1 引言
2010年被稱為三網(wǎng)融合元年，三網(wǎng)融合為加速推動我國信息化進程提供了新的契機。服務對象、服務能力和技術(shù)需求的趨同是三網(wǎng)融合的基礎(chǔ)。
隨著IP over everything, everything over IP理念的深入，IP成為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)的事實標準。目前，電信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)都在向以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的下一代網(wǎng)絡(luò)演進，這為三網(wǎng)融合奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
IP地址作為IP網(wǎng)絡(luò)的最基礎(chǔ)地址資源，是三網(wǎng)融合的先決條件。伴隨著國內(nèi)信息化進程的加速，IPv4地址資源呈現(xiàn)快速消耗的趨勢。IPv4地址分配機制的不合理性，使得可用的IPv4地址資源越來越少，瀕臨枯竭。為改變IPv4地址資源受限所造成的被動局面，由IPv4向IPv6平穩(wěn)過渡成為了各界關(guān)注的焦點，國內(nèi)各大運營商正在積極推動IPv6的部署和應用。但是，受諸多因素的影響，終端用戶和產(chǎn)業(yè)鏈上游的CP/SP缺乏向IPv6遷移的動力，以致造成了目前IPv6部署和應用推進乏力的局面。三網(wǎng)融合加速了IPv6的部署和應用，本文就在三網(wǎng)融合進程中IPv6引入的關(guān)鍵問題進行探討。
2 三網(wǎng)融合對IP地址的需求
三網(wǎng)融合指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)之間的融合，通過三網(wǎng)的互聯(lián)互通與資源共享，用戶獲得語音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務。
三網(wǎng)融合的終極動力源于用戶需求，用戶需求則源于對生活品質(zhì)的不斷追求。理想情況下，用戶只需關(guān)注服務的內(nèi)容、質(zhì)量和安全等因素，而無需關(guān)注服務的提供方式，因此，不管接入何種類型的網(wǎng)絡(luò)，用戶都希望在任何時間、任何地點和任何方式下獲得語音、視頻、數(shù)據(jù)和移動等服務。
具備語音、視頻、數(shù)據(jù)和移動等業(yè)務提供能力的網(wǎng)絡(luò)通常稱為具備“四重播放（Quad-play）”能力的網(wǎng)絡(luò)。目前，電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)都在向具備“四重播放”能力網(wǎng)絡(luò)方向演進：下一代廣播電視網(wǎng)（NGB）是以有線電視網(wǎng)數(shù)字化和移動多媒體廣播電視為基礎(chǔ)，實現(xiàn)視頻、語音、數(shù)據(jù)和移動業(yè)務等綜合承載的網(wǎng)絡(luò)；電信網(wǎng)則利用NGN技術(shù)實現(xiàn)基于分組的視頻、語音、數(shù)據(jù)和移動等業(yè)務綜合承載；正在向NGI方向演進的互聯(lián)網(wǎng)也基本具備“四重播放”能力。由于IP技術(shù)的開放性、經(jīng)濟性以及在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)整合方面的優(yōu)勢，NGB、NGN及NGI等都選擇IP作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此IP是三網(wǎng)融合的技術(shù)基礎(chǔ)。
三網(wǎng)融合將產(chǎn)生巨大的IP地址需求，需求來自兩方面：近期，以IPTV為代表的視頻業(yè)務需要更大的IP尋址空間；遠期，物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)業(yè)務的大規(guī)模開展將使IP延展到更廣泛的網(wǎng)絡(luò)空間。
人類70%的信息源于視覺，視頻相關(guān)的信息服務一直是信息化工作的重點領(lǐng)域。在三網(wǎng)融合過程中，廣電運營商將會以IPTV業(yè)務為基礎(chǔ)向其他業(yè)務領(lǐng)域推進，而電信運營商則會利用三網(wǎng)融合政策開展IPTV業(yè)務，以占領(lǐng)新的制高點，因此IPTV是三網(wǎng)融合的主要切入點，將對IP地址產(chǎn)生大量需求。
（1）廣電網(wǎng)絡(luò)雙向改造所產(chǎn)生的地址需求
為適應三網(wǎng)融合的發(fā)展，廣電網(wǎng)絡(luò)需要進行雙向改造。廣電網(wǎng)絡(luò)的雙向改造過程實際上是網(wǎng)絡(luò)IP化的過程。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國電視機的社會擁有量約有5億臺，如果這些電視終端全部實現(xiàn)雙向化改造，所需IP地址數(shù)量將非常巨大。
