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【摘 要】讨论了构建IP RAN综合承载网的需求，构建的要求和方法，以及运维能力全面提高的体现。
【关键词】IP RAN；承载网；运维；升级
移动通信进入3G时代以来，移动业务以语音为主朝着语音和数据业务并重的方向发展，随着移动数据流量的成倍增加，高速宽带业务对带宽提出了很高的要求，但是传统的TDM网络难以满足这种迅猛发展的需要，虽然可以通过不断扩建RAN来适应带宽需求，但在现行资费体系下，运营收入的增加与数据业务流量的增长严重不成比例，最终将使所建网络不是赢利而是亏损[1]。出路在哪里？由于IP技术具有更符合数据业务流量的统计复用能力和在大带宽条件下比TDM更低的每比特成本特点，因而选择All-IP就成为必然。网络的IP化不止是一个接口的改变，因为承载网的IP化涉及端到端的网络演进，需要解决网络管理、保护、故障定位等诸多问题，对运维的影响将是巨大的。
1.IP RAN综合承载网的构建
1.1构建IP RAN承载网的要求[1-4]
1.1.1 可以承载多种业务的能力。当前2G、3G共存，未来3G向4G演进，在以后相当长的一段时间内可能同时存在2G、3G和4G，所有的业务都要通过IP统一承载，在BTS侧要能够支持E1、IMA、IP等多种接口，在BSC/RNC侧则需要支持STM-1、IP接口。因此，在业务的管理和控制方面要具有很大的灵活性。
1.1.2 低成本要求。前面已经介绍现行资费体系下，消耗大量带宽的数据流量所带来的收入处于很低的水平，与高额的网络建设及维护成本很不相适应。所以降低TCO是运营商在网络建设中所关注的重要方面，需要在设备细节、网络运营管理维护的便利性、与现存网络的兼容性、设备替换及演进过程中的投资保护等方面特别关注。
1.1.3 能实现广泛的覆盖，具有组大网的能力。由于中国幅员辽阔，许多城市人口多规模大，IP RAN网络需要承载的基站数量很大，同时由于移动宽带的发展，为实现容量的提升，未来LTE基站的覆盖密度比2G/3G更高，所以大型承载网络在IP化转型过程中必须有组大网的能力。
1.1.4 解决时钟同步的需求。同步是移动网络降低掉线率、减少空口干扰的基本需求。同步有频率同步和时间同步两种，后者比前者精度更高、更准确。目前实现时间同步的成熟技术有GPS和IEEE 1588v2。因GPS成本高、受天气影响、受美军方控制存在安全隐忧、无法穿越室内等问题，IEEE 1588v2就成为IP RAN承载网建设的更好选择。
1.1.5 可靠的端到端连接，实现电信级的OAM。在无线回程网络演进的过程中。需要考虑不同回程网络之间的OAM互通能力，对目前保证营业收入支柱的话音服务必须保证带宽和路由的明确可靠性，对数据业务则可以通过统计复用，有效地降低带宽的占用，提升传输资源利用率。因而，需要实现快速、准确的业务配置以及网络层和业务层的电信级运维管理，满足承载网的高质量、高可靠要求。
1.1.6方便管理和维护。需要可视化管理，业务配置、故障报警、性能监控和汇总报表等一目了然，清晰准确。
1.1.7可扩展能力需求。对未来向LTE演进，需要现在的网络能够方便升级和拓展，同时还能承载政府、商业等各种增加的业务。
1.1.8不同厂家设备互通性。需要实现与思科、华为、中兴、贝尔等众多厂家设备的有效对接，满足现网及将来扩展的部署。
1.2构建IP RAN承载网的方法
1.2.1 IP RAN组网方式[1]
IP RAN在网络层次上，分为接入网与骨干网两个层面，其中接入网又分为接入层与汇聚层。网络结构比较灵活，可以结合业务特点及带宽大小选择网状、环形、树形及链形等。根据现有网络资源与运营经验，通常有以下三种组网方式：
