浅谈IPRAN承载网的可靠性技术

吕晓明

一、可靠性概述

随着无线网络从2G→3G→4G的演变，传统的承载网技术已无法满足无线网络的带宽需求，所以新技术的承载网随着业务需求的推进也逐渐应运而生。

随着新技术的承载网的建设使用，相对于原传统承载网（SDH）的IPRAN网络的可靠性也被越来越关注。电信级运营网络对可靠性需求可分为三个层面：设备可靠性、网络可靠性和业务可靠性。

在承载网中，网络和设备的可用性要求达到99.999%（这相当于设备在一年的连续运行中，因各种可能原因造成停机维护的时间少于5分钟），高可靠性是电信运营商网络建设和网络运营的基本要求。

IPRAN承载网定位于综合承载，实现2G、3G、LTE移动业务、固定业务的综合接入，业务的多样化使得网络承载技术变得错综复杂，对网络的高可靠性要求成为必然。

LTE业务对时延要求更加严格，对于LTE承载网——IPRAN网络来说，无法控制无线侧和核心网侧的时延，只能控制承载网络的时延，如何保证LTE业务时延满足要求关系到LTE业务是否能够正常运营，可靠性部署势在必行。

对于应用层来说，TCP的滑动窗口和其三次握手接收数据确认机制，导致TCP 连接的吞吐量与端到端时延成反比。当TCP传输路径发生故障时，TCP启用重传机制，如果长时间得不到倒换路径，会导致连接中断。

LTE时代数据业务激增，网络设备提供的端口从GE到10GE、100GE不断增加，当数据速率到Gbit数量级时，长时间不能切换代表着大量数据的丢失，对于语音、视频等业务来说，这几乎是致命的。

可靠性技术可以分为快速检测和保护倒换技术两个方面来进行部署，二者相辅相成共同为网络高可靠性提供保证。

二、IPRAN网可靠性技术

2.1 IPRAN承载网可靠性技术

中国电信的LTE承载网目前主要采用IPRAN的承载方式（即PW+L3VPN），只是非省会城市需要途径CN2省干网络到省会或者大区的EPC机房落地业务。

对于省会或者大区城市（EPC所在地），RAN ER直接上联至EPC CE设备即可；对于非省会城市（没有EPC），RAN ER设备需要和CN2的本地落地PE设备相连，由CN2调度到EPC CE设备然后到EPC进行业务落地。

PW+L3VPN方案的设计理念为接入层通过一种技术PW实现所有业务的接入，降低接入层的维护复杂度，以及维护人员的技能要求，到达汇聚路由器后再进入L3VPN转发。

对于省会或者大区城市（EPC所在地），接入层建立二层管道PW，汇聚路由器以上起L3VPN，通过内部环回接口实现PW与L3VPN的桥接。通常一个接入环会双挂两台汇聚路由器，汇聚路由器作为基站的三层网关，此时需要为两台汇聚路由器三层内部环回接口设置相同的MAC和IP，实现双网关保护。

PW+L3VPN同时采用二层PW及三层VPN技术，相应的保护方案也是两种技术保护方案的组合。

按照保护模式可以分为隧道保护、业务保护及网关保护三类保护方式。

2.2快速检测技术

双向转发检测BFD（Bidirectional Forwarding Detection）用于快速检测系统之间的通信故障，并在出现故障时通知上层应用。

BFD for PW是一种对PW进行故障检测的机制，用于触发所承载业务的快速切换，达到业务保护的目的。利用BFD完成隧道或PW故障的快速检测，从而引导所承载业务的快速切换，达到业务保护的目的。

BFD For TE是MPLS TE中的一种端到端的快速检测机制，用于快速检测隧道所经过的路径（包括链路和节点）中所发生的故障。

TE传统的检测机制包括RSVP Hello或者RSVP刷新超时等检测，都具有检测速度缓慢的缺点。BFD检测机制很好的克服了这些缺点，它采用快速收发报文的机制，完成这些隧道路径故障的快速检测，从而触发承载业务的快速切换，达到保护业务的目的。

在LSP隧道上建立BFD会话，利用BFD检测机制快速检测LSP隧道的故障，可以提供端到端的保护。BFD可以用来检测MPLS LSP转发路径上数据平面的故障。使用BFD检测单向LSP路径时，反向链路可以是IP链路、LSP。

三、总结

为了建设一张高可靠性的LTE网络，IPRAN设备针对各种业务提供了端到端的可靠性保护方案，保证业务顺畅，同时在故障发生后能以最快的速度进行保护倒换，尽可能把运营商损失降到最低。

在快速检测方面，目前的IPRAN设备实现了BFD for everything，可以针对端口、链路、LSP、TE-LSP、VPN、PWE3等等进行快速检测，保证在故障发生的第一时间通知相关模块进行快速倒换。

在故障倒换方面，IPRAN设备通过配合快速检测，推出了针对LTE场景的各种保护技术，如PW冗余、VPN FRR、混合FRR、TE HSB、VRRP等，已经在现网中广泛应用，通过多手段融合来为运营商的无线和有线业务提供高可靠的IPRAN网络。

