浅析IP RAN技术

摘要：本文简要阐述了IP ran关键技术，并对其核心技术IP/MPLS的分组数据包传送过程进行详细分析与研究。

关键词：IP RAN IP/MPLS 分组数据包

一、概述

RAN（Radio Access Network）无线接入网：指固定用户全部或部分以无线的方式接入到交换机。无线接入网是地面的基础设施，为3G无线通信服务，包括高速移动的设备接入到Internet，RAN一定要能够为一定范围内的用户管理任务，包括接入、漫游、连接到公共电话交换网路和连接到Internet，以及数据的QoS管理和Web连接。

还有一个RAN（Residential Access Network）居民接入网（Residential Access Network），简称RAN。又称为居民宽带网RBB（Residential BroadBand Network）。所谓居民接入网就是在居民家中的电话、计算机或电视机与宽带主干网之间的一个中间网络，它起到接口作用，目的是使用户能够方便和经济地享用各种宽带多媒体信息。

两者截然不同，本文将以无线接入网为研究对象。

随着全球信息数字化和运营商网络IP化趋势逐渐增强，承载网特别是移动承载网的IP化趋势也越来越明显。国内外讨论和应用比较多的移动IP承载技术，主要分为分组传送网（PTN）和无线接入网的IP化传送（IP RAN，文中IP RAN特指以路由器为主的IP化传送）。

IP RAN：是针对无线基站回传应用场景进行优化定制整体解决方案，是一种基于IP包的分组复用网络，以路由器技术为核心，具备伪线（PW，Pseudo Wire）仿真、同步等能力，通过提升交换容量，提高了OAM（Operation操作、Administration管理、Maintenance维护）能力和保护能力。

二、IP RAN产生

IP RAN本质为分组化的移动回传（Packetized Mobile Backhaul），简单的说IP化的移动回传网，从无线基站到基站控制器之间的传送网络IP化。在2G时代就是BTS到BSC之间的网络，3G就是NodeB到RNC，LTE就是eNodeB到核心网之间的网络，进行IP化。国外普遍称之为：IP Mobile Backhaul。

早在2000年，诺基亚公司提出IP用于移动回传的概念，由于当时3G标准尚未成熟，移动数据业务还未普及，SDH（Synchronous Digital Hierarchy 同步数字系列）普及的环境下没有得到足够重视与普及发展。随着传送网发展，业界提出了取代传统MSTP（Multi-Service Transfer Platform基于SDH 的多业务传送平台）的承载方式来实现IP RAN。其中思科提出的IP/MPLS（Multi-Protocol Label Switching多协议标签交换技术）承载方式最具代表性。以至于目前普通将这种承载方式称为IP RAN。

三、网络结构

IP RAN网络分层一般采用传统本地传输网三层网络结构：核心层、汇聚层、接入层（边缘层）如图1所示。

其中IP RAN承载方面在核心层与汇聚层采用IP/MPLS技术，接入层主要采用增强以太技术与IP/MPLS技术相结合的。相应的核心汇聚节点采用为支持IP/MPLS的路由器设备，基站接入点采用路由器或者三层交换机设备。

四、核心技术

与PTN发分组传送网相同，都是采用了MPLS技术。PTN、IP RAN所基于的网络基础不同，演进路线不同，然而两者的核心技术是一致的，最终都是为了承载IP化的全业务。对于“路线”选择，殊途同归，就体现在这里。

4.1 MPLS技术简介

MPLS是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力。更特殊的是，它具有管理各种不同形式通信流的机制。MPLS 独立于第二和第三层协议，诸如ATM 和IP。它提供了一种方式，将IP地址映射为简单的具有固定长度的标签，用于不同的包转发和包交换技术。它是现有路由和交换协议的接口，如IP、ATM、帧中继、资源预留协议（RSVP）、开放最短路径优先（OSPF）等。

MPLS起初产生主要目的是加快路由器的转发速度，而后随着硬件技术及网络处理器技术的不断发展，三层交换设备都已经能够做到，因此MPLS现在主要是功能体现在将二层交换和三层路由技术结合起来的技术上，通过标签建立端到端的管道，以及提供IP承载，对ATM，SDH仿真的PWE3管道，二层和三层的VPN网络等，适用于多种业务的承载需求。

4.2 分组数据包

MPLS中分组数据包，如图2所示：

多个标签分为外标签和内标签，存在一个外标签，可能存在多个内标签，在分组数据包中以“堆栈”的形式存在。对标签堆栈的操作按照堆栈的“后进先出”的原则。

4.3分组数据包传送

在MPLS网络内，通常把路由器分为LER(Lable Edge Router)MPLS核心路由器和LSR(Lable Switch Router)MPLS边缘（接入）路由器。如图3所示。

（1）映射标记

当一个分组数据包到达LER时，入口 LER根据输入分组数据包头查找路由表以确定通向目的地LSR，把查找到的对应LSP的标记插入到分组头中，完成端到端IP地址与MPLS标记的映射。

（2）标签交换

当分组数据包进入LSP隧道后，则由LSR进行标签交换。LSR根据分组数据包的LSP标签，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。

（3）完成传送

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，并剥离MPLS标签（或在倒数第二跳剥离），完成分组数据包的传送。

因此MPLS是通过标签交换转发数据，完全取代了传统的IP包交换。

五、总结

IP RAN采用路由器架构、IP三层转发和MPLS二层转发相结合，业务创建非常灵活，与IP城域网对接互通，网络融合度很高，同时也完善了二、三层保护技术、细化了QoS管理。采用IP RAN便于扩展网络规模，统一的承载网络能够有效简化网络结构，同时只需掌握原有的IP网络运维，因此也会大幅降低运营成本和节约人力资源。■

参考文献

[1] 罗姝、卢正新、黄本雄. 基于IP的无线接入网络性能研究［J］.微计算机信息，2007年第23卷第12-3期

[2] 赵光磊.IP RAN国内部署道路坎坷 应用前景仍被看好［J］.通信世界，2011(33)

[3] 邵翀. IP RAN关键技术浅析和应用展望［J］.现代电信科技，2012年2月第1-2期