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1、基于通信IPRAN技术的原理和组网基于通信IPRAN技术的原理和组网摘 要当前，伴随着数字化和网络化的飞速发展，数据业务已逐渐成为各运营商网络承载的主体，同时，在移动互联网、物联网、云计算等概念的带动下，数据业务今后的增长势头必将更加迅猛。运营商的传统承载网是基于TDM/SDH方式的语音业务为主，面对带宽需求的迅猛增长已经无能为力。基于TDM/SDH方式进行改良的多业务传送平台MSTP技术，由于只是端口级的IP化，仅适合于3G初、中期的业务和L2专线业务的承载。因此，采用动态IP技术，以路由器为主构建承载网络的IP RAN技术应运而生。本文就辽宁省大连市电信IP RAN的网络建设，首先介绍了I
2、P RAN技术的产生以及原理；其次，就IP RAN网络的组网方案和硬件设备以及各层的路由协议进行了详细阐述；最后，就大连市电信IP RAN承载网网络建设进行了较为详细的规划设计和部署。关键词：IP无线接入网 数据业务 承载网 路由协议黑龙江建筑职业技术学院毕业论文目 录1 绪论11.1 IP RAN技术产生的背景11.2 IP RAN技术的现状与发展趋势11.2.1 现状11.2.2 发展趋势22 IP RAN技术32.1 定义32.2 基本原理32.3 优势42.4 与其它技术的比较52.4.1 与TDM/SDH比较52.4.2 与MSTP比较52.4.3 与PTN比较63 IP RAN网络
3、方案及建设原则83.1 组网方案83.2 建设原则93.2.1 A类路由器-B类路由器组网93.2.3 B类路由器-城域网组网103.2.4 B类路由器-B类路由器组网104 IP RAN组网硬件114.1 核心层ER路由器114.2 汇聚层B路由器154.3 接入层A路由器195 IP RAN路由协议225.1 IS-IS协议225.1.1 协议概述225.1.2 工作原理235.1.3 路由计算235.1.4 增强属性235.2 OSPF协议245.2.1 基本特点245.2.2 链路状态算法基本过程245.2.3 基本概念255.2.4 报文和状态机285.2.5 路由计算305.3 B
4、GP协议315.3.1 协议原理315.3.2 路由属性346 大连电信IP RAN网络组建366.1 项目概述366.2 组网结构366.3 路由协议376.3.1 内部网关协议(IGP)376.3.2 边界网关协议(BGP)416.4 业务设计456.4.1 业务基础设计466.4.2 可靠性设计46结 论47致 谢48参考文献49黑 龙 江 建 筑 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文1 绪论1.1 IP RAN技术产生的背景IP RAN(Radio Acess Network)简单的说是指IP化的移动回传网，国外更普遍叫法为IP Moble Backhual。早在2000年，NOKI
5、A公司提出IP用于移动回传的概念，由于当时3G标准还未成熟，移动数据业务还未普及，SDH大行其道的环境下，没有得到普及和发展。这种概念的提出是很有前瞻性，积极意义。随着传送网发展，业界提出了几种取代传统MSTP的承载方式来实现IP-RAN，其中包括国内提出的PTN(分组传送网)方式和以思科等路由器厂家为主提出的“IP RAN”方式。思科提出的IP/MPLS方式则直接使用IP RAN这个命名，这是具有排他性的，由于思科在数据通信行业的强势地位，它的这种命名方法自然而然地引起了业界术语的混淆，以至于目前普遍将IP/MPLS-IP RAN承载方式称为IP RAN1。当前，伴随着数字化和网络化的飞速发