一、可靠性概述

随着无线网络从2G→3G→4G的演变，传统的承载网技术已无法满足无线网络的带宽需求，所以新技术的承载网随着业务需求的推进也逐渐应运而生。

随着新技术的承载网的建设使用，相对于原传统承载网（SDH）的IPRAN网络的可靠性也被越来越关注。电信级运营网络对可靠性需求可分为三个层面：设备可靠性、网络可靠性和业务可靠性。

在承载网中，网络和设备的可用性要求达到99.999%（这相当于设备在一年的连续运行中，因各种可能原因造成停机维护的时间少于5分钟），高可靠性是电信运营商网络建设和网络运营的基本要求。

IPRAN承载网定位于综合承载，实现2G、3G、LTE移动业务、固定业务的综合接入，业务的多样化使得网络承载技术变得错综复杂，对网络的高可靠性要求成为必然。

LTE业务对时延要求更加严格，对于LTE承载网——IPRAN网络来说，无法控制无线侧和核心网侧的时延，只能控制承载网络的时延，如何保证LTE业务时延满足要求关系到LTE业务是否能够正常运营，可靠性部署势在必行。

对于应用层来说，TCP的滑动窗口和其三次握手接收数据确认机制，导致TCP 连接的吞吐量与端到端时延成反比。当TCP传输路径发生故障时，TCP启用重传机制，如果长时间得不到倒换路径，会导致连接中断。

LTE时代数据业务激增，网络设备提供的端口从GE到10GE、100GE不断增加，当数据速率到Gbit数量级时，长时间不能切换代表着大量数据的丢失，对于语音、视频等业务来说，这几乎是致命的。

可靠性技术可以分为快速检测和保护倒换技术两个方面来进行部署，二者相辅相成共同为网络高可靠性提供保证。

二、IPRAN网可靠性技术

2.1 IPRAN承载网可靠性技术

中国电信的LTE承载网目前主要采用IPRAN的承载方式（即PW+L3VPN），只是非省会城市需要途径CN2省干网络到省会或者大区的EPC机房落地业务。

对于省会或者大区城市（EPC所在地），RAN ER直接上联至EPC CE设备即可；对于非省会城市（没有EPC），RAN ER设备需要和CN2的本地落地PE设备相连，由CN2调度到EPC CE设备然后到EPC进行业务落地。

PW+L3VPN方案的设计理念为接入层通过一种技术PW实现所有业务的接入，降低接入层的维护复杂度，以及维护人员的技能要求，到达汇聚路由器后再进入L3VPN转发。

对于省会或者大区城市（EPC所在地），接入层建立二层管道PW，汇聚路由器以上起L3VPN，通过内部环回接口实现PW与L3VPN的桥接。通常一个接入环会双挂两台汇聚路由器，汇聚路由器作为基站的三层网关，此时需要为两台汇聚路由器三层内部环回接口设置相同的MAC和IP，实现双网关保护。

PW+L3VPN同时采用二层PW及三层VPN技术，相应的保护方案也是两种技术保护方案的组合。

按照保护模式可以分为隧道保护、业务保护及网关保护三类保护方式。

2.2快速检测技术

双向转发检测BFD（Bidirectional Forwarding Detection）用于快速检测系统之间的通信故障，并在出现故障时通知上层应用。

BFD for PW是一种对PW进行故障检测的机制，用于触发所承载业务的快速切换，达到业务保护的目的。利用BFD完成隧道或PW故障的快速检测，从而引导所承载业务的快速切换，达到业务保护的目的。

BFD For TE是MPLS TE中的一种端到端的快速检测机制，用于快速检测隧道所经过的路径（包括链路和节点）中所发生的故障。

TE传统的检测机制包括RSVP Hello或者RSVP刷新超时等检测，都具有检测速度缓慢的缺点。BFD检测机制很好的克服了这些缺点，它采用快速收发报文的机制，完成这些隧道路径故障的快速检测，从而触发承载业务的快速切换，达到保护业务的目的。

在LSP隧道上建立BFD会话，利用BFD检测机制快速检测LSP隧道的故障，可以提供端到端的保护。BFD可以用来检测MPLS LSP转发路径上数据平面的故障。使用BFD检测单向LSP路径时，反向链路可以是IP链路、LSP。

三、总结

为了建设一张高可靠性的LTE网络，IPRAN设备针对各种业务提供了端到端的可靠性保护方案，保证业务顺畅，同时在故障发生后能以最快的速度进行保护倒换，尽可能把运营商损失降到最低。

在快速检测方面，目前的IPRAN设备实现了BFD for everything，可以针对端口、链路、LSP、TE-LSP、VPN、PWE3等等进行快速检测，保证在故障发生的第一时间通知相关模块进行快速倒换。

在故障倒换方面，IPRAN设备通过配合快速检测，推出了针对LTE场景的各种保护技术，如PW冗余、VPN FRR、混合FRR、TE HSB、VRRP等，已经在现网中广泛应用，通过多手段融合来为运营商的无线和有线业务提供高可靠的IPRAN网络。

