IPX網(wǎng)絡(luò)互連方案研究

文旭樺，呂振華，杜春生

（中國電信股份有限公司廣東研究院，廣東 廣州 510630）

1 引言

隨著全球各國經(jīng)濟(jì)、商業(yè)、人員間的交流日益頻繁，國際通信業(yè)務(wù)被普遍認(rèn)為是一個(gè)潛力很大的市場，也被認(rèn)為是運(yùn)營商營業(yè)利潤提升的新增長點(diǎn)，逐漸受到業(yè)界的重視。

當(dāng)前運(yùn)營商間的國際通信業(yè)務(wù)主要包括了國際漫游業(yè)務(wù)和國際語音業(yè)務(wù)，隨著業(yè)務(wù)由傳統(tǒng)電路向IP化遷徙，這塊市場將爆發(fā)出更大的潛力。截至2014年4月，已有150個(gè)國家和地區(qū)部署了497張LTE網(wǎng)絡(luò)，其中104個(gè)國家和地區(qū)的288家運(yùn)營商的LTE業(yè)務(wù)已經(jīng)商用[1]。為了給客戶帶來業(yè)務(wù)的無縫體驗(yàn)，LTE國際漫游需求與日俱增。預(yù)計(jì)未來5年LTE網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)數(shù)量年度復(fù)合增長率超過80%，同期LTE國際漫游業(yè)務(wù)收入年度復(fù)合增長率超過85%。隨著基于IP的語音業(yè)務(wù)在互聯(lián)成本、服務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)管理等方面的優(yōu)勢(shì)日益突出，預(yù)計(jì)到2016年，VoIP語音批發(fā)業(yè)務(wù)量將占業(yè)務(wù)總量的16%，收入規(guī)模超過32億美元。

廣闊的前景讓運(yùn)營商愈發(fā)重視國際通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，也使他們對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量、覆蓋范圍、可擴(kuò)展性、安全性提出了更高的要求。為滿足運(yùn)營商的迫切需求，IPX（IP eXchange）業(yè)務(wù)應(yīng)運(yùn)而生，逐步成為運(yùn)營商之間互連互通的主要方式。

2 IPX介紹

2.1 IPX

IPX由GRX（GPRS Roaming eXchange）發(fā)展而來，GRX最初目的是連接不同GPRS/UMTS運(yùn)營商的骨干網(wǎng)及其他GRX網(wǎng)絡(luò)。GRX由第三方獨(dú)立運(yùn)營管理，GSM運(yùn)營商僅需通過與1個(gè)或幾個(gè)GRX服務(wù)商互聯(lián)，即可與其他GSM運(yùn)營商快速實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通[2]。

GRX有效的推動(dòng)了國際通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，然而GRX在擴(kuò)展性、傳輸速率、安全性、QoS及承載新業(yè)務(wù)能力方面已難以滿足國際業(yè)務(wù)發(fā)展的新需求。IPX的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了GRX的上述缺陷，成為承載LTE漫游網(wǎng)間互連業(yè)務(wù)的主要方式。

IPX通過與公共互聯(lián)網(wǎng)隔離的私有IP網(wǎng)絡(luò)，為移動(dòng)運(yùn)營商、固網(wǎng)運(yùn)營商及服務(wù)提供商提供高質(zhì)量、低成本、高安全性的互聯(lián)互通，為已經(jīng)達(dá)成雙邊或多邊互連商務(wù)協(xié)議的客戶提供具備端到端QoS保證的語音、數(shù)據(jù)漫游、信令交換服務(wù)及基于IP的其他服務(wù)，如圖1所示[3]。IPX在GRX基本架構(gòu)之上，對(duì)GRX的功能進(jìn)行了拓展與提高，除了提供原本GRX所支持的各項(xiàng)服務(wù)，IPX增加了對(duì)以下特性的支持[4]。

圖1 IPX基本架構(gòu)

◆ 快速建立多種客戶間的網(wǎng)絡(luò)互連，并提供多種業(yè)務(wù)的互連互通。IPX僅用一張網(wǎng)絡(luò)即可承載所有通信業(yè)務(wù)，包括信令、語音、數(shù)據(jù)、短信、OTT等，并能夠在全球范圍內(nèi)向客戶提供互連服務(wù)，客戶包括了各種制式的移動(dòng)運(yùn)營商、固網(wǎng)運(yùn)營商、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商在內(nèi)的多種類型的服務(wù)提供商；

