IPRAN部署方案研究

黄松乔

（上海邮电设计咨询研究院，上海 200092）

1 背景

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，且移动互联网的新型业务爆发增长，这些需求推动着移动业务、承载网络的IP化进程，相关网络规划发展成为运营商关注焦点。

RAN（Radio Access Network）即从无线基站到基站控制器之间的传送网络，通常为基于电路交换的网络，多以MSTP、微波等传统传输产品组网为主。

随着无线业务的发展，数据、视频、非实时话音等新业务的出现，RAN对带宽的需求越来越高。基站接入传输网络，在面向3G基站业务IP化、宽带化的发展，需要更充足的带宽资源、更弹性的承载方式、更融合的解决方案来支撑IPRAN的需求。同时，移动运营市场竞争不断加剧，利润逐年下降。为了满足终端用户不断提高的带宽需求，同时降低投资成本，每bit价格低廉的IP网络，成为了越来越多运营商的新选择。

2 主流IPRAN技术

未来无线的承载需求是变化的，并需兼顾考虑基站及运营商其它高价值业务的统一承载，这就需选择一个具备灵活扩展能力的承载平台，以适应新的业务部署要求。当前，移动运营商纷纷寻求建设面向IP的传送网，以应对业务发展和竞争的压力。

当前，面对基站IP化的承载需求，存在3种最主流的接入技术：MSTP、PTN和路由型IPRAN。

MSTP技术将多业务（FE、ATM）等封装到SDH帧结构，在SDH上进行传送，其为宽窄带混合业务传送的最佳载体，当基站采用E1/FE混合出口时，最适合采用MSTP技术；但MSTP采用刚性管道承载分组业务，汇聚比受限，统计复用效率不高，无法应对全业务的发展。

PTN技术以分组交换为核心，融合了SDH的电信级特性和数据设备的统计复用理念，有效完成大量小颗粒业务的收敛和传输，非常适用于城域网汇聚接入层IP化业务量大、突发性强的特点。同时PTN具有传统传输设备的保护能力和丰富的OAM，为业务提供了电信级的保护和监控管理。但在城域网的核心骨干层以及干线场景下，面对以各专业网元间互联的大颗粒数据业务点到点的传送为主，且此类业务不再需要进一步的收敛时，PTN特点不明显，并不适合在骨干层以上应用。综上，PTN技术的引入，将主要借助于它在业务接入的灵活性、2层收敛、统计复用的优势，聚焦于解决城域传输网汇聚接入层面上，IPRAN以及全业务的接入、传送问题。

而在进入LTE的4G时代，无线网络演变为软交换架构，基站之间以及基站与MME/SAE Pool之间都存在业务流向。从3G时代的基站业务流向为基站到RNC的汇聚型变成动态的Mesh网型。同时，高QoS的IP业务将趋向于采用统一承载的发展思路。大客户VPN和IPTV等业务快速发展，将对IP网提出3层到边缘、高效支持多播等需求。路由型的IPRAN技术，是基于标准的全IP承载技术，具有对IP承载更加灵活、功能更加全面的优势。全面支持IPTV多播，大客户全网的2、3层VPN业务，动态高效的PW功能，可与已有的IP城域网进行业务的无缝对接。是未来高QoS IP业务在接入层的最佳解决方案。

综上所述，MSTP方案仅是端口级的IP化，适合于3G初期和中期的基站业务和L2专线业务的承载；PTN方案依托于MPLS-TP协议，适合于2G/3G基站业务和专线业务承载；路由器方案广泛应用于宽带城域网，天然具备2、3层专线、IPTV多播等业务的承载能力，同时吸收基站承载的必要需求，满足综合承载的需要。

3 网络部署案例分析

3.1 某运营商传送网络现状

某运营商传送网目前采用的是基于SDH多业务传送平台的MSTP技术，主要是用于无线接入网络（RAN）的基站承载，并兼顾解决大客户专线、TDM电路等业务的传送需求。传输城域网MSTP系统大致采用3层网络架构，分别为骨干层、汇聚层和接入层。骨干层采用10 Gbit/s SDH二纤双向复用段保护环，环网骨干节点数量普遍不多于5个，部分地市由于需求业务带宽较大采用市县波分系统；汇聚层采用10 Gbit/s SDH二纤双向复用段保护环，环网汇聚节点普遍不多于6个，且单汇聚节点下挂基站不多于50个，平均20～30个；接入层普遍采用622 Mbit/s或155 Mbit/s二纤单向通道保护环，兼以部分622 Mbit/s和155 Mbit/s支链系统，基站节点数量普遍小于20个。网络结构如图1所示。

