面向LTE的IPRAN技術實現方案與組網探討

摘 要：隨著當前互聯網、無線通信和多媒體等高新技術的不斷融合，各種互聯網和多媒體業務層出不窮，對移動互聯網的要求也越來越高。傳統的以MSTP為主的回傳網絡已難以適應當前移動網絡高速發展的需求，在移動互聯網業務發展的驅動下，LTE的腳步也隨之而來。文章結合實際工作經驗，從LTE對承載網的需求出發，并就面向LTE的IP RAN技術的實現方案與組網架構進行了分析與探討。

關鍵詞：LTE；IP RAN技術；解決方案；組網架構

隨著移動互聯網的高速發展和應用價值鏈的迅速豐富，移動互聯網正呈現出終端智能化、手機業務互聯網以及視頻高清化等多元化的發展趨勢，然而也導致了移動網絡流量的迅速膨脹和網絡朝著分組方向的快速演進。作為移動網絡的基站和設備承載通道的RAN，為適應當前差異化服務和豐富化應用的要求，在面向LTE時代的今天，其設備功能必然需要向著IP技術方向演進，以滿足LTE的承載需求。

1 LTE對承載網的需求分析

LTE接入網主要是由eNB和aGW所構成，LTE網絡在此架構上，引入了兩個特殊的接口即為S1和X2。其中，S1接口為eNB和aGW之間的接口，X2接口則為相鄰eNB之間的接口（如下圖1所示）。LTE時代的移動通信網絡正呈現出移動業務IP化、承載網絡智能化、網絡架構扁平化以及同步系統地面化等新的特征。相比于傳統3G業務的承載，LTE對承載網的需求最大的變化主要體現在以下幾個方面。

1.1 需求承載網絡具有高度的靈活性與可靠性

隨著手機業務的普及和網絡質量要求的日益增加，都使得移動互聯網業務日益豐富，也加劇了網絡數據流量的迅速膨脹，因此需要承載網絡具備迅速收斂的能力和高度的可靠性。同時由于LTE時代的到來，其接入網aGW將以pool的形式組網，且多個aGW構成一個pool，從而實現eNB的可靠接入。這也要求了承載網絡RAN具備高度的靈活性，以提供eNB和aGW的動態快速切換與調整。

1.2 承載網絡應具有高擴展的帶寬通道和大規模的組網能力

隨著當前3G、4G技術的日益成熟，都需要將無線空中接口的帶寬速率進行相應提升達到幾十兆甚至上百兆，根據運營實踐表明，以TD-LTES111站型為例，eNB的帶寬傳輸量至少為80～320兆左右，基本是MSTP網絡的10倍以上。這也對承載網絡RAN的帶寬容量和組網能力提出了更高的要求，需求其容量具備足夠的擴展性。

1.3 滿足差異化和精細化的服務要求

隨著在線音樂、互聯網多媒體游戲、移動辦公、手機股票以及手機游戲等業務的日益豐富，對移動通信網絡在網絡延時、分組丟失等方面都有著不同的要求，這就需要承載網絡RAN能夠提供差異化和精細化的動態服務，以滿足客戶的要求和運營商的效益。

1.4 要求質量平衡保證和低碳運營

面向LTE的RAN承載網絡應實現全網狀連接，即在eNB端口之間增加接口X2，從而實現用戶在跨基站時流量的迅速切換，且X2的流量僅為S1接口的3%，因此應適當提高aGW的網關部署位置，以保證運營中質量平衡。

2 面向LTE的IP RAN技術的實現方案和組網研究

2.1 IP RAN技術的承載架構

在移動通信業務中，為使業務得到良好實現，通常應在承載網絡RAN中設置3層網關，其業務則由3層網絡進行承載。因此承載網絡RAN的組網架構主要可分為2層組網和3層組網這兩個大類。2層組網主要為1G/2G語音業務，通過SDH網絡接入電路方式的RNC和MSC中，此時無線回傳采用的端到端的2層網絡，但不能對IP的域網資源進行復用。隨著當前無線核心RNC的IP化程度的日益提高，RNC-CE已經采用了基站無線回傳的3層組網架構，對于不同技術承載的IP RAN技術，其最根本的區別在于3層網關在回傳網絡位置的不同。

2.2 面向LTE的IP RAN技術實現方案

面向LTE的IP RAN技術實現方案，所采用的為3層組網，并根據IP RAN的3層網關的終結位置而將其劃分為三種不同的組網模式，分別為以基站路由器為3層網關的方案、以城域網SR為3層網關的方案以及以RNC-CE為3層網關的方案。如圖2所示，即為面向LTE的IP RAN組網層次示意圖。