◆可分級(jí)的端到端QoS保證的IP互連。隨著國際業(yè)務(wù)類型的增加，用戶對(duì)于業(yè)務(wù)的速度、實(shí)時(shí)性、服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高。IPX利用MPLS VPN對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行承載，MPLS VPN的高質(zhì)量、高安全性等特點(diǎn)讓IPX服務(wù)提供商可以向客戶提供具備端到端QoS的互連服務(wù)，并可根據(jù)業(yè)務(wù)類型提供多種等級(jí)的QoS并提供相應(yīng)的SLA。這是IPX較之GRX的顯著優(yōu)勢(shì)；

◆一點(diǎn)接入，簡化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)??？蛻魞H與IPX服務(wù)商建立連接，即具備了與該服務(wù)商的所有客戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)互連的能力，同時(shí)也具備了與該服務(wù)商有合作關(guān)系的其他IPX服務(wù)商的客戶建立網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)互連的基礎(chǔ)。這樣的互連方式，極大降低了客戶開展國際網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)互連的復(fù)雜度及調(diào)測難度；

◆信令轉(zhuǎn)換與互通。業(yè)務(wù)信令的互通是多種客戶間業(yè)務(wù)互通實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。IPX具備業(yè)務(wù)代理功能，能夠根據(jù)客戶的需要對(duì)信令進(jìn)行代理和轉(zhuǎn)發(fā)，確保信令的可達(dá)性和可用性；

◆多樣的計(jì)費(fèi)方式。作為一種業(yè)務(wù)可感知的服務(wù)，IPX除了具備基于帶寬和流量的計(jì)費(fèi)能力外，還具備了基于服務(wù)時(shí)長或信令轉(zhuǎn)發(fā)條數(shù)以及按不同QoS等級(jí)計(jì)費(fèi)的方式，使計(jì)費(fèi)更加精細(xì)化、多樣化，有效提升了服務(wù)提供商的管道價(jià)值。

2.2 IPX業(yè)務(wù)類型

IPX提供3種業(yè)務(wù)互連模式：

簡單傳輸（Transport/Transit only）：此模式下，IPX服務(wù)商僅為客戶提供了一個(gè)具備端到端QoS的“管道”?？蛻粜枰騃PX服務(wù)商繳納端口及傳輸費(fèi)用，客戶間簽署雙邊業(yè)務(wù)結(jié)算協(xié)議，IPX服務(wù)商僅負(fù)責(zé)承載客戶流量，對(duì)具體業(yè)務(wù)不感知。

業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)（Service Transit）：此模式下，IPX服務(wù)商能夠感知業(yè)務(wù)，會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)類型和客戶計(jì)費(fèi)結(jié)算需求來確定對(duì)業(yè)務(wù)的處理方式，并根據(jù)業(yè)務(wù)特性來向客戶收取費(fèi)用，收費(fèi)方式包括帶寬費(fèi)、業(yè)務(wù)使用費(fèi)等。

業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)接（Service Hub）：此模式下，IPX服務(wù)商提供了一個(gè)具備業(yè)務(wù)感知能力的樞紐服務(wù)。客戶與IPX服務(wù)商簽訂單一的合同，便可以與接入IPX的所有用戶實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。通過這樣的模式，IPX服務(wù)商作為業(yè)務(wù)的核心，集中處理業(yè)務(wù)合約和信令、數(shù)據(jù)和財(cái)務(wù)結(jié)算、預(yù)防欺詐、測試及日常維護(hù)?？蛻粢稽c(diǎn)接入便可以迅速實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)覆蓋。

目前IPX提供商主要向客戶提供簡單傳輸及業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，客戶可以通過1個(gè)IPX和多個(gè)合作伙伴互連，也可通過多個(gè)IPX連接多個(gè)合作伙伴。

