交通通信工程IPRAN技術分析

鄧媛

（江西省贛西航道事務中心，江西宜春 336000）

0 引言

近年來，隨著信息技術領域的快速崛起，很多先進的通信技術被逐步應用到實際工作中，無線接入技術研發速度也進一步加快，不斷實現IP 化轉變。從3G 標準發展軌跡來看，2001 年，3GPP 進行無線接入的IP 化轉變，并建立了標準化的體系，全面進行網絡架構建設，提高了通信水平。在我國的通信事業不斷發展的背景下，公路通信領域取得了長足的進步，對公路交通事業的發展有重要價值和意義。IPRAN（Internet Protocol Radio Access Network）具備三層IP 網絡體系，并通過應用IP/MPLS 協議完成業務加載，能夠有效提高通信水平和運行效率。當前，移動網絡通信體系已經得到全面應用，經過進一步的完善，能夠更好地滿足我國交通事業發展的需要。

1 IPRAN 技術的特點

IPRAN 為當前應用非常廣泛的一種移動承載網絡運行方式，以靈活的IP 通信設計理念為基礎，融合傳統的路由器架構，構建OAM 工作機制，能夠提高信號傳輸能力，提升業務運行效率，屬于先進的自動路由機制。在通信領域發展的背景下，應用IPRAN 技術，實現傳輸網絡方案的建設，能夠解決網絡通信傳輸方面的問題。

一般而言，基于IPRAN 技術的交通通信系統包含PTN 技術及路由器技術。PTN 技術采用分組傳送方式，以連接技術為核心，實現業務管理和運行，承載電信級以太網的綜合性系統，其通信效果和傳輸質量優異。該技術的核心是MPLS-TP，從傳統的控制協議、數據等方面出發，簡化系統運行，構建完善的通信體系，可提高系統的可拓展性，提高通信服務的能力和水平。同時，系統研發可以使OAM 具備較高的完整性，通過分層網絡體系的建設，取代傳統的與傳輸無關的IP 功能，功能會更加集中化，也能充分解決帶寬管理、服務請求等問題[1]。

IPRAN 技術有明顯的優勢，可以滿足即插即用的要求，降低系統安裝成本、人力成本、運行成本，快速完成系統網絡覆蓋，響應速度非?？?。

2 IPRAN 關鍵技術

2.1 VRRP 技術

虛擬路由冗余協議（Virtual Router Redundancy Protocol，簡稱VRRP）是一種在交通通信工程中常用的網絡冗余技術，旨在提供網絡設備的高可用性和冗余備份。該技術廣泛應用于路由器和交換機等網絡設備中，以確保交通通信網絡的穩定性和可靠性。在交通通信工程中，路由器和交換機是通信網絡的關鍵組成部分，負責數據傳輸。然而，網絡設備可能會由于硬件故障、網絡中斷等原因導致通信中斷，進而影響交通通信系統的運行。而VRRP 技術可以有效解決這些問題，通過在多個網絡設備之間創建一個虛擬路由器，實現冗余備份、快速故障切換。

VRRP 技術的基本原理是將多個網絡設備組成一個虛擬路由器組，其中一個設備被選為主設備，其余設備作為備份設備。虛擬路由器組會共享一個虛擬IP 地址，作為默認網關提供給交通通信網絡中的其他設備。主設備負責轉發數據流量，而備份設備則處于待命狀態。當主設備出現故障或中斷時，VRRP 技術會自動將虛擬IP 地址切換到備份設備，實現無感知的故障切換。這能確保交通通信網絡的持續性和穩定性，避免了通信中斷和數據丟失。此外，VRRP 技術還支持優先級設置，能夠確保主、備份設備的合理分工。主設備通常具有更高的優先級，一旦主設備出現故障，備份設備可以快速接管主設備的職責，以保持網絡的正常運行。

2.2 BFD 技術

雙向轉發檢測（Bidirectional Forwarding Detection，簡稱BFD）是交通通信工程中廣泛應用的網絡故障檢測技術，專注于實時監測數據傳輸的連通性，以便迅速識別并應對網絡中的故障情況。該技術在交通通信領域起重要作用，可確保通信網絡的高可用性和穩定性。在交通通信工程中，數據的實時連通至關重要。

BFD 技術主要是在網絡設備之間建立一條輕量級、持續的探測通道，以實時監測數據的傳輸狀態。這些探測通道中的BFD 數據包能夠快速傳遞，從而迅速檢測出網絡鏈路中的斷開、延遲、丟包等問題。一旦檢測到故障，BFD 技術可以立即通知網絡設備，觸發快速的故障切換，以確保數據的實時連通。BFD 技術具有高度的靈活性，可以應用于不同層次和不同網絡協議。無論是在以太網、IP 網還是其他通信協議中，BFD 技術都能有效地檢測和處理故障情況。此外，BFD 技術支持多種檢測模式，如同步模式和異步模式，以適應不同的應用場景和網絡需求。