一、可靠性概述

随着无线网络从2G→3G→4G的演变，传统的承载网技术已无法满足无线网络的带宽需求，所以新技术的承载网随着业务需求的推进也逐渐应运而生。

随着新技术的承载网的建设使用，相对于原传统承载网（SDH）的IPRAN网络的可靠性也被越来越关注。电信级运营网络对可靠性需求可分为三个层面：设备可靠性、网络可靠性和业务可靠性。

在承载网中，网络和设备的可用性要求达到99.999%（这相当于设备在一年的连续运行中，因各种可能原因造成停机维护的时间少于5分钟），高可靠性是电信运营商网络建设和网络运营的基本要求。

IPRAN承载网定位于综合承载，实现2G、3G、LTE移动业务、固定业务的综合接入，业务的多样化使得网络承载技术变得错综复杂，对网络的高可靠性要求成为必然。

LTE业务对时延要求更加严格，对于LTE承载网——IPRAN网络来说，无法控制无线侧和核心网侧的时延，只能控制承载网络的时延，如何保证LTE业务时延满足要求关系到LTE业务是否能够正常运营，可靠性部署势在必行。

对于应用层来说，TCP的滑动窗口和其三次握手接收数据确认机制，导致TCP 连接的吞吐量与端到端时延成反比。当TCP传输路径发生故障时，TCP启用重传机制，如果长时间得不到倒换路径，会导致连接中断。

LTE时代数据业务激增，网络设备提供的端口从GE到10GE、100GE不断增加，当数据速率到Gbit数量级时，长时间不能切换代表着大量数据的丢失，对于语音、视频等业务来说，这几乎是致命的。

可靠性技术可以分为快速检测和保护倒换技术两个方面来进行部署，二者相辅相成共同为网络高可靠性提供保证。

二、IPRAN网可靠性技术

2.1 IPRAN承载网可靠性技术

中国电信的LTE承载网目前主要采用IPRAN的承载方式（即PW+L3VPN），只是非省会城市需要途径CN2省干网络到省会或者大区的EPC机房落地业务。

对于省会或者大区城市（EPC所在地），RAN ER直接上联至EPC CE设备即可；对于非省会城市（没有EPC），RAN ER设备需要和CN2的本地落地PE设备相连，由CN2调度到EPC CE设备然后到EPC进行业务落地。

PW+L3VPN方案的设计理念为接入层通过一种技术PW实现所有业务的接入，降低接入层的维护复杂度，以及维护人员的技能要求，到达汇聚路由器后再进入L3VPN转发。

对于省会或者大区城市（EPC所在地），接入层建立二层管道PW，汇聚路由器以上起L3VPN，通过内部环回接口实现PW与L3VPN的桥接。通常一个接入环会双挂两台汇聚路由器，汇聚路由器作为基站的三层网关，此时需要为两台汇聚路由器三层内部环回接口设置相同的MAC和IP，实现双网关保护。

PW+L3VPN同时采用二层PW及三层VPN技术，相应的保护方案也是两种技术保护方案的组合。

按照保护模式可以分为隧道保护、业务保护及网关保护三类保护方式。

2.2快速检测技术

双向转发检测BFD（Bidirectional Forwarding Detection）用于快速检测系统之间的通信故障，并在出现故障时通知上层应用。

BFD for PW是一种对PW进行故障检测的机制，用于触发所承载业务的快速切换，达到业务保护的目的。利用BFD完成隧道或PW故障的快速检测，从而引导所承载业务的快速切换，达到业务保护的目的。

BFD For TE是MPLS TE中的一种端到端的快速检测机制，用于快速检测隧道所经过的路径（包括链路和节点）中所发生的故障。

TE传统的检测机制包括RSVP Hello或者RSVP刷新超时等检测，都具有检测速度缓慢的缺点。BFD检测机制很好的克服了这些缺点，它采用快速收发报文的机制，完成这些隧道路径故障的快速检测，从而触发承载业务的快速切换，达到保护业务的目的。

在LSP隧道上建立BFD会话，利用BFD检测机制快速检测LSP隧道的故障，可以提供端到端的保护。BFD可以用来检测MPLS LSP转发路径上数据平面的故障。使用BFD检测单向LSP路径时，反向链路可以是IP链路、LSP。

三、总结

为了建设一张高可靠性的LTE网络，IPRAN设备针对各种业务提供了端到端的可靠性保护方案，保证业务顺畅，同时在故障发生后能以最快的速度进行保护倒换，尽可能把运营商损失降到最低。

在快速检测方面，目前的IPRAN设备实现了BFD for everything，可以针对端口、链路、LSP、TE-LSP、VPN、PWE3等等进行快速检测，保证在故障发生的第一时间通知相关模块进行快速倒换。

在故障倒换方面，IPRAN设备通过配合快速检测，推出了针对LTE场景的各种保护技术，如PW冗余、VPN FRR、混合FRR、TE HSB、VRRP等，已经在现网中广泛应用，通过多手段融合来为运营商的无线和有线业务提供高可靠的IPRAN网络。