本文概念科普

　　1.DCN

　　DCN是英文Data Communication Network的縮寫，中文意思為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。它具有分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境和多級(jí)分布式數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，在我國(guó)DCN網(wǎng)以郵電部電信總局的網(wǎng)管中心為網(wǎng)絡(luò)中心，覆蓋全國(guó)所有省、直轄市和自治 區(qū)的省網(wǎng)管中心，共計(jì)32個(gè)主干節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)全國(guó)性的骨干網(wǎng)絡(luò)

　　2.RAN

　　居民接入網(wǎng)（Residential Access Network），簡(jiǎn)稱RAN。又稱為居民寬帶網(wǎng)RBB（Residential BroadBand Network）。

　　3.SDN

　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network, SDN ），是Emulex網(wǎng)絡(luò)一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，其核心技術(shù)OpenFlow通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開(kāi)來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制。

　　傳統(tǒng)的3G/B3G網(wǎng)絡(luò)需要基礎(chǔ)承載網(wǎng)提供二層能力即可滿足上層網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)業(yè)務(wù)回傳的需求;但在LTE網(wǎng)絡(luò)中，由于S1-Flex和X2接口的引入，基礎(chǔ)承載網(wǎng)必須擁有三層交換的能力。本文所重點(diǎn)敘述的IP RAN是指以IP/MPLS動(dòng)態(tài)協(xié)議及關(guān)鍵技術(shù)為基礎(chǔ)，滿足基站回傳承載需求的一種二層三層技術(shù)結(jié)合的解決方案。以下分析IP RAN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵需求及相關(guān)技術(shù)。

　　高可用性組網(wǎng)原則

　　為了將發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)的業(yè)務(wù)收斂時(shí)間控制在毫秒級(jí)別，網(wǎng)絡(luò)需要支持一些先進(jìn)快速收斂技術(shù)，并要將這些技術(shù)有機(jī)整合在一起。典型的快速收斂技術(shù)如下：IGP快速收斂技術(shù)、IGP快速重路由技術(shù)、優(yōu)先級(jí)路由收斂技術(shù)、BGP下一跳跟蹤觸發(fā)(NHT)、BGP下一跳分離技術(shù)及前綴無(wú)關(guān)收斂技術(shù)(PIC)等。

　　優(yōu)先級(jí)路由收斂技術(shù)是提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的一項(xiàng)重要技術(shù)，可為關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供更快的路由收斂速度。為了保證MPLS VPN環(huán)境下，快速感知BGP Loopback的快速變化，加快VPN路由的收斂，要啟用優(yōu)先級(jí)路由收斂技術(shù)，提高IGP的32位主機(jī)路由的收斂?jī)?yōu)先級(jí)，加快BGP NHT跟蹤速度。

　　BGP前綴無(wú)關(guān)收斂技術(shù)(PIC)通過(guò)對(duì)BGP FIB表的多層分離，實(shí)現(xiàn)了按需迭代更新，保證了在多路徑前提下，VPN路由的快速收斂與VPN路由數(shù)量進(jìn)行解耦。

　　VPN FRR和VPN ECMP的快速收斂，主要是探測(cè)去往遠(yuǎn)端PE路徑的故障，一般有兩種方式：BFD for Loopback(Peer BFD)方式和NHT方式(通過(guò)跟蹤IGP RIB表中的遠(yuǎn)端PE的32位環(huán)回地址來(lái)實(shí)現(xiàn))。由于BFD方式存在對(duì)接、配置繁瑣、數(shù)量規(guī)格等問(wèn)題，NHT也是一個(gè)很好的選擇。但為了保證一定的收斂速度，NHT需要結(jié)合PIC(下一跳分離)和IGP快速收斂技術(shù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)IGP RIB的32位環(huán)回地址故障，觸發(fā)更新VPN下一跳指針內(nèi)容或者進(jìn)行VPN FRR的RR表的置位;對(duì)于VPN ECMP，可以采用刪除故障下一跳或置下一跳無(wú)效的方式進(jìn)行快速重路由技術(shù)。

