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传输技术
IPRAN综合业务承载网的设计与实现
文章来源:本站原创  发布时间:2014-10-28  浏览次数:792
作者:佟笠 
(中国电信股份有限公司沈阳分公司 110013)
摘  要:随着移动通信2G向3G技术的演进,以话音为主的移动业务向着话音和数据业务并重的方向发展,移动互联网的新型业务以及电信运营商的全业务拓展需求推动着移动业务和承载网络的IP化进程。本文介绍了IPRAN的全业务运营环境中,如何以IP RAN作为切入点来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,最后将其部署应用在实际网络中,验证了该方案的实用性和有效性。
关键词:IPRAN;网络部署;分组传送网
1 引言
      随着技术日新月异的发展,人们对于信息的交换形式和内容多样性的要求也越来越多,现代通信业务正迅速地向业务多样性转变。人们的沟通不但要求迅速便捷准确,还要求同时实现语音、视频等多种方式并存,业务的需求逐渐向多业务大速率方向演进,现有的传统TDM/SDH电信网络已经无法满足快速增长的业务需求。
      IP技术由于其良好的开放性和灵活的承载方式而得到了广泛的发展和普及,尤其是互联网的巨大成功,使得IP技术成为网络分组化的最佳选择。原有的传统专线业务、语音业务已经逐步向IP技术演进,“Everything over IP”已经成为了电信行业的共识。因此,以IP/MPLS技术体系为基础架构的IPRAN应运而生,通过全面的OAM、可靠的保护机制、灵活的调度方式和丰富的接口类型,全面满足面向3G/LTE为主的移动网业务和固定综合业务网的接入要求,全IP化的时代即将到来。
      事实上,在运营商的本地网中,都已经存在规模大、覆盖完整的IP城域网,部分发达的地区甚至建设了IP城域网的二平面。这些都成为了IPRAN网络建设的基础条件,只要合理的调整IP城域网的结构,并在接入网引入IPRAN,就可以建立起一张具有完善功能的综合业务承载网。
2 IPRAN网络的设计和部署
2.1 IPRAN网络承载业务设计及需求分析
      中国电信沈阳分公司IPRAN网络主要承载的业务包括:
(1)3G基站1X、DO业务;
(2)eNodeB基站LTE业务; 
(3)动力环境监控业务;
(4)政企L2VPN专线业务;
(5)政企L3VPN专线业务;
      上述前两类业务为电信的核心业务,对于网络的高可靠性和故障的快速回复有极高的要求。因此,在进行网络规划设计时,要重点考虑以下方面:
(1)业务接入和扩展能力。作为综合业务承载网,要具备多种业务叠加的能力,满足高品质大带宽的业务需求,并且要能够平滑地支持未来新业务类型的需求。
(2)可靠的端到端的业务保障。需要综合考虑可靠性保护,包括设备、网络、业务的可靠性,要综合考虑各种失效的可能性,城域范围内的路由收敛速度应小于300ms,并具备预防常见网络攻击的能力。
(3)Qos机制和网络的开放性。由于网络承载业务类型众多,需要设计完备的Qos机制,来实现对数据流的精确调度,满足不同业务的需求。同时,网络应考虑业务IPv6的开放需求,以及支持第三方网管的端到端管理。
2.2 IPRAN网络整体架构设计
      IPRAN综合业务承载网与原有基于SDH技术构建的承载网相比,两者网络结构十分相似,但是由于SDH的刚性管道特性,对带宽的利用率较低,导致其无法承载日益增长的大速率需求。相比之下,具有弹性通道IPRAN网络可以更灵活的分配带宽,更适合大颗粒业务的需求。
      沈阳电信IPRAN网络逻辑架构如图1所示,网络分为接入、汇聚和骨干三个网络层次。网络以两端部署在中心机房的M-ER设备为核心,以多条10GE链路与核心网PE设备相连接,来完成全市移动网业务的流量转接;在M-ER下选择各区、县的主要机房建设D-ER设备,以一条或多条10GE链路与M-ER链接,来汇聚各大区的业务流量;在D-ER下建设B设备,以10GE链路来进行小范围流量汇聚,在由B设备通过GE链路或环路,来汇聚接入端A类设备的业务流量。
      为保证网络路由层面的安全性,IPRAN网络以B类设备为界,使用不同的IGP路由进程。B类设备分属于两个不同的IGP域,接入部分采用OSPF协议作为IGP协议,汇聚层以上依托IP城域网搭建,采用ISIS协议作为IGP协议。对于接入层的OSPF协议,同一对B设备下不同的接入环的路由通过对Area的控制完成相互屏蔽,防止出现故障时流量跨环流转的情况。

