IP RAN网络新技术解读

terryliu2000

IP RAN中的IP指互联协议，RAN指的是无线接入网（Radio Access Network），IP RAN顾名思义就是“无线接入网IP化”，其本质是分组化的移动回传。传统的3G/B3G网络需要基础承载网提供二层能力即可满足上层网络移动业务回传的需求；但在LTE网络中，由于S1-Flex和X2接口的引入，基础承载网必须拥有三层交换的能力。本文所重点叙述的IP RAN是指以IP/MPLS动态协议及关键技术为基础，满足基站回传承载需求的一种二层三层技术结合的解决方案。目前主流业务组织形式是PW+L3VPN方案：从接入设备A到汇聚设备B采用L2VPN PW方式承载；从汇聚设备B到业务落地设备采用L3 VPN方式，汇聚设备B作为L2/L3桥节点。以下分析IP RAN网络的关键需求及相关技术。
需求1：高可用性组网原则

    为了将发生网络故障时的业务收敛时间控制在毫秒级别，网络需要支撑一些先进快速收敛技术，并要将这些技术有机整合在一起。典型的快速收敛技术如下：IGP快速收敛技术、IGP快速重路由技术、优先级路由收敛技术、BGP下一跳跟踪触发（NHT）、BGP下一跳分离技术及前缀无关收敛技术（PIC）等。

    优先级路由收敛技术是提高网络可靠性的一项重要技术，可为关键业务提供更快的路由收敛速度。为了保证MPLS VPN环境下，快速感知BGP Loopback的快速变化，加快VPN路由的收敛，要启用优先级路由收敛技术，提高IGP的32位主机路由的收敛优先级，加快BGP NHT跟踪速度。

    BGP前缀无关收敛技术（PIC）通过对BGP FIB表的多层分离，实现了按需迭代更新，保证了在多路径前提下，VPN路由的快速收敛与VPN路由数量进行解耦。

    VPN FRR和VPN ECMP的快速收敛，主要是探测去往远端PE路径的故障，一般有两种方式：BFD for Loopback（Peer BFD）方式和NHT方式（通过跟踪IGP RIB表中的远端PE的32位环回地址来实现）。由于BFD方式存在对接、配置繁琐、数量规格等问题，NHT也是一个很好的选择。但为了保证一定的收敛速度，NHT需要结合PIC（下一跳分离）和IGP快速收敛技术，当发现IGP RIB的32位环回地址故障，触发更新VPN下一跳指针内容或者进行VPN FRR的RR表的置位；对于VPN ECMP，可以采用删除故障下一跳或置下一跳无效的方式进行快速重路由技术。

    如果把更新路由表的动作定位在中间层次，BFD方式可以认为是一种自下而上的NHT技术，BGP NHT是一种自上而下的NHT技术。两者的工作流程基本相同，主要区别在于BGP NextHop的检测方式和检测速度。两者对于VPN的数量和路由数量影响不大，即使受影响，两者的受影响程度不存在太大的差别。这里面的关键技术是发生NHT时，应马上对BGP Multi-path的NextHop表进行调整，对于VPN路由应该有相应的延迟迭代时间（缺省为5s），即优先按需更新BGP FIB表（FRR或置Fast Ecmp），协议进程后收敛整个BGP RIB表。

需求2：高效运维原则

    LTE频段的特征决定了LTE基站eNodeB的部署趋向于密集化，为了达到更好的覆盖效果，eNodeB要成倍于3G基站的数量。例如一个发达本地网的3G基站（包括宏站、微站、室分等站型）数量达到2000~4000台，那么eNodeB站就达到了8000台左右，如此庞大数量的3G和LTE基站会带来一系列棘手的问题。

    ● 海量基站的部署，将新增超过10000台IP/MPLS基站承载设备。海量IP/MPLS设备的引入将带来网络管理空前的复杂性，而且设备发散分布，对运营商构成空前的运营压力。其次，网络接入设备与汇聚设备之间存在多种协议配合，对网络运维人员技术能力要求高，网络的运行维护复杂，给运营商的OPEX带来压力。

    ● 当前IP RAN网络基于传统通用路由器平台，通过复杂的IP/MPLS路由多协议去构造具有海量设备规模的IP RAN网络，对部署高可用性网络带来巨大的挑战。尤其是网络的震荡时刻存在，这无论对网络中的设备处理能力还是对于网络的可靠性及故障定位，均是一个挑战。

    ● 业务开通需要对汇聚节点进行较多的配置，IP/MPLS技术配置复杂，传统路由器设备的命令行配置方法不适用于大规模网络节点的配置和调整，且配置参数较多，业务配置复杂，业务故障的情况下定位困难，造成业务开通复杂度及维护成本骤增。

    ● 随着技术和业务应用的发展，新的增值业务和应用程序不断出现，IP RAN网络如何更好地适应业务网络的发展和要求，快速响应业务的建立及对业务进行动态维护也是IP RAN网络当前遇到的问题之一。

    IP RAN方案提供商和运营商共同研究探讨这些问题，并提出下一代IP RAN网络新技术。从目前看，演进过程中的主要技术有两个：DCN自通技术和基于SDN的IP RAN网络虚拟化技术。