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IP RAN是指以IP/MPLS协议及关键技术为基础,主要面向移动业务承载并兼顾提供二三层通道类业务承载,以省为单位,依托CN2骨干层组成的端到端的业务承载网络。在IP RAN网络中主要包括接入层、汇聚层和核心层,而核心层又分为城域核心层、省核心层。
IP RAN采用分组化路由器设备组网,以IP/MPLS动态技术为基础,具备大带宽、高可靠、低时延、低成本、全业务、E2E QoS特点,已成为移动回传网主流组网方案。
IP RAN满足2G、3G、LTE/LTE-A基站接入,用于无线语音、移动宽带多业务承载,也用于电信级政企业务承载,满足运营商固移融合全业务运营要求。相对传统分组网,IP RAN网络中引入BFD、FRR、隧道保护、路由快速收敛等技术保证网络毫秒级可靠性,支持1588、同步以太网,满足基站、TDM业务时钟同步要求,通过E2E图形化网管简化业务部署,保证大规模组网能力,降低运维成本。
2G、3G基站与核心网之间采用SDH/MSTP承载,E1接口速率较低,成本较高。随着移动宽带业务发展,进入LTE、LTE-Advanced阶段,RAN的IP化成为业界共识,移动回传网分组化成为必然。LTE具有全IP、多点到多点、高带宽、高可靠性、低时延、高精度时间同步特点,LTE移动回传网采用IP RAN成为运营商的主流选择。
GSA(Global Mobile Suppliers Association)2016年4月7日发布的《Evolution to LTE report》报告表明:全球190国家的717个运营商网络,已经部署了691个LTE网络,另有26个LTE网络准备建设;494个LTE网络已经商用,预计2016年底将有550个LTE网络会投入商用。
SDH/MSTP网络面临资源不足、成本高、硬件维护困难的局面,也难以满足政企业务以太化、大带宽、低成本发展要求,随着IP RAN的规模建设,移动运营商也迫切希望将SDH/MSTP上的业务迁移到IP RAN网络上。
IP RAN以承载2G、3G、LTE/LTE-A移动业务为主,满足政企网承载需求,面向固移融合发展方向,需要具备大容量、多业务、高可靠性、高效运维、高精度KPI测量、时钟同步、QoS等关键技术。
大容量路由设备
无线网络从2G,到3G、LTE及5G,基站部署密度越来越大,特别随着移动宽带时代的到来,一个城域网覆盖的基站,少则数百,多则几千、上万。单基站速率LTE时代普遍到100Mbps以上,LTE-A阶段基站采用CA(Carrier Aggregation)技术后,峰值速率高达1Gbps,5G时代基站峰值速率高达20Gbps。无线的广覆盖、高密度、大带宽,要求承载设备也必须提供更高的带宽。
IP RAN核心设备单机交换能力要求从数百G到数十T,单槽位支持100GE/200GE/400G吞吐能力,随着芯片技术发展以及未来5G需求,单槽T级别的吞吐能力需求也逐步迫近,支持10GE、40GE、100GE端口,随着超100G技术研究,未来可以支持更高密度端口。扁平化组网要求核心路由器设备支持高密度10GE/40G/100GE单板,单机支持槽位数要求比较多。
基于MPLS VPN的多业务综合承载
原有SDH/MSTP网络上的2G/3G、政企业务面临向IP RAN的迁移需求,IP RAN需要提供E1、cSTM-1、FE、GE、10GE等接入能力,满足2G、3G、LTE、LTE-A、政企等多种业务承载能力。
由于MPLS具有很好的QoS能力,支持点到点、点到多点、多点到多点方式,业务模型丰富,IP RAN回传网采用端到端的MPLS技术成为业界共识。对于大型网络可以通过VPN分层技术,如MS-PW、HoVPN、OptionA跨域技术、Seamless MPLS技术,提升IP RAN的组网能力,组网节点数高达数千到数十万。
高可靠性技术
IP RAN主要承载无线业务、政企网业务,50ms级电信级可靠性成为业界基本要求。IP RAN的高可靠性要求有:故障快速感知、转发面的快速切换、路由层面的快速恢复,以及转发架构实现下一跳分离BGP-PIC(BGP Prefix Independent Convergence)等技术。
