IP RAN是無線接入網(RAN)IP 化的產物，通常指基于IP 技術的移動回傳網絡。隨著移動互聯網的迅猛發展，無線接入網正朝著全IP 化的方向演進，包括基站的IP 化和移動回傳的化。隨著第三代合作伙伴計劃對無線接入網IP 化標準的大力推進，從2006 年開始，主流設備廠家所提供的3G 基站產品就具備較完善的IP 協議支持能力。然而由于移動回傳一直依賴基于同步數字體系的多業務傳送平臺(MSTP)網絡，因此難以滿足無線接入網IP 化和寬帶化的發展要求。IP RAN 作為基于路由器/交換機等數據設備所構建的動態IP 承載網，成為實現移動回傳化的重要技術選擇。
1業務需求與應用定位
隨著移動通信從3G 向LTE 的演進，以及智能手機等終端對網絡覆蓋和傳輸帶寬的不斷增加，中國主流運營商均加大了3G 網絡的部署，進一步推動業務從傳統的語音式向數據式演進。目前移動網絡業務主要是通過MSTP 網絡進行回傳，其典型的接入環容量為155 M 或者625 M。從現有網絡的實際流量監控來看，在相當長時期內，MSTP 技術仍可作為以、3G 移動回傳為主的、帶寬需求不大的站點的綜合接入手段。但是由于應用環境的變化和自身特點的限制，現有的MSTP 技術在高帶寬供給、三層網絡功能提供等方面已經不能適應面對業務IP 化和寬帶化的發展趨勢。因此，IP RAN 的部署還需要兼顧3G 與LTE 網絡的回傳需求。
對于全業務運營商，他們則希望實現移動與固定寬帶業務的融合承載。其期望承載的業務主要包括：移動回傳業務、家庭客戶接入業務（固定寬帶、語音及IPTV 業務等），以及集團客戶業務（時分復用模式專線、異步傳送方式(ATM)專線、以太網專線，及多協議標簽交換(MPLS)業務等）。從業務的服務質量要求、對承載傳送網絡的要求、流量特點等方面綜合考慮，承載的業務劃分為兩大類：公眾平面業務和電信平面業務。
前者主要指互聯網寬帶業務，也包括集團客戶的互聯網專線接入，其業務特點為流量大、突發性強、控制難度大、無明確質量要求，并且均為盡力而為業務；后者主要包括移動回傳、固定語音、交互式網絡電視(IPTV)、集團客戶專線等業務。其業務特點為流量模型相對穩定、便于控制，主要為運營商網內業務或集團客戶業務，對于安全性和可控性的要求比較高，并且有嚴格的質量要求，承載網絡的封閉性要求強。運營商對于不同類型的業務往往采用不同的承載技術和網絡：公眾平面業務主要由傳統的城域網進行承載，業務包括互聯網業務、固定寬帶業務以及Wi-Fi 熱點業務等；電信平面業務則采用相對封閉的專用IP 承載網，業務包括下一代網絡(NGN)、移動分組域業務等。從網絡運營的集約化角度考慮，在城域層面實現多業務統一承載是必然的趨勢[1]。
總之，為滿足3G/LTE 回傳及全業務統一承載的需求，IP RAN 需要具備如下能力：
多業務承載。目前運營商網絡承載的業務包括互聯網寬帶業務、大客戶專線業務、固話NGN 業務和移動2G/3G 業務等，既有二層業務，又有三層業務。尤其是當移動網演進到LTE 后，S1 和X2 接口的引入對于底層承載提出了三層交換的需求。由于業務類型豐富多樣，目前各業務的承載網獨立發展，造成承載方式多樣、組網復雜低效、優化難度大等問題。新興的承載網需要朝著多業務承載的方向發展。
超高帶寬。隨著業務日趨寬帶化，固網寬帶提速后家庭接入可達，并在向100 M 邁進；移動寬帶高速分組接入(HSPA+) 已規模商用，帶寬達21 M 甚至42 M；未來LTE 部署后用戶帶寬可達300 M。因此移動回傳與城域承載網必須有足夠強的帶寬擴展能力。
服務質量(QoS) 保障。帶寬的提升和業務類型的多樣化對網絡保障能力提出了更高的要求。移動回傳網同時承載移動PS 域和CS 域的業務，CS 域業務通常需要更高的保證。此外，承載網還承載大客戶專線等高價值業務，網絡必須具備完備的QoS 能力。