　　如果把更新路由表的動(dòng)作定位在中間層次，BFD方式可以認(rèn)為是一種自下而上的NHT技術(shù)，BGP NHT是一種自上而下的NHT技術(shù)。兩者的工作流程基本相同，主要區(qū)別在于BGP NextHop的檢測(cè)方式和檢測(cè)速度。兩者對(duì)于VPN的數(shù)量和路由數(shù)量影響不大，即使受影響，兩者的受影響程度不存在太大的差別。這里面的關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)生NHT時(shí)，應(yīng)立即對(duì)BGP Multi-path的NextHop表進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于VPN路由應(yīng)該有相應(yīng)的延遲迭代時(shí)間(缺省為5s)，即優(yōu)先按需更新BGP FIB表(FRR或置Fast Ecmp)，協(xié)議進(jìn)程后收斂整個(gè)BGP RIB表。

　　高效運(yùn)維原則

　　LTE頻段的特征決定了LTE基站eNodeB的部署趨向于密集化，為了達(dá)到更好的覆蓋效果，eNodeB要成倍于3G基站的數(shù)量。例如一個(gè)發(fā)達(dá)本地網(wǎng)的3G基站(包括宏站、微站、室分等站型)數(shù)量達(dá)到2000～4000臺(tái)，那么eNodeB站就達(dá)到了8000臺(tái)左右，如此龐大數(shù)量的3G和LTE基站會(huì)帶來(lái)一系列棘手的問(wèn)題。

　　海量基站的部署，將新增超過(guò)10000臺(tái)IP/MPLS基站承載設(shè)備。海量IP/MPLS設(shè)備的引入將帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)管理空前的復(fù)雜性，而且設(shè)備發(fā)散分布，對(duì)運(yùn)營(yíng)商構(gòu)成空前的運(yùn)營(yíng)壓力。其次，網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備與匯聚設(shè)備之間存在多種協(xié)議配合，對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員技術(shù)能力要求高，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，給運(yùn)營(yíng)商的OPEX帶來(lái)壓力。

　　當(dāng)前IP RAN網(wǎng)絡(luò)基于傳統(tǒng)通用路由器平臺(tái)，通過(guò)復(fù)雜的IP/MPLS路由多協(xié)議去構(gòu)造具有海量設(shè)備規(guī)模的IP RAN網(wǎng)絡(luò)，對(duì)部署高可用性網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。尤其是網(wǎng)絡(luò)的震蕩時(shí)刻存在，這無(wú)論對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備處理能力還是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的可靠性及故障定位，均是一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　業(yè)務(wù)開(kāi)通需要對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行較多的配置，IP/MPLS技術(shù)配置復(fù)雜，傳統(tǒng)路由器設(shè)備的命令行配置方法不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的配置和調(diào)整，且配置參數(shù)較多，業(yè)務(wù)配置復(fù)雜，業(yè)務(wù)故障的情況下定位困難，造成業(yè)務(wù)開(kāi)通復(fù)雜度及維護(hù)成本驟增。

　　隨著技術(shù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展，新的增值業(yè)務(wù)和應(yīng)用程序不斷出現(xiàn)，IP RAN網(wǎng)絡(luò)如何更好地適應(yīng)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和要求，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)的建立及對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)維護(hù)也是IP RAN網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前遇到的問(wèn)題之一。

　　IP RAN方案提供商和運(yùn)營(yíng)商共同研究探討這些問(wèn)題，并提出下一代IP RAN網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)。從目前看，演進(jìn)過(guò)程中的主要技術(shù)有兩個(gè)：DCN自通技術(shù)和基于SDN的IP RAN網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。

　　DCN自通技術(shù)

　　對(duì)于海量基站的部署，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)配置業(yè)務(wù)非常耗時(shí)間，工作量巨大。當(dāng)業(yè)務(wù)調(diào)整頻繁或者急需網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)用以應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)擴(kuò)張時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)部署效率低下。

　　DCN自通方案就是要解決現(xiàn)場(chǎng)配置、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)測(cè)的難題。使用DCN自通方案后，接入層設(shè)備上電后能夠自動(dòng)打通到網(wǎng)管系統(tǒng)的管理通道，進(jìn)而可以從網(wǎng)管系統(tǒng)上對(duì)設(shè)備進(jìn)行一系列的維護(hù)和業(yè)務(wù)配置操作。