1.2.1.1 端到端的PTN设备环型组网，适用于以移动业务为主、但IP网络资源相对较少的运营商使用。
1.2.1.2 接入网采用PTN设备接入BTS，而骨干网采用IP网络统一承载，适用于以移动业务为主、且拥有覆盖广泛的IP网络资源的电信运营商。
1.2.1.3 端到端的新型路由器组网，即接入网采用路由器组网，骨干网采用统一的IP网络承载，适用于FMC环境下的电信运营商实现全业务运营。
1.2.2 IP RAN组网方法[1]
在全业务运营和IP化融合承载趋势下，方式1的组网方案业务比较单一，基本上以移动业务为主，不适合多业务综合承载，所以电信运营商更倾向于采用方式2和方式3组网。在此情况下骨干网由优化的IP网络设备组建，接入网则采用高质量、高可靠及具备电信级OAW能力的设备构成，由此构建一个融合承载移动、视频及宽带等综合业务的承载网络架构。
以CDMA2000架构说明，BTS上行方向通过FE端口传送数据，E1端口传送语音。
FE業务采用分段承载模式，接入网采用L2 VPN传送，骨干网采用L3 VPN传送，接入网与骨干网之间不直接关联。BTS FE业务接入接入网，通过L2 VPN到达接入网出口节点设备，在剥离L2 VPN标签后，还原为原始的FE数据接入SR路由器，再进入L3 VPN，直至BSC前置SR设备终结。
E1业务采用端到端的电路仿真方式，接入网入口节点和BSC侧路由器与PTN设备之间建立端到端的PWE3电路仿真，接入网L2 VPN嵌套在骨干网L2 VPN内，这种组网方式称为Overlay方式。
采用方式2时，接入网的PTN设备主要采用静态配置L2 VPN传送通道；采用方式3时接入网的路由器主要通过控制层面路由协议ISIS建立L2 VPN传送通道。
2.运维能力全面升级的体现
2.1可靠性提高，维护简单
IP RAN承载网端到端的可靠性保护方案[1]如下：
2.1.1故障点发生在接入网接入层时，方式2和方式3分别采用1：1 LSP和1：1 PW保护机制，对方式2，PTN设备通过TMP/TMC OAM检测LSP与PW连接的有效性；对方式3，通常通过硬件BFD检测LSP与PW连接的有效性，FFD或BFD的周期配置在10ms，以保证接入网实现50ms的保护倒换能力。 2.1.2 故障点发生在接入网汇聚层时，在接入网与骨干网边界，结合接入网的PW保护倒换技术，SR采用VRRP实现接入网二层设备与骨干网三层设备SR之间的链路与节点故障保护倒换。为提高VRRP保护性能，在不改变现有网络组网结构的情况下，通过骨干网建立SR之间通信的VPLS隧道承载VRPP信令和倒换流量。利用骨干网链路与路由冗余提高VRRP保护的健壮性，实现接入网与SR之间的保护机制的低耦合和跨厂家节点设备互通，增强网络灵活性。
2.1.3 故障点发生在骨干网内部时，骨干网建立L3 VPN隧道承载移动数据业务。并启用TE FRR实现快速倒换保护，实现小于50ms的保护延迟。
2.1.4 故障点发生在骨干网与BSC之间时，BSC通过主备链路接入PTN/RT并启用VRRP保护，VRRP信令通过BSC侧PTN/RT之间二层链路传送。
2.1.5 对E1业务承载方式中的可靠性保护，由于BTS侧PTN/路由器与BSC侧PTN/路由器建立端到端的PWE3，整个保护采用端到端的1：1 LSP和1：1 PW保护机制，可满足50ms保护倒换延迟，即满足接入网故障点的倒换保护能力。
通过以上介绍可知，IP RAN通过1：1 LSP、1：1 PW、TE FRR、VRRP等丰富的可靠性保护方案，以及支持OAM、BFD等故障检测手段，完成链路、节点、网络级的毫秒级的故障检测和保护倒换，从而实现业务系统对于网络故障的无感知能力[5]。