高可靠性。為保證網絡質量，承載網需要具備端到端的操作、管理和維護(OAM) 故障檢測機制，可以從業務層面和隧道層面對業務質量和網絡質量進行管控。此外，網絡還需要電信級的保護倒換能力，以更好地確保語音、視頻等高實時性業務的服務質量。
近年來，國際上許多運營商紛紛采用IP RAN 建設移動回傳網或多業務承載網。如北美運營商AT&T、、Sprint 等都已確立IP RAN 的建設思路，他們認為IP RAN 便于擴展網絡規模，統一的承載網能有效簡化網絡結構，同時在產業鏈和運維方面的優勢也會大幅降低運營成本。
西班牙電信Telefonica 已確定向方向發展，在馬德里、巴塞羅那等7 個城市部署了IP 綜合承載網。
英國電信BT 的IP RAN 建設使BT 的移動承載網能滿足綜合業務需求，適應快速的業務變化與演進。中國運營商中國聯通與中國電信也積極開展了IP RAN 的全面測試和現場試驗，探索IP RAN 規模應用的可行性，中國聯通已開始IP RAN 規模部署的實踐[2-3]。
2技術特點與主要優勢
IP RAN是指IP 化的無線接入網，雖然狹義上的IP RAN 專注于陸地無線接入網(UTRAN) 到核心網(CN) 之間的IP 化。但是目前業界常說的是指使用IP/MPLS 技術來承載業務的組網方式。由于使用IP/MPLS 組網可以從根本上實現移動回傳的化，因此業內就直接使用IP RAN 來命名這種組網方式。IP RAN 具有如下技術特點和優勢：
（1）端到端的IP 化。端到端的化使得網絡復雜度大大降低，簡化了網絡配置，能極大縮短基站開通、割接和調整的工作量。另外，端到端減少了網絡中協議轉換的次數，簡化了封裝解封裝的過程，使得鏈路更加透明可控，實現了網元到網元的對等協作、全程全網的OAM 管理以及層次化的端到端QoS。IP 化的網絡還有助于提高網絡的智能化，便于部署各類策略，發展智能管道。
（2）更高效的網絡資源利用率。面向連接的SDH 或MSTP 提供的是剛性管道，容易導致網絡利用率低下。而基于IP/MPLS 的IP RAN 不再面向連接，而是采取動態尋址方式，實現承載網絡內自動的路由優化，大大簡化了后期網絡維護和網絡優化的工作量。同時與剛性管道相比，分組交換和統計復用能夠大大地提高網絡利用率。
（3）多業務融合承載。IP RAN 采用動態三層組網方式，可以更充分滿足綜合業務的承載需求，實現多業務承載時的資源統一協調和控制層面統一管理，還可以提升運營商的綜合運營能力。
（4）成熟的標準和良好的互通性。IP RAN 技術標準主要基于工程任務組(IETF) 的MPLS 工作組發布的RFC 文檔，已經形成成熟的標準文檔百余篇。IP RAN 設備形態基于成熟的路由交換網絡技術，大多是在傳統路由器或交換機基礎上改進而成，因此有著良好的互通性。
3關鍵問題與發展方向
基于IP/MPLS 組網的IP RAN 應用于移動回傳以及多業務承載依然面臨多方面的挑戰，技術和產品也需要不斷地改進和發展。
（1）規模組網問題。IP RAN 的組網規模是業內一直有爭議的問題之一。從目前由路由器組網的現網部署情況看，還沒有上千個節點的單個承載網存在。但是從全網角度看，整個互聯網就是由自治的多個IP 網通過邊界網關協議(BGP) 注入形成的完整網絡。因此，基于IP/MPLS 的網絡也可以采用分域管理，不同的域使用不同的內部網關協議協議，并互相使用靜態路由注入的方式解決規模組網的問題。靜態路由配合動態路由，也利于網絡路由收斂、故障恢復和自愈。
