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(2019年度“嘉环杯”获奖论文三等奖）
冯忠义杜样朱敏晓
中国联合网络通信集W朽限公司江苏省分公司
摘要：按照国家相关要求，丨Pv6地址必须严格按照规划的行政K县地址进行分配，不允许用户跨区县使用丨Pv6地址 为了实现家庭宽带用户严格按照区县划分动态获取丨Pv6地址，提出三种解决方案，综合比较各方案的精准性、改造成本情况以及后期扩展性等，给出适合江苏联通的最佳方案，即通过Radius下发宽带账号认证域名方式，实现按照区县分配丨Pv6地址，该方案对家庭宽带用户规模小、覆盖广的本地网具有借鉴价值_
关键词：家庭宽带；IPv6地址；分配；标识区县；营帐系统
0引言
中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《推进互联网协 议第六版（IPv6 )规模部署行动计划》明确要求：“强化地址 管理统筹丨Pv6地址申请、分配、备案等管理T作，严格落 实IPv6网络地址编码规划方案，协同推进IPv6部署与网络实 名制……落实技术接口要求，增强丨Pv6地址精准定位、侦 査打击和快速处置能力：”
电信主管部门要求IPv6地址应该区分生产性网络地址 (物）和生活性网络地址（人）生产性网络地址携带省份 和川户信息，可结合标识解折体系对物进一步区分生活性网络地址按K域进行编码网络管控可区别生产/生活性网络，生活性网络管控时不影响生产性网络建立IPv6地址申请、分配、使用全流程监管数据库，掌握境内地址资源全量信息，通过地址查询备案库可以获知地址使用者、接人商、接人地 位置等相关信息=
根据国家标准《YDT2682-2014 IPv6接人地址编址编码技 术耍求》，须在丨Pv6地址中使用若干连续比特进行地址编码，以标识接人类型和接入省份：该比特串构成IPv6接入地址编 址标识符AI，使用毗邻A1之后的8个连续比特标识区县IPv6地址包含以下各字段：
PB (Prefix of IPv6 Access Address Block):IPv6 接人地址 块前缀，规划中为长度为20比特的二进制比特串：
Al(Addressing Identifier)：编址标识符，规划中是长度 为12比特的二进制比特串，包括长度为4比特
的IPv6接人地 址类型标识符AT和长度为8比特的IPv6接入地址省份标识符H两部分
C C(County Code) :IPv6接人地址区县编码，长度为8 比特的二进制比特串：卡罗拉 花冠 区别
SSI(Subnet Space Identifier):24 比特子网空间标识符
根据国家标准和中国联通集团公司IPv6地址规划要求，各省要结合本省及各地市用户、网络、平台情况，在充分调研、归纳、总结的基础上，细化落实各本地网、各类用户、网络 的IPv6地址分配方案，并严格落地执行家庭宽带用户必须严格按照区县归属分配使用IPv6地址
1现有家庭宽带网络情况和认证流程分析
1.1现有家庭宽带城域网络和用户情况分析
江苏联通城域网各地市IP城域网业务控制层由BRAS (Broadband Remote Access Server，宽带接入服务器）和 SR (Service Router，全业务路由器）组成，其中SR负责专线 收务的接人，BRAS主要负责公众业务/IPTV业务/WLAN (Wireless Local Area Network，无线局域网）业务的接人
部分BRAS同时负责互联网专线业务接人，实现综合业务承 载全省共设置139个汇聚区，在业务tt较大的汇聚区均设有 BRAS/SR，部分汇聚区没有业务控制层设备箱盖，通过大二 层?丨：聚交换机上联核
心汇聚区的BRAS/SR设备实现业务接人 目前全省共计约200多台BRAS，覆盖102个区县，通 过二层交换机汇聚等方式接入3500多台OLT (Optical Line Terminal，光线路终端）：家庭宽带业务由OLT接人，通过大
