ipv6在5G承载网上的应用会是怎样的
在国家政策的推动下，国内ipv6产业链加快成熟，终端和业务平台等方面的发展也加快了ipv6网络建设的步伐。承载网作为运营商基础网络，也面临向ipv6演进的诉求。
vpn支持ipv6
随着基站和核心网连接承载的接口ipv4/ipv6双栈化，承载网需支持6vpe提供双栈vpn，满足客户侧ipv6的演进需求。6vpe是在ipv4 mpls网络上叠加ipv6 vpn，运营商仅需在业务的入口pe和出口pe设备上升级支持ipv4和ipv6双栈就可以支撑业务的ipv6需求，中间节点可以仍然是ipv4 mpls网络。6vpe控制面协议还是mpbgp，通过新增地址族在bgp邻居之间发布ipv6路由，能够构建支持ipv6的l3vpn。
双栈vpn可以同时支持存量的4g基站和新建的5g基站承载。用户侧基于现有模式提供双栈接入，对于存量4g基站，只分配ipv4地址，通过vlan子接口接入vpn;对于支持ipv6的5g基站，分配ipv4和ipv6地址，并支持两种接入方式，既可以在同一vlan子接口上同时配置ipv4/ipv6地址，也可以在不同vlan子接口上分别配置ipv4/ipv6地址。建议采用第一种方式来简化vlan配置。同样，核心网也需要支持ipv4和ipv6双栈。
在vpn内，5g基站使用ipv4地址与存量4g基站通信，使用ipv6地址与核心网通信，而4g基站仍然使用ipv4地址与核心网通信。双栈vpn实现简单，在满足业务要求的同时可以避免ipv4和ipv6之间的复杂转换（见图1）。
公网支持ipv6
双栈vpn可以为客户提供ipv6服务，但承载网自组网可以是ipv4。
随着运营商网络全面向ipv6演进，承载网设备和协议也需要全面支持ipv6。控制面ipv6承载网控制面主要包含了dcn、业务控制面和南向接口通道等。在传统ipv4网络中，由于管理地址空间不足或外部dcn网络的一些限制，分配给承载网的管理ip非常有限，需要支持网关网元功能。整个承载网只需对网关网元分配ip地址即可，非网关网元可以使用私有ip或者id与网管通信。同时，由网关网元进行地址转换，转换带来的复杂性使得网关网元的能力受限。dcn演进到ipv6之后，不会再有ipv4管理地址不足的问题，因此也就无需支持网关网元和地址转换的功能，所有网元都可以直接与网管通信，实现了简化。此外，dcn自通需要设备生成默认ip地址，在传统ipv4网络中，各厂家的默认地址都是以私有方式生成，而ipv6的默认地址可以采用标准的ieee eui-64（64bit前缀+eui-64）或rfc 3041（64bit前缀+64bit随机地址）两种方案，相比于ipv4更有利于统一各厂家dcn实现方案，便于实现dcn互通。dcn一般采用ospf协议，相应的ipv6 dcn需支持ospfv3协议。
业务控制面的部署与ipv4类似。对于ip地址的规划与分配，要与网络拓扑层次结构相对应，既要有效利用地址空间，又要体现出网络的可扩展性、灵活性和层次性，同时能满足路由协议的要求，以便于在网络中实现路由聚合，减少路由表的条目，减少对cpu、内存的消耗，提高路由算法效率。具体来说，各地市使用一个/48用于环回地址，每个环回地址使用/128的地址。每个地市使用一个或者多个/48用于接口互联地址，其中为每个连接预留一个/64，地址段使用/127。此处与ipv4的主要区别在于需部署支持ipv6的协议，除了isisv6等路由协议外，相应的sr扩展、bgp-ls、pcep等协议都需支持ipv6。
网络演进并非一蹴而就，从ipv4控制面到ipv6是一个逐步升级演进的过程，两者需要在一段较长的时间内共存。为了支持平滑演进，控制面也需要支持ipv4/ipv6双栈。双栈的部署可以分为下面几个阶段：
-逐步升级设备具有ipv6的能力;
-在维持原来ipv4的dcn和业务控制面配置不变的情况下，新增网元和接口的ipv6地址，并部署isisv6或者ospfv3的进程，与原来的ipv4控制面完全独立;
-过渡期内，如果设备同时部署了ipv4和ipv6地址，优先使用ipv6进行通信;
-待全网设备都完成ipv6部署后，再逐步删除原来的ipv4控制面，只保留ipv6即可。
转发面ipv6
在现有的承载网中，转发面采用的都是mpls技术，mpls优雅简洁的数据面很少遭遇挑战，但复杂的控制面使得网络部署较为复杂。sr技术简化并且统一了mpls控制面，已经受到越来越多运营商的青睐。sr技术支持mpls和ipv6两种数据面，即sr-mpls和srv6。当网络演进到ipv6之后，数据面是继续保留mpls还是也采用ipv6？
