华为电信级组播解决方案

近年来，基于IP技术的各类视频应用发展很快，如BTV、视频会议、远程教学、网络游戏、股市行情实时发布、网络广播、协同计算、手机电视等，视频业务已经继语音业务之后，成为运营商的下一代高价值业务。

在视频业务中，BTV、远程教学、股市行情、网络广播、手机电视等流量都具有点对多点、单向接收为主的特点，因而特别适合采用组播技术来下发流量以节省带宽。

目前，现网IP组播的实现主要基于两套技术组合，一套以PIM-SM和IGMP v1/v2协议为核心，配以IGMP Snooping、IGMP mapping、MSDP、MBGP，形成从组播树建立、二层组播转发与控制、到跨自治系统组播在内的完整解决方案；另一套以PIM-SSM和IGMPv3协议为核心，配以IGMP Snooping和MBGP，同样可以构成包括组播树建立、二层组播控制、跨自治系统组播在内的完整解决方案。

但是这些仅仅基于传统IP组播技术的解决方案都存在着一些自身难以解决的问题。

视频业务与语音业务同属高实时性业务，对网络的可靠性、丢包率、延时、延时抖动都很敏感，而且视频流对网络带宽的需求要比语音流大得多，因此视频业务对网络可靠性、QoS保证的要求也较语音更为严格。

但是传统IP组播用UDP报文封装应用层数据，在传输层不提供任何可靠性保证，而且组播路由依赖于单播路由，收敛速度慢，缺乏对关键节点的保护机制，一旦节点或路径发生故障，恢复时间可能长达几十甚至上百秒，另外，传统IP组播技术在QoS、安全性、可管理性等方面也没有作任何考虑，因此传统组播技术无法满足电信级运营的要求，如果要在多业务IP承载网中应用组播技术开展视频业务，那么我们就必须对组播技术进行一系列改进。

华为提出的“电信级组播”，就是一个能够完整地解决组播可靠性、QoS保证、安全性、可管理性问题的完整解决方案。

组播可靠性
在可靠性方面，组播面临的问题主要有两类，即：组播树上发生路径或节点故障时的快速收敛，以及DR、RP、Source等关键点的快速保护倒换。

限于组播路由协议RPF（Reverse Path Forwarding，逆向路径转发）的制约，组播路由表的建立必须依赖于IGP路由表，因此IGP的快速收敛是解决组播快速收敛的前提。

由于华为VRP（Versatile Routing Platform，通用路由平台）对IGP快速收敛的完善支持，目前华为已经可以将链路或节点发生故障后的路由收敛时间控制在毫秒级。

关于路由快速收敛的详情请参见《IGP快速收敛技术白皮书》。

DR是组播路由协议定义的关键节点。

在共享网络中，多个被连接在同一网段内的路由器会选举出一个DR （Designated Router，指定路由器）。

在组播源一侧，DR负责向RP（Rendezvous Point，汇集点）发送源注册报文，并负责实际向组播树的下游转发组播报文。

在组播接收者一侧，选举出的DR实际负责向目的端转发组播报文。

这样重要的节点却没有类似OSPF中DR/BDR/DR other之间的选举和备份机制，一旦DR故障或重启，只能重新选举DR，这就有可能造成组播流中断几秒甚至几十秒。

为了解决DR保护问题，华为开发了组播FRR技术。

采用组播FRR后，共享网段的非DR上同样建立组播转发表项，但暂不转发报文。

同时在DR和非DR之间建立一对多的BFD Session，以检测DR状态。

一旦DR发生故障，BFD立即触发非DR完成选举，并立即开始转发组播报文。

组播FRR将DR的保护倒换时间缩短到毫秒级，达到了电信级保护倒换的水平。

RP是PIM-SM协议中定义的关键节点，同样存在着缺乏备份机制、不能快速保护的问题。

而组播源在组播应用中的地位更是不言自明的。

对RP和组播源这样的关键节点，华为电信级组播解决方案采用Anycast RP和Anycast source进行保护，不仅能起到保护的作用，还能在没有故障的情况下实现负载分担。

组播QoS保证
由于组播报文采用IP/UDP协议承载，因此同样可以通过源IP地址、目的组播组、协议号、端口号、IP COS/DSCP等字段对组播流量进行流分类和设置优先级，并可以根据优先级进行队列调度、优先转发等操作。

在华为路由器上，还可以设置5级HQoS（Hierarchical QoS，层次化QoS）调度，更有效地利用带宽资源，协调和保证多种业务的QoS。

在支持MPLS的核心网中，可以考虑采用P2MP技术，建立点对多点的MPLS VPN，并与RSVP-TE、VPN QoS等技术组合应用，实现带宽预留和VPN内的多业务QoS保证。

通过将DiffServ、TE和HQoS等技术应用于组播QoS保证，华为电信级组播解决方案可以更好地保证组播流的延时、抖动、丢包率等重要指标，确保运营商在多业务IP承载网上开展高品质的视频业务。

组播安全
传统IP组播协议没有提供任何认证机制，用户可以随意加入一个组播组并可以任意离开；连接在网络上的任何用户都可以作为组播源发送组播流量，同时也缺少有效的手段有效控制组播信息在网络上传送的方向和范围。

在一个支持组播的网络中，即可能存在组播组地址冲突问题，也可能存在私设非法组播源的问题。

“可控组播”是华为针对上述问题而研发的一套技术组合，内容包括组播地址分配、组播源控制、组播流量控制、组播接收者控制、组播接收者认证和控制点、组播接收者授权、组播安全控制等7个方面。

通过部署可控组播方案，运营商可以实现对组播业务有效和安全的控制，使组播业务具有可运营可管理性，结合合理的用户认证、计费体系和策略等，运营商可以健康稳定地发展基于组播的视频业务，并且享受到由此带来的网络增值利润。

关于可控组播的详细内容，请参见《可控组播技术白皮书》。

组播管理
了解组播用户何时加入、何时退出，实时统计出某个时段网上共有多少个用户在接收组播流量，从而动态
监控网上组播流量的变化，有效管理和调度网络带宽资源，实现网络运营效益的最大化，这是运营商一直以来的希望和追求。

但是由于传统组播技术缺乏类似对单播的流量的端到端可达性检测、网络拓扑检测和流量监控等机制，使得这一追求一直难以落实。

华为在电信级组播解决方案中采用了组播Ping、组播Traceroute、组播Netstream等端到端可达性检测、网络拓扑检测、流量监控等技术，与集成网管工具结合后，就使组播流量在网上的运行情况成为可见和可管理的，为组播视频业务的开展提供了理想的管理手段。

部署电信级组播解决方案
目前，华为全系列NE路由器产品均可支持BFD for PIM-SM/SSM、组播FRR、Anycast RP、Anycast Source、组播QoS、组播Ping、组播Traceroute、组播Netstream等技术；ME60、RM9000等可实现可控组播技术方案；NMS集成网管工具可实现对组播流量的实时监控和管理配置，截至2007年第1季度，华为的电信级组播解决方案已服务于全球服务15家运营商的130万用户，高可靠性、QoS保证、可运营、可维护的组播业务已经成为现实。