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二层SW ( Swich 交换机）汇聚后接人或直接接人BRAS 设备， 目前在网用户数约丨20万左右，如表1所示：
表1
江苏区县和汇聚区的数量序号
地市
区县数量
乡镇数量（个）
汇聚区数量
(个）
1南京12101192苏州1192213无锡867114常州77685镇江67976扬州78197泰州610288南通8137119盐城91491110淮安7115911宿迁589612徐州101101213连云港672714
合计
102
1270
139
在家庭宽带业务规模大、网络规模大的情况下，BRAS 基 本分裂下沉区县边缘节点，满足用户接人需求。但在家庭宽 带用户规模不大的情况下，城域网和接人网建设要特别考虑 投资效益，不能一步建设到位。汇聚层设备下沉到边缘，
一
般都是建设规模小，实现小容量、广覆盖，接人端口配置少， 随着业务发展和用户增长，逐步增加节点建设。业务量小的 多个郊县归为一个汇聚区，而在密集城区，汇聚区跨区覆盖。 对于接入的OLT ，考虑光缆资源情况，在同一汇聚区就近接 人汇聚机房，存在很多跨区和跨县接人宽带小区。针对这种 复杂情况，家宽业务丨Pv 6地址分配如何严格实现区县标识， 需要认真研究业务认证鉴权流程。
1.2现有家庭宽带业务流程分析和IP 地址获取 方式
家庭宽带用户的上网是一个复杂的过程，是诸多系统和 网元配合实现的复杂业务c
(1) 个人通过营业厅的营业系统开户。(2)
开户后，营业系统会将用户信息资料实时同步给
AAA ( Authentication 鉴另丨J ，Authorization 授权，Accounting 计费） 系统，并且会发起用户装机流程。
(3 )装机师傅上门安装宽带线路和调测：
(4)装机流程完工后，反馈给营业系统，营业系统标记
为完工。
(5 )营业系统将完工后的用户信息同步给营帐系统。
(6 )
用户家庭通过一系列线路与运营商的B R A S 设备连
接，用户拨号时，用户与B R A S 设备建立连接，发起拨号请求。
(7 ) B R A S 设备根据国标 R a d iu s ( R e m o te A u th e n tic a tio n
D ia l In U s e r S e r v ic e ,
远程用户拨号认证系统）协议，封装用户
认证请求报文（或下线请求），发送到A A A
系统认证、授权、
计费。
(8 )用户正常上网后，A
A A
系统将用户宽带账号的上网
详细记录按照一定格式形成话单文件，准实时地传递给营帐 系统。
(9 )营帐系统负责根据用户话单信息计算用户余额情况。家庭宽带业务拨号流程和获取IP 地址实现上网过程，分 为用户接人认证、用户地址分配、域名地址解析、用户访问 网站和用户下线等几个阶段。
2家庭宽带用户区县标识的IPv 6地址 分配实现方案
宽带用户按照区县归属分配使用丨Pv 6地址，需结合网络 和用户分布实际情况来研究，从家庭宽带业务开通和拨号上 网认证鉴权流程所经过的各个网元环节人手，可以研究实现 不同方案。
2.1方案一：BRAS 根据用户域分配丨P 地址
从BRAS 网元环节人手，按照区县重新规划用户域，按 照用户域分配IP 地址：家庭宽带业务都是双层VLAN ( V irtual
金莎盛况没在一起Local Area Network ，虚拟局域网），内层VLAN 标识用户，
外层VLAN 标识业务=内层VLAN 是每用户…个，外层
VLAN —般是每个 O LT PON ( Passive Optical Networking ，无
源光纤网络）口或者每个槽位一个。BRAS 根据外层VLAN 分配子接口并绑定用户域。按区县分配IPv 6地址，可以通过 区分区县的用户域，然后通过用户域和地址池的绑定关系来 实现，如图1所示。