2.2高质量、差异化的综合承载网络
IP RAN承载网端到端的高质量承载做法如下：
整个IP RAN网络全程统一定义移动、视频及宽带各种业务等级及优先级标识，各种业务根据其业务等级实现相应的标识映射与队列调度。入口设备完成802.1 P/EXP值的映射与队列调度，中间设备根据EXP值完成业务的队列调度，为语音、视频等高品质业务优先转发保障，从而实现差异化的网络承载。
2.3 降低运维复杂度，提高运维效率[5]
通过远程管理，业务端到端自动发现和可视化配置、智能根因告警、可视化一键式故障定位、智能排障、性能监控等运维手段，简化网络部署和运维，提升IP RAN网络的运维效率，降低运维的复杂度。
2.4 降低成本，节省开支[5]
通过部署IP RAN综合承载网，可以将原有的多个物理网络合并减少为一张统一的IP RAN综合承载网，长期来看可以大大节约机房、配套、机柜、光缆、电源、空间等宝贵而有限的资源，有效降低TCO。
3.结论
针对数据流量的增加，构建IP RAN综合承载网，可以达到以下效果：
3.1 可靠性提高，维护简单。
3.2 高质量、差异化的综合承载网络。
3.3 降低运维复杂度，提高運维效率。
3.4 降低成本，节省开支。
无疑，能够达到以上效果，整个运维管理水平将大幅提高，自然地运维能力也获得全面升级了。
参考文献：
[1]易昀等. 全业务运营环境下的IP RAN组网技术与部署方案研究[J]. 移动通信，2010.
[2]金家德. PTN力助运营商IP RAN建设[J]. 邮电设计技术，2009.
[3]张届新等. 基站IP RAN组网及演进策略探析[J]. 电信科学，2009.
[4]陈瑾. 移动接入网IP承载发展趋势及基站IP RAN关键技术问题探析[J]. 甘肃科技，2010.
[5]台州联通构建IP RAN综合承载网[A].
【关键词】IP RAN；承载网；运维；升级
移动通信进入3G时代以来，移动业务以语音为主朝着语音和数据业务并重的方向发展，随着移动数据流量的成倍增加，高速宽带业务对带宽提出了很高的要求，但是传统的TDM网络难以满足这种迅猛发展的需要，虽然可以通过不断扩建RAN来适应带宽需求，但在现行资费体系下，运营收入的增加与数据业务流量的增长严重不成比例，最终将使所建网络不是赢利而是亏损[1]。出路在哪里？由于IP技术具有更符合数据业务流量的统计复用能力和在大带宽条件下比TDM更低的每比特成本特点，因而选择All-IP就成为必然。网络的IP化不止是一个接口的改变，因为承载网的IP化涉及端到端的网络演进，需要解决网络管理、保护、故障定位等诸多问题，对运维的影响将是巨大的。
1.IP RAN综合承载网的构建
1.1构建IP RAN承载网的要求[1-4]
1.1.1 可以承载多种业务的能力。当前2G、3G共存，未来3G向4G演进，在以后相当长的一段时间内可能同时存在2G、3G和4G，所有的业务都要通过IP统一承载，在BTS侧要能够支持E1、IMA、IP等多种接口，在BSC/RNC侧则需要支持STM-1、IP接口。因此，在业务的管理和控制方面要具有很大的灵活性。
1.1.2 低成本要求。前面已经介绍现行资费体系下，消耗大量带宽的数据流量所带来的收入处于很低的水平，与高额的网络建设及维护成本很不相适应。所以降低TCO是运营商在网络建设中所关注的重要方面，需要在设备细节、网络运营管理维护的便利性、与现存网络的兼容性、设备替换及演进过程中的投资保护等方面特别关注。
