淺談IP RAN技術(shù)和應(yīng)用

【摘要】無線接入網(wǎng)從3G向4G演進的過程中，流量的迅速增長對承載網(wǎng)的帶寬帶來了相當大的壓力。目前基站傳輸普遍采用SDH作為承載技術(shù)，無法實現(xiàn)帶寬的統(tǒng)計復(fù)用。為積極布局LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，各運營商都結(jié)合自身特點采用了PTN/IP RAN等新型的分組傳送技術(shù)進行組網(wǎng)。本文從數(shù)據(jù)專業(yè)的角度出發(fā)，對比PTN與IP RAN的同時，以IP RAN的現(xiàn)網(wǎng)實驗結(jié)果為例，分析了IP RAN對3G/4G流量的承載細節(jié)和網(wǎng)絡(luò)試點經(jīng)驗，提出了基于IP RAN的綜合承載網(wǎng)對未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的設(shè)想和建設(shè)思路。

【關(guān)鍵詞】IP RAN流量

一、背景及概述

2009年1月7日，中國移動、中國電信和中國聯(lián)通分別獲得TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA牌照，中國正式進入3G時代。隨之而來的是各類移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，即時通信、網(wǎng)上銀行和網(wǎng)上支付、微博、手機視頻等應(yīng)用近年來持續(xù)快速增長，對網(wǎng)絡(luò)的帶寬消耗也越來越大。

目前，電信運營商熱點區(qū)域基站配置基本為DO雙載波或三載波，基站傳輸普遍采用SDH方式。而配置8*E1的DO三載波基站均有不同程度的傳輸溢出現(xiàn)象，大批基站傳輸帶寬出現(xiàn)緊張，對基站下的用戶感知造成了不良影響。基站帶寬的不足無法僅僅通過傳輸擴容來解決，特別是建網(wǎng)初期規(guī)劃的基站接入層傳輸環(huán)網(wǎng)一般按照5-6個基站構(gòu)建STM-1環(huán)網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)最大帶寬容量僅為63*2M，已無進一步擴容的空間。

未來兩年內(nèi)，隨著無線業(yè)務(wù)的進一步發(fā)展，基站的1X和DO配置將達到四載波以上，最大的傳輸需求預(yù)計為16*E1，傳統(tǒng)的傳輸接入網(wǎng)已無法支撐業(yè)務(wù)的發(fā)展。為了應(yīng)對將來持續(xù)增加的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，便于接入傳輸網(wǎng)的不斷擴容，各大運營商都在積極進行基于MPLS技術(shù)的新一代接入網(wǎng)建設(shè)。

二、PTN與IP RAN的技術(shù)差異

談到基于MPLS技術(shù)的新一代接入網(wǎng)，必然會引出PTN與IP RAN兩種技術(shù)實現(xiàn)方式。PTN與IP RAN技術(shù)選擇之爭從標準制定之日起就不曾有過絲毫平息，各大運營商基于自身網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)承載的特點，做出了適合各自發(fā)展的技術(shù)選擇。中國移動高舉PTN大旗，在二干傳輸和城域內(nèi)如火如荼地建設(shè)PTN網(wǎng)絡(luò)，中國電信結(jié)合已具相當規(guī)模的CN2骨干網(wǎng)和IP城域網(wǎng)，在接入層面試點建設(shè)IP RAN承載網(wǎng)。

兩種技術(shù)相比，PTN技術(shù)更貼近于傳統(tǒng)傳輸思維，更像引入MPLS-TP技術(shù)實現(xiàn)電路帶寬統(tǒng)計復(fù)用的新型傳輸技術(shù)。而IP RAN技術(shù)是在傳統(tǒng)IP MPLS技術(shù)上，引入面向連接、端到端的資源分配、OAM、統(tǒng)一的可視化網(wǎng)管和同步能力等傳輸網(wǎng)特征，實現(xiàn)的一種新型IP承載技術(shù)。無論PTN或IP RAN都是對傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)和傳統(tǒng)IP網(wǎng)的一次技術(shù)融合。

有種觀點認為IP RAN與PTN區(qū)別在于設(shè)備工作在三層和二層，作者認為這種觀點較為片面———未來PTN也會逐步具備豐富的三層功能。兩種技術(shù)細節(jié)的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下兩點：

（1）標簽彈出機制的不同

IP RAN基于IP MPLS技術(shù)，與PTN的核心轉(zhuǎn)發(fā)原理基本相同。PTN的MPLS-TP技術(shù)實際上就是MPLS減去IP轉(zhuǎn)發(fā)部分，實現(xiàn)端到端的標簽轉(zhuǎn)發(fā)。具體來說，IP MPLS協(xié)議定義P路由器按標簽進行查找轉(zhuǎn)發(fā)，并在最后一個P路由器的出端口上彈出標簽，將報文轉(zhuǎn)發(fā)給PE路由器后，PE路由器通過路由查找的方式將IP包轉(zhuǎn)發(fā)給CE。

而PTN是端到端的標簽轉(zhuǎn)發(fā)，倒數(shù)第二跳不彈出標簽，而在MPLS域末端的PTN上彈出，然后以IP方式與異廠商PTN以UNI接口方式互通。從數(shù)據(jù)專業(yè)角度去看，這種方式其實可以理解為P路由器與PE路由器合設(shè)。