该方案适合家宽业务认证不关心域名的场景。按区县规 划用户域后，一台B R A S 上的家宽业务可能由一个域变为多 个域。R a d iu s 不关心域名的场景下，在
B R A S
上扩展用户域
即可；但是如果R a d iu s 关心域名，域名变化后将带来R a d iu s
认证问题-因此本方案的前提是B R A S 上家宽业务R a d iu s 认 证采用不带域名方式，且后续业务扩展也不会涉及用户域名。
实施步骤：第一步，梳理BRAS 子接口、OLT 名称和区 县的对应归属关系；第二步，按区县规划用户域和地址池； 第三步，按规划将用户割接为双栈。
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互联网陈佩斯个人资料
PC
OLT
®
B
HG
SW
BRAS
©
^CMNet ^)
AAA
B
1/1/1 PON 口下挂建邺区业务，外层VLAN 1000，内层VLAN 100-131
子接口2/0/0.1000，终结内层VLAN 100- 131，外层VLAN 1000，绑定建邺区的用户 域，从建邺区用户域的地址池中分配地址
阁1 BRAS 按照用户域分配IP 地址示意图
改造需求：BRAS 送给Radius 的认证计费消息中不携 带用户域名，AAA 不做改造；对于携带域名的场景，要求
BRAS 上报给Radius 的请求消息中用户账号域名不变，但是
地址从新规划的用户域中分配，需要BRAS 开发新特性来实 现在AAA 不改造的前提下满足IP 地址分配标识区县要求 在BRAS 上替换用户域名可以满足业务不中断要求修改接 口绑定的域名后，已经在线的用户仍然保留原域，新上线的 用户采用新的用户域完成认证计费和地址分配
2.2方案二：A A A 根据OLT 名称指派丨Pv 6地址池
从OLT 网元环节人手，用户认证请求携带RA 丨0 ( Relay
Agent 丨nformation Option )信息，AAA 根据RAIO 信息分配地
址池：O LT 开启 PPPoE ( Point to Point Protocol over Ethernet ，基于以太网的点对点协议）功能后，会在PPPoE 用户的认证 请求消息中插人RAW 消息.携带OLT 的名称或者IP 地址_
AAA 根据OLT 名称/IP 地址，识别归属的区县，指定分配地
址池，如图2所示.：AAA 上需要提前配置OLT 名称/IP 与区 县的对应关系。
OLT ①HG 发起②
〇LT 开启PPP 〇E +，在 PPPoE 拨号
农事活动有哪些用户PPPoE 报文中插人OLT 的名称/IP 等信息
A A A
SW BRAS ^
函| ® T O
④BRAS 上预先配置根据
区县划分的地址池，地址
池名称与AAA 上一致，根 据R a d iu s 应报文携带的 地址池名称分配地址
③预先配置的OLT 名称/IP 、区县、IPv 6 地址名称对应关系，在用户认证请求消
息中提取OLT 名称/IP ，在认证回应报文 中携带对应的地址池名称
图2 AAA 根据OLT 名称指派IPv 6地址池示意图
该方案需要AAA 可以识別OLT 的区县归属属性，实现 方式要求OLT 命名包含区县信息AAA 开发对RAIO 信息 检索功能，可提取区县属性字段：支持根据区县属性，下发 对应地址池消息和相关日志处理因为BRAS 不涉及域名更 换，仅对未下沉区县BRAS 进行增加区县IPv 6 Pool 的操作。
BRAS 部署过程中.无须中断业务：OLT 修改命名及PPPoE +
部署不影响业务，AAA 升级支持PPP 〇E +区县信息字段提取 及Framed -lPv 6-Poo 丨属性下发
实施步骤：第一步，梳理OLT 命名及规范，与区县对应， 部署PPPoE +；第二步，在BRAS 按区县规划部署IPv 6地址池； 第三步，升级AAA ，按规划将用户割接为双栈:
改造需求：AAA 新扩展功能，支持区县信息的维护，以
