基于IP RAN承载实现移动网络IP化改造的研究

2014-12-11王雅红

中国科技纵横 2014年24期

关键词：路由器路由部署

王雅红

(中国电信山西省分公司,山西太原 030000)

基于IP RAN承载实现移动网络IP化改造的研究

王雅红

(中国电信山西省分公司,山西太原 030000)

随着移动互联网业务的快速发展,传统MSTP网络因承载效率低、扩展性差等问题已无法满足业务承载需求。IP RAN网络凭借承载效率高、支持点到多点通信及扩展性好等优点已逐渐成为承载网络的主要选择。在此大趋势下,移动网络的IP化进程也在逐步展开。针对上述问题,重点研究IP RAN承载实现移动网络IP化改造的技术方案及保护策略。该研究结论对IP RAN承载实现移动网络IP化改造具有一定的参考意义。

IP RAN LTE MPLS PW

1 概述

随着智能终端的普及和移动互联网流量快速增加,通信运营商加速LTE 网络的部署进程,同时需要承载网络以较低的成本承接流量的膨胀。大力扩展移动业务是中国电信的重点战略之一,大量3G增值业务为运营商带来无限商机和空间,同时也带来移动带宽的迅猛增长。从带宽需求、多业务融合及后续的发展要求等方面来看,移动网络IP化是不可避免的宽带化发展趋势和承载趋势,尤其是LTE(Long Term Evolution)网络的峰值带宽约为3G网络的10倍及接口和业务呈现全IP化的需求。

目前分组传送技术实现LTE网络的承载主要有两种技术:PTN(Packet Transport Network)技术和IP RAN(Radio Access Network)技术。PTN技术采用MPLS-TP协议提供二层以太网业务、TDM业务等并可通过升级方式支持三层协议,实现三层相关功能。IP RAN技术则直接承载IP业务并通过伪线仿真方式提供TDM业务。相对于PTN技术,IP RAN技术具有如下优势:端到端的IP化使得网络复杂度大大降低；简化了网络配置,能极大缩短基站开通、割接和调整的工作量；更高效的网络资源利用率,采取动态寻址方式,实现承载网络内自动的路由优化,大大简化了后期网络维护和网络优化的工作量。

本论文结合IP RAN技术的优势,重点研究IP RAN承载移动网络IP化改造中的问题并提出相应的解决方案。

2 IP RAN的关键问题分析

(1)规模组网问题。IP RAN的组网规模一直是业内有争议的问题之一。从路由器组网的现网部署情况看,目前尚无上千个节点的单个IP承载网存在；但从全网角度看,整个互联网就是由自治的多个IP网通过边界网关协议(BGP)注入形成的完整网络。因此,基于IP/MPLS的IP RAN网络也可以采用分域管理,不同的域使用不同的内部网关协议(IGP)协议并互相使用静态路由注入的方式解决规模组网的问题。静态路由配合动态路由利于网络路由收敛、故障恢复和自愈。

(2)OAM管理问题。传统传输设备如MSTP的配置方式是图形界面(GUI),特点是配置直观,适合批量管理,使用简单。为了减少管理方式变化给运维带来的影响,部分路由器厂家已经开发了基于图形界面的管理方式并遵循了传统的MSTP网络管理习惯。由于IP RAN的承载方式打破了运营商传统传输专业的运维和管理思路,如何平稳过渡还需要在实践中进一步探讨。

(3)保护恢复问题。IP/MPLS采用快速重路由(FRR)机制可以提供50ms级别的故障恢复,但属于局部网络保护方式,当链路或节点故障发生在TE 域之外,系统的故障恢复需要IGP收敛实现,整网保护倒换可能在几百ms左右。

(4)端到端QoS保障问题。在传统IP承载网中,高品质的QoS保障往往要靠大带宽轻载来实现,网络带宽的利用效率较低。为此需要考虑部署端到端的QoS解决方案,以提高网络利用率。

(5)互联互通问题。运营商原有MSTP的部署规模较大,承载了现网大部分业务。新部署的IP RAN还不能完全取代MSTP,业务的割接需要遵循渐进过程,因此在MSTP与IP RAN共存的情形下,必须解决MSTP与IP RAN的互联互通问题,包括业务的互联互通、OAM的互联互通及网络保护的互联互通。

图1 电信IP RAN网络拓扑示意图

3 IP RAN 网络组网模型

IP RAN由核心层、汇聚层与接入层三层组成,如图1所示,各层功能如下:

(1)核心层主要由RAN ER设备组成,核心层RAN ER直接与MCE相连。

(2)汇聚层由B类设备(IP RAN汇聚路由器)组成,用于接入汇聚A类设备。汇聚层承上启下,B设备的选点、选型是网络架构的重中之重。

(3)接入层:由连接基站的A类设备(IP RAN接入路由器)组成。承载基站的A类路由器应采用环形接入一对B类路由器,建设初期采用单GE环组网,在4G网络部署阶段需根据流量情况,可扩容至2个GE环。

在实际建设中,核心层需要保持稳定,RAN ER设备一次到位。汇聚层、接入层按需建设,A/B设备根据LTE基站建设进度按需部署。随着业务的发展,IP RAN网络由市区向县城和郊区扩展。

4 IP RAN网络设计与研究

图2 VRR部署示意图

图3 PW+L3VPN方案上行业务标识流程

4.1 IGP路由设计

IP RAN网络本质上是一张全IP网络,其路由的设计会直接影响到IP Backhaul网络的可靠性和安全性。全网路由采用扁平化结构设计,IGP路由协议仅承载网络设备的loopback地址和互联地址,不做业务路由的承载。

为保证路由层面的安全性,综合业务接入子网与IP RAN核心层采用不同的IGP路由进程,并启用MPLS；B设备同时属于多个IGP域,核心与接入的IGP路由相对隔离,不进行路由的相互注入,根据电信集团规范,在接入层部署OSPF协议,汇聚层选用ISIS作为IGP协议。

网络侧的IGP路由规划分为接入环的IGP规划和汇聚环的IGP规划。按照中国集团规范要求和现网的实际情况,IP RAN网络侧IGP设计如下:汇聚层使用双平面的路由设计,使用ISIS协议。所有B设备、ER设备和EPC CE设备在同一个ISIS进程。为提高汇聚侧ISIS进程优先级,使B之间路径默认选择ISIS而不选择接入侧OSPF。接入层配置分域的OSPF,对于一对B而言,B互联链路上起一个OSPF区域0,然后接入的每一个接入环都属于不同的区域。

4.2 BGP路由设计

(1)AS设计。RAN ER、B统一使用山西省会MCE的AS号65431,IP RAN域内存在MP-iBGP邻居关系。RAN ER和CN2的PE采用Option A方式对接,之间存在MP-eBGP邻居关系。MCE与RAN ER之间采用Option A方式,之间存在EBGP邻居关系。

VPN ECMP方案下IP RAN域内的MP-iBGP部署要点:B设备、RAN ER配置双RD,发布等价路由,使B设备上下行均形成BGP VPNV4 ECMP方式进行流量负载分担。

(2)VRR(VPN路由反射器)部署设计。在一个本地网AS内,其中一台路由器作为路由反射器RR(Route Reflector),其它路由器作为客户机(Client)与路由反射器之间建立IBGP连接。路由反射器在客户机之间传递(反射)路由信息,而客户机之间不需要建立BGP连接。在IPRAN网络中RAN ER兼作VRR；所有B、CE设备作为VRR的Client(客户机)。VRR部署设计如图2所示。