傳統(tǒng)的3G/B3G網(wǎng)絡需要基礎承載網(wǎng)提供二層能力即可滿足上層網(wǎng)絡移動業(yè)務回傳的需求;但在LTE網(wǎng)絡中，由于S1-Flex和X2接口的引入，基礎承載網(wǎng)必須擁有三層交換的能力。本文所重點敘述的IP RAN是指以IP/MPLS動態(tài)協(xié)議及關(guān)鍵技術(shù)為基礎，滿足基站回傳承載需求的一種二層三層技術(shù)結(jié)合的解決方案。以下分析IP RAN網(wǎng)絡的關(guān)鍵需求及相關(guān)技術(shù)。

高可用性組網(wǎng)原則

為了將發(fā)生網(wǎng)絡故障時的業(yè)務收斂時間控制在毫秒級別，網(wǎng)絡需要支持一些先進快速收斂技術(shù)，并要將這些技術(shù)有機整合在一起。典型的快速收斂技術(shù)如下：IGP快速收斂技術(shù)、IGP快速重路由技術(shù)、優(yōu)先級路由收斂技術(shù)、BGP下一跳跟蹤觸發(fā)(NHT)、BGP下一跳分離技術(shù)及前綴無關(guān)收斂技術(shù)(PIC)等。

優(yōu)先級路由收斂技術(shù)是提高網(wǎng)絡可靠性的一項重要技術(shù)，可為關(guān)鍵業(yè)務提供更快的路由收斂速度。為了保證MPLS VPN環(huán)境下，快速感知BGP Loopback的快速變化，加快VPN路由的收斂，要啟用優(yōu)先級路由收斂技術(shù)，提高IGP的32位主機路由的收斂優(yōu)先級，加快BGP NHT跟蹤速度。

BGP前綴無關(guān)收斂技術(shù)(PIC)通過對BGP FIB表的多層分離，實現(xiàn)了按需迭代更新，保證了在多路徑前提下，VPN路由的快速收斂與VPN路由數(shù)量進行解耦。

VPN FRR和VPN ECMP的快速收斂，主要是探測去往遠端PE路徑的故障，一般有兩種方式：BFD for Loopback(Peer BFD)方式和NHT方式(通過跟蹤IGP RIB表中的遠端PE的32位環(huán)回地址來實現(xiàn))。由于BFD方式存在對接、配置繁瑣、數(shù)量規(guī)格等問題，NHT也是一個很好的選擇。但為了保證一定的收斂速度，NHT需要結(jié)合PIC(下一跳分離)和IGP快速收斂技術(shù)，當發(fā)現(xiàn)IGP RIB的32位環(huán)回地址故障，觸發(fā)更新VPN下一跳指針內(nèi)容或者進行VPN FRR的RR表的置位;對于VPN ECMP，可以采用刪除故障下一跳或置下一跳無效的方式進行快速重路由技術(shù)。

如果把更新路由表的動作定位在中間層次，BFD方式可以認為是一種自下而上的NHT技術(shù)，BGP NHT是一種自上而下的NHT技術(shù)。兩者的工作流程基本相同，主要區(qū)別在于BGP NextHop的檢測方式和檢測速度。兩者對于VPN的數(shù)量和路由數(shù)量影響不大，即使受影響，兩者的受影響程度不存在太大的差別。這里面的關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)生NHT時，應立即對BGP Multi-path的NextHop表進行調(diào)整，對于VPN路由應該有相應的延遲迭代時間(缺省為5s)，即優(yōu)先按需更新BGP FIB表(FRR或置Fast Ecmp)，協(xié)議進程后收斂整個BGP RIB表。

高效運維原則

LTE頻段的特征決定了LTE基站eNodeB的部署趨向于密集化，為了達到更好的覆蓋效果，eNodeB要成倍于3G基站的數(shù)量。例如一個發(fā)達本地網(wǎng)的3G基站(包括宏站、微站、室分等站型)數(shù)量達到2000～4000臺，那么eNodeB站就達到了8000臺左右，如此龐大數(shù)量的3G和LTE基站會帶來一系列棘手的問題。

海量基站的部署，將新增超過10000臺IP/MPLS基站承載設備。海量IP/MPLS設備的引入將帶來網(wǎng)絡管理空前的復雜性，而且設備發(fā)散分布，對運營商構(gòu)成空前的運營壓力。其次，網(wǎng)絡接入設備與匯聚設備之間存在多種協(xié)議配合，對網(wǎng)絡運維人員技術(shù)能力要求高，網(wǎng)絡的運行維護復雜，給運營商的OPEX帶來壓力。

當前IP RAN網(wǎng)絡基于傳統(tǒng)通用路由器平臺，通過復雜的IP/MPLS路由多協(xié)議去構(gòu)造具有海量設備規(guī)模的IP RAN網(wǎng)絡，對部署高可用性網(wǎng)絡帶來巨大的挑戰(zhàn)。尤其是網(wǎng)絡的震蕩時刻存在，這無論對網(wǎng)絡中的設備處理能力還是對于網(wǎng)絡的可靠性及故障定位，均是一個挑戰(zhàn)。