图1:IPRAN网络架构
2.3 业务部署设计
      为了更好的迎合未来全IP化的网络发展,沈阳电信的移动网业务摒弃了原有E1接口与接入承载网的方式,通过对基站设备扩容板卡,实现3G基站的1X业务和DO业务可以分别通过一个FE口与IPRAN网络的A类设备对接,自有基站的动力环境业务也类似的采用FE口与IPRAN网络进行对接。对于正在建设当中的eNodeB基站的LTE业务,采用GE端口与IPRAN网络对接。
      对于全部的基站业务,采用PW+L3VPN的方式承载。业务在通过FE/GE端口接入IPRAN网络的A类设备之后, A类设备在对应的端口上使用PWE3伪线仿真技术,把业务数据映射入PW后透传至B类设备,B类设备使用VLL终结PW后,将业务接入L3VPN后转发给核心网的PE设备,核心网的PE设备移除L3VPN报文头后,将业务报文转发至核心网设备,至此而完成业务的传送。

图2:IPRAN网络业务部署
      对于政企L2VPN专线业务可视为二层点到点通道业务,采用多段PW的方式承载。当业务接入IPRAN网络的A类设备后,分别在“A-B”、“B-B”、“B-A”之间建立PW,从而完成业务流端到端的传送,由于二层通道不需要对用户的路由进行获取和处理,保证自身网络稳定的同时,也保证了用户路由的安全。而政企L3VPN专线业务则与基站业务类似,通过PW+L3VPN的方式,来完成点到点的通道业务传送。
      现阶段综合业务承载网业务承载方案如下表所示:

表1:IPRAN业务承载方案
2.4 可靠性设计
      沈阳电信的IPRAN网络将承载3G、4G基站业务及大客户专线业务,对于网络的安全性和稳定性有很高的要求,IPRAN网络必须要具备端到端的业务保护能力,在设备或线路中断时,可以通过系统的自愈功能保护业务不受到故障影响。
      在进行IPRAN网络的规划时,我们充分的考虑了端到端的业务保护,其中也包括了对链路和节点的保护考虑。接入层A类设备配置主备双PW(master/slave模式)分别终结到主备用B设备,形成接入层的隧道保护,两台B 类设备分别作为三层网关,提供基站业务的双网关保护。同时,部署BDF For PW,完成对隧道的实时监测,当感知到主用隧道不可用时,将流量切换到备用隧道上,使PW在备用B设备上完成终结,从而完成对接入隧道和B设备的节点保护。
      B设备以上的汇聚核心部分,为了加快路由的收敛速度,在B/EPC CE/ER/BSE CE这样的VPN PE节点,配置了MPLS VPN双RD,来发布等价VPN路由,形成负载分担。同时,部署BFD For IGP和VPN FRR,来加快路由收敛和LSP的切换。
      在完成对全网可靠性的相关部署后,我们对网络的可靠性进行了测试,验证发现当发生接入、汇聚链路故障,节点故障时,都可以完成快速的保护倒换,满足业务对网路可靠性的需求。
2.5 网络安全设计
      IPRAN网络作为一张基于IP/MPLS架构网络,由于IP网络的开放性,使得在设计IPRAN网络时必须要注意网络的安全性问题。我们通过在设备上部署ACL,来完成对用户访问的控制,路由器会根据预先布置好的ACL,来判断数据包被接受还是被拒绝,从而实现对设备访问的限制。
      另一方面,就是对路由隔离的考虑。沈阳电信的IPRAN网络中,业务IGP和管理IGP属于不同的进程,各个接入环也分别划入OSPF进程的不同的Stub Area中,实现业务路由和管理路由的区分,以及接入环路由的完全分离,最大限度保证网络的安全。
2.6 QoS
      IPRAN综合业务承载网采用与IP城域网一致的DiffServ QoS模型,在业务接入点上行对业务进行流分类及流量监督,下行进行优先级映射、队列调度和拥塞避免,在中间转发节点进行优先级映射,队列调度及拥塞避免。
对于沈阳电信IPRAN网络的业务需求,初步采用如下流分类方案进行QoS保障:

表2:IPRAN业务QoS部署方案
      通过实现规划的EXP值,对于不同重要程度的业务配置不同的队列调度方案和调度策略,以此来对重要性不同的业务进行精细的区分,在发生拥塞时可以优先保留重要性高的业务,提升了综合业务承载网对于端到端业务的精确控制能力。
3 结束语
      IPRAN作为当前承载网的主流解决方案,具备强大的三层和动态能力,并支持完善的端到端可靠性保护,可以很好地满足移动3G业务、LTE、固网大客户乃至IPTV业务的综合承载需要。沈阳电信IPRAN网络的成功部署,扩展了网络的容量,加快了业务的发展,其可视化的统一维护,业务发放,故障定位都降低了维护的难度和成本。
      但IPRAN作为一项新兴技术,仍然存在许多不足之处,因此,我们要细心观察并总结在网络的运行中发现问题,积累经验,努力发展并完善IPRAN网络的结构和部署,使其提供更优质的业务承载能力。

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