（2）手機電視業(yè)務所產(chǎn)生的地址需求
三網(wǎng)融合將進一步推動手機電視業(yè)務的發(fā)展。目前，我國手機用戶超過6.8億，隨著3G業(yè)務的興起及4G時代的到來，數(shù)據(jù)、游戲以及手機電視等業(yè)務將成為人們生活中不可或缺的部分。如果為每個手機都分配一個IP地址，所需的IP地址數(shù)目將大大超過目前國內(nèi)所使用的IPv4地址總量。
（3）“三屏合一”催生的地址需求
2010年被稱為“三屏合一”元年。“三屏合一”就是以用戶為核心，充分利用現(xiàn)有平臺和相關(guān)資源，在電視屏、電腦屏和手機屏等屏幕之間通過視頻資訊傳遞互補和統(tǒng)一服務，實現(xiàn)多個屏幕彼此的價值拓展。“三屏合一”場景下，不同終端之間可實現(xiàn)業(yè)務無縫切換，用戶可以在不同場所使用同一業(yè)務，因而可以提升用戶使用業(yè)務的便捷性、時效性、廣泛性和用戶的業(yè)務體驗，吸引更多用戶使用網(wǎng)絡(luò)業(yè)務，從而產(chǎn)生更多地址需求。
此外，三網(wǎng)融合還為物聯(lián)網(wǎng)等應用的規(guī)模開展提供了新的契機。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅依賴于傳感技術(shù)等的進步，更依賴于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個重要前提就是網(wǎng)絡(luò)范圍的延展，而三網(wǎng)融合將進一步推進新一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，因此三網(wǎng)融合可以為物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)業(yè)務的開展奠定更堅實的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。從服務對象的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)就是將互聯(lián)網(wǎng)的概念由人擴展到物。服務范圍的擴展，將使業(yè)務流量迅速增長。據(jù)知名調(diào)研公司Forrester Research預測，到2020年，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的比例將達到30∶1，尋址空間也可能從60億人口擴展到500億乃至上萬億的機器和物體。盡管是否實現(xiàn)每個物體的IP尋址還存在學術(shù)爭議，但IP空間的不斷延展是一個不爭事實，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)業(yè)務對IP地址的需求非常巨大。
3 IPv6引入困境及對策
相對于三網(wǎng)融合及后續(xù)業(yè)務開展所產(chǎn)生的巨大地址需求，IPv4地址資源卻瀕臨枯竭，目前僅剩3億左右的IP地址尚未分配，而在2012年之前，全球的IPv4地址將分配完畢，屆時全球基于IPv4的互聯(lián)網(wǎng)體系將面臨地址枯竭的境地。目前，世界各國都在積極推進IPv6的部署和應用，以應對IPv4地址即將枯竭的局面。
IPv6協(xié)議并非是對IPv4協(xié)議的簡單升級，報文頭部特征和地址分配機制等方面的不同使得IPv6協(xié)議缺乏對IPv4協(xié)議的后向兼容性。IPv6的引入和應用是一個系統(tǒng)工程，不僅涉及終端升級、網(wǎng)絡(luò)改造、平臺遷移和用戶認知的提升，還涉及技術(shù)標準與IP地址資源分配管理等一系列內(nèi)容，因此IPv6的引入不可能一蹴而就，IPv4與IPv6將長期共存，IPv6的引入過程將是IPv4向IPv6平穩(wěn)過渡的過程。
由IPv4向IPv6過渡的主要技術(shù)手段有雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)和地址轉(zhuǎn)換技術(shù)等。最初，業(yè)界希望通過IPv4和IPv6雙棧方式實現(xiàn)IPv4向IPv6的平穩(wěn)過渡。首先在終端和網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)雙棧部署，使用戶可以同時獲得IPv4和IPv6的網(wǎng)絡(luò)資源和服務，伴隨著IPv6應用增加及IPv4應用向IPv6應用的遷移，人們就會逐漸淘汰IPv4而轉(zhuǎn)向IPv6。這種設(shè)想的前提是CP/SP已經(jīng)開始提供基于IPv6的應用和服務并正在積極向IPv6遷移。
事實上，在IPv4向IPv6平穩(wěn)過渡過程中，網(wǎng)絡(luò)應用對IPv6的支持是一個關(guān)鍵因素。出于對網(wǎng)絡(luò)和終端支持能力的疑慮，并考慮到向IPv6遷移過程中的改造成本和風險，除少量大型CP/SP（如Google）和一些與網(wǎng)絡(luò)運營商合作的CP/SP外，幾乎沒有CP/SP主動提供基于IPv6的服務。在IPv6應用缺乏的條件下，用戶自然缺乏使用IPv6的動力。在CP/SP和用戶缺乏使用IPv6意愿的情況下，IPv6的引入進程非常緩慢。
