IPRAN技術在高速公路通信中的應用

張海泉 王天成

【摘要】? ? 本文將重點圍繞IPRAN技術在高速公路通信中的應用為核心開展論述，分析IPRAN技術的具體應用，希望能夠為相關工作提供理論上的參考。

【關鍵詞】? ? IPRAN技術? ? 高速公路? ? 通信

相關背景

科學技術水平的發展促使各個行業均獲得了極大程度的提升，特別是現階段大數據時代下對信息的需求量越來越高，這也對網絡運營商的要求更加嚴格。而我國整個交通網絡的進一步發展，其中就需要各類技術的支持。以高速公路通信系統為例，從技術上而言主要分為三類，分別為基于電路交換的傳輸系統、基于分組交換的傳輸系統、基于波分復用的傳輸系統。

然而其中隨著IP業務量的增加，既往采用的低速業務量已經無法適應現階段的發展形勢，而基于分組交換的傳輸系統應借助優秀的性能，因此近些年在高速公路通信系統中有著十分廣泛的應用。

一、關于IPRAN技術

將IPRAN技術的概念拆分來，其中RAN是指無線接入網，IP RNA的意思即為無線接入網IP化，屬于基于IP的傳送網，作為一種以2層3層技術相結合的方式承載業務傳輸，這種技術目前在中國電信，中國聯通等運營商網絡中被廣泛應用。以路由技術為核心能具備電路仿真同步三層調度的能力，極大程度的提高了OAM的能力和保護能力。該技術共分為核心層、匯聚層、接入層3層網絡結構。

設備提供人員通過設置可以將5級QoS保障系統提供出來，這種客戶端到客戶端的QoS技術能夠在VPN中立足于優先等級展開調度和排序，從而確保承載網絡的效率與傳統的傳承與其他技術相比，該技術有著十分明顯的性能。

二、IPRAN技術的優劣勢

2.1優勢

IP RAN采用分組化路由器設備組網，以IP/MPLS動態技術為基礎，具備大帶寬、高可靠、低時延、低成本、全業務、E2E QoS特點，已成為移動回傳網主流組網方案。IP RAN滿足2G、3G、LTE/LTE-A基站接入，用于無線語音、移動寬帶多業務承載，也用于電信級政企業務承載，滿足運營商固移融合全業務運營要求。

相對傳統分組網，IP RAN網絡中引入BFD、FRR、隧道保護、路由快速收斂等技術保證網絡毫秒級可靠性，支持1588、同步以太網，滿足基站、TDM業務時鐘同步要求，通過E2E圖形化網管簡化業務部署，保證大規模組網能力，降低運維成本[1-2]。

將技術與傳統的傳輸網絡相比，以該技術承載業務類型更加豐富，且具備較強的承載能力。另外其還能夠承載各種所需要的網絡，例如大流量高質量傳輸的以太網，專玩3G LTE基站業務等多種了網絡，另外該技術還能夠使路由器的性能得到進一步的保障，確保網絡運行的有效性[3]。該技術還可通過運用BF dhi檢測機制進行實時監測，確保整個聯絡更加可靠，IPRAN技術對QoS的質量提供了極高質量的保障上通過立足于流量對局域網的日子協議進行分級，確保每一個級別的業務承載質量均達到要求。將其與MSTP相比，展示出明顯的優勢，見表1。

2.2劣勢

但是相比于傳統網絡的自愈保護能力，網絡資源保護能力方面該技術要明顯較弱，這是因為該技術主要借助雙向轉發檢測，需路由器冗余協議，流量工程等來實現對網絡的保護[4]，雖然奇異能夠支撐現有的業務需求，但是比起I pin技術仍然更弱，另外，該技術OEM能力也較弱.。

三、IPRAN技術在告訴公路通信中的應用分析

3.1實例概況

雙石樞紐互通立交位于江西省XX縣XX村附近，連接XX高速公路。本互通立交采用半定向與半苜蓿葉組合式樞紐互通（三個定向匝道+一個環圈），交叉樁號為K63+579.726=K69+041.075，交角為76°38'32"，主線及匝道均上跨XX高速與XX一級公路，互通立交區間為K62+760～K64+385.794（XX高速公路K68+300～K70+000），互通區地形起伏不大，互通范圍內各存在兩座橋梁跨越溪河支流;在K63+970處，XX高鐵上跨本項目（高鐵橋跨為40m+64m+40m）。雙石互通共設橋梁17座，共計4次跨越XX高速、5次跨越XX公路;雙石互通以主線3號橋為例，編制安全專項施工方案，互通區其余跨線橋梁的安全方案均參照本方案執行。