（2）OAM 管理問題。傳統路由器組網的網絡配置管理是采用命令行方式(CLI)。命令行方式的特點是可以使用各種平臺和網絡，配置速度快、命令豐富。而傳統傳輸設備如的配置方式是圖形界面(GUI)，特點是配置直觀，適合批量管理，使用簡單。為了減少管理方式變化給運維帶來的影響，部分路由器廠家已經開發了基于圖形界面的管理方式，并遵循了傳統的MSTP 網絡管理習慣。由于IP RAN 的承載方式打破了運營商傳統傳輸專業的運維和管理思路，如何平穩過渡還需要在實踐中進一步探討。
（3）保護恢復問題。IP/MPLS 采用了快速重路由(FRR)機制可以提供級別的故障恢復，但屬于局部網絡保護方式，當鏈路或節點故障發生在TE 域之外，系統的故障恢復需要IGP 收斂實現，整網保護倒換可能在幾百ms 左右。
（4）端到端QoS 保障問題。在傳統IP 承載網中，高品質的QoS 保障往往要靠大帶寬輕載來實現，網絡帶寬的利用效率較低。為此需要考慮部署端到端的QoS 解決方案，以提高網絡利用率。
（5）與現網的互聯互通問題。由于運營商原有MSTP 部署的規模較大，雖然MSTP 提供了以太網接口，以滿足IP 化和多業務的承載，但內核仍為TDM。另一方面MSTP 承載了現網中大部分業務，新部署的IP RAN 還不能完全取代MSTP，業務的割接有一個漸進過程，因此在MSTP 與共存的情形下，必須解決與IP RAN 的互聯互通問題，包括業務的互聯互通、OAM 的互聯互通以及網絡保護的互聯互通。
4 IP RAN 與MSTP 的互聯互通
現階段，IP RAN 將主要承載移動基站回傳、集團客戶業務、L2 和L3 專線等電信級業務；而傳統的TDM 業務目前還是由MSTP 網絡進行承載。但是隨著3G 基站量的不斷增長和的規模部署，MSTP 網絡難以滿足移動回傳新增的帶寬需求，采用網絡逐步代替MSTP 網絡已是運營商網絡發展的重要趨勢。對于網絡應嚴格控制建設規模、充分挖掘其潛力。但由于在較長時間內存在MSTP 與IP RAN 共存的局面，因此MSTP 與IP RAN 的互聯互通成為了網絡演進中的重要課題。
4.1基于UNI 對接的IP RAN 與互通組網技術
如圖1 所示，在基于用戶節點接口(UNI) 對接的場景中，MSTP 設備和設備互通組網所承載的業務和數據業務分別通過SDH 接口和GE 接口進行互通傳輸，因此要求互通的MSTP 設備和IP RAN 匯聚設備需要同時具備GE 接口和SDH 接口。
但是由于TDM 業務和數據業務的配置是相對隔離的，即是在IP RAN 網絡中和MSTP 網絡中各自配置其端到端的業務，因此如何實現網絡的時鐘同步不可避免。而在這一點上，我們建議可采用線路抽取時鐘和外定時等方式實現，從而解決整個MSTP 網絡和IPRAN 網絡互連組網的時鐘同步問題。
在運維方面，MSTP 網絡和網絡采用不同的網管操作界面，網絡應該延續MSTP 的網管理念，維護界面清晰，以快速告警和定位網絡的故障。對于在實際組網中遇到的異廠家組網的情況，不同廠家和IP RAN 網絡混合組網的問題也可以依據此方法實現對接。
在OAM 方面，MSTP 和IP RAN 設備各自采用其OAM 標準，MSTP 設備采用基于SDH 開銷的OAM 管理機制，而IP RAN 設備依據設備形態的不同可以采用基于G.ACH+Y.1731 或者雙向轉發檢測(BFD)的OAM 管理機制。SDH 接口和GE 接口互通部分的是采用基于802.3ah 或者的接入鏈路OAM 管理機制。
在保護倒換方面，MSTP 部分基于SDH 的復用段保護實現小于的保護倒換，而IP RAN 設備采用基于1:1/1+1 線性或者環網保護實現小于50 ms 的保護倒換。在互通部分，對于GE 接口的數據采用以太網的鏈路聚合組(LAG) 保護，保護倒換時間小于200 ms；而對于SDH 接口的業務，采用1:1/1+1 MSP 保護, 實現小于的保護倒換。
