新一代移動承載網(wǎng)：IP RAN網(wǎng)絡[圖]

IP RAN是無線接入網(wǎng)(RAN)IP 化的產(chǎn)物，通常指基于IP 技術(shù)的移動回傳網(wǎng)絡。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，無線接入網(wǎng)正朝著全IP 化的方向演進，包括基站的IP 化和移動回傳的化。隨著第三代合作伙伴計劃對無線接入網(wǎng)IP 化標準的大力推進，從2006 年開始，主流設備廠家所提供的3G 基站產(chǎn)品就具備較完善的IP 協(xié)議支持能力。然而由于移動回傳一直依賴基于同步數(shù)字體系的多業(yè)務傳送平臺(MSTP)網(wǎng)絡，因此難以滿足無線接入網(wǎng)IP 化和寬帶化的發(fā)展要求。IP RAN 作為基于路由器/交換機等數(shù)據(jù)設備所構(gòu)建的動態(tài)IP 承載網(wǎng)，成為實現(xiàn)移動回傳化的重要技術(shù)選擇。

1業(yè)務需求與應用定位

隨著移動通信從3G 向LTE 的演進，以及智能手機等終端對網(wǎng)絡覆蓋和傳輸帶寬的不斷增加，中國主流運營商均加大了3G 網(wǎng)絡的部署，進一步推動業(yè)務從傳統(tǒng)的語音式向數(shù)據(jù)式演進。目前移動網(wǎng)絡業(yè)務主要是通過MSTP 網(wǎng)絡進行回傳，其典型的接入環(huán)容量為155 M 或者625 M。從現(xiàn)有網(wǎng)絡的實際流量監(jiān)控來看，在相當長時期內(nèi)，MSTP 技術(shù)仍可作為以、3G 移動回傳為主的、帶寬需求不大的站點的綜合接入手段。但是由于應用環(huán)境的變化和自身特點的限制，現(xiàn)有的MSTP 技術(shù)在高帶寬供給、三層網(wǎng)絡功能提供等方面已經(jīng)不能適應面對業(yè)務IP 化和寬帶化的發(fā)展趨勢。因此，IP RAN 的部署還需要兼顧3G 與LTE 網(wǎng)絡的回傳需求。

對于全業(yè)務運營商，他們則希望實現(xiàn)移動與固定寬帶業(yè)務的融合承載。其期望承載的業(yè)務主要包括：移動回傳業(yè)務、家庭客戶接入業(yè)務（固定寬帶、語音及IPTV 業(yè)務等），以及集團客戶業(yè)務（時分復用模式專線、異步傳送方式(ATM)專線、以太網(wǎng)專線，及多協(xié)議標簽交換(MPLS)業(yè)務等）。從業(yè)務的服務質(zhì)量要求、對承載傳送網(wǎng)絡的要求、流量特點等方面綜合考慮，承載的業(yè)務劃分為兩大類：公眾平面業(yè)務和電信平面業(yè)務。

前者主要指互聯(lián)網(wǎng)寬帶業(yè)務，也包括集團客戶的互聯(lián)網(wǎng)專線接入，其業(yè)務特點為流量大、突發(fā)性強、控制難度大、無明確質(zhì)量要求，并且均為盡力而為業(yè)務；后者主要包括移動回傳、固定語音、交互式網(wǎng)絡電視(IPTV)、集團客戶專線等業(yè)務。其業(yè)務特點為流量模型相對穩(wěn)定、便于控制，主要為運營商網(wǎng)內(nèi)業(yè)務或集團客戶業(yè)務，對于安全性和可控性的要求比較高，并且有嚴格的質(zhì)量要求，承載網(wǎng)絡的封閉性要求強。運營商對于不同類型的業(yè)務往往采用不同的承載技術(shù)和網(wǎng)絡：公眾平面業(yè)務主要由傳統(tǒng)的城域網(wǎng)進行承載，業(yè)務包括互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、固定寬帶業(yè)務以及Wi-Fi 熱點業(yè)務等；電信平面業(yè)務則采用相對封閉的專用IP 承載網(wǎng)，業(yè)務包括下一代網(wǎng)絡(NGN)、移動分組域業(yè)務等。從網(wǎng)絡運營的集約化角度考慮，在城域?qū)用鎸崿F(xiàn)多業(yè)務統(tǒng)一承載是必然的趨勢[1]。