对于现阶段的3G基站传送，现有的MSTP网络可以很好地满足要求，只需要在实现对TDM业务进行传送的同时兼顾一些数据业务的传送，后期扩容可以通过MSTP收敛以及MSTP＋OTN等方式继续进行网络升级优化，满足3G未来相当长一段时间的业务发展需求。

然而，随着移动互联网的发展，对网络的传输带宽提出了更高的需求和要求。在3.5G阶段及LTE阶段初期，MSTP系统可能面临近百兆的带宽压力，以现有MSTP系统的承载能力远远无法满足如此高的带宽需求。

3.2 某运营商分组网建设思路

3G时期业务类型由以TDM为主向以IP分组为主转变，业务接口由E1向FE变化，业务粒度由2 Mbit/s向10/100 Mbit/s发展，业务需求驱动网络向All IP化发展。作为3G网络的基站接入传输网络，在面向3G基站业务IP化、宽带化发展趋势时，将需要更充足的带宽资源、更弹性的承载方式、更融合的解决方案来支撑3G IPRAN的发展需求。

图1 某运营商传输网络结构图

IPRAN的组网结构与业务需求及运营商的现有资源情况有关，通常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。电信运营商根据现有资源与运营经验，选择的组网设备类型也有区别。下面将结合3G时期的业务需求和该运营商的现有资源，就该运营商的IPRAN组网进行分析讨论。

从业务需求来看，3G业务发展可分为3个阶段。

（1）初期，即目前1～2年，数据业务较少。话音采用E1接口，数据采用FE接口，单基站总体带宽规划为8～10 Mbit/s。

（2）中期，即未来的3～5年，3G成熟期，数据业务大规模成熟发展，基站全FE接口，单基站带宽规划为30 Mbit/s。

（3）未来，即LTE及4G阶段，LTE架构、基站全FE接口、基站间以及基站与MME/SAE Pool间存在灵活多变的Mesh业务流向需求，单基站带宽规划为50 Mbit/s。同时，可能存在大客户VPN和IPTV等高QoS的IP业务在接入层统一承载需求。

面对3G基站业务发展的各个阶段，以及后期LTE和高QoS的IP业务统一承载需求的出现，可以采用3种组网模式逐渐演进到全IP网络：端到端PTN、PTN+SR混合组网和端到端路由器。

3.2.1 初期组网模式

经过多年的发展，该运营商SDH/MSTP网络的结构成熟、稳定，网络规模也比较庞大，而且SDH/MSTP也具备相当的IP业务承载能力，所以在3G初期，3G基站业务、小颗粒数据业务以及小规模的专线业务仍然可以由SDH/MSTP网络进行承载，以充分利用已配置的网络资源。并且，在骨干层采用MSTP的统计复用功能，对带宽进行1∶2的汇聚，可解决资源利用率偏高的问题。

然而，MSTP的分组处理或IP化程度不够“彻底”，其IP化主要体现在用户接口（即表层分组化），内核却仍然是电路交换（即内核电路化）。这就使得MSTP在承载IP分组业务时效率较低，并且无法适应以大量数据业务为主的3G和全业务时代的需要。因此，为满足全业务时代的高带宽需求，推动城域传输网向着统一的、融合的扁平化网络演进，3G初期建设基于PTN的城域传输网，即汇聚层以下采用PTN组网，核心骨干层则充分利用IP over WDM/OTN将上联业务调度至PTN所属业务落地机房，端到端的PTN组网如图2所示。

如图2所示，在该组网结构下，业务在汇聚接入层完成收敛后，上联至核心机房，并通过GE光口1+1的Trunk保护方式与BSC/RNC相联。其中，骨干节点PTN设备，通过GE光口仅与所属BSC/RNC节点的PTN交叉机连接，而不与其它BSC/RNC节点的PTN交叉机以及汇聚环的骨干PTN设备发生关系。

