淺談IP RAN技術和應用

【摘要】無線接入網從3G向4G演進的過程中，流量的迅速增長對承載網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，無法實現帶寬的統計復用。為積極布局LTE網絡建設，各運營商都結合自身特點采用了PTN/IP RAN等新型的分組傳送技術進行組網。本文從數據專業的角度出發，對比PTN與IP RAN的同時，以IP RAN的現網實驗結果為例，分析了IP RAN對3G/4G流量的承載細節和網絡試點經驗，提出了基于IP RAN的綜合承載網對未來網絡發展的設想和建設思路。

【關鍵詞】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網業務的蓬勃發展，即時通信、網上銀行和網上支付、微博、手機視頻等應用近年來持續快速增長，對網絡的帶寬消耗也越來越大。

目前，電信運營商熱點區域基站配置基本為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象，大批基站傳輸帶寬出現緊張，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，特別是建網初期規劃的基站接入層傳輸環網一般按照5-6個基站構建STM-1環網，環網最大帶寬容量僅為63*2M，已無進一步擴容的空間。

未來兩年內，隨著無線業務的進一步發展，基站的1X和DO配置將達到四載波以上，最大的傳輸需求預計為16*E1，傳統的傳輸接入網已無法支撐業務的發展。為了應對將來持續增加的移動數據業務需求，便于接入傳輸網的不斷擴容，各大運營商都在積極進行基于MPLS技術的新一代接入網建設。

二、PTN與IP RAN的技術差異

談到基于MPLS技術的新一代接入網，必然會引出PTN與IP RAN兩種技術實現方式。PTN與IP RAN技術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絡和業務承載的特點，做出了適合各自發展的技術選擇。中國移動高舉PTN大旗，在二干傳輸和城域內如火如荼地建設PTN網絡，中國電信結合已具相當規模的CN2骨干網和IP城域網，在接入層面試點建設IP RAN承載網。

兩種技術相比，PTN技術更貼近于傳統傳輸思維，更像引入MPLS-TP技術實現電路帶寬統計復用的新型傳輸技術。而IP RAN技術是在傳統IP MPLS技術上，引入面向連接、端到端的資源分配、OAM、統一的可視化網管和同步能力等傳輸網特征，實現的一種新型IP承載技術。無論PTN或IP RAN都是對傳統傳輸網和傳統IP網的一次技術融合。

有種觀點認為IP RAN與PTN區別在于設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。兩種技術細節的區別主要體現在以下兩點：

（1）標簽彈出機制的不同

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

而PTN是端到端的標簽轉發，倒數第二跳不彈出標簽，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。從數據專業角度去看，這種方式其實可以理解為P路由器與PE路由器合設。

（2）控制機制的不同

無論IP RAN或PTN都具備控制層面與轉發層面。IP RAN的路由器之間通過標準的MPLS協議實現信令互通，控制層面的功能設置在路由器中，路由器之間，一臺路由器與另一臺路由器按IP MPLS的標準協議互通路由信息，在路由器內部，控制層面將轉發策略下發給轉發層面。由于IP MPLS協議的標準性和開放性，不同廠家之間的IP RAN互通是可以實現的。

PTN設備的控制層面功能集中在網管平臺來實現，網管與轉發層面的交互由各廠商的私有協議定義，目前業界無通用的接口定義標準。可想而知，某廠商的PTN設備不大可能受理其他廠商PTN網管的指令，如圖1所示。

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

三、對IP RAN的理解與設想

3.1IP RAN的帶寬節省

目前基于SDH承載基站業務情況下，基站業務經傳輸SDH平面匯聚，接入到IPBH（IP Black Hole）設備。IPBH作為SDH與IP的轉換設備，與傳輸網通過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電路傳輸到IPBH側，由于SDH提供的剛性管道，無法實現基于包/幀的復用，因此從基站到IPBH之間的所有層面傳輸通道帶寬大小相等。由于傳輸不提供SDH內部流量的統計數據，而SDH傳輸的流量將全部由IPBH轉發給CE，因此SDH內部實際流量等同于IPBH與CE之間電路流量之和。

X運營商X地市IPBH與傳輸設備對接帶寬為63.24G，而IPBH與CE互聯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承載基站流量的區別可如圖2所示：

IP RAN對帶寬的節省主要體現在帶寬統計復用性，該復用性主要是由于業務可以共享帶寬，并且業務的流量存在錯峰疊加的情況。復用性是基于海量數據的統計復用情況，因此對核心層的帶寬節省最為明顯；對于接入層，由于一個接入環上節點較少，而且物理位置間隔較近，環上所有節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留配置，而在匯聚層與核心層可以根據流量預測適當配置。

3.2IP RAN對接入光纜網的影響

IP RAN對接入光纜網的影響主要體現在大客戶業務上。目前X運營商X本地網的大客戶接入均通過點到點光纖方式，實現客戶接入點與運營商端局的互聯。因此，接入光纜網的建設主要以端局為中心，在端局覆蓋區域內呈發散狀。

IP RAN接入網建成后，客戶的業務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，接入光纜網的建設將以IP RAN接入點為中心匯聚點，端局覆蓋范圍內出現多個分散的小型匯聚點的架構，如圖3所示。

這將會對接入光纜網的規劃與建設帶來顛覆性的影響。

四、結束語

IP RAN作為一種新型的接入承載技術，有著顯而易見的容量大、擴展性好和成本低廉等優勢。目前，IP RAN技術已在中國電信各省級公司進行了大規模試商用，積累了大量的現網經驗，邁出了最為關鍵的一步。然而，與任何其他新技術一樣，IP RAN技術真正要得到廣泛的應用還需要不斷完善，要經過長時間的現網運營檢驗，才能真正走向成熟。