總之，為滿足3G/LTE 回傳及全業(yè)務統(tǒng)一承載的需求，IP RAN 需要具備如下能力：

•多業(yè)務承載。目前運營商網(wǎng)絡承載的業(yè)務包括互聯(lián)網(wǎng)寬帶業(yè)務、大客戶專線業(yè)務、固話NGN 業(yè)務和移動2G/3G 業(yè)務等，既有二層業(yè)務，又有三層業(yè)務。尤其是當移動網(wǎng)演進到LTE 后，S1 和X2 接口的引入對于底層承載提出了三層交換的需求。由于業(yè)務類型豐富多樣，目前各業(yè)務的承載網(wǎng)獨立發(fā)展，造成承載方式多樣、組網(wǎng)復雜低效、優(yōu)化難度大等問題。新興的承載網(wǎng)需要朝著多業(yè)務承載的方向發(fā)展。

•超高帶寬。隨著業(yè)務日趨寬帶化，固網(wǎng)寬帶提速后家庭接入可達，并在向100 M 邁進；移動寬帶高速分組接入(HSPA+) 已規(guī)模商用，帶寬達21 M 甚至42 M；未來LTE 部署后用戶帶寬可達300 M。因此移動回傳與城域承載網(wǎng)必須有足夠強的帶寬擴展能力。

•服務質(zhì)量(QoS) 保障。帶寬的提升和業(yè)務類型的多樣化對網(wǎng)絡保障能力提出了更高的要求。移動回傳網(wǎng)同時承載移動PS 域和CS 域的業(yè)務，CS 域業(yè)務通常需要更高的保證。此外，承載網(wǎng)還承載大客戶專線等高價值業(yè)務，網(wǎng)絡必須具備完備的QoS 能力。

•高可靠性。為保證網(wǎng)絡質(zhì)量，承載網(wǎng)需要具備端到端的操作、管理和維護(OAM) 故障檢測機制，可以從業(yè)務層面和隧道層面對業(yè)務質(zhì)量和網(wǎng)絡質(zhì)量進行管控。此外，網(wǎng)絡還需要電信級的保護倒換能力，以更好地確保語音、視頻等高實時性業(yè)務的服務質(zhì)量。

近年來，國際上許多運營商紛紛采用IP RAN 建設移動回傳網(wǎng)或多業(yè)務承載網(wǎng)。如北美運營商AT&T、、Sprint 等都已確立IP RAN 的建設思路，他們認為IP RAN 便于擴展網(wǎng)絡規(guī)模，統(tǒng)一的承載網(wǎng)能有效簡化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，同時在產(chǎn)業(yè)鏈和運維方面的優(yōu)勢也會大幅降低運營成本。

西班牙電信Telefonica 已確定向方向發(fā)展，在馬德里、巴塞羅那等7 個城市部署了IP 綜合承載網(wǎng)。

英國電信BT 的IP RAN 建設使BT 的移動承載網(wǎng)能滿足綜合業(yè)務需求，適應快速的業(yè)務變化與演進。中國運營商中國聯(lián)通與中國電信也積極開展了IP RAN 的全面測試和現(xiàn)場試驗，探索IP RAN 規(guī)模應用的可行性，中國聯(lián)通已開始IP RAN 規(guī)模部署的實踐[2-3]。

2技術(shù)特點與主要優(yōu)勢

IP RAN是指IP 化的無線接入網(wǎng)，雖然狹義上的IP RAN 專注于陸地無線接入網(wǎng)(UTRAN) 到核心網(wǎng)(CN) 之間的IP 化。但是目前業(yè)界常說的是指使用IP/MPLS 技術(shù)來承載業(yè)務的組網(wǎng)方式。由于使用IP/MPLS 組網(wǎng)可以從根本上實現(xiàn)移動回傳的化，因此業(yè)內(nèi)就直接使用IP RAN 來命名這種組網(wǎng)方式。IP RAN 具有如下技術(shù)特點和優(yōu)勢：

（1）端到端的IP 化。端到端的化使得網(wǎng)絡復雜度大大降低，簡化了網(wǎng)絡配置，能極大縮短基站開通、割接和調(diào)整的工作量。另外，端到端減少了網(wǎng)絡中協(xié)議轉(zhuǎn)換的次數(shù)，簡化了封裝解封裝的過程，使得鏈路更加透明可控，實現(xiàn)了網(wǎng)元到網(wǎng)元的對等協(xié)作、全程全網(wǎng)的OAM 管理以及層次化的端到端QoS。IP 化的網(wǎng)絡還有助于提高網(wǎng)絡的智能化，便于部署各類策略，發(fā)展智能管道。