与sr-mpls使用20bit的标签来表示sid不同，srv6使用的128bit sid更具扩展性。srv6 sid可以分为locator、function和parameter等三部分，其中locator用来表达到达该节点的路由信息，function和parameter则分别表示在该节点执行的具体功能和所需的参数。
此外srv6具有很好的端到端特性，在接入网、城域网、骨干网和数据中心都统一到ipv6-only的网络之后，可以很容易为用户提供端到端服务。srv6的问题是与现有mpls转发面不兼容，无法平滑演进，现网设备需要硬件升级才能支持srv6，且由于srv6 sid开销过大，导致支持的栈深也很受限。
为了解决srv6栈深的问题，也有一些其他的可选方案：
-采用层叠模型，overlay的业务层使用srv6，但承载网依旧采用sr-mpls，将客户的srv6业务当成普通ipv6报文来承载;
-在边界节点执行srv6和sr-mpls的转换，承载网内使用sr-mpls建立业务路径，并以srv6 binding sid的方式通告给其他网络，其他网络将bsid压入srv6标签栈中，srv6报文到达承载网边界节点后，边界节点执行end.bm的操作将srv6 bsid映射为sr-mpls标签栈，在承载网内以mpls的标签转发，以节省开销;
-采用sroudp构建端到端sr，sroudp是一种在native ip网络上支持sr的技术，依旧通过mpls标签栈来表示sr的segment list，但mpls标签栈并未直接封装在以太网中，而是封装在udp报文中，不支持sroudp的节点可以直接以native ip的方式转发。sroudp兼具sr-mpls开销小和srv6支持native ip转发面的优势，但其封装方式相对复杂。
除了以上方式外，还有crh、binding sid、pcep fs以及igp灵活算法等技术都可以有助于优化srv6的栈深。当前各种技术处于百花齐放的阶段，需关注相关的标准进展和业界动态，以确定未来的主流发展趋势。
结合基站和核心网ipv6的部署进度以及演进策略，承载网可以分步骤演进支持ipv6。第一阶段先部署6vpe，满足基站和核心网ipv6的承载需求;第二阶段将控制面演进到ipv6，解决dcn地址转换等问题。当前节点转发面可以仍然维持简洁高效且成熟的mpls机制，srv6技术的网络可编程能力更强，但技术还不成熟，如何提升srv6指令的封装效率是行业关注的重点问题，待srv6技术成熟后再考虑全面支持转发面ipv6。
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vpn支持ipv6
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双栈vpn可以同时支持存量的4g基站和新建的5g基站承载。用户侧基于现有模式提供双栈接入，对于存量4g基站，只分配ipv4地址，通过vlan子接口接入vpn;对于支持ipv6的5g基站，分配ipv4和ipv6地址，并支持两种接入方式，既可以在同一vlan子接口上同时配置ipv4/ipv6地址，也可以在不同vlan子接口上分别配置ipv4/ipv6地址。建议采用第一种方式来简化vlan配置。同样，核心网也需要支持ipv4和ipv6双栈。
在vpn内，5g基站使用ipv4地址与存量4g基站通信，使用ipv6地址与核心网通信，而4g基站仍然使用ipv4地址与核心网通信。双栈vpn实现简单，在满足业务要求的同时可以避免ipv4和ipv6之间的复杂转换（见图1）。
公网支持ipv6
双栈vpn可以为客户提供ipv6服务，但承载网自组网可以是ipv4。
随着运营商网络全面向ipv6演进，承载网设备和协议也需要全面支持ipv6。控制面ipv6承载网控制面主要包含了dcn、业务控制面和南向接口通道等。在传统ipv4网络中，由于管理地址空间不足或外部dcn网络的一些限制，分配给承载网的管理ip非常有限，需要支持网关网元功能。整个承载网只需对网关网元分配ip地址即可，非网关网元可以使用私有ip或者id与网管通信。同时，由网关网元进行地址转换，转换带来的复杂性使得网关网元的能力受限。dcn演进到ipv6之后，不会再有ipv4管理地址不足的问题，因此也就无需支持网关网元和地址转换的功能，所有网元都可以直接与网管通信，实现了简化。此外，dcn自通需要设备生成默认ip地址，在传统ipv4网络中，各厂家的默认地址都是以私有方式生成，而ipv6的默认地址可以采用标准的ieee eui-64（64bit前缀+eui-64）或rfc 3041（64bit前缀+64bit随机地址）两种方案，相比于ipv4更有利于统一各厂家dcn实现方案，便于实现dcn互通。dcn一般采用ospf协议，相应的ipv6 dcn需支持ospfv3协议。
