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内部公开IP RAN网络解决方案概览华为技术有限公司目 录1 RAN网络的历史演进1-11.1 RAN网络的发展1-11.2 IP RAN网络概况1-21.2.1 IP RAN网络的出现1-21.2.2 IP RAN网络的传送需求1-31.2.3 IP RAN网络的组网形式1-41.2.4 我司IP RAN网络的设备演进1-72 IP RAN网络解决方案概况2-102.1 我司IP RAN网络解决方案简介2-103 无线业务需求与IP RAN网络规划设计3-123.1 概述3-123.2 无线业务需求3-133.2.1 业务QOS和可靠性3-133.2.2 流量模型3-153.2.3 业务带宽3-153.2.4 时间要求3-163.2.5 业务安全3-173.2.6 业务广覆盖3-173.3 物理网络规划设计3-173.3.1 设备选型3-173.3.2 物理拓扑设计3-173.4 逻辑网络规划设计3-183.4.1 设备/链路/逻辑通道的命名规范3-183.4.2 带宽规划3-193.4.3 VLAN规划3-213.4.4 IP规划3-243.4.5 IGP路由规划3-263.4.6 BGP路由规划3-313.4.7 MPLS规划3-343.4.8 VPN规划3-373.4.9 可靠性规划3-443.4.10 QOS规划3-523.4.11 时钟规划3-583.4.12 OAM规划3-643.4.13 网络DCN规划3-66iii3 无线业务需求与IP RAN网络规划设计1 RAN网络的历史演进1.1 RAN网络的发展移动承载网，又名RAN（Radio Access Network），指的是承载从基站到基站控制器之间网络流量的网络。随着无线通讯从传统语音通讯需求到多媒体通讯需求的发展，无线技术也从2G发展到3G，再到LTE；相应的，承载无线业务的RAN网络也随之演进。 Figure 1: RAN网络的演进 2G语音通信对RAN网络的带宽要求低，但对RAN网络的可靠性，稳定性，可管理性和QOS要求高，SDH网络的特点很好的满足了2G语音业务的需求 3G数据通信的发展对RAN网络提出了高带宽和多突发的要求。SDH网络带宽利用率很低，如果通过一味扩容SDH网络的方式来承载3G数据业务，运营商的收入/投资比将非常低，影响运营商的收益。这时候， 采用ATM分组技术承载3G业务的网络应运而生，ATM分组交换技术不仅能满足无线业务的可靠性，稳定性，可管理性和QOS的要求，同时带宽利用率高 3G/LTE多媒体业务的进一步发展， RAN网络不仅需要具备高带宽和多突发的特点，而且对RAN网络提出了多流量模型和灵活易扩展的要求。ATM分组网络部署运营复杂，产业链不成熟，大规模部署ATM网络显得力不从心。IP RAN分组网络开放自由成熟的特点能够很好的适应3G/LTE多媒体业务的发展1.2 IP RAN网络概况1.2.1 IP RAN网络的出现传统的RAN（Radio Access Network）网络主要是基于TDM/SDH技术而构建，无线2G/3G业务承载在SDH等传送设备上。SDH设备的高可靠性、高稳定性、易于管理维护等特点很好的满足了无线业务对承载网络的要求，这些特点是传统移动传送网络至关重要的优势。然而，随着无线数据业务，特别是LTE的发展，无线数据业务呈现出高带宽，多突发，且流量模型灵活等特点，而传统SDH传送网带宽利用率低下（采用时分复用的刚性管道）、扩展困难、配置不够灵活等弊端已经不适应无线数据业务的发展，如果在无线业务发展的基础上一味提升原有SDH传送网的带宽，扩容更多的设备，运营商付出的成本将越来越高，OPEX值将越来越低，且解决不了根本问题。在此背景下，移动运营商纷纷寻求建设面向IP的无线业务传送网，以应对业务发展和竞争的压力，IP RAN网络也应运而生。 基于IP技术的RAN网络采用分组交换技术，相比较SDH 时分复用技术而言，其天然具备带宽利用率高的特点，加上IP技术灵活多变的特点，IP RAN网络能够很好的适应无线数据业务的发展。以下对基于分组交换的IP网络和基于时分复用的SDH网络做个简单比较：优势劣势IP网络基于分组交换，带宽利用率高，通道技术灵活多变，支持各种流量模型，易扩展，易配置面向非连接，可靠性不高，不易管理维护SDH网络面向连接，天然QOS保证，可靠性和稳定性高，易管理维护基于时分复用技术，带宽利用率低，只支持点到点流量模型，不易扩展，配置繁琐Figure 2: IP网络和SDH网络比较传统的基于IP技术的承载网络，由于其开放自由，且无连接的特点，在一些方面也存在不足，如连接性，可靠性，OAM，QOS，时钟，安全性等。