基于组播管理技术实现IPTV业务保障

基于组播管理技术实现IPTV业务保障2008年3月8日10:59天极网IPTV业务的快速发展对国内运营商的网络管理水平也提出了更高的要求，其中支撑IPTV业务的组播管理技术尤为重要，本文针对组播管理所需要关注的几个方面提出IBM视角和解决途经，包括组播故障分析和监控、组播发现和组播网络的可视化管理等几方面的要求和技术实现。1、组播概述组播技术的使用有效缓解了IPTV业务流量给IP承载网带来的巨大压力，IPTV业务如广播、点播、直播等都是多个用户访问相同的节目内容，即一对多的业务方式，而组播则是提供一对多数据包传送的技术手段，其管理要素主要包括组播源、组播组与成员、组播路由、组播注册请求、组播VPN等。-组播源即发送组播数据包的一台主机，基于IGMP协议在组播网络中注册为组播源角色。注册的同时，组播组被创建并分配一个组播地址。-组播组与成员其他准备接收组播数据包的主机，同样基于IGMP协议注册为组播网络的接收者。-组播路由负责入口和出口路由设备之间的组播数据包转发，通常由多个协议参与实现，包括DVMRP(距离向量组播路由协议)、PIM(独立组播协议)等。-组播注册请求当某路由器基于IGMP协议收到组播注册请求，该路由器将把请求转给指定的RP(汇聚点)路由器集中处理，从而避免了每台路由器都需要管理重复的组播状态信息。通常一个组播网络中某些路由器需要知道如何到达组播源，而其他路由器则只需要了解如何到达RP路由器即可。-组播VPN组播通常也被部署于MPLS三层VPN网络，如Cisco技术采用MPBGP控制组播路径选择，基于GRE隧道转发PIM数据包。2、组播告警监控：如上所述，组播网络包括三个工作组成，一是组播源发送组播包，二是组播网络对数据包的传载，三是组播客户端基于特定端口加入特定组播组以接受组播包。数据流的发送主机为组播源，希望接受数据流的主机通过在路由器或交换机注册为一个IGMP的实例并加入某一组播组，从而实现对源数据流的接收。源和组成员之间的网络实现数据流的维护和优化，并防止回路的形成。-组播源监控如果组播源出现异常，组播组将失效，所有组成员也失效。管理组播网络的首要工作就是确保组播源能够正常工作。IBM提供的Tivoli产品技术可通过对组播源主机的各种业务状态进行实时监控，一旦组播源出现异常，Tivoli可在第一时间通知管理员，并告知其所影响的具体组播组的失效。-组/成员监控组播组及其成员状态的监控对监控组播是否正常工作也是非常重要，为了成功加入某组播组，主机必须发送注册信息并广播通知离该主机最近的端口，以将端口加入相应组播组。如果组播源正常工作，则组播异常可能发生于组内某一成员，也可能发生于组播承载网络。如果同一网络的其他主机能够成功加入组播组，可判断问题出在成员主机，而不是网络造成。通过配置某主机尝试加入某组播组，并报告配置结果的状态成功与否，可定位故障源所在，通常建议固定一台配置很少变动的主机做这样的尝试，以避免由于主机配置发生变动造成故障源难以界定。IBMTivoli可于主机上安装代理(Agent)或执行一个主机上已有的程序，来自动实现对此方式的监控，并达到2个监控目的，首先我们可判别具体某网络上某组播组是否存在，另外可从用户的角度判别组播故障的问题所在。甚至在用户感觉到问题存在之前我们即可快速定位到问题根源。如果我们已确认组播源工作正常，配置主机却无法加入组播组，则故障根源不在组播源和组成员，而是在组播网络。通过对整个网络及相关主机的状态监控，可快速判断组播故障根源所在。-组播网络监控组播网络的监控包括3个方面，第一是基于组播信息的故障关联分析，第二是故障诊断，第三是组播性能和趋势分析，前两点出于避免组播彻底失效所需，第三点可帮助用户避免网络将要或已经出现的迟钝。3、组播信息关联分析组播信息关联分析可通过监听PIM路由架构的信息，并基于网络架构知识丰富组播监控的信息内容。-PIM邻居变化(AdjacencyChanges)大多数网络具有核心冗余功能，因此PIM邻居失效很少会对组播网络造成严重或致命的故障。但这一问题显然会扰乱由相应端口流出的组播数据流。当收到”adjacencyfailure”的事件，利用专业网管软件如lBMTivoli对网络拓扑的认识，以及对组播的理解，可将邻居信息丰富到事件内容当中，并关联分析由于该端口异常所造成的相关影响性事件。同时，lBMTivoli可基于所收到的大量可能被操作员忽视的信息，综合转换成能够引起管理员重视的事件，并自动生成故障票单(TT)，实现故障的高效率跟踪和解决。-汇聚点基于对PIM基础架构的理解，以及IBMTivoli所提供的内存数据库关联技术可实现对事件信息的快速关联和丰富，如路由器之间组播状态的变化信息，而同样重要的是能够监控和报告跟组播汇聚点相关的任何失效情况，因为对配置众多组播组和成员的网络，汇聚点可能成为组播流的发源点。-关联分析IBMTivoli可基于网络架构及状态理解，对含糊复杂的原始信息进行关联分析，并转换为明确的汇总性事件。如当操作员收到一个PIMadjacency的Trap信息时，他通常需要花费很多时间查找连接点的信息，而IBMTivoli收到同样的信息时，则能够按照对网络的理解快速将信息所涉及的2个IP地址及其网管员所熟悉的描述找到并丰富到事件当中，而这2个IP地址可能是相邻的2个路由器所配置的几百个地址中的2个。当类似事件发生时，相邻2个路由器都有可能具备有汇聚点端口，Netcool收到路由器A事件”lostB”，可触发查找是否存在路由器B事件”lostA”，如果找到，则汇总事件为”PIMADJANCENCYLOSTbetweenAandB”，并将2条原始事件设定为新生成汇总事件的子事件。对原始告警的关联分析可非常有效的帮助管理员实现对组播网络的监控保障。4、组播问题诊断-实时跟踪查询可利用类似Mtrace工具对组播网络任意两点间的网络连接进行跟踪监测，以及Mrinfo工具对所指定的成员设备进行状态和所在组信息的查询。-组播会话状态查询lBMTivoli提供的自动发现技术可深入查看具体组播会话及状态信息。-趋势和性能分析组播流量的监测和趋势分析可基于类似CiscoNetflow的收集分析实现。5、组播自动发现如果组播路由在路由器上启用，以及IGMP或CGMP在相应交换机上启用，专业网管技术可基于组播路由协议PIM自动发现其组播网络架构。包括类型、端口、邻居，特定角色的路由器、汇聚点及对应路由器。对于组播VPN，基于专业网管技术可发现每个VRF的组播缺省树，PIM邻居，PIM类型(sparse/dense等),以及PE路由器的MDT隧道端口。从而可形成某VRF端口的缺省MDT到PE隧道的连接。专业网管技术可通过轮询路由器查找每个组播组的源，并相应查询路由器或交换机之间相邻端口的连接，从而实现对组播网络的自动发现和可视化管理。