業(yè)務開通需要對匯聚節(jié)點進行較多的配置，IP/MPLS技術(shù)配置復雜，傳統(tǒng)路由器設備的命令行配置方法不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡節(jié)點的配置和調(diào)整，且配置參數(shù)較多，業(yè)務配置復雜，業(yè)務故障的情況下定位困難，造成業(yè)務開通復雜度及維護成本驟增。

隨著技術(shù)和業(yè)務應用的發(fā)展，新的增值業(yè)務和應用程序不斷出現(xiàn)，IP RAN網(wǎng)絡如何更好地適應業(yè)務網(wǎng)絡的發(fā)展和要求，快速響應業(yè)務的建立及對業(yè)務進行動態(tài)維護也是IP RAN網(wǎng)絡當前遇到的問題之一。

IP RAN方案提供商和運營商共同研究探討這些問題，并提出下一代IP RAN網(wǎng)絡新技術(shù)。從目前看，演進過程中的主要技術(shù)有兩個：DCN自通技術(shù)和基于SDN的IP RAN網(wǎng)絡虛擬化技術(shù)。

DCN自通技術(shù)

對于海量基站的部署，現(xiàn)場調(diào)試、現(xiàn)場配置業(yè)務非常耗時間，工作量巨大。當業(yè)務調(diào)整頻繁或者急需網(wǎng)絡擴用以應對業(yè)務擴張時，現(xiàn)場業(yè)務部署效率低下。

DCN自通方案就是要解決現(xiàn)場配置、現(xiàn)場調(diào)測的難題。使用DCN自通方案后，接入層設備上電后能夠自動打通到網(wǎng)管系統(tǒng)的管理通道，進而可以從網(wǎng)管系統(tǒng)上對設備進行一系列的維護和業(yè)務配置操作。

DCN自通方案要求免去配置A-A和A-B設備間接口的IP地址，使用無編號以太網(wǎng)接口(即該接口沒有IP地址，通信時只能借用其他接口的IP地址)。A-A/A-B設備接口上電后首次通信時，借用設備本身自動生成的loopback環(huán)回地址，并且在運行OSPF協(xié)議的點到點網(wǎng)絡基礎上，進行路由信息LSA的擴散，A/B設備自動學習這些擴散的路由，形成路由表，進而實現(xiàn)DCN通道自通。

DCN自通環(huán)回口Lo-xx的IP地址支持自動分配和人工指定(用于后端地址重新規(guī)劃)兩種方式。

DCN自通方案要求A/B設備出廠時固化一些信息，包括：Lo-xx接口、Lo-xx地址生成規(guī)則、DCN Vrf、DCN專用的OSPF進程、用于轉(zhuǎn)發(fā)該OSPF擴散的LSA的子接口VLAN。

DCN自通方案在設備上電后經(jīng)過一系列自動化步驟，整個接入環(huán)中所有設備路由都更新完畢，且在網(wǎng)管系統(tǒng)上形成了更新過的A-B拓撲，不需要人工現(xiàn)場配置，極大地提高了設備安裝、調(diào)測的效率。

基于SDN的網(wǎng)絡虛擬化技術(shù)

引入SDN之后，IP RAN組網(wǎng)控制面與轉(zhuǎn)發(fā)面分離，接入設備A與匯聚設備B集成控制代理模塊，用于轉(zhuǎn)發(fā)面與控制面的協(xié)議交互;B設備保留原有的路由協(xié)議等功能，用于實現(xiàn)和城域網(wǎng)內(nèi)設備進行L2/L3 VPN互通。

轉(zhuǎn)發(fā)面：考慮到現(xiàn)網(wǎng)已大規(guī)模部署，為了兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡硬件條件，初期網(wǎng)絡層網(wǎng)元級的互聯(lián)互通及數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)需兼容IP/MPLS協(xié)議集(MPLS-TP為其子集)。后期，待openflow流表芯片發(fā)展成熟，逐步向openflow流表轉(zhuǎn)發(fā)演進。

控制面：主要做業(yè)務級的控制平面定義，基于openflow協(xié)議擴展，完成網(wǎng)絡拓撲的發(fā)現(xiàn)、業(yè)務配置下發(fā)、業(yè)務PW/LSP路徑的計算及表項的下發(fā)?？紤]未來可支持多種協(xié)議，如I2RS。

管理面：轉(zhuǎn)發(fā)設備仍然具有獨立的管理面，在網(wǎng)管上可作為獨立網(wǎng)元管理。但由于業(yè)務已經(jīng)由控制器集中控制，因此網(wǎng)元管理面只提供網(wǎng)元設備管理功能?？刂破魈峁┗诰W(wǎng)絡的北向接口，提供給網(wǎng)管和第三方應用。

基于SDN的IP RAN網(wǎng)絡虛擬化技術(shù)可以實現(xiàn)高效的運維管理，高度的軟件自動化。目前存在的一些問題，如時鐘同步、L2/L3組播等，也將在技術(shù)的快速發(fā)展和應用過程中，找到一個好的解決方案。 基于SDN的IP RAN網(wǎng)絡虛擬化技術(shù)及靈活豐富的業(yè)務APP實現(xiàn)能力認為是IP RAN網(wǎng)絡的未來發(fā)展方向。