　　DCN自通方案要求免去配置A-A和A-B設(shè)備間接口的IP地址，使用無(wú)編號(hào)以太網(wǎng)接口(即該接口沒(méi)有IP地址，通信時(shí)只能借用其他接口的IP地址)。A-A/A-B設(shè)備接口上電后首次通信時(shí)，借用設(shè)備本身自動(dòng)生成的loopback環(huán)回地址，并且在運(yùn)行OSPF協(xié)議的點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，進(jìn)行路由信息LSA的擴(kuò)散，A/B設(shè)備自動(dòng)學(xué)習(xí)這些擴(kuò)散的路由，形成路由表，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)DCN通道自通。

　　DCN自通環(huán)回口Lo-xx的IP地址支持自動(dòng)分配和人工指定(用于后端地址重新規(guī)劃)兩種方式。

　　DCN自通方案要求A/B設(shè)備出廠時(shí)固化一些信息，包括：Lo-xx接口、Lo-xx地址生成規(guī)則、DCN Vrf、DCN專用的OSPF進(jìn)程、用于轉(zhuǎn)發(fā)該OSPF擴(kuò)散的LSA的子接口VLAN。

　　DCN自通方案在設(shè)備上電后經(jīng)過(guò)一系列自動(dòng)化步驟，整個(gè)接入環(huán)中所有設(shè)備路由都更新完畢，且在網(wǎng)管系統(tǒng)上形成了更新過(guò)的A-B拓?fù)?，不需要人工現(xiàn)場(chǎng)配置，極大地提高了設(shè)備安裝、調(diào)測(cè)的效率。

　　基于SDN的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)

　　引入SDN之后，IP RAN組網(wǎng)控制面與轉(zhuǎn)發(fā)面分離，接入設(shè)備A與匯聚設(shè)備B集成控制代理模塊，用于轉(zhuǎn)發(fā)面與控制面的協(xié)議交互;B設(shè)備保留原有的路由協(xié)議等功能，用于實(shí)現(xiàn)和城域網(wǎng)內(nèi)設(shè)備進(jìn)行L2/L3 VPN互通。

　　轉(zhuǎn)發(fā)面：考慮到現(xiàn)網(wǎng)已大規(guī)模部署，為了兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)硬件條件，初期網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)元級(jí)的互聯(lián)互通及數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)需兼容IP/MPLS協(xié)議集(MPLS-TP為其子集)。后期，待openflow流表芯片發(fā)展成熟，逐步向openflow流表轉(zhuǎn)發(fā)演進(jìn)。

　　控制面：主要做業(yè)務(wù)級(jí)的控制平面定義，基于openflow協(xié)議擴(kuò)展，完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞陌l(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)配置下發(fā)、業(yè)務(wù)PW/LSP路徑的計(jì)算及表項(xiàng)的下發(fā)。考慮未來(lái)可支持多種協(xié)議，如I2RS。

　　管理面：轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備仍然具有獨(dú)立的管理面，在網(wǎng)管上可作為獨(dú)立網(wǎng)元管理。但由于業(yè)務(wù)已經(jīng)由控制器集中控制，因此網(wǎng)元管理面只提供網(wǎng)元設(shè)備管理功能?？刂破魈峁┗诰W(wǎng)絡(luò)的北向接口，提供給網(wǎng)管和第三方應(yīng)用。

　　基于SDN的IP RAN網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)維管理，高度的軟件自動(dòng)化。目前存在的一些問(wèn)題，如時(shí)鐘同步、L2/L3組播等，也將在技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中，找到一個(gè)好的解決方案。 基于SDN的IP RAN網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)及靈活豐富的業(yè)務(wù)APP實(shí)現(xiàn)能力認(rèn)為是IP RAN網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)發(fā)展方向。

　　本文所講的IP RAN是指以IP/MPLS動(dòng)態(tài)協(xié)議及關(guān)鍵技術(shù)為基礎(chǔ)，滿足基站回傳承載需求的一種二層三層技術(shù)結(jié)合的解決方案，本文專用詞有點(diǎn)多，希望大家能看明白，謝謝閱讀，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注武林網(wǎng)。