业务控制面的部署与ipv4类似。对于ip地址的规划与分配，要与网络拓扑层次结构相对应，既要有效利用地址空间，又要体现出网络的可扩展性、灵活性和层次性，同时能满足路由协议的要求，以便于在网络中实现路由聚合，减少路由表的条目，减少对cpu、内存的消耗，提高路由算法效率。具体来说，各地市使用一个/48用于环回地址，每个环回地址使用/128的地址。每个地市使用一个或者多个/48用于接口互联地址，其中为每个连接预留一个/64，地址段使用/127。此处与ipv4的主要区别在于需部署支持ipv6的协议，除了isisv6等路由协议外，相应的sr扩展、bgp-ls、pcep等协议都需支持ipv6。
网络演进并非一蹴而就，从ipv4控制面到ipv6是一个逐步升级演进的过程，两者需要在一段较长的时间内共存。为了支持平滑演进，控制面也需要支持ipv4/ipv6双栈。双栈的部署可以分为下面几个阶段：
-逐步升级设备具有ipv6的能力;
-在维持原来ipv4的dcn和业务控制面配置不变的情况下，新增网元和接口的ipv6地址，并部署isisv6或者ospfv3的进程，与原来的ipv4控制面完全独立;
-过渡期内，如果设备同时部署了ipv4和ipv6地址，优先使用ipv6进行通信;
-待全网设备都完成ipv6部署后，再逐步删除原来的ipv4控制面，只保留ipv6即可。
转发面ipv6
在现有的承载网中，转发面采用的都是mpls技术，mpls优雅简洁的数据面很少遭遇挑战，但复杂的控制面使得网络部署较为复杂。sr技术简化并且统一了mpls控制面，已经受到越来越多运营商的青睐。sr技术支持mpls和ipv6两种数据面，即sr-mpls和srv6。当网络演进到ipv6之后，数据面是继续保留mpls还是也采用ipv6？
与sr-mpls使用20bit的标签来表示sid不同，srv6使用的128bit sid更具扩展性。srv6 sid可以分为locator、function和parameter等三部分，其中locator用来表达到达该节点的路由信息，function和parameter则分别表示在该节点执行的具体功能和所需的参数。
此外srv6具有很好的端到端特性，在接入网、城域网、骨干网和数据中心都统一到ipv6-only的网络之后，可以很容易为用户提供端到端服务。srv6的问题是与现有mpls转发面不兼容，无法平滑演进，现网设备需要硬件升级才能支持srv6，且由于srv6 sid开销过大，导致支持的栈深也很受限。
为了解决srv6栈深的问题，也有一些其他的可选方案：
-采用层叠模型，overlay的业务层使用srv6，但承载网依旧采用sr-mpls，将客户的srv6业务当成普通ipv6报文来承载;
-在边界节点执行srv6和sr-mpls的转换，承载网内使用sr-mpls建立业务路径，并以srv6 binding sid的方式通告给其他网络，其他网络将bsid压入srv6标签栈中，srv6报文到达承载网边界节点后，边界节点执行end.bm的操作将srv6 bsid映射为sr-mpls标签栈，在承载网内以mpls的标签转发，以节省开销;
-采用sroudp构建端到端sr，sroudp是一种在native ip网络上支持sr的技术，依旧通过mpls标签栈来表示sr的segment list，但mpls标签栈并未直接封装在以太网中，而是封装在udp报文中，不支持sroudp的节点可以直接以native ip的方式转发。sroudp兼具sr-mpls开销小和srv6支持native ip转发面的优势，但其封装方式相对复杂。
除了以上方式外，还有crh、binding sid、pcep fs以及igp灵活算法等技术都可以有助于优化srv6的栈深。当前各种技术处于百花齐放的阶段，需关注相关的标准进展和业界动态，以确定未来的主流发展趋势。
结合基站和核心网ipv6的部署进度以及演进策略，承载网可以分步骤演进支持ipv6。第一阶段先部署6vpe，满足基站和核心网ipv6的承载需求;第二阶段将控制面演进到ipv6，解决dcn地址转换等问题。当前节点转发面可以仍然维持简洁高效且成熟的mpls机制，srv6技术的网络可编程能力更强，但技术还不成熟，如何提升srv6指令的封装效率是行业关注的重点问题，待srv6技术成熟后再考虑全面支持转发面ipv6。
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