雙石互通主線3號橋起點樁號為K63+524.726，終點樁號為K63+686.766，全橋長162.04m，本橋上跨XX高速、XX公路和E匝道，橋梁下部結構采用鉆孔樁、柱式墩，橋臺采用U型臺;其中1號墩位于E匝道（EK0+366.715處）右側邊坡上，2號墩位于XX高速的中央分隔帶內（K69+000）：3號墩位于XX高速和XX公路之間，4號墩位于XX公路左側，上部結構采用20+（27+32+27）+2×20m現澆預應力砼箱梁，橋梁分左右兩幅，左幅橋寬11.75m，右幅橋寬16.25m。

本次重點分析對XX高速公路階段的通信系統接入網的責任改造所有路段均要組建監控收費辦公三個網絡，要求經過組建與改造后，三個系統能夠獨立運行且互不干擾，僅在監控中心進行必要的業務交匯，要求保證數據的可靠性和安全性以及業務傳輸的穩定性，在通信系統組建與改造過程中。通過綜合對比各種承載網絡技術的優勢與缺點，最終確定采用IPRAN技術作為監控設備網絡的傳輸機制，其中采用10GE等級收費，IP網絡層也采用基GE等級[5]。

整個網絡架構第一核心層用于連接業務系統，在監控中心中設置一套設備，構成異地備份匯聚層和接入監控中心，接入層由路段各站點組成自愈網環，接至匯聚層設備與匯聚層環網構成相切環，在各處IP設備上通過虛擬局域網劃分技術，將不同應用分為多個相互間隔的子網，確保每一個分系統數據的安全。

考慮到IP RAN核心設備單機交換能力要求從數百G到數十T，單槽位支持100GE/200GE/400G吞吐能力，隨著芯片技術發展以及未來5G需求，單槽T級別的吞吐能力需求也逐步迫近，支持10GE、40GE、100GE端口，隨著超100G技術研究，未來可以支持更高密度端口。扁平化組網要求核心路由器設備支持高密度10GE/40G/100GE單板，單機支持槽位數要求比較多[6]。

IP RAN主要承載無線業務、政企網業務，50ms級電信級可靠性成為業界基本要求[7]。IP RAN的高可靠性要求有：故障快速感知、轉發面的快速切換、路由層面的快速恢復，以及轉發架構實現下一跳分離BGP-PIC（BGP Prefix Independent Convergence）等技術。IP RAN故障檢測技術依靠的是BFD（Bidirectional Forwarding Detection）檢測，包含PW-BFD、IGP-BFD、BGP-BFD、Peer-BFD、Static route BFD、VRRP-BFD、PIM-BFD、LSP-BFD、LINK-BFD等多種BFD檢測技術，也支持CFM等檢測技術。轉發面通斷性檢測需要基于硬件檢測，以滿足毫秒級的故障切換要求[8]。對于光質量降質、鏈路裂化等，也能通過CRC、EHT-LM等技術進行檢測，觸發網絡切換，支持通過BFD、PW oam-mapping等技術實現故障的映射[9]。

通過在這個做IP RAN設備上，虛擬局域網劃分技術將不同應用分為多個相互間隔的滋味，三層功能主要基于IP的路由技術實現，提供給各個職位之間互相通信的能力，可通過訪問控制對子網間的數據訪問進行安全控制確保功能正常。

四、結語

IP RAN技術具備大帶寬、高可靠、低時延、低成本、全業務特點，要求高精度時鐘同步和圖形化運維網管能力，是無線回傳網的主流承載方案。IP RAN具有強大的方案演進能力，用于無線語音、移動寬帶、政企業務承載，IP RAN逐步替換傳統SDH/MSTP傳輸網絡已經成為業界共識。固移融合承載成為IP RAN發展的新趨勢，IP RAN向SDN、5G承載方向發展已經成為業界研究的熱點。

參? 考? 文? 獻

[1]趙聰. 探析GPRS無線通信技術在高速公路機電系統中的應用[J]. 技術與市場，2020，27（09）：117-118.

[2]曲臻，王華. PTN技術在高速公路通信系統中的應用[J]. 黑龍江交通科技，2020，43（04）：197-198.

[3]張家鑫. 現代通信技術在高速公路機電系統中的應用[J]. 交通世界，2020，（07）：114-115.

[4]李智，馬祥暉，郎曉禮. 無線射頻通信技術在高速公路道路資產管理中的應用[J]. 中國交通信息化，2019，（02）：137-141.

[5]趙云達. PTN技術在高速公路通信系統中的應用研究[J]. 黑龍江交通科技，2018，41（11）：223-224.

[6]孟婧瑩. PTN技術在高速公路通信系統中的應用研究[J]. 城市建設理論研究（電子版），2018，（28）：98.

[7]馮漪平. PON和PTN技術在高速公路通信網絡中的運用探討[J]. 智庫時代，2018，（32）：263+265.

[8]張煥國. PON技術與PTN技術在高速公路通信網絡中的應用[J]. 決策探索（中），2018，（03）：92-93.

[9]余福華. 淺談無線通信技術在高速公路自動收費系統中的應用[J]. 技術與市場，2017，24（11）：149.