鑒于目前IPv6引入的困境以及IPv4地址資源加速消耗的情況，應從IPv6產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手，積極推進IPv4向IPv6的平穩(wěn)過渡。
在IPv6產(chǎn)業(yè)鏈中，網(wǎng)絡(luò)運營商負責用戶和終端的地址分配，如果地址資源枯竭，將嚴重影響其業(yè)務的開展，所以包括電信運營商和廣電運營商在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)運營商是IPv6引入的主要推動力量。同時，作為用戶與CP/SP之間的橋梁，網(wǎng)絡(luò)運營商的網(wǎng)絡(luò)承載能力至關(guān)重要：只有網(wǎng)絡(luò)具備大規(guī)模IPv6業(yè)務承載能力，CP/SP才有可能大規(guī)模提供基于IPv6的應用，用戶才能逐步接受IPv6。更為重要的是，運營商擁有自營業(yè)務，率先實現(xiàn)這部分業(yè)務的IPv6化，不僅可以改善IPv4網(wǎng)絡(luò)資源不足的局面，而且可以為IPv4向IPv6的遷移提供經(jīng)驗，推動CP/SP向IPv6遷移。
因此，在IPv6引入過程中，應堅持網(wǎng)絡(luò)先行的原則，從電信和廣電運營商的網(wǎng)絡(luò)改造入手，通過網(wǎng)絡(luò)和支撐系統(tǒng)的改造和優(yōu)化，使其具備IPv6能力。同時，從電信和廣電運營商的自營業(yè)務著手，開展基于IPv6的業(yè)務，進一步完善IPv6產(chǎn)業(yè)鏈，為IPv6業(yè)務的大規(guī)模開展夯實基礎(chǔ)。
作為三網(wǎng)融合業(yè)務的主要切入點，IPTV業(yè)務通常屬于廣電運營商和電信運營商的自營業(yè)務。IPTV系統(tǒng)從應用平臺、支撐系統(tǒng)、承載網(wǎng)絡(luò)到業(yè)務終端等都自成體系，相對封閉，這種封閉性有利于廣電運營商和電信運營商的有效管控，也有利于IPv6的有效部署和推進。另一方面，在IPv4地址將枯竭的情況下，如果采用IPv4私有地址方式來滿足IPTV業(yè)務的地址需求，雖然可以暫時緩解IPv4地址短缺，但是無法解決后續(xù)融合型和開放型IPTV類業(yè)務對公有IP地址的需求問題，從而在根本上制約三網(wǎng)融合工作的進一步開展。因此，三網(wǎng)融合的開展與IPv6的引入相得益彰，廣電和電信運營商應充分利用三網(wǎng)融合背景下IPTV業(yè)務規(guī)模開展的有利條件，通過網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、改造和優(yōu)化過程，推動IPv6規(guī)模部署。
4 三網(wǎng)融合過程中引入IPv6需關(guān)注的問題
現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備主要基于IPv4，不可能短時間內(nèi)通過設(shè)備置換的方式升級到IPv6。在三網(wǎng)融合過程中建設(shè)一張獨立的IPv6網(wǎng)絡(luò)同樣是不現(xiàn)實的。目前最可行的方式就是循序漸進，逐步實現(xiàn)IPv4向IPv6的過渡。在此過程中，應關(guān)注過渡方式、地址規(guī)劃和安全等問題。
4.1 根據(jù)具體情況選擇合理過渡方式
目前，主要的過渡技術(shù)有雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)和協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)等。雙棧技術(shù)就是在設(shè)備上同時安裝IPv4和IPv6協(xié)議棧，應用程序根據(jù)DNS解析地址類型選擇使用IPv6或IPv4；隧道技術(shù)有多種實現(xiàn)方式，主要將IPv6報文作為IPv4的凈荷，實現(xiàn)IPv6孤島之間的互聯(lián)，或者以相反方式實現(xiàn)IPv4孤島之間的互聯(lián)；協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)通常應用在IPv6和IPv4網(wǎng)絡(luò)的交界處，實現(xiàn)IPv6主機與IPv4主機之間的互通。
每種過渡技術(shù)都有一定的適用場景，過渡技術(shù)的選擇，不僅要關(guān)注過渡過程對用戶體驗的影響，還應考慮網(wǎng)絡(luò)、終端和平臺的改造成本以及技術(shù)演進的復雜性。從表1可以看出，作為其他過渡技術(shù)的基礎(chǔ)，雙棧技術(shù)是實現(xiàn)IPv6節(jié)點與IPv4節(jié)點兼容的最直接方式，因此，在三網(wǎng)融合環(huán)境下，應遵照雙棧技術(shù)為主和其他過渡技術(shù)為輔的原則，針對不同企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務現(xiàn)狀，靈活調(diào)整策略，實現(xiàn)IPv6的引入。