及其关联IPv 6地址池信息的维护；支持CID 信息解析规则配 置；支持CID 信息中OLT 中区县信息识別；在处理认证请求时， 支持根据区县信息下发IPv 6地址池信息；在业务的认证日志 等信息文件中，记录IPv 6地址池下发信息AAA 和BAS 之间： 在认证响应消息中支持家宽用户IPv 6地址池信息的下发；扩 展BRAS 设备的IPv 6地址池属性的处理
此方案的前提条件：接人设备OLT 支持PPPO E +端口格 式的上报；端口格式中OLT 信息满足统一的编码格式要求， 且区县ID 信息格式可识别；部分跨区县OLT 还需要基于跨区
VLAN 配置区县RAIO 模板-
国内旅游景点大全2.3方案三：A A A 根据用户账号注册地址分配IP 地址
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OLT SW BRAS
^0CCM NeO AAA CRM E l—§
③B R A S上预先配置根据区县划分的地址池 地址池名称与AAA上一致，根据R adius
回应报文携带的地址池名称分配地址②根据预先配置的区县和IPv6地址池名称对应
关系表，根据CRM的开户账号及区县属性，在
用户认证回应消息中携带地址池名称信息
①开发接口，根据用户住址
信息标识用户归属的区县
图3 AAA根据用户账号注册地址分配IP地址示意图
从AAA上的用户账号人手，AAA获取开户装机住址信息，根据住址归属区县分配地址池家庭宽带用户开户时需要填 写装机住址信息，Radius可以从 CRM(Customer Relationship Management，客户关系管理）获取新开户账号的区县信息，按区县归属分配地址池，如图3所示。
该方案需要AAA和营帐系统之间开发接口，AAA需要 开发的内容包括：区县信息和地址池信息的管理功能；业务 支持地址池下发相关的消息和日志处理。
改造需求：AAA新扩展功能，如支持区县信息的维护，以及其关联IPv6地址池信息的维护；扩展用户数据模型，新 增区县信息数据的维护和管理；在处理认证请求时，支持根 据区县信息下发IPv6地址池信息；在业务的认证日志等信息 文件中，记录IPv6地址池下发信息。
AAA和CRM之间，扩展用户管理相关接口，新增区 县信息的管理，例如用户开户接口、用户修改接口、用户 查询接口等；支持存量宽带用户区县信息的同步A A A和BRAS之间：在认证响应消息中支持家宽用户丨Pv6地址池 信息的下发；适配现网多厂家BRAS设备的IPv6地址池属 性的处理。
CRM涉及的改造工作范围说明：需要综资配套改造、CRM配置，综资把客户的宽带九级地址信息（I
D和名称）传递到CRM并保存；CRM在做宽带开通和移机的时候，在 现有的开通工单接口中，增加客户的宽带区县丨D和名称传 递到AAA；对CRM存量宽带用户，需要从综资系统做匹配 同步。
3方案比较分析和实施效果
方案一，BRAS根据用户域分配丨Pv6地址：主要涉及BRAS设备的改造，需要在BRAS上按照区县分用户域，将不 同OLT终结的不同子接口上绑定对应区县的域名，从而实现 不同区县OLT用户到对应的区县的用户域下获取IPv6地址- 如果BRAS设备数量多，版本不一致，则周期长，改造工作 量大，成本高。另外，对于用户规模不大的情况，光缆资源 不丰富，设备和接人端口数量不多，OLT跨县覆盖情况普遍，很多OLT实际上不能和区县对应，交叉情况普遍，需要进行 割接调整，T作量巨大。而对于用户规模大的情况.BRAS都 下沉到县区边缘节点情况，该方案比较容易实现，但BRAS 设备数量多，改造成本巨大。某省运营商按照本方案一实施 改造，仅其中一个主要厂家就支付3000万的改造费用，成本 很高。
方案二，AAA根据OLT名称指派IPv6地址池，OLT开 启PPPoE+功能，在PPPOE请求认证报文中插人OLT名称，通过OLT名称与区县对应关系，由AAA指派IPv6地址池 AAA、BRAS和OLT均需要进行改造，由于OLT设备数量巨大，所以改造周期长，改造成本高。