基于UNI 接口實現MSTP 和網絡的互連互通也有如下兩個方面的局限性：一方面，基于UNI 互通會在IP RAN 網絡與MSTP 網絡邊界存在單節點失效的隱患。由于在本互通場景中，不論是IP RAN 網絡和網絡，均只有一個節點進行互通，鏈路的保護可以通過SDH 復用段和MSP 線性保護實現，但是對于節點的保護并不完備，因此存在MSTP 網絡或者IP RAN 網絡互通節點失效時，網絡中斷的隱患。另一方面，基于UNI 互通會使現有部分IP RAN 設備缺乏支持STM-4 業務承載能力。
目前來看，各廠家的IP RAN 設備對業務的支持程度不一，并不是所有分組均支持STM-4 的業務承載能力，當MSTP 通過STM-4 進行TDM 業務的UNI 口互通時，會存在GE 接口的數據互通，而SDH 接口的業務無法互通的狀況。
4.2基于NNI 對接的IP RAN 與互通組網技術
如圖2 所示，在本場景中，網絡的接入環和IP RAN 網絡的匯聚環所承載的業務是利用NNI 接口實現對接，即通過SDH 接口進行互通傳輸。在IP RAN 網絡中，IP RAN 匯聚節點設備需要提供網關板卡支實現信號到PW/LSP 信號的轉換功能。SDH 設備中的以太網業務和業務適配到IP RAN 設備中的以太網業務和TDM 業務進行傳遞，中的STM 和VC 層的承載與IP RAN 設備中的PW 和LSP 層適配，從而實現業務的互通。
另一方面，由于MSTP 網絡采用的是SDH 的告警機制，而IP RAN 網絡采用的Pseudowire (PW)、標簽交換路徑(LSP)、段層的多層次告警機制或者基于BFD、LSP ping 和Traceroute 等的告警方式。因此分組設備的網關板卡需要支持SDH 信號、告警與IPRAN 網絡PW 告警的無縫轉換，從而實現互通組網中告警的端到端管理。
對于基于NNI 接口實現MSTP 網絡和IP RAN 網絡的互聯互通方式，其保護倒換功能也是需要重點關注的方面，因為這直接關系到該方式的互聯互通能否滿足電信級網絡的生存要求。在前面所討論的基于網關板卡實現MSTP 網絡與IP RAN 網絡互通組網的端到端OAM 對接與轉換的基礎上，可以通過OAM 迅速定位故障的程度和類型，及時觸發網絡保護倒換，從而實現基于電信級的端到端保護。
由于在互連互通時能實現端到端的OAM 互通，又能滿足端到端保護倒換要求，基于NNI 接口的互通方式比基于UNI 接口的互通方式在網絡的OAM 和保護倒換方面有優勢，但是通過NNI 接口對接存在如下的問題：一方面，由于通過NNI 接口實現對接需要IP RAN 設備具備的網關板卡，但是目前業界僅有一部分廠家可提供SDH 網關板卡；另一方面，在進行MSTP 網絡和IP RAN 網絡之間的業務適配時，SDH 和以太網開銷轉換比較復雜，目前業內還沒有針對這個問題提出解決方案，缺乏相關標準規范的支持，因而無法實現異廠家設備的互通，這為NNI 接口對接方式的廣泛應用帶來了挑戰。
5結束語
隨著移動通信日趨寬帶化和化，基于TDM 的MSTP 無論從容量還是技術上都無法滿足移動回傳的需求，建設新型的分組化移動回傳網勢在必行。在此背景下，基于組網的IP RAN 成為了重要的技術選擇。IP RAN 采用成熟的IP 組網技術，同時吸取了傳統傳輸網的管理理念，是實現移動與固定寬帶業務統一承載的重要手段。但IP RAN 設備和網絡依然處于發展過程中，面臨組網模式、QoS、保護、運維等多方面的挑戰，有待進一步改進。尤其是在已大量部署的情形下，如何實現IP RAN 與現有MSTP 的互通和融合，確保傳送網由TDM 向分組化平滑演進是需要關注的關鍵問題。總之，作為新一代移動承載網必將隨著移動寬帶的發展得到更廣泛的部署，其技術也需要在實踐中不斷發展和完善。
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