1.1.3 能实现广泛的覆盖，具有组大网的能力。由于中国幅员辽阔，许多城市人口多规模大，IP RAN网络需要承载的基站数量很大，同时由于移动宽带的发展，为实现容量的提升，未来LTE基站的覆盖密度比2G/3G更高，所以大型承载网络在IP化转型过程中必须有组大网的能力。
1.1.4 解决时钟同步的需求。同步是移动网络降低掉线率、减少空口干扰的基本需求。同步有频率同步和时间同步两种，后者比前者精度更高、更准确。目前实现时间同步的成熟技术有GPS和IEEE 1588v2。因GPS成本高、受天气影响、受美军方控制存在安全隐忧、无法穿越室内等问题，IEEE 1588v2就成为IP RAN承载网建设的更好选择。
1.1.5 可靠的端到端连接，实现电信级的OAM。在无线回程网络演进的过程中。需要考虑不同回程网络之间的OAM互通能力，对目前保证营业收入支柱的话音服务必须保证带宽和路由的明确可靠性，对数据业务则可以通过统计复用，有效地降低带宽的占用，提升传输资源利用率。因而，需要实现快速、准确的业务配置以及网络层和业务层的电信级运维管理，满足承载网的高质量、高可靠要求。
1.1.6方便管理和维护。需要可视化管理，业务配置、故障报警、性能监控和汇总报表等一目了然，清晰准确。
1.1.7可扩展能力需求。对未来向LTE演进，需要现在的网络能够方便升级和拓展，同时还能承载政府、商业等各种增加的业务。
1.1.8不同厂家设备互通性。需要实现与思科、华为、中兴、贝尔等众多厂家设备的有效对接，满足现网及将来扩展的部署。
1.2构建IP RAN承载网的方法
1.2.1 IP RAN组网方式[1]
IP RAN在网络层次上，分为接入网与骨干网两个层面，其中接入网又分为接入层与汇聚层。网络结构比较灵活，可以结合业务特点及带宽大小选择网状、环形、树形及链形等。根据现有网络资源与运营经验，通常有以下三种组网方式：
1.2.1.1 端到端的PTN设备环型组网，适用于以移动业务为主、但IP网络资源相对较少的运营商使用。
1.2.1.2 接入网采用PTN设备接入BTS，而骨干网采用IP网络统一承载，适用于以移动业务为主、且拥有覆盖广泛的IP网络资源的电信运营商。
1.2.1.3 端到端的新型路由器组网，即接入网采用路由器组网，骨干网采用统一的IP网络承载，适用于FMC环境下的电信运营商实现全业务运营。
1.2.2 IP RAN组网方法[1]
在全业务运营和IP化融合承载趋势下，方式1的组网方案业务比较单一，基本上以移动业务为主，不适合多业务综合承载，所以电信运营商更倾向于采用方式2和方式3组网。在此情况下骨干网由优化的IP网络设备组建，接入网则采用高质量、高可靠及具备电信级OAW能力的设备构成，由此构建一个融合承载移动、视频及宽带等综合业务的承载网络架构。
以CDMA2000架构说明，BTS上行方向通过FE端口传送数据，E1端口传送语音。
FE業务采用分段承载模式，接入网采用L2 VPN传送，骨干网采用L3 VPN传送，接入网与骨干网之间不直接关联。BTS FE业务接入接入网，通过L2 VPN到达接入网出口节点设备，在剥离L2 VPN标签后，还原为原始的FE数据接入SR路由器，再进入L3 VPN，直至BSC前置SR设备终结。
E1业务采用端到端的电路仿真方式，接入网入口节点和BSC侧路由器与PTN设备之间建立端到端的PWE3电路仿真，接入网L2 VPN嵌套在骨干网L2 VPN内，这种组网方式称为Overlay方式。
采用方式2时，接入网的PTN设备主要采用静态配置L2 VPN传送通道；采用方式3时接入网的路由器主要通过控制层面路由协议ISIS建立L2 VPN传送通道。
2.运维能力全面升级的体现
2.1可靠性提高，维护简单
IP RAN承载网端到端的可靠性保护方案[1]如下：