方案三，AAA根据用户账号分配IP地址3主要是CRM 和AAA的改造升级，根据用户注册的九级标准地
址，获取区 县信息，指派丨Pv6地址，不受网络规模和覆盖情况限制，不 受网络割接调整变化影响，可实现最严格地址分配.属于集 中式改造，周期短，成本低.效率和效益双高-如果出现行政区域的调整情况（如区县合并或分裂、独立单设等），则按照政府部门的统一要求，对应区域的用户注册地址在营帐 系统会统一调整，IPv6地址池也对应调整，而网络方案不需 要任何改造
综上描述，通过三种方案对比，如表2，江苏联通选择方 案三作为最优的方案来进行IPv6地址分配
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表2
三种方案对比
方案类型
改造成本（万元）
改造范围
交付周期
交付难度
优缺点
方案一196BRAS 34月
高，BRAS 设备数f t 多，有 的需要版本升级
1. 接入网光缆资源就近接入原则，设备资源有
限，设备交叉覆盖情况普遍，无法完全实现按
照行政区域划分用户归属，无法完全实现丨Pv 6
地址精准划分2. 后期接入资源有变更，存在BRAS 侧维护困 难及无法及时更新方案二584
O L T /BRAS /
AAA
34月
较高，OLT 设备数量多， 升级改造适中：AAA 厂家 集中改造
1. 接人网光缆资源就近接入原则，设备交叉覆
盖情况普遍，无法完全实现按照行政区域划分 用户归属，无法完全实现丨Pv 6地址精准划分
2. 后期接人资源有变更，存在OLT 侧维护困 难及无法及时更新问题方案三30AAA/CRM 1-2月
低，CRM 和AAA 厂家协同改造
可以精准实现按照区县分配丨Pv 6地址，不受
接入侧资源变更影响主要实施步骤如下：AAA 对接资源系统，资源系统提供 九级标准地址数据同步由
资源系统生成相应的地址同步信 息，以文件方式进行同步。增量文件频率I 次/天（每晚22 点生成）。第一次全量同步，后面每天增量同步。AAA 与
CRM 新增接口字段，新增用户地址ID 字段，用户传输的地
址不超过16位，传输位数不满16位的在前面补0，其中这16 位地址为递增数列：■去资源库匹配的九级地址长度为24位， 其中前8位间定，后16位是用户传输的地址：最后BRAS 侧 新增各个区县IPv 6地址池实现效益最佳的快速部署，并严 格落实国家规范要求。
4结束语
及200多台BRAS 数据配置改造，实现了全省家庭宽带用户 严格按照区县规划地址获取IPv 6动态地址接人。后续即使用 户接人OLT 或者BRAS 割接调整，用户仍然不受任何影响， 跟用户接人驻地网区县归属无关联。方案三尤其适用于行政区 域区县多，而且用户规模小，网络薄覆盖广的接人情况对 于已经采用方案一或方案二进行改造的，仍然存在后期隐患， 或资源的浪费，建议随着AAA 扩容升级时，实现方式三落地
对于用户规模大、网络规模大的情况，BRAS 已下沉到区 县边缘节点，OLT 都在区县内进行覆盖建设，可选择方案一 或方案三，重点比较改造成本和可实施的便利性。
作者简介：冯忠义（1974 —），男，江苏南京人，高级T .程师, 硕士；研究方向：数据通信，5GMEC
(收稿日期：2019-08-20；责任编辑：赵明亮)
江苏联通通过采用方案对Radius 进行升级改造，以
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(上接第33页）
中口流M 提升
绘图区丨
大学生假期实践报告处理前单口流《(M )处理耵单a 流
图3调整前后日均流量对比
户感知有积极作用，也能为网络扩容和规划发展提供更精准 的决策数据。
作者简介：盛莉莉（1974—），女，江苏南通人，高级T .程师， 硕士；研究方向：无线网络优化，人工智能算法。
(收稿日期：2020-11-17；责任编辑：韩菁菁）
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