2.3 MPLS 技術

多協議標簽交換（Multiprotocol Label Switching，簡稱MPLS）是一種在交通通信工程領域廣泛應用的高效網絡傳輸技術，通過引入標簽交換機制，實現數據包的快速轉發和靈活的網絡管理。該技術在交通通信中發揮著重要作用，能夠提升網絡性能、優化數據傳輸效果，并為不同類型的通信流量提供定制化的傳輸服務。

MPLS 技術的核心是在數據包的首部添加標簽（Label），用以標識數據包的轉發路徑。這些標簽不依賴于數據包的IP 地址，而是基于網絡中設定的轉發規則進行分配。數據包進入MPLS 網絡后，首部的標簽信息被用來確定數據包的轉發路徑，從而實現更快速的數據傳輸。這種標簽交換機制能夠減輕路由器的負擔，提升網絡的轉發效率和速度。

MPLS 技術在交通通信工程中的應用具有多方面的優勢。第一，事先確定數據包的傳輸路徑，MPLS 技術可以實現對數據流的定制化管理，使不同類型的通信流量可以按照其特定的需求進行優先級排序，保障關鍵應用的服務質量。第二，MPLS 技術支持虛擬專用網絡（Virtual Private Network，VPN）的搭建，允許不同的通信流量在同一網絡中，且能保證不同的通信流量互不干擾，提升網絡的安全性和隔離性。

2.4 PTN 技術

傳送網（Packet Transport Network，簡稱PTN）可為大規模數據傳輸和通信提供高效、可靠的解決方案。PTN 技術能將傳統的電路交換和分組交換相結合，通過統一的傳輸平臺實現不同類型通信流量的靈活傳輸和管理，滿足交通系統對高速、低延遲、穩定性的需求。PTN 技術的核心在于將傳統的電路交換和分組交換融合在一個平臺中，以實現靈活的數據傳輸。通過虛電路技術，PTN 可以為不同的通信服務分配虛電路，使數據包可以按照不同的路徑傳輸，從而滿足交通系統對不同通信流量的特殊要求。同時，PTN 技術支持對數據包的靈活處理和轉發，傳輸延遲較低，能夠保證實時通信效果。

3 IPRAN 保護機制

3.1 IPRAN 保護機制分類

連接IPRAN 業務時，為保證各個層面的性能穩定和及時發現故障問題，需要建立完善的保護策略，包括交通保護、業務保護和網絡保護。

第一，業務保護：通過采用“PW+L3VPN”的方式，可以有效地實現IPRAN 網絡業務的高效運行。在這種架構下，IPRAN 網絡的不同層次均能充分發揮各自的優勢，以提供穩定、可靠的通信服務。在接入層，通常會采用PW 冗余的策略。這意味著在不同的業務點之間建立冗余的偽線（Pseudo Wire），以保證通信的可用性和可靠性。通過PW 冗余，即使在某條路徑出現故障時，業務流量仍然可以切換到另一條路徑，從而避免了通信中斷，保證了業務的連續性。這對于需要實時數據傳輸、視頻通話等對穩定性要求較高的業務尤為重要。在匯聚層和核心層，常常會采用VPN FRR（Fast ReRoute）的保護方式。VPN FRR 是一種基于虛擬專網（VPN）的快速重路由技術，通過在網絡中預置備用路徑，以在主路徑出現故障時，迅速切換到備用路徑，實現業務的快速切換和恢復。

第二，交通保護：LSPI 保護是目前常用的保護方式之一，屬于基礎性保護措施，在IPRAN 網絡系統建設中應用非常廣泛。在LSP 交通建設中，一般都會采用2 條通道的設計方式，一旦主鏈路發生故障，備份鏈路則快速啟用，確保網絡數據的正常傳輸，大幅降低風險率，提高容錯能力。因此，建設LSP 主交通時，應加強LSP 備份交通建設，實現主副同時建設。

第三，網絡保護：將BSC 雙歸接入IPRAN 網絡時，考慮到2 臺RAN-CE 之間的通信，目前常用的方法是通過VRRP 協議并結合心跳報文傳輸方式實現。此外，IPRAN 網絡內的任一層都可以應用BFD（Bidirectional Forwarding Detection）技術進行故障檢測，從而有效提升網絡運行速度[3]。