2.1.1故障点发生在接入网接入层时，方式2和方式3分别采用1：1 LSP和1：1 PW保护机制，对方式2，PTN设备通过TMP/TMC OAM检测LSP与PW连接的有效性；对方式3，通常通过硬件BFD检测LSP与PW连接的有效性，FFD或BFD的周期配置在10ms，以保证接入网实现50ms的保护倒换能力。 2.1.2 故障点发生在接入网汇聚层时，在接入网与骨干网边界，结合接入网的PW保护倒换技术，SR采用VRRP实现接入网二层设备与骨干网三层设备SR之间的链路与节点故障保护倒换。为提高VRRP保护性能，在不改变现有网络组网结构的情况下，通过骨干网建立SR之间通信的VPLS隧道承载VRPP信令和倒换流量。利用骨干网链路与路由冗余提高VRRP保护的健壮性，实现接入网与SR之间的保护机制的低耦合和跨厂家节点设备互通，增强网络灵活性。
2.1.3 故障点发生在骨干网内部时，骨干网建立L3 VPN隧道承载移动数据业务。并启用TE FRR实现快速倒换保护，实现小于50ms的保护延迟。
2.1.4 故障点发生在骨干网与BSC之间时，BSC通过主备链路接入PTN/RT并启用VRRP保护，VRRP信令通过BSC侧PTN/RT之间二层链路传送。
2.1.5 对E1业务承载方式中的可靠性保护，由于BTS侧PTN/路由器与BSC侧PTN/路由器建立端到端的PWE3，整个保护采用端到端的1：1 LSP和1：1 PW保护机制，可满足50ms保护倒换延迟，即满足接入网故障点的倒换保护能力。
通过以上介绍可知，IP RAN通过1：1 LSP、1：1 PW、TE FRR、VRRP等丰富的可靠性保护方案，以及支持OAM、BFD等故障检测手段，完成链路、节点、网络级的毫秒级的故障检测和保护倒换，从而实现业务系统对于网络故障的无感知能力[5]。
2.2高质量、差异化的综合承载网络
IP RAN承载网端到端的高质量承载做法如下：
整个IP RAN网络全程统一定义移动、视频及宽带各种业务等级及优先级标识，各种业务根据其业务等级实现相应的标识映射与队列调度。入口设备完成802.1 P/EXP值的映射与队列调度，中间设备根据EXP值完成业务的队列调度，为语音、视频等高品质业务优先转发保障，从而实现差异化的网络承载。
2.3 降低运维复杂度，提高运维效率[5]
通过远程管理，业务端到端自动发现和可视化配置、智能根因告警、可视化一键式故障定位、智能排障、性能监控等运维手段，简化网络部署和运维，提升IP RAN网络的运维效率，降低运维的复杂度。
2.4 降低成本，节省开支[5]
通过部署IP RAN综合承载网，可以将原有的多个物理网络合并减少为一张统一的IP RAN综合承载网，长期来看可以大大节约机房、配套、机柜、光缆、电源、空间等宝贵而有限的资源，有效降低TCO。
3.结论
针对数据流量的增加，构建IP RAN综合承载网，可以达到以下效果：
3.1 可靠性提高，维护简单。
3.2 高质量、差异化的综合承载网络。
3.3 降低运维复杂度，提高運维效率。
3.4 降低成本，节省开支。
无疑，能够达到以上效果，整个运维管理水平将大幅提高，自然地运维能力也获得全面升级了。
参考文献：
[1]易昀等. 全业务运营环境下的IP RAN组网技术与部署方案研究[J]. 移动通信，2010.
[2]金家德. PTN力助运营商IP RAN建设[J]. 邮电设计技术，2009.
[3]张届新等. 基站IP RAN组网及演进策略探析[J]. 电信科学，2009.
[4]陈瑾. 移动接入网IP承载发展趋势及基站IP RAN关键技术问题探析[J]. 甘肃科技，2010.
[5]台州联通构建IP RAN综合承载网[A].