6、展，数据业务已逐渐成为各运营商网络承载的主体，同时在移动互联网、物联网、云计算等概念的带动下，数据业务今后的增长势头必将更加迅猛。运营商的传统承载网是基于TDM/SDH方式的语音业务为主，面对带宽需求的迅猛增长已经无能为力。基于TDM/SDH方式进行改良的多业务传送平台MSTP技术，由于只是端口级的IP化，仅适合于3G初、中期的业务和L2专线业务的承载。因此，采用动态IP技术，以路由器为主构建承载网络的IP RAN技术应运而生。1.2 IP RAN技术的现状与发展趋势1.2.1 现状目前，国内的三家运营商中，中国移动已经确定PTN技术作为移动承载网技术的唯一选择，并已经在现网大量部署了PTN设
7、备；另外两家综合运营商中国电信、中国联通自2010年开始进行了大量的IP RAN试点建设。中国电信在2009年提出以IP RAN构建全业务电信级承载网络，2010年在广东进行了小规模试点工作，2011年，中国电信在杭州、金华、镇江、苏州、深圳等城市进行了IP RAN承载网的试点工作，并取得良好效果，证明路由器可以满足基站IP化承载的需求。中国联通在2010年上半年完成了对分组传送技术的实验室测试2，并于2011年在北京、上海、长沙、沈阳、常州以及珠海等多个城市进行规模化的IP RAN商用试点建设。国际上，AT&T、Verizon、Sprint、DT、NTT等世界一流运营商已经采用IP RAN建
8、设其移动承载网。分析不同运营商的不同选择，可以发现每个运营商对于承载网采用何种技术，与其自身的运营情况是相一致的。中国移动作为国内占据移动领域最大份额的运营商，其2G网络非常强，3G网络稍弱，而固网业务最弱，同时由于中国移动专业的IP网络维护人才较缺乏，采用PTN技术是当前比较符合实际的选择。而中国电信和中国联通作为全业务运营商，两者的移动2G网络均不是中国移动的对手，但在3G网络上，可以与其一搏，在固网及移动网络领域比较平衡。中国电信和中国联通由于有庞大的基础传输网络，且具有一大批专业的IP网络维护团队，因此也会更加重视IP RAN解决方案。而上述欧美运营商基本都是全业务的运营商，网络的运维
9、可以采用外包形式，不缺乏专业维护团队，同时IP RAN网络灵活的扩展性和快速部署能力，可以满足他们快速适应市场变化，有效保护投资的诉求3。因此，他们也选择使用IP RAN技术。1.2.2 发展趋势在历史上，从2G时代到3G时代经历了大概20年，而3G时代到4G时代缩短到10年，数据业务所占的比重迅猛增长。从2G到3G、4G，无线频谱的频率越来越高，更高的频段意味着无线信号的网络覆盖范围会进一步缩小，需要增加更多的基站来保持良好的覆盖，网络中的基站节点数量会越来越庞大，这些对承载网络都提出了新的要求。IP RAN可采用动态路由技术，具有灵活的扩展性和多种业务快速部署能力，并且支持LTE平滑演进4
10、。IP RAN技术对那些网络建设中倾向于不再走每种业务都需要独立建网的老路的全业务运营商来说，无疑是组网的首选。当然，任何一种技术都有其优点和劣势。IP RAN技术和PTN技术相比，目前在OAM、网络保护、建设成本方面，都还不如PTN技术。同时，两种技术在各自发展中也取长补短，更趋于融合，以适应更多用户的需求5。如果今后IP RAN产品在改善OAM、提高网络保护能力、降低建设成本几方面特别是降低成本方面做得接近PTN产品，那么IP RAN的竞争力将是毋庸置疑的。2 IP RAN技术2.1 定义IP RAN的定义是IP化的无线接入网,它的本质是分组化的移动回传6。IP RAN中的IP指的是互联协