2.3 IPX內(nèi)部組網(wǎng)及業(yè)務(wù)代理能力

IPX利用MPLS VPN實(shí)現(xiàn)高速、高質(zhì)、高安全性的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。客戶通過IP方式接入IPX網(wǎng)絡(luò)，并通過配置實(shí)現(xiàn)與其合作方（如出訪漫游地運(yùn)營商等）的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)互通。IPX內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)一般分為承載層和業(yè)務(wù)層。承載層基于通過MPLS VPN進(jìn)行承載，客戶通過專線或IPSec方式接入IPX網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)層具備業(yè)務(wù)感知和轉(zhuǎn)發(fā)代理能力，具備以下功能：基于會(huì)話的計(jì)費(fèi)，并能產(chǎn)生代理日志和CDR文件；能夠靈活的設(shè)置黑名單/白名單；具備在不同的IP多媒體網(wǎng)絡(luò)間傳輸控制面和用戶面的能力；具備安全功能（如訪問控制）；IPv4/IPv6互相轉(zhuǎn)換的能力；信令及媒體協(xié)議轉(zhuǎn)換能力；目的地址查找能力；數(shù)據(jù)流透傳；支持服務(wù)源地址和回溯查詢。

3 IPX互連組網(wǎng)方案

一般情況下IPX服務(wù)商需要考慮2種場景的互連組網(wǎng)：（1）與客戶的互連；（2）與其他IPX服務(wù)商的互連。場景（2）中，IPX服務(wù)商之間是一種對(duì)等互連關(guān)系，稱為IPX Peering，實(shí)現(xiàn)IPX Peering的IPX服務(wù)商稱為IPX Peer。IPX互連模型如圖2所示，IPX服務(wù)商X與IPX服務(wù)商Y是IPX Peer關(guān)系?？蛻鬉和客戶B與X通過本地接入電路互連，A、B間的IP流量將通過X轉(zhuǎn)發(fā)?？蛻鬋與B通過本地接入電路互連，其與A或B之間流量可以通過X與Y的Peering接口實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)，X與Y共同保障客戶C與A、B間流量的QoS?？梢娍蛻魞H需連接到IPX就具備了與其他客戶互連的能力，不必與每個(gè)客戶建立專門的連接。

圖2 IPX業(yè)務(wù)組網(wǎng)模型

3. 1 IPX與客戶互連組網(wǎng)方案

客戶通過本地接入電路與IPX互連，客戶邊界路由器BG與IPX邊界專用CE通過接入電路對(duì)接，并將流量通過業(yè)務(wù)涉及地PE匯聚后經(jīng)MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)發(fā)至對(duì)端。

客戶與IPX服務(wù)商有3種類型的互連方式：

Layer 1：直連方式，通過專線或光纖；

Layer 2：邏輯連接方式，通過ATM、LAN或幀中繼實(shí)現(xiàn)互連；

Layer 3：通過建立在公共IP網(wǎng)上的VPN（如IPSec）實(shí)現(xiàn)互連。

由于IPX向客戶提供了端到端QoS保證，因此IPX服務(wù)商應(yīng)通過分界點(diǎn)來明確端到端QoS保證的范圍[5]。分界點(diǎn)一般位于IPX骨干網(wǎng)絡(luò)外，作為IPX服務(wù)商的責(zé)任延伸點(diǎn)。分界點(diǎn)之間的QoS由IPX服務(wù)商進(jìn)行保障，分界點(diǎn)外的QoS則由客戶負(fù)責(zé)。

IPX服務(wù)商需要與客戶協(xié)商來確定分界點(diǎn)，分界點(diǎn)的確定與互連的本地接入電路由誰提供有直接關(guān)系，一般有以下2種方案，如圖3所示：

圖3 IPX分界點(diǎn)確定方案

方案1：IPX服務(wù)商負(fù)責(zé)或其委托第三方網(wǎng)絡(luò)提供商提供和管理本地接入電路。在此方案中，分界點(diǎn)位于客戶BG連接本地接入電路的端口處，本地接入電路的網(wǎng)絡(luò)連接和QoS由IPX服務(wù)商保障。

方案2：客戶負(fù)責(zé)或其委托第三方網(wǎng)絡(luò)提供商提供和管理本地接入電路。在此方案中，分界點(diǎn)位于IPX服務(wù)商專用CE連接本地接入電路的端口處，本地接入電路的網(wǎng)絡(luò)連接和QoS由客戶保障。

無論本地接入電路由哪方提供，都必須對(duì)該段電路的能力提供保證，若出現(xiàn)該段電路的流量達(dá)到能力的80%或QoS不符合要求時(shí)，應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)，保證業(yè)務(wù)的正常使用。

客戶與IPX間路由配置方式包括BGP-4（動(dòng)態(tài)路由）和靜態(tài)路由這2種方式。

◆BGP-4互連

對(duì)于具備公有A S 號(hào)的客戶，首選采用BGP-4互連，并要求客戶支持4 字節(jié)AS。IPX利用BGP的Extended Community屬性來區(qū)分不同用戶地理位置和服務(wù)類型，并按照以下規(guī)則對(duì)每一條收到的路由信息標(biāo)注對(duì)應(yīng)的Extended Community取值。