（2）更高效的網(wǎng)絡資源利用率。面向連接的SDH 或MSTP 提供的是剛性管道，容易導致網(wǎng)絡利用率低下。而基于IP/MPLS 的IP RAN 不再面向連接，而是采取動態(tài)尋址方式，實現(xiàn)承載網(wǎng)絡內(nèi)自動的路由優(yōu)化，大大簡化了后期網(wǎng)絡維護和網(wǎng)絡優(yōu)化的工作量。同時與剛性管道相比，分組交換和統(tǒng)計復用能夠大大地提高網(wǎng)絡利用率。

（3）多業(yè)務融合承載。IP RAN 采用動態(tài)三層組網(wǎng)方式，可以更充分滿足綜合業(yè)務的承載需求，實現(xiàn)多業(yè)務承載時的資源統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制層面統(tǒng)一管理，還可以提升運營商的綜合運營能力。

（4）成熟的標準和良好的互通性。IP RAN 技術(shù)標準主要基于工程任務組(IETF) 的MPLS 工作組發(fā)布的RFC 文檔，已經(jīng)形成成熟的標準文檔百余篇。IP RAN 設備形態(tài)基于成熟的路由交換網(wǎng)絡技術(shù)，大多是在傳統(tǒng)路由器或交換機基礎上改進而成，因此有著良好的互通性。

3關(guān)鍵問題與發(fā)展方向

基于IP/MPLS 組網(wǎng)的IP RAN 應用于移動回傳以及多業(yè)務承載依然面臨多方面的挑戰(zhàn)，技術(shù)和產(chǎn)品也需要不斷地改進和發(fā)展。

（1）規(guī)模組網(wǎng)問題。IP RAN 的組網(wǎng)規(guī)模是業(yè)內(nèi)一直有爭議的問題之一。從目前由路由器組網(wǎng)的現(xiàn)網(wǎng)部署情況看，還沒有上千個節(jié)點的單個承載網(wǎng)存在。但是從全網(wǎng)角度看，整個互聯(lián)網(wǎng)就是由自治的多個IP 網(wǎng)通過邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP) 注入形成的完整網(wǎng)絡。因此，基于IP/MPLS 的網(wǎng)絡也可以采用分域管理，不同的域使用不同的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議協(xié)議，并互相使用靜態(tài)路由注入的方式解決規(guī)模組網(wǎng)的問題。靜態(tài)路由配合動態(tài)路由，也利于網(wǎng)絡路由收斂、故障恢復和自愈。

（2）OAM 管理問題。傳統(tǒng)路由器組網(wǎng)的網(wǎng)絡配置管理是采用命令行方式(CLI)。命令行方式的特點是可以使用各種平臺和網(wǎng)絡，配置速度快、命令豐富。而傳統(tǒng)傳輸設備如的配置方式是圖形界面(GUI)，特點是配置直觀，適合批量管理，使用簡單。為了減少管理方式變化給運維帶來的影響，部分路由器廠家已經(jīng)開發(fā)了基于圖形界面的管理方式，并遵循了傳統(tǒng)的MSTP 網(wǎng)絡管理習慣。由于IP RAN 的承載方式打破了運營商傳統(tǒng)傳輸專業(yè)的運維和管理思路，如何平穩(wěn)過渡還需要在實踐中進一步探討。

（3）保護恢復問題。IP/MPLS 采用了快速重路由(FRR)機制可以提供級別的故障恢復，但屬于局部網(wǎng)絡保護方式，當鏈路或節(jié)點故障發(fā)生在TE 域之外，系統(tǒng)的故障恢復需要IGP 收斂實現(xiàn)，整網(wǎng)保護倒換可能在幾百ms 左右。

（4）端到端QoS 保障問題。在傳統(tǒng)IP 承載網(wǎng)中，高品質(zhì)的QoS 保障往往要靠大帶寬輕載來實現(xiàn)，網(wǎng)絡帶寬的利用效率較低。為此需要考慮部署端到端的QoS 解決方案，以提高網(wǎng)絡利用率。

（5）與現(xiàn)網(wǎng)的互聯(lián)互通問題。由于運營商原有MSTP 部署的規(guī)模較大，雖然MSTP 提供了以太網(wǎng)接口，以滿足IP 化和多業(yè)務的承載，但內(nèi)核仍為TDM。另一方面MSTP 承載了現(xiàn)網(wǎng)中大部分業(yè)務，新部署的IP RAN 還不能完全取代MSTP，業(yè)務的割接有一個漸進過程，因此在MSTP 與共存的情形下，必須解決與IP RAN 的互聯(lián)互通問題，包括業(yè)務的互聯(lián)互通、OAM 的互聯(lián)互通以及網(wǎng)絡保護的互聯(lián)互通。

