《硅谷》杂志：未来移动承载网IPRAN浅析 |
| 2013-01-29 15:26 作者：沈浩 徐丹 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第22期刊文称，近年来电信运营商网络发展的最大趋势是网络的IP化，在此大趋势下，移动网络的IP化进程也在逐步展开。论述基站IPRAN的需求和趋势，浅述IPRAN技术及特点。
关键词：IPRAN；MPLS技术；静态隧道；动态隧道
随着3G和LTE等业务的发展与部署，数据业务已经成为了运营商承载主体，这对传统的基于TDM/SDH建成的基站回传网络提出了新的要求，传统的独享管道TDM的网络扩容模式已经难以支持，在这种背景下，分组化承载网IPRAN慢慢成为一种趋势[1]。
1基站IPRAN需求分析
网络的演进是循序渐进的，2G、3G乃至4G基站共站址情况会在一定的时间内同时存在，所以基站IPRAN需要能够在BTS基站侧支持IP、IMA、E1，在BSC/RNC侧支持IP、STM-1接口，即需要考虑统一综合承载。首先，3G运行初期因空口的限制，对带宽的要求不是特别大，不过一旦到了后期，甚至到了LTE网络，大量多媒体业务以及空口性能的提升，对带宽的需求会更高。其次，为了满足基站承载的高可靠、高质量要求，在网络承载演进的过程中，要支持业务层和网络层的电信级运营管理，并考虑不同网络间的互通能力。再次，为了辅助实现后3G时代业务所需求的低抖动、低时延的传送，IPRAN需要严格的时钟和时间同步[2]。
2IPRAN解决方案符合行业发展趋势
展望未来，IPRAN解决方案更符合行业发展趋势，可以很好的满足运营商对未来网络的需求。
首先，未来的移动网络的频段会越来越高，这样可以获得更大的带宽资源，如TD-LTE的频谱是2.6GHz和2.3GHz。然而频段的增加意味着基站的覆盖能力会进一步的缩小，为了保持良好的覆盖必须增加较多的基站，基站节点数量会越来越大，不利于设备的维护和调整。而IPRAN方案可采用动态路由，对网络中节点的增减不太敏感，基站的增减不需要人工配置路由连接，对人工维护成本可以有较好的控制。同时，IPRAN还有即插即用的特性，可以方便快速建网，业务迅速覆盖。其次，中国内地的人力成本日趋增长，运营商会面对较大的OPEX压力，从而越来越重视成本支出在公司运营中的比重。而IPRAN使用的是IP网络，通用性较好，IP网络的维护门槛也较低，可以很好的节约相应的成本。再次，IPRAN具有良好的网络扩展性能，这对于综合业务承载非常重要。我们都知道，从2G到3G、4G时代的演进间隔在逐步的减小，我们大概经历了20年才从2G时代到3G时代，然而只需10年就从3G时代到4G时代；新的应用程序和业务应用也层出不穷，这些都对现有的网络提出了更高的要求。运营商为了控制网络的建设总成本，保护现有的投资，必须要求网络具有良好的网络扩展性。IPRAN是一种面向多业务综合承载的IP化解决方案，具有良好的可扩展性和可维护性，且在支持LTE平滑演进方面也有明显的优势。
对于电信乃至整个整个通信行业来说，网络融合无疑会成为未来的主要发展趋势。一旦发生融合，如果网络之间采用的是相近的技术，网络融合的阻力将会大大减少。目前的企业网络、政府网络和Internet网络等都是IP网络，而IPRAN采用的路由器与其接近。未来如果固定网络与移动网络进行融合，基于IPRAN的网络更具备与其他网络整合的能力[1]。
3IPRAN承载网技术特点及浅析
IPRAN以传统的路由器架构为基础，基于灵活的IP通信设计理念，增强分组时钟传输能力、业务保护机制以及OAM机制，业务转发推荐采用自动路由机制。IPRAN以路由器为基础的硬件结构，其更好的支持多业务承载，具备丰富的三层路由功能。未来的通信网络中会有较多的点对点的应用场景，比如在4G技术LTE网络中，MME/SAE池以及X2接口中多个eNB之间的流量交换都需要支持多点到多点的连接，这让IPRAN平滑支持LTE业务变得更易实现；对于语音业务，其对实时性要求比较高，IPRAN采用TE隧道技术结合层次化的QoS来保障通话质量，采用网络静态约束路由的方式来规划承载路径。相对于传统的网络，IPRAN更加关注简化运维，化繁为简，节省IPRAN方案的OPEX支出。
IPRAN网络在设备成本以及人工维护成本的表现也比较突出。因为IP网络的维护成本及技术门槛比较低，对专业性要求不强，能够使得人力成本得到很好的控制；另外IPRAN支持即插即用的功能，可以用较低的安装成本快速实现网络覆盖，更迅速的对市场做出相应[1]。
