選定的下一代IP的核心技術(shù)方案，IMS網(wǎng)絡(luò)作為基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)的控制核心，是下一代交換網(wǎng)的發(fā)展演進(jìn)方向，IPv6技術(shù)可滿足下一代交換網(wǎng)發(fā)展演進(jìn)需求，將是下一代交換網(wǎng)IP技術(shù)的發(fā)展方向。我國運(yùn)營商根據(jù)各自業(yè)務(wù)發(fā)展需求及網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)現(xiàn)狀等因素，制定了各自下一代交換網(wǎng)向IPv6的演進(jìn)策略和方案，運(yùn)營商根據(jù)自身面臨的問題，采用不同的演進(jìn)方案。目前，國外運(yùn)營商已經(jīng)在新建的LTE網(wǎng)絡(luò)上全面部署IPv6，主要源于IPv4地址枯竭和IPv6支持全球地址。

國家電網(wǎng)目前已確定下一代行政交換網(wǎng)的IMS技術(shù)體制以及IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路，并開展現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)工作。為了保證IPv6在國家電網(wǎng)下一代行政交換網(wǎng)IMS的平穩(wěn)過渡，IMS網(wǎng)絡(luò)向IPv6過渡過程中應(yīng)遵循一定原則，且IPv6在交換網(wǎng)中的過渡是端到端的，與承載網(wǎng)的演進(jìn)過程緊密相關(guān)，交換網(wǎng)IPv6演進(jìn)是具有漸進(jìn)性，具有一定的演進(jìn)過程。綜合考慮國家電網(wǎng)行政交換網(wǎng)和終端現(xiàn)狀、IMS及承載網(wǎng)演進(jìn)方案等多種因素，結(jié)合國內(nèi)運(yùn)營商IMSIPv6發(fā)展思路，建議可綜合采用雙棧、翻譯技術(shù)等實(shí)現(xiàn)IMSIPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6過渡。其中，分為演進(jìn)初期階段、演進(jìn)中前期階段、演進(jìn)中期階段、演進(jìn)中后期階段、演進(jìn)目標(biāo)階段共五大演進(jìn)階段。

Applications of IPv6 in the Next Generation State Grid Administration Switching Networks

Based on the analysis of IPv6 solutions in IMS network and IPv6 application status of Chinese operator's next generation switching networks ， this article provides the IPv6 application scheme of next generation State Grid administration switching networks for evolution requirements.

IPv6，IMS，IPv4

2015-11-20）

國家電網(wǎng)公司科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目（下一代行政/調(diào)度交換網(wǎng)技術(shù)體制及演進(jìn)技術(shù)研究）資助