初期的端到端PTN组网主要解决该运营商以移动业务为主，但IP网络资源相对较少的情况。汇聚层以下采用PTN组网，核心骨干层则充分利用IP over WDM/OTN将上联业务调度至PTN所属业务的落地机房，其上联GE通道的数量可以根据该PTN中实际接入的业务总数按需配置，节省了网络投资。

图2 端到端的PTN 组网结构图

3.2.2 中期组网模式

在全业务运营和IP融合承载趋势下，初期采用端到端的PTN组网方案由于技术局限性导致承载的业务比较单一，基本以移动业务为主，不适合多业务综合承载。因此端到端的PTN承载网只能用于在3G初期用户对业务带宽需求较小的情况下进行移动分组业务的承载，以及分组实验网的建设。

随着未来IP城域网的建设，在IP资源得到广泛覆盖的情况下,接入网采用PTN进行承载，骨干网采用IP网络统一承载。接入网主要以GE/10 GE PTN组网（接入层采用GE/10 GE PTN组网，汇聚层采用10 GE PTN或者OTN组网），骨干网上行IP城域网进行组网。PTN接入网到IP网组网结构如图3所示。

若接入网采用PTN，骨干网采用路由器组网时，接入网通常采用环形组网1：1保护，骨干网则采用FRR技术进行保护。

根据分组网组网的重点，PTN接入网到IP网组网方式适用于3G中期，以移动业务为主，且拥有覆盖广泛的IP网络资源的情况下进行综合业务承载网的建设。

由于PTN一般不处理IP 层业务,只是作为IP数据网的广泛延伸，考虑业务扩展性，需要考虑满足未来LTE环境下的BTS组网要求，如实现基站灵活归属、基站互连等；并适用于VoIP、政企客户业务的统一承载，当接入层需要进行3层功能应用时，PTN将无法满足。因此这种组网模式适合综合承载网的建设，适用于初期LTE综合业务承载网的组网模式。

3.2.3 远期组网模式

图3 PTN接入网到IP网组网方式

由于PTN属于2层传送技术，面对不支持灵活的业务路由、无强大的多播能力，对3层VPN业务无法支撑、与IP城域网无法进行业务层的无缝对接等限制，面向全IP业务的承载网需要引入新技术进行解决。而路由型的IPRAN技术，是基于标准的全IP承载技术，具有对IP承载更加灵活、功能更加全面的优势。全面支持IPTV多播，大客户全网的2、3层VPN业务，动态高效的PW功能，可与已有的IP城域网进行业务的无缝对接，是未来高QoS IP业务在接入层的最佳解决方案。

未来随着IP城域网建设的完善，采用端到端的路由器（IPRAN/RT）进行组网，即接入网采用路由器（IPRAN/RT）进行组网，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。接入网采用GE/10 GE IPRAN组网，骨干网采用IP城域网进行承载。IPRAN融合组网结构如图4所示。

图3 端到端的路由器组网结构图

在保护方式上，接入网继续采用环形组网1：1保护，骨干网则采用FRR技术进行保护。

端到端路由器IP RAN方案采用的IP/MPLS技术标准体系，并且支持MPLS-TP标准协议，适用于运营商城域网、骨干网和承载网等网络建设中，可以很好的支撑传统的互联网业务的高速发展，保障NGN话音业务、IPTV视频业务、大客户专线、3G/LTE等业务的高质量传送，在部署1588v2、OAM等机制后，对于移动基站业务，IPRAN网络在业务开通、业务调整、维护和管理等方面将更加完善，可以大大节约建设和维护成本。

4 总结

移动通信技术的发展、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。面对基站IP化的承载需求，主流的接入技术：MSTP、PTN和路由型IPRAN有着各自的技术优势和局限，在运营商部署策略时，需根据不同的网络承载需求，选择分期分步骤的组网模式和建设策略。

[1] 刘占霞, 杨广强. PTN引入策略及应用模式浅析[J]. 电信技术, 2009(6).

[2] 荆瑞泉. PTN技术发展及在IP RAN承载中应用的探讨[J]. 电信技术, 2009(5).