11、议，RAN指的是Radio Access Network。相对于传统的SDH传送网，IP RAN的意思是“无线接入网IP化”，是基于IP的传送网的。网络IP化趋势是近年来电信运营商网络发展中最大的一个趋势，在该趋势的驱使下，移动网络的IP化进程也在逐步的展开，作为移动网络重要的组成部分，移动承载网络的IP化是一项非常重要的内容。传统的移动运营商的基站回传网络是基于TDM/SDH建成的，但是随着3G和LTE等业务的部署与发展，数据业务已成为承载主体，其对带宽的需求在迅猛增长。SDH传统的TDM独享管道的网络扩容模式难以支撑，分组化的承载网建设已经成为一种不可逆转的趋势。2.2 基本原理IP RA
12、N网络基于IP/MPLS技术标准体系，并且支持传送多协议标记交换-MPLSTP标准协议7。IP RAN的关键技术主要包括分区域和多进程技术、网络保护技术、QoS技术、OAM技术、时钟同步技术等。(1)分区域和多进程技术。IP RAN网络一样基于无连接技术的整个Internet网络就相当是基于IP传送网的一张世界性的大网。IP/MPLS-IP RAN网络的内部网关协议IGP分区域和多进程技术，就是解决规模组网问题的一种技术，并同时降低网络规模过大对设备路由性能的要求，减少路由振荡加快路由收敛8。通过采用分区域管理，不同的区域使用不同的IGP协议，并互相使用静态路由注入的方式就可以较好地解决规模组
13、网的问题。静态路由与动态路由相互配合，更利于网络路由的收敛、障碍的恢复和自愈。(2)网络保护技术。目前，实现IP RAN网络保护的技术和方法也比较全面，如BFD用于二层或三层全链路检测和诊断，TE用于资源调度和重选路，IGP用于三层网络保护，VRRP用于核心控制层路由器备份。其中常用的有用于核心/汇聚层的快速重路由流量工程快速重路由TEFRR保护和以太网保护。具体应用时，在接入网络，可以通过部署LSP 1:1加伪线PW冗余实现保护倒换；汇聚和核心承载网络，部署LSP 1:1+虚拟专用网VPN FRR实现保护倒换；部署EVRRP实现无线网络控制器RNC/基站控制器-BSC用户边缘CE间链路以及R
14、NC/BSCCE设备的保护。(3)QoS技术。IP RAN通过区分服务Diffserv技术实现QoS保障。通过对不同业务设置不同的优先级，保证重要业务优先转发，实现QoS保障。在实际应用中，有的设备商提供的端到端QoS保障方案中，可以根据MPLS标签能够隔离各个tunnel和VPN，并在VPN内部按照优先级调度，保证各种业务的承载质量，可以提供5级的QoS保障。(4)OAM能力。为了加强IP RAN网络的OAM能力和减小维护的复杂度，可以从以下几方面着手大大提高了IP RAN网络的OAM能力。核心、汇聚、接入设备均支持完善OAM协议。通过LSP层采用MPLS OAM检测、PW层采用PW OAM
15、检测、业务层采用ETH OAM，实现层次化检测；通过专用的硬件OAM检测，提供毫秒级检测。开发基于图形界面的网管。对网络实现“SDH-Like”的图形化业务配置和可视化管理，具体表现为可以在网管上实现首端到末端的批量下发业务，支持电路仿真业务-CES，ATM，ETH等多种类型。(5)时钟同步技术。目前，IP RAN支持的时钟传送机制，包括同步以太网技术、电路仿真业务自适应时钟恢复CESACR技术及1588 V2技术等。这3种技术中同步以太网技术和CESACR技术只能满足频率同步，而1588 V2技术可以同时满足频率同步和相位同步。2.3 优势任何一种技术的优劣势都是相对于特定的场景来说的。对于国内的通信运营商来说，随着社会的发展，人们对信息内容以及信息量的需求都越来越高，在通信网络从2G到3G再到4G的逐步演进过程中，数据业务的比重将越来越大。在2G时代，各家通信运营商的移动网络承载的主要是语音业务，主要的数据业务是SMS(Short Messaging Service)，MMS(Multimedia Messaging Service)和Email，由于各方面客观原因的限制，网络数据业务流量很小。进入到3
