移动回传网络技术——IP RAN

【摘要】本文介绍了IP RAN技术的产生背景、与PTN的关系和各自的特点、IP RAN的主要关键技术以及其发展前景。

【关键词】IP RAN，PTN，无线接入网，分组传送网

一、IP RAN的产生

移动回传网络是连接基站（BS）和基站控制器（BSC）的信号传输网络，主要承担基站和无线核心网设备之间的通信任务。在2G时代，语音业务是移动回传网的主要业务，它的速率恒定，带宽需求小，动态性要求低，无线回传承载网络主要采用SDH传输技术。现在，3G技术已被广泛使用，LTE技术正走向成熟，3G/LTE网络的迅速发展，使得实时视频、移动互联网等IP业务在移动回传网络中的比重稳步增加，数据流量不断增大，数据业务已逐渐成为各运营商网络承载的主体。当移动回传网用于承载数据业务，用作数据终端访问互联网的接入通道时，移动回传网也被称为RAN（Radio Access Network无线接入网）。

SDH主要是为汇聚和高效传送TDM电路业务而设计，这种以语音业务为主的承载网，已无法满足3G/LTE业务对延时、服务质量等的需求，面对带宽需求的迅猛增长已经无能为力，而对基于TDM/SDH方式进行改良的MSTP（多业务传送平台）技术最初就是为了解决IP业务在传送网的承载问题，由于其IP化主要体现在用户接口，内核却仍然是TDM电路交换，采用刚性管道承载分组业务，这使MSTP在承载传送包长可变、流量突发的IP、以太网等分组化业务时，存在传输效率较低、成本较高、可扩展性较差等缺点。仅适合于3G初、中期的业务和L2专线业务的承载。

SDH/MSTP作为2G时代的功勋技术，在移动通信发展到3G/LTE阶段后已逐渐不再适应，移动业务的IP化和宽带化发展趋势推动着移动回传网向IP化演进，以提供更高的传输带宽、更多的用户数量以及更好的服务质量，无论运营商还是设备商，都着手研究下一代移动回传网的形态和部署方法。IP化的无线接入网被称为IP RAN。

二、IP RAN与PTN

面对基站回传的IP化承载和传送需求，业界提出了几种取代传统MSTP的IP RAN承载方式，如IP/MPLS三层承载技术、增强以太网技术PBB-TE、新型面向IP的分组化传送PTN技术和PON技术。这些IP RAN技术在竞争中实现了快速发展，其中，IP/MPLS和PTN是目前业界最关注的两种IPRAN技术，电信级以太网、PON等技术发展相对较缓，受关注程度也相对较低。

思科提出的IP/MPLS方式则直接使用IP RAN这个命名，由于思科在数据通信行业的强势地位，目前普遍将基于IP/MPLS的无线回传承载方式称为IP RAN，而广义的IP RAN还应包括PTN、增强以太网等技术。本文后面的IP RAN则指基于IP/MPLS的无线回传承载方式。

IP RAN从数据网络演进而来，采用动态寻址技术，以路由器为主构建承载网络，网络更加智能，更容易应用于全IP网络。IP RAN有效提高IP网络的可靠性和可用性，使之达到电信级的传输性能，能提供TDM、ATM等多业务的承载和融合能力，使IP网络成为理想的多业务传输平台，技术非常成熟，标准化程度更高。

PTN是从传输网络演进而来的技术，具有电信级的性能，继承了SDH技术的OAM（操作、管理和维护）机制，能提供端到端的秒级自动连接，端到端连接通道的保护切换可以在50毫秒内完成，可以提供传输级别的业务保护和恢复能力。PTN有效提高了传输网络数据业务的承载能力，支持多种基于分组交换业务的双向端到端连接通道，适合各种粗细颗粒业务、具有灵活强大的端到端的组网能力，能够很好地承载各种电信级以太网业务，提供了非常适合IP业务特性的“柔性”传输管道，PTN完成了与IP RAN等多种方式的互联互通，能无缝承载核心IP业务。在线路保护、时钟同步、OAM等方面PTN比IP RAN更胜一筹，而且能兼容传统的TDM业务，产业链成熟，性价比高。总之，IP RAN继承了数据网络的诸多优点，PTN则保持了传输网的许多优势。