（1）以城域網SR為3層網關的方案

以城域網為3層網關的IP RAN組網，采用城域網SR為3層終結，網關以下的RAN為2層網絡的通道，并由MPLS-TP、IP/MPLS等技術提供支持。綜合考慮到網絡運行維護的復雜程度和效率問題，該方案適宜于采用IP/MPLS作為接入技術的IP RAN方案。

該方案的IP RAN保護方案主要為：城域網內SR之間采用FRR時下快速收斂保護，基站路由器和SR之間使用2層PW快速保護，RNC-CE和SR之間則采用e-BGP動態路由保護。采用該方案的移動業務流量，通過新型以太網2層通道邏輯進行標識隔離，并由快速收斂技術結合IP收斂以確保IP RAN接入段的可靠性與高冗余性。

（2）以基站路由器為3層網關的方案

以基站路由器為3層網關的IP RAN組網，其基站首先通過以太網方式接入到基站的路由器中，其不同的基礎業務可跟進VLAN表示，就近在基站路由器上進行終結。基站路由器上的動態監控、cdma2000等各類業務經過OPTION-A方式繼而城域網SR上所對應的MPLS VPN上。城域網和RNC-CE之間采用了跨域互通和雙RD的保護模式。

其IP RAN的保護主要可分為3段式，其中，城域網和RNC-CE之間的保護以及城域網內的保護方式都與城域網SR作為網關的方案基本相同，而城域網和基站路由器之間的保護則主要有BFD+IGP和PW快速保護這兩類。BFD+IGP保護是在基站路由器和城域網SR中啟用IGP與BFD協議進行保護，其設備運營、維護職責劃分相對簡單且網絡層次清晰；PW快速保護是在基站路由器和城域網SR之間通過PW或者FRR方式實現快速保護的切換，其結構相對復雜，且運營維護的要求較高。

（3）以RNC-CE為3層網關的方案

該方案采用RNC-CE作為3層網關的終結，并適用于采用MPLS-TP技術作為IP RAN的接入與延伸方案。RNC-CE的IP RAN保護通過MPLS-TP自身的節點與鏈路實現保護機制，主要是由于一方面MG-LAG雖然對RNC-CE沒有性能方面的要求，但受限于不同廠商在設備技術實現機制上的不同，而導致在切換保護效果的作用上不一致；另一方面則是由于當大量基站計入RNC-CE時會導致其性能壓力的加大，而無法滿足對接入保護的需求。

2.3 對三種實現方案的比較

上述的三種方案，其結構上的關鍵點都在于三層網關的位置選擇。對這三種方案進行比較，其差異性主要有以下幾點：

（1）城域網SR作為3層網關

如果對城域網SR和無線RNC-CE分別劃域，實現端對端的RAN將涉及到跨域，在保護切換時將受到廠商和運營商雙方參數調優的影響，有可能生成較大的延時。同時，2層網絡和SR之間的切換保護也是該方案的一個重難點問題，如果采用不同廠商的設備，2層網絡和SR之間的切換效果往往存在較大的差異性。

（2）基站路由器作為3層網關

BFD+IGP保護方案實現跨廠商互通時，由于某些廠商在設備參數上的調優，現在有能產生較大的延時。采用FW偽線保護方案基于TE-FRR實現時，廠商設備的參數調優效果較好，其保護切換時間一般可控制在百毫米以內。

（3）RNC-CE作為3層網關

該實現方案因數量有限的RNC-CE需要承受大量基站中所匯聚而來的VRRP保護壓力，隨著基站深度的覆蓋，該方案將難以終結海量的VRRP組。同時，2層域先天的N2問題，也較大的限制了該方案在網絡上的擴展性。

3 結束語

中國電信在2009年提出以IP RAN的承載網絡為起點，構建全業務電信級以太網絡，對于全業務運營商而言，選擇IP RAN做為其移動承載網絡技術無論從產業鏈成熟度還是從未來的網絡融合角度來說，都是非常契合實際的選擇。由于不同的技術方案、廠商設備技術實現機制、端對端IP RAN質量以及保護特性上都存在著一定的差異性，因此在進行IP RAN技術的組網和實現方案的設計中，應綜合考慮到運維成本、網絡質量和業務體驗等多種因素，并采用成熟的技術與設備，以滿足LTE的發展和對傳輸承載方式的需求。

參考文獻

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