（2）控制機制的不同

無論IP RAN或PTN都具備控制層面與轉(zhuǎn)發(fā)層面。IP RAN的路由器之間通過標準的MPLS協(xié)議實現(xiàn)信令互通，控制層面的功能設(shè)置在路由器中，路由器之間，一臺路由器與另一臺路由器按IP MPLS的標準協(xié)議互通路由信息，在路由器內(nèi)部，控制層面將轉(zhuǎn)發(fā)策略下發(fā)給轉(zhuǎn)發(fā)層面。由于IP MPLS協(xié)議的標準性和開放性，不同廠家之間的IP RAN互通是可以實現(xiàn)的。

PTN設(shè)備的控制層面功能集中在網(wǎng)管平臺來實現(xiàn)，網(wǎng)管與轉(zhuǎn)發(fā)層面的交互由各廠商的私有協(xié)議定義，目前業(yè)界無通用的接口定義標準。可想而知，某廠商的PTN設(shè)備不大可能受理其他廠商PTN網(wǎng)管的指令，如圖1所示。

PTN的這種實現(xiàn)方式也就是異廠商PTN設(shè)備的NNI接口不能互通，形成了PTN的端到端同廠家特性。

三、對IP RAN的理解與設(shè)想

3.1IP RAN的帶寬節(jié)省

目前基于SDH承載基站業(yè)務(wù)情況下，基站業(yè)務(wù)經(jīng)傳輸SDH平面匯聚，接入到IPBH（IP Black Hole）設(shè)備。IPBH作為SDH與IP的轉(zhuǎn)換設(shè)備，與傳輸網(wǎng)通過155M電路對接，與CE通過GE電路對接。

基站的接入帶寬為n*2M，映射進信道化的155M SDH電路傳輸?shù)絀PBH側(cè)，由于SDH提供的剛性管道，無法實現(xiàn)基于包/幀的復(fù)用，因此從基站到IPBH之間的所有層面?zhèn)鬏斖ǖ缼挻笮∠嗟取Ｓ捎趥鬏敳惶峁㏒DH內(nèi)部流量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，而SDH傳輸?shù)牧髁繉⑷坑蒊PBH轉(zhuǎn)發(fā)給CE，因此SDH內(nèi)部實際流量等同于IPBH與CE之間電路流量之和。

X運營商X地市IPBH與傳輸設(shè)備對接帶寬為63.24G，而IPBH與CE互聯(lián)電路雙向流量最大值僅為1859.16M。可以計算出得SDH傳輸通道內(nèi)的平均帶寬利用率為1859.16Mbps/63.24Gbps*100%=2.94%。SDH與IP RAN承載基站流量的區(qū)別可如圖2所示：

IP RAN對帶寬的節(jié)省主要體現(xiàn)在帶寬統(tǒng)計復(fù)用性，該復(fù)用性主要是由于業(yè)務(wù)可以共享帶寬，并且業(yè)務(wù)的流量存在錯峰疊加的情況。復(fù)用性是基于海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計復(fù)用情況，因此對核心層的帶寬節(jié)省最為明顯；對于接入層，由于一個接入環(huán)上節(jié)點較少，而且物理位置間隔較近，環(huán)上所有節(jié)點到達峰值的時間點也幾乎相同，因此建議在接入層上按理論最大帶寬進行預(yù)留配置，而在匯聚層與核心層可以根據(jù)流量預(yù)測適當配置。

3.2IP RAN對接入光纜網(wǎng)的影響

IP RAN對接入光纜網(wǎng)的影響主要體現(xiàn)在大客戶業(yè)務(wù)上。目前X運營商X本地網(wǎng)的大客戶接入均通過點到點光纖方式，實現(xiàn)客戶接入點與運營商端局的互聯(lián)。因此，接入光纜網(wǎng)的建設(shè)主要以端局為中心，在端局覆蓋區(qū)域內(nèi)呈發(fā)散狀。

IP RAN接入網(wǎng)建成后，客戶的業(yè)務(wù)接入不用再向端局進行匯聚，而只需連接到最近的IP RAN A路由器。由于IP RAN A路由器比端局更接近用戶，因此用戶與運營商設(shè)備之間的光纜距離更短，光纜故障概率也更低。未來，接入光纜網(wǎng)的建設(shè)將以IP RAN接入點為中心匯聚點，端局覆蓋范圍內(nèi)出現(xiàn)多個分散的小型匯聚點的架構(gòu)，如圖3所示。

這將會對接入光纜網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)帶來顛覆性的影響。

四、結(jié)束語

IP RAN作為一種新型的接入承載技術(shù)，有著顯而易見的容量大、擴展性好和成本低廉等優(yōu)勢。目前，IP RAN技術(shù)已在中國電信各省級公司進行了大規(guī)模試商用，積累了大量的現(xiàn)網(wǎng)經(jīng)驗，邁出了最為關(guān)鍵的一步。然而，與任何其他新技術(shù)一樣，IP RAN技術(shù)真正要得到廣泛的應(yīng)用還需要不斷完善，要經(jīng)過長時間的現(xiàn)網(wǎng)運營檢驗，才能真正走向成熟。