4 IP RAN 與MSTP 的互聯(lián)互通

現(xiàn)階段，IP RAN 將主要承載移動基站回傳、集團客戶業(yè)務、L2 和L3 專線等電信級業(yè)務；而傳統(tǒng)的TDM 業(yè)務目前還是由MSTP 網(wǎng)絡進行承載。但是隨著3G 基站量的不斷增長和的規(guī)模部署，MSTP 網(wǎng)絡難以滿足移動回傳新增的帶寬需求，采用網(wǎng)絡逐步代替MSTP 網(wǎng)絡已是運營商網(wǎng)絡發(fā)展的重要趨勢。對于網(wǎng)絡應嚴格控制建設規(guī)模、充分挖掘其潛力。但由于在較長時間內(nèi)存在MSTP 與IP RAN 共存的局面，因此MSTP 與IP RAN 的互聯(lián)互通成為了網(wǎng)絡演進中的重要課題。

4.1基于UNI 對接的IP RAN 與互通組網(wǎng)技術(shù)

如圖1 所示，在基于用戶節(jié)點接口(UNI) 對接的場景中，MSTP 設備和設備互通組網(wǎng)所承載的業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務分別通過SDH 接口和GE 接口進行互通傳輸，因此要求互通的MSTP 設備和IP RAN 匯聚設備需要同時具備GE 接口和SDH 接口。

但是由于TDM 業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務的配置是相對隔離的，即是在IP RAN 網(wǎng)絡中和MSTP 網(wǎng)絡中各自配置其端到端的業(yè)務，因此如何實現(xiàn)網(wǎng)絡的時鐘同步不可避免。而在這一點上，我們建議可采用線路抽取時鐘和外定時等方式實現(xiàn)，從而解決整個MSTP 網(wǎng)絡和IPRAN 網(wǎng)絡互連組網(wǎng)的時鐘同步問題。

在運維方面，MSTP 網(wǎng)絡和網(wǎng)絡采用不同的網(wǎng)管操作界面，網(wǎng)絡應該延續(xù)MSTP 的網(wǎng)管理念，維護界面清晰，以快速告警和定位網(wǎng)絡的故障。對于在實際組網(wǎng)中遇到的異廠家組網(wǎng)的情況，不同廠家和IP RAN 網(wǎng)絡混合組網(wǎng)的問題也可以依據(jù)此方法實現(xiàn)對接。

在OAM 方面，MSTP 和IP RAN 設備各自采用其OAM 標準，MSTP 設備采用基于SDH 開銷的OAM 管理機制，而IP RAN 設備依據(jù)設備形態(tài)的不同可以采用基于G.ACH+Y.1731 或者雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(BFD)的OAM 管理機制。SDH 接口和GE 接口互通部分的是采用基于802.3ah 或者的接入鏈路OAM 管理機制。

在保護倒換方面，MSTP 部分基于SDH 的復用段保護實現(xiàn)小于的保護倒換，而IP RAN 設備采用基于1:1/1+1 線性或者環(huán)網(wǎng)保護實現(xiàn)小于50 ms 的保護倒換。在互通部分，對于GE 接口的數(shù)據(jù)采用以太網(wǎng)的鏈路聚合組(LAG) 保護，保護倒換時間小于200 ms；而對于SDH 接口的業(yè)務，采用1:1/1+1 MSP 保護, 實現(xiàn)小于的保護倒換。

基于UNI 接口實現(xiàn)MSTP 和網(wǎng)絡的互連互通也有如下兩個方面的局限性：一方面，基于UNI 互通會在IP RAN 網(wǎng)絡與MSTP 網(wǎng)絡邊界存在單節(jié)點失效的隱患。由于在本互通場景中，不論是IP RAN 網(wǎng)絡和網(wǎng)絡，均只有一個節(jié)點進行互通，鏈路的保護可以通過SDH 復用段和MSP 線性保護實現(xiàn)，但是對于節(jié)點的保護并不完備，因此存在MSTP 網(wǎng)絡或者IP RAN 網(wǎng)絡互通節(jié)點失效時，網(wǎng)絡中斷的隱患。另一方面，基于UNI 互通會使現(xiàn)有部分IP RAN 設備缺乏支持STM-4 業(yè)務承載能力。

目前來看，各廠家的IP RAN 設備對業(yè)務的支持程度不一，并不是所有分組均支持STM-4 的業(yè)務承載能力，當MSTP 通過STM-4 進行TDM 業(yè)務的UNI 口互通時，會存在GE 接口的數(shù)據(jù)互通，而SDH 接口的業(yè)務無法互通的狀況。

