浅谈IP RAN技术和应用
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【摘要】无线接入网从3G向4G演进的过程中，流量的迅速增长对承载网的带宽带来了相当大的压力。目前基站传输普遍采用SDH作为承载技术，无法实现带宽的统计复用。为积极布局LTE网络建设，各运营商都结合自身特点采用了PTN/ip ran等新型的分组传送技术进行组网。本文从数据专业的角度出发，对比PTN与IP RAN的同时，以IP RAN的现网实验结果为例，分析了IP RAN对3G/4G流量的承载细节和网络试点经验，提出了基于IP RAN的综合承载网对未来网络发展的设想和建设思路。
【关键词】IP RAN流量
一、背景及概述
2009年1月7日，中国移动、中国电信和中国联通分别获得TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA牌照，中国正式进入3G时代。随之而来的是各类移动互联网业务的蓬勃发展，即时通信、网上银行和网上支付、微博、手机视频等应用近年来持续快速增长，对网络的带宽消耗也越来越大。
目前，电信运营商热点区域基站配置基本为DO双载波或三载波，基站传输普遍采用SDH方式。而配置8*E1的DO三载波基站均有不同程度的传输溢出现象，大批基站传输带宽出现紧张，对基站下的用户感知造成了不良影响。基站带宽的不足无法仅仅通过传输扩容来解决，特别是建网初期规划的基站接入层传输环网一般按照5-6个基站构建STM-1环网，环网最大带宽容量仅为63*2M，已无进一步扩容的空间。
未来两年内，随着无线业务的进一步发展，基站的1X和DO配置将达到四载波以上，最大的传输需求预计为16*E1，传统的传输接入网已无法支撑业务的发展。为了应对将来持续增加的移动数据业务需求，便于接入传输网的不断扩容，各大运营商都在积极进行基于MPLS技术的新一代接入网建设。
二、PTN与IP RAN的技术差异
谈到基于MPLS技术的新一代接入网，必然会引出PTN与IP RAN两种技术实现方式。PTN与IP RAN技术选择之争从标准制定之日起就不曾有过丝毫平息，各大运营商基于自身网络和业务承载的特点，做出了适合各自发展的技术选择。中国移动高举PTN大旗，在二干传输和城域内如火如荼地建设PTN网络，中国电信结合已具相当规模的CN2骨干网和IP城域网，在接入层面试点建设IP RAN承载网。
两种技术相比，PTN技术更贴近于传统传输思维，更像引入MPLS-TP技术实现电路带宽统计复用的新型传输技术。而IP RAN技术是在传统IP MPLS技术上，引入面向连接、端到端的资源分配、OAM、统一的可视化网管和同步能力等传输网特征，实现的一种新型IP承载技术。无论PTN或IP RAN都是对传统传输网和传统IP网的一次技术融合。
有种观点认为IP RAN与PTN区别在于设备工作在三层和二层，作者认为这种观点较为片面―――未来PTN也会逐步具备丰富的三层功能。两种技术细节的区别主要体现在以下两点：
（1）标签弹出机制的不同
IP RAN基于IP MPLS技术，与PTN的核心转发原理基本相同。PTN的MPLS-TP技术实际上就是MPLS减去IP转发部分，实现端到端的标签转发。具体来说，IP MPLS协议定义P路由器按标签进行查找转发，并在最后一个P路由器的出端口上弹出标签，将报文转发给PE路由器后，PE路由器通过路由查找的方式将IP包转发给CE。
而PTN是端到端的标签转发，倒数第二跳不弹出标签，而在MPLS域末端的PTN上弹出，然后以IP方式与异厂商PTN以UNI接口方式互通。从数据专业角度去看，这种方式其实可以理解为P路由器与PE路由器合设。
（2）控制机制的不同
无论IP RAN或PTN都具备控制层面与转发层面。IP RAN的路由器之间通过标准的MPLS协议实现信令互通，控制层面的功能设置在路由器中，路由器之间，一台路由器与另一台路由器按IP MPLS的标准协议互通路由信息，在路由器内部，控制层面将转发策略下发给转发层面。由于IP MPLS协议的标准性和开放性，不同厂家之间的IP RAN互通是可以实现的。
PTN设备的控制层面功能集中在网管平台来实现，网管与转发层面的交互由各厂商的私有协议定义，目前业界无通用的接口定义标准。可想而知，某厂商的PTN设备不大可能受理其他厂商PTN网管的指令，如图1所示。
PTN的这种实现方式也就是异厂商PTN设备的NNI接口不能互通，形成了PTN的端到端同厂家特性。
三、对IP RAN的理解与设想
3.1IP RAN的带宽节省
目前基于SDH承载基站业务情况下，基站业务经传输SDH平面汇聚，接入到IPBH（IP Black Hole）设备。IPBH作为SDH与IP的转换设备，与传输网通过155M电路对接，与CE通过GE电路对接。
基站的接入带宽为n*2M，映射进信道化的155M SDH电路传输到IPBH侧，由于SDH提供的刚性管道，无法实现基于包/帧的复用，因此从基站到IPBH之间的所有层面传输通道带宽大小相等。由于传输不提供SDH内部流量的统计数据，而SDH传输的流量将全部由IPBH转发给CE，因此SDH内部实际流量等同于IPBH与CE之间电路流量之和。
X运营商X地市IPBH与传输设备对接带宽为63.24G，而IPBH与CE互联电路双向流量最大值仅为1859.16M。可以计算出得SDH传输通道内的平均带宽利用率为1859.16Mbps/63.24Gbps*100%=2.94%。SDH与IP RAN承载基站流量的区别可如图2所示：
IP RAN对带宽的节省主要体现在带宽统计复用性，该复用性主要是由于业务可以共享带宽，并且业务的流量存在错峰叠加的情况。复用性是基于海量数据的统计复用情况，因此对核心层的带宽节省最为明显；对于接入层，由于一个接入环上节点较少，而且物理位置间隔较近，环上所有节点到达峰值的时间点也几乎相同，因此建议在接入层上按理论最大带宽进行预留配置，而在汇聚层与核心层可以根据流量预测适当配置。
3.2IP RAN对接入光缆网的影响
IP RAN对接入光缆网的影响主要体现在大客户业务上。目前X运营商X本地网的大客户接入均通过点到点光纤方式，实现客户接入点与运营商端局的互联。因此，接入光缆网的建设主要以端局为中心，在端局覆盖区域内呈发散状。
IP RAN接入网建成后，客户的业务接入不用再向端局进行汇聚，而只需连接到最近的IP RAN A路由器。由于IP RAN A路由器比端局更接近用户，因此用户与运营商设备之间的光缆距离更短，光缆故障概率也更低。未来，接入光缆网的建设将以IP RAN接入点为中心汇聚点，端局覆盖范围内出现多个分散的小型汇聚点的架构，如图3所示。
这将会对接入光缆网的规划与建设带来颠覆性的影响。
四、结束语
IP RAN作为一种新型的接入承载技术，有着显而易见的容量大、扩展性好和成本低廉等优势。目前，IP RAN技术已在中国电信各省级公司进行了大规模试商用，积累了大量的现网经验，迈出了最为关键的一步。然而，与任何其他新技术一样，IP RAN技术真正要得到广泛的应用还需要不断完善，要经过长时间的现网运营检验，才能真正走向成熟。