IP RAN故障检测技术依靠的是BFD(Bidirectional Forwarding Detection)检测,包含PW-BFD、IGP-BFD、BGP-BFD、Peer-BFD、Static route BFD、VRRP-BFD、PIM-BFD、LSP-BFD、LINK-BFD等多种BFD检测技术,也支持CFM等检测技术。转发面通断性检测需要基于硬件检测,以满足毫秒级的故障切换要求。对于光质量降质、链路裂化等,也能通过CRC、EHT-LM等技术进行检测,触发网络切换,支持通过BFD、PW oam-mapping等技术实现故障的映射。
转发面的快速切换,最佳途径就是将转发表事先形成主备冗余的多条路径,故障检测后,直接切换到其他冗余路径上实现业务的快速恢复。相关的技术包括Smart-group、MC-LAG、MSP1:1/1+1、PW-FRR、IP-FRR、r-LFA、LDP-FRR/ECMP、VPN-FRR/ECMP, Hot-Standby、TE-FRR、VRRP等转发面保护技术。对于无法利用上述技术的,需要依靠协议层的路由/LSP收敛机制,可以借助PIC下一跳分离技术,利用SPF快速收敛算法,使得网络故障时,只要IGP收敛刷新相关路由的下一跳,业务就可以恢复,也可以实现毫秒级的保护要求。
高效运维技术
IP RAN网络一般包含数百上千个节点,如果采用传统设备逐个人工现场开通方式,工程量比较大。采用传统网管运维,业务开通效率会比较低,运维也比较困难。
网络高效运维方式十分重要,要求:设备上线要求支持即插即用,不需要人工现场开通设备;业务部署过程中,采用E2E的图形化界面,或者能够通过专用工具生成业务工单,通过网管自动下发业务;业务运维过程中,通过图形化的网管进行业务查看,提升运维的可视化能力,快速定位网络中问题,提高大规模网络可运维能力,降低运维成本。
时钟同步技术
TDM业务要求频率同步,3G、LTE要求高精度相位同步。对于频率同步业界当前普遍使用同步以太网技术,通过物理层同步可以实现较高的频率精度,确保E1业务可以通过同步以太网恢复频率,实现准确的比特流传输,传输误码率较低;并支持同步以太网+1588v2技术,以实现高精度相位同步。
QoS技术
从2G/3G到LTE,90%以上的无线站址会重用,2G/3G将长期与LTE共存。IP RAN在政企网的应用近几年发展也比较迅速,再加上未来固移融合的深度发展,传送网必须满足各种业务的承载质量。多种业务融合承载要求IP RAN能够提供层次化QoS能力,在网络发生拥塞的情况下,保障重点业务的QoS质量。
QoS有两个关键需求:一是保障高等级的业务优先转发,降低转发时延,这是传统Differ-Serv的概念;另一个是保障在发生拥塞时重要业务可用,尤其是无线语音业务,以及关键的政企业务。要求承载网能够支持层次化QoS(H-QoS)处理能力,能针对不同基站和不同业务执行层次化的队列调度能力,确保重要基站永不掉线。
SDN/5G演进
SDN技术逐步走向成熟,各厂家和运营商都制定了自己的SDN路线图。IP RAN引入SDN可以简化业务部署,降低运维成本,跨域场景易于实现E2E的业务部署与运维。IP RAN采用动态IP/MPLS技术,目前Vodafone、AT&T、中国电信等运营商的标书,都明确IP RAN SDN基于ODL架构,南向采用BGP-LS、PCEP、Net-conf接口协议,设备层依然保留IP/MPLS协议,以保持网络的延续性。通过部署RSVP-TE,使得控制器PCE可以控制转发面的业务路径,实现北向的IT化。
5G技术需求已经比较清晰,预计2018年将会完成5G标准化工作。5G对于回传网关键要求包含:大容量交换设备以及超100GE技术的应用;接入层40GE/100GE的组网需求;基站侧接入端口10GE接入,甚至会产生新的端口需要,例如25G;SDN云化, IP RAN与无线统一管理;随着核心网下移,视频业务发展,移动分布式CDN时代将会来临,IP RAN网络也将融合DCI技术需求,eMBMS组播业务会进一步发展。
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