三、IP RAN的关键技术

IP RAN关键技术主要包括分区域和多进程技术、网络保护技术、QoS技术、OAM技术、时钟同步技术等，这些技术的发展直接影响着IP RAN产品的生命力。

3.1分区域和多进程技术。IP RAN网络的IGP（内部网关协议）分区域和多进程技术是解决规模组网问题的一种技术，能同时降低网络规模过大对设备路由性能的要求，减少路由振荡，加快路由收敛，保持网络的稳定。

3.2网络保护技术。当IP RAN用于移动回传以及未来的实时视频业务时，其关键技术在于网络的保护。传统的MSTP网络具有良好的网络保护性能，路由切换时间严格小于50ms。而IP RAN网络是基于包转发、自动寻址、非连接的网络，理论上讲，其保护效果不如MSTP，这是IP RAN技术的先天缺陷。目前，解决IP RAN技术保护问题的技术和方法有很多，如BFD（双向转发检测）、TE（流量工程）、VRRP（虚路由器冗余协议）、双归组网、IGP路由收敛等。BFD用于二层或三层全链路检测和诊断，TE用于资源调度和重选路由，IGP用于三层网络保护，VRRP用于核心控制层路由器备份。

3.3 QoS技术。IP RAN通过Diffserv（区分服务）技术实现QoS保障。通过对不同业务设置不同的优先级，保证重要业务优先转发，实现QoS保障，保证各种业务的承载质量。

3.4 OAM能力。传统传输网络具有端到端的OAM故障检测机制，并且大部分使用图形界面（GUI）的配置方式，配置直观，适合批量管理，人手简单。而传统的IP网络的OAM故障检测能力较弱，业务路由不透明，网管配置复杂，不适合批量管理。为了加强IP RAN网络的OAM能力和减小维护的复杂度，目前部分路由器厂家已经从以下几方面着手，大大提高了IP RAN网络的OAM能力。

a）设备支持即插即用，减少了现场调测工作量。

b）核心、汇聚、接入设备均支持完善OAM协议，实现层次化检测，对IP业务进行逐跳故障定位和定界，提升端到端OAM故障检测功能。

c）开发基于图形界面的网管，对网络实现图形化业务配置和可视化管理，降低运维人员的技术门槛，节约维护成本。

3.5时钟同步技术。目前，IP RAN支持的时钟传送机制主要包括：

a）同步以太网技术，这是一种采用以太网链路码流恢复时钟的技术。

b）CES ACR（自适应时钟恢复）技术，它以电路仿真业务为基础，采用自适应的方法在接收端恢复发送端时钟。

c）IEEE 1588V2技术，采用主从时钟，对时间进行编码传送，时戳的产生由靠近物理层的协议完成，利用网络的对称性和时延测量技术，通过报文消息的双向交互实现主从时钟的频率、相位和绝对时间的同步。

四、IP RAN的前景移动回传网的IP化演进对承载网提出了网络智能化、结构扁平化、带宽GE化等新的要求，IP RAN所支持的丰富的路由协议、动态转发、L3VPN、组播等动态网络部署，都能很好满足这些要求。当然，IP RAN在OAM、网络保护、建设成本方面与PTN技术相比有一定差距，但随着4G LTE的逐步部署和全业务承载商业模式和建网思路的逐步清晰，分组传送网的功能、性能要求将逐渐明确下来，PTN和IP RAN两种设备形态将出现逐渐融合的趋势。PTN将会向更动态、更灵活、对三层功能支持更完善的方向演进，而IP RAN则会向更易维护、更友好便捷、更绿色、更低成本发展，两者在具体功能的实现方式上仍将存在不同，但在功能和运维方式上的差异将会越来越小。

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