4.2基于NNI 對接的IP RAN 與互通組網(wǎng)技術(shù)

如圖2 所示，在本場景中，網(wǎng)絡的接入環(huán)和IP RAN 網(wǎng)絡的匯聚環(huán)所承載的業(yè)務是利用NNI 接口實現(xiàn)對接，即通過SDH 接口進行互通傳輸。在IP RAN 網(wǎng)絡中，IP RAN 匯聚節(jié)點設備需要提供網(wǎng)關(guān)板卡支實現(xiàn)信號到PW/LSP 信號的轉(zhuǎn)換功能。SDH 設備中的以太網(wǎng)業(yè)務和業(yè)務適配到IP RAN 設備中的以太網(wǎng)業(yè)務和TDM 業(yè)務進行傳遞，中的STM 和VC 層的承載與IP RAN 設備中的PW 和LSP 層適配，從而實現(xiàn)業(yè)務的互通。

另一方面，由于MSTP 網(wǎng)絡采用的是SDH 的告警機制，而IP RAN 網(wǎng)絡采用的Pseudowire (PW)、標簽交換路徑(LSP)、段層的多層次告警機制或者基于BFD、LSP ping 和Traceroute 等的告警方式。因此分組設備的網(wǎng)關(guān)板卡需要支持SDH 信號、告警與IPRAN 網(wǎng)絡PW 告警的無縫轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)互通組網(wǎng)中告警的端到端管理。

對于基于NNI 接口實現(xiàn)MSTP 網(wǎng)絡和IP RAN 網(wǎng)絡的互聯(lián)互通方式，其保護倒換功能也是需要重點關(guān)注的方面，因為這直接關(guān)系到該方式的互聯(lián)互通能否滿足電信級網(wǎng)絡的生存要求。在前面所討論的基于網(wǎng)關(guān)板卡實現(xiàn)MSTP 網(wǎng)絡與IP RAN 網(wǎng)絡互通組網(wǎng)的端到端OAM 對接與轉(zhuǎn)換的基礎上，可以通過OAM 迅速定位故障的程度和類型，及時觸發(fā)網(wǎng)絡保護倒換，從而實現(xiàn)基于電信級的端到端保護。

由于在互連互通時能實現(xiàn)端到端的OAM 互通，又能滿足端到端保護倒換要求，基于NNI 接口的互通方式比基于UNI 接口的互通方式在網(wǎng)絡的OAM 和保護倒換方面有優(yōu)勢，但是通過NNI 接口對接存在如下的問題：一方面，由于通過NNI 接口實現(xiàn)對接需要IP RAN 設備具備的網(wǎng)關(guān)板卡，但是目前業(yè)界僅有一部分廠家可提供SDH 網(wǎng)關(guān)板卡；另一方面，在進行MSTP 網(wǎng)絡和IP RAN 網(wǎng)絡之間的業(yè)務適配時，SDH 和以太網(wǎng)開銷轉(zhuǎn)換比較復雜，目前業(yè)內(nèi)還沒有針對這個問題提出解決方案，缺乏相關(guān)標準規(guī)范的支持，因而無法實現(xiàn)異廠家設備的互通，這為NNI 接口對接方式的廣泛應用帶來了挑戰(zhàn)。

5結(jié)束語

隨著移動通信日趨寬帶化和化，基于TDM 的MSTP 無論從容量還是技術(shù)上都無法滿足移動回傳的需求，建設新型的分組化移動回傳網(wǎng)勢在必行。在此背景下，基于組網(wǎng)的IP RAN 成為了重要的技術(shù)選擇。IP RAN 采用成熟的IP 組網(wǎng)技術(shù)，同時吸取了傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)的管理理念，是實現(xiàn)移動與固定寬帶業(yè)務統(tǒng)一承載的重要手段。但IP RAN 設備和網(wǎng)絡依然處于發(fā)展過程中，面臨組網(wǎng)模式、QoS、保護、運維等多方面的挑戰(zhàn)，有待進一步改進。尤其是在已大量部署的情形下，如何實現(xiàn)IP RAN 與現(xiàn)有MSTP 的互通和融合，確保傳送網(wǎng)由TDM 向分組化平滑演進是需要關(guān)注的關(guān)鍵問題�？傊�，作為新一代移動承載網(wǎng)必將隨著移動寬帶的發(fā)展得到更廣泛的部署，其技術(shù)也需要在實踐中不斷發(fā)展和完善。

6 參考文獻

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來源：中興通信技術(shù)