IPRAN网络中，主要运用IP/MPLS协议完成业务承载。虽然目前移动回传主要为CS域和PS域，但是未来会面向多业务承载，对于不同类型的业务，承载方案也会有所差别。
3.1MPLS技术简介
MPLS技术在90年代诞生时主要是为了加快路由器的转发速度，随着网络处理技术及硬件技术的革新，三层交换设备也能够做到线速转发，所以MPLS的优势就开始不在存在。MPLS是3层路由技术和2层交换技术的结合，是通过标签建立的端到端的管道，主要用于VPN业务。随着MPLS技术的发展和标准完善，MPLS可以提供对ATM，SDH仿真的PWE3管道，对IP承载，可以适用于多业务的需求。
在MPLS网络结构内，通常把路由器分为LSR（LableSwitchRouter）路由器和LER（LableEdgeRouter）路由器。在MPLS网络中，取代了传统的IP包交换，改为通过标签交换转发数据。当一分组数据包到达LER时，入口LER根据分组数据包头查找路由，从而确定目的地LSR，把对应的LSP数据插入到分组标头中，完成MPLS标记与端到端IP地址的映射。当分组数据包进入LSP隧道后，则由LSR进行标签交换。LSR查找对应的映射表，发送到对应的下一跳LSP中，完成标签交换。当分组数据包到达目的LSR时，LSP通过标签映射表查找对应的出端口，完成分组数据包的传送[4]。
3.2LSP隧道简介
LSP隧道是承载MPLS上层业务的基础，是通过标签方式形成的2.5层隧道，从应用层面将，可以分为静态隧道和动态隧道。静态隧道是由人工指定约束条件创建，具有明确的路径；动态隧道没有确定的路径，隧道的创建由协议控制，不需要人工干预太多，配置比较简单。在LSP中，动态隧道和静态隧道没有太严格的限制，在IP/MPLS网络中，大多是基于动态协议的。其中动态协议包括RSVP-TE和LDP/CR-LDP等。下面我们分别介绍下这两种协议。
3.2.1RSVP-TE方式
RSVP-TE是流量工程的一种，是一种资源预留协议，通常用于网络设备间进行资源预留。IETF对RSVP-TE进行了对于LSP隧道的扩展，增加了RRO和ERO等object，扩展了reserve和path等消息的属性，从而使得RSVP-TE可以用于建立动态隧道。RSVP-TE的reserve和path消息能够显示路由，携带带宽，着色等约束参数，再通过CSPF进行路由的计算，从而生成LSP路由。RSVP-TE相对LDP可以更灵活的建立隧道，而且使用场景也更多。例如当我们在建立隧道的时候，规定隧道必须要经过的节点，从而可以形成具有严格路径的隧道。而且可以为隧道预留资源，设定优先级。
3.2.2LDP方式
MPLS中最常用的隧道建立方式是LDP。运行方式是首先在设备之间建立会话和连接，当然设备需要开启LDP协议，从而形成LDP对等体。然后通过对等体之间的Lable消息进行标签的映射和交互，将Lable和端口进行绑定和组合，从而完成隧道的建立工作。LDP建立的隧道是没有确定路径的，是松散模式的隧道。由于网络环境的变化，到达同一个FEC的报文可能改变路径。开启LDP之前必须开启域内路由协议，因为LDP建立的隧道是由网络中运行的域内路由协议决定的。
3.3不同隧道应用场景
当加入限制条件时，建立的就是严格模式的隧道，当限制条件限制了所有的节点时，所建立的隧道就是静态隧道；当没有限制条件时，无论何种协议建立的隧道，都是动态隧道，也就是松散模式的隧道。静态隧道则更适合于承载点到点的实时业务的传送。静态隧道的路径由协议和限制条件共同创建，计算隧道路径所需要的时间大大减小，尤其是当网络出现故障时，可以迅速相应故障，满足实时业务的需求。
动态隧道的特点是不需要人工干预，所有隧道都会根据设备上开启的协议自动创建，并能够根据网络变化进行及时的调整，有利于后期的运行与维护。不过因为隧道是动态计算的，当链路出现故障时，需要一定的时间进行隧道的重新建立，因此不能承载实时性要求比较高的业务。此外由于隧道的松散模式，部署QOS和OAM比较有难度。因此动态的隧道更适用于承载非实时性的IP业务。
4结束语
IPRAN解决方案有着较好的可扩展性与可维护性；即插即用功能可以实现快速建网，响应市场需求；借助IP网络的通用型特点，一方面可以快速的与企业网以及互联网进行融合，另一方面降低运维人员的维护成本，降低技术门槛；IPRAN解决方案可以提供更好的带宽来满足未来业务爆炸式增长需求。以上这些特点让IPRAN逐步成为了运营商综合承载网的首选。 |
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