3.2 IPRAN 保護機制部署

第一，合理規劃路由系統。在IPRAN 系統建設中，IGP 網絡接入方式比較多，如利用OSPF 進行主接口設置，并結合MPLS 骨干網建設，連接多個區域接口，防止沖突發生。此外，結合目前應用的IGP 路由發布相應的網絡部署方案，將業務轉入子網，以達到保護系統的目的，使系統連接運行更加順暢。

第二，加強網絡系統管理，提高綜合管理水平。應用IPRAN 接入網絡測試，設置承載系統，對網站運行流量及基站業務進行管理。在系統連接中，基站業務應用FE/GE 接入A 類設備，A 類設備會直接分散B類設備的PW，然后進入RANVPN 基站。同時，應用BSC 通過數據通信連接主干網，提高系統運行的可靠性，實現無線通信設備的穩定連接，提高網絡部署的總體水平。

第三，合理規劃IPRAN 的接入網設置方案。在IPRAN 綜合業務運行中，對網絡信息保護有更高的要求，核心層直接和骨干網絡連接，利用設備端口接入IGP 進程，確保設備端口連接更加順暢，使連接更具穩定性。同時，主接口連接中，增加ISIS 進程和OSPF進程，能使連接更加順暢。此外，通過OSPF 進程連接傳輸IGP 路由，可以確保傳輸系統正常連接通信?？傊贗PRAN 業務接入的條件下進行系統規劃設計，可以提升多種業務承載性能，進而實現IPRAN 接入網絡的正常工作。

4 公路交通通信工程IPRAN 技術應用案例分析

某高速公路項目對通信網絡的要求較高，需要改善接入網，以保證各個路段正常運行，并組建監控、收費、辦公3 類網絡。要求經過系統組建、改造后，系統能夠穩定運行，不會存在互相干擾和影響的情況，并且可以在監控系統中進行業務匯總，便于管理人員掌握整個高速公路的運行信息，確保信息數據傳輸穩定、可靠，實現通信系統功能的提升[4]。

第一，通過對系統進行綜合對比分析，了解各種承載系統的運行效率，掌握系統運行的具體情況，進而構建完善的IPRAN 系統傳輸機制，使IP 網絡層也能利用CE 等級運行，達到順利通信的目的。

第二，在網絡架構的運行過程中，第一核心層直接與業務系統相連接，同時在監控中心安裝完整的設備系統，以構建備份的匯聚層，實現與接入監控中心的有效連接。這樣的網絡體系構建能夠充分體現網絡架構的可靠性與穩定性。在實際的設備部署中，可以采用局域劃分技術，將不同的IP 設備進行有效隔離，從而形成多個相互隔離的子網。這種技術的應用不僅能提高網絡系統的安全性，也能為系統的安全運行提供更加穩定和可靠的數據傳輸環境[5]。

5 IPRAN 技術的應用前景

在交通通信工程領域，IPRAN 技術的應用前景十分廣闊，其在提升網絡性能、降低成本、增強可靠性等方面的優勢使其成為未來交通通信中的關鍵技術之一。

第一，IPRAN 技術的應用可以實現交通通信網絡的高速化與擴展。隨著移動通信和物聯網的迅速發展，交通通信網絡面臨著巨大的數據傳輸壓力。IPRAN 技術能夠通過基于IP 協議的無線接入網絡，實現更高的數據傳輸速率和容量，這意味著交通通信系統會更加快速、高效地數據傳輸，能夠更好地滿足日益增長的通信需求。

第二，IPRAN 技術的智能化和自動化特點能夠提升交通通信網絡的運維效率。傳統的通信設備管理和維護往往需要大量的人力和物力投入，而IPRAN技術的應用可以實現設備的遠程監控、配置和管理，減少人工干預，降低運維成本。此外，IPRAN 技術還可以通過智能化的故障檢測和自愈機制，實現對網絡故障的快速定位和處理，提升網絡的可靠性和穩定性。

第三，IPRAN 技術還能夠推動交通通信網絡的創新和業務多樣化發展。IPRAN 技術的靈活性和可擴展性使得其能夠支持多種不同類型的通信業務，包括高清視頻傳輸、實時數據采集等，這能為交通運輸領域的智能交通、車聯網等創新業務提供堅實的技術支持。

6 結語

IPRAN 技術是現代通信技術發展之下的產物，其運行更加穩定，成本更為低廉，可以充分滿足公路交通通信工程的運行需求。同時，IPRAN 有較高的方案演進能力，可以與多種系統融合應用，傳輸效果更好。同時，在固移融合的背景之下，IPRAN 技術的發展速度會更快，未來會更好地帶動我國公路交通通信領域的發展。