Extended Community值定義為aaaaa:nnnnn，其中aaaaa為消息的IPX服務(wù)商的自治域AS號(hào)，nnnnn的數(shù)值由以下規(guī)則確定：

Extended Community 1（1nnnn）：地區(qū)信息；

Extended Community 2（2nnnn）：客戶類型；

Extended Community 3（3nnnn）：保留信息。

Extended Community 1值按地區(qū)分配如表1所示：

表1 地區(qū)與Extended Community 1值的映射

Extended Community 2值按客戶類型分配如表2所示：

表2 客戶類型與Extended Community 2值的映射

不同類型的客戶可接收的路由信息如表3所示。

各客戶類型解釋如下：

MNO-G（Mobile Network Operator-GRX）：利用IPX實(shí)現(xiàn)原有GRX業(yè)務(wù)的GPRS/UMTS/LTE運(yùn)營商。

MNO-I（Mobile Network Operator-IPX）：使用所有IPX業(yè)務(wù)的GPRS/UMTS/LTE運(yùn)營商。

NGNO（Next Generation Network Operator）：除GRX外，使用其他IPX業(yè)務(wù)的服務(wù)提供商，如國際固話服務(wù)提供商、OTT等。

表3 目的客戶及轉(zhuǎn)發(fā)類型

◆靜態(tài)路由

客戶與IPX采用靜態(tài)路由互連，由IPX 專用CE對(duì)靜態(tài)路由重分發(fā)到BGP-4，其標(biāo)注的Extended Community值與BGP-4互連的標(biāo)準(zhǔn)一致。

2種路由配置在同一邏輯電路組中僅允許使用其中一種方式，從路由廣播的便利性和靈活性出發(fā)，推薦使用BGP-4互連。

3.2 IPX Peering組網(wǎng)方案

IPX服務(wù)商之間的對(duì)等互連稱為IPX Peering，客戶可以通過IPX Peering與另一IPX的客戶實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)IPX Peering的IPX服務(wù)商之間以IPX Peer相稱。Peering的雙方仍然要相互保證QoS。通過Peering方式，IPX服務(wù)商能夠有效的擴(kuò)大業(yè)務(wù)覆蓋范圍。

IPX服務(wù)商Peering有2種實(shí)現(xiàn)方式：

（1）通過專線與其他IPX服務(wù)商直連；

（2）通過IPX網(wǎng)絡(luò)互連數(shù)據(jù)中心（AMS-IX或Equinix等）與其他IPX服務(wù)商互連。

為確保在IPX間不同業(yè)務(wù)流量隔離，對(duì)于不同的業(yè)務(wù)（如LTE漫游媒體流、LTE信令、IPX語音、IPX語音信令）應(yīng)使用獨(dú)立的VLAN及路由表。在IPX Peering的所在地需遵守當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)管政策。另一方面，IPX Peer間應(yīng)根據(jù)對(duì)方的需求，共同保證雙方客戶流量的QoS，確保所有客戶的業(yè)務(wù)質(zhì)量在跨越不同的IPX時(shí)依然能得到滿足，協(xié)助客戶將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到更大范圍。

4 結(jié)束語

IPX具備私有性、安全性、端到端QoS保證以及互連的便捷性等諸多優(yōu)點(diǎn)，將在國際漫游、國際語音批發(fā)等多種國際業(yè)務(wù)中發(fā)揮越來越重要的作用，客戶以合適的方式與之互連有助于其提供更高質(zhì)量的服務(wù)。

[1] GSA. GSA: Operators commit to deploy LTE networks in 150 countries[EB/OL]. (2014-05-06). http://www.gsacom.com/news/gsa_406.php.

[2] 閆波,李潔. GRX在GPRS國際漫游網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò), 2008(20): 63-64.

[3] 文旭樺,葉銀法,杜春生. IPX在LTE國際漫游中的應(yīng)用研究[J]. 移動(dòng)通信, 2014(9): 85-89.

[4] GSMA. GSMA IR.34 v9.1 LTE Roaming Guidelines[S]. 2013.

[5] GSMA. GSMA AA.80 v3.2 IP Packet eXchange Service Agreement[S]. 2009.