廣電運營商網(wǎng)絡(luò)在三網(wǎng)融合初期的一個顯著特點是Quad-play業(yè)務剛起步，除IPTV業(yè)務外，語音和數(shù)據(jù)等業(yè)務都相對較少，移動業(yè)務基本沒有，用戶對外部網(wǎng)絡(luò)資源的訪問較少。針對雙向化改造程度的不同，廣電運營商網(wǎng)絡(luò)引入IPv6所采用的技術(shù)手段有所區(qū)別。
（1）即將或正在進行雙向改造的廣電運營商網(wǎng)絡(luò)
在這個過程中，用戶并不關(guān)心使用IPv4還是IPv6，只關(guān)注用戶體驗。用戶終端和IPTV平臺應優(yōu)先使用IPv6，而接入和骨干網(wǎng)絡(luò)則應以雙棧為主，以應對語音和數(shù)據(jù)等需訪問外部網(wǎng)絡(luò)資源的情況。
（2）已經(jīng)完成雙向改造的廣電運營商網(wǎng)絡(luò)
平臺、網(wǎng)絡(luò)和終端都已經(jīng)采用了IPv4，為實現(xiàn)IPv4向IPv6的過渡，需要在網(wǎng)絡(luò)和平臺上啟用雙棧協(xié)議。對于新入網(wǎng)用戶，IPTV終端可直接采用IPv6；對于老用戶則需要在IPTV終端上啟用雙棧協(xié)議，使該用戶逐步由IPv4向IPv6遷移。如果終端只支持IPv4而不支持雙棧，需要在家庭網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)絡(luò)接入控制點啟用協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，實現(xiàn)IPv4終端對IPv6資源的訪問；如果平臺只支持IPv4而不支持雙棧，需要在IPTV平臺與承載網(wǎng)絡(luò)交界處啟用協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，實現(xiàn)IPv6終端對IPv4資源的訪問；如果從IPTV平臺到終端的網(wǎng)絡(luò)路徑中存在IPv6孤島，則需要在IPv6孤島邊緣使用隧道技術(shù)，實現(xiàn)IPv6流量在IPv4環(huán)境下的穿越。
電信運營商已經(jīng)建立了基本具備Quad-play能力的基于IPv4的網(wǎng)絡(luò)，在三網(wǎng)融合條件下，電信運營商通常不會為IPTV業(yè)務的開展而進行大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，只會在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，以滿足IPTV等業(yè)務大規(guī)模開展的需求。針對IPTV業(yè)務開展情況，電信運營商在IPv6引入過程中所采用的過渡技術(shù)應有所不同。
（1）尚未開展IPTV業(yè)務的電信運營商網(wǎng)絡(luò)
大部分電信運營商網(wǎng)絡(luò)都屬于此種類型。如果這部分網(wǎng)絡(luò)在開展IPTV業(yè)務的同時引入IPv6，可考慮IPTV平臺和終端直接采用IPv6，網(wǎng)絡(luò)啟用雙棧協(xié)議，從而實現(xiàn)IPTV業(yè)務的完全IPv6化。
（2）已經(jīng)通過合作方式開展IPTV業(yè)務的電信運營商網(wǎng)絡(luò)
目前，只有小部分電信運營商網(wǎng)絡(luò)通過與具有IPTV運營牌照的企業(yè)合作開展了IPTV業(yè)務。由于老用戶已經(jīng)采用了IPv4終端，為實現(xiàn)向IPv6的過渡，必須從業(yè)務平臺到終端全部啟用雙棧；對于新入網(wǎng)用戶，可直接使用基于IPv6的IPTV終端。如果終端只支持IPv4而不支持雙棧，需要在家庭網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)絡(luò)接入控制點啟用協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，實現(xiàn)IPv4終端對IPv6資源的訪問；如果平臺只支持IPv4而不支持雙棧，需要在IPTV平臺與承載網(wǎng)絡(luò)交界處啟用協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，實現(xiàn)IPv6終端對IPv4資源的訪問；如果從IPTV平臺到終端的網(wǎng)絡(luò)路徑中存在IPv6孤島，則需要在IPv6孤島邊緣使用隧道技術(shù)，實現(xiàn)IPv6流量在IPv4環(huán)境下的穿越。
需要注意的是，盡管雙棧技術(shù)互通性好，實現(xiàn)簡單，在IPv4向IPv6的平穩(wěn)過渡中扮演重要角色，但是雙棧技術(shù)并不能解決地址緊缺問題，還會增加內(nèi)存開銷和CPU占用率，降低設(shè)備的性能，因此，只有在需要從IPv4向IPv6大規(guī)模過渡的場景中，才需要大規(guī)模部署雙棧協(xié)議。對于新建網(wǎng)絡(luò)和平臺，可直接部署IPv6，并通過協(xié)議轉(zhuǎn)換或隧道技術(shù)實現(xiàn)IPv4與IPv6的互通。