IP RAN网络需要加强这些不足的方面才能更好的承载无线业务。这些因素也同样是IP RAN网络设计的关键。1.2.2 IP RAN网络的传送需求IP RAN无线承载网络主要用于承载无线业务，由于无线业务其固有的特点决定了IP RAN网络的传送需求不同于IP固网承载网络，运营商对IP RAN的传送需求包括以下四个方面： 可靠的端到端连接：无线网络架构的演进，在相当长的一段时期内不会改变RAN的连接拓扑。尤其是对于实时话音业务，承载网应提供高度可靠的连接性。传统的已广泛应用的传送网技术如SDH/微波/xDSL等，能够很好地满足这一需求，IPRAN传送网也需要继续提供类似于专线质量的连接性，以供给话音业务使用； 基于分组的统计复用：IP RAN区别于传统接入网的主要特点是存在大量基于分组的增值业务。分组业务具有突发、动态、高峰均比等特点，通过统计复用，可以有效地降低带宽的占用，提升传输资源利用率。在应用层面这类业务的本质与固定宽带业务没有差异，但受到RAN层业务封装机制的限制，在统计复用的方法上具有一定的特殊性，基于MAC层或IP层的业务汇聚技术都可以使用； 满足同步定时要求的时钟质量：无线网络对于时钟同步的需求有两个级别频率同步和时钟同步。基于FDD模式的无线系统如WCDMA需要各节点之间保持频率同步即可，而基于 TDD模式的无线系统，包括CDMA2000/TD-SCDMA，则需要更为严格的时钟同步，以确保小区切换能够顺利完成。目前频率同步可通过地面时钟信号分配解决，而时钟同步则需要由GPS提供，需颇为可观的费用支出。在IPRAN传送网的设计中，时钟同步具有重要意义。IP RAN需要具备高精度、高可靠的时钟传送机制，包括同步以太时钟、IEEE 1588V2时钟以及1588ACR时钟传送机制等，能够满足无线基站之间的时钟频率同步需求以及LTE时代对相位同步的高精度同步要求； 低成本：较低的总体费用成本（TCO）是运营商在网络建设中必须要关注的一个方面。尤其是对于IPRAN，作为节点分布最密集、覆盖最广泛、场景最复杂的接入网，任何技术的选择都将带来巨大的影响，细微的成本差异也会被庞大的接入节点数量而放大。除了设备本身之外，网络运营管理维护的方便性、与现存网络兼容性、设备替换及演进过程中的投资保护等都是要考虑的因素； 更丰富的QOS机制：通过丰富的QOS满足无线对低时延和高保真的业务传送要求； 端到端网络管理：IP RAN管理模式的着眼点相对城域网发生了根本的变化。IP RAN着眼于网络和具体的业务进行管理，而传统城域网则着眼于单台网元和单条命令行。IP RAN运维可实现整网设备的端到端统一管理，一次进站开通站点，只需点击业务的始点和终点，选择业务类型与相应参数即可完成业务的创建，还可以实现业务发放的快速复制、连通检测、故障自动定界定位等智能化功能，满足根据海量基站部署需求； 无线业务对IP RAN网络的传送需求直接决定了IP RAN网络的设计目标。总体而言，IP RAN既要具备传统城域网的大容量扩展性、丰富的动态路由能力和对新业务灵活的兼容性，同时也具备移动业务相关的可靠传送特性、时钟特性和网管能力。1.2.3 IP RAN网络的组网形式 为了对IP RAN网络有更加直观的了解，通过以下图例描述IP RAN典型网络的一般组成情况。Figure 3: IP RAN网络的一般组成v Radio Site：由于历史网络演进的原因，无线站点设备呈现多样性，有2G TDM站点，3G ATM站点，3G ETH站点和LTE ETH站点。相应的无线基站接口类型有TDM E1， ATM E1和ETH；v Access Network：为了达到良好的无线信号覆盖率，一般情况下，无线基站数量大，且分布的地域广，相应的无线承载网络中接入层设备也需要广覆盖，多局点，这样才能满足无线基站的接入要求，同时接入层设备需要提供TDM E1， ATM E1，ETH等多样化的接口类型。根据客户需求和设备特点，接入层设备选型也呈现多样化特点；v Aggregation Network：IP RAN汇聚层用于汇聚接入层网络的流量，采用大容量分组交换设备组成，具有良好的可靠性和扩展性。根据客户需求和设备特点，汇聚层层设备选型也呈现多样化特点；v Radio Control Network：主要由无线控制器和无线核心层设备组成，对应不同类型的基站，无线控制器分为BSC，ATM RNC，IP RNC，无线控制器通过高可靠链路连接到网络汇聚层；从以上网络组成可以看到，IP RAN网络呈现出接口类型多样化，设备类型多样化的特点，这主要是由于网络历史遗留和网络演进导致的，最终IP RAN网络会演进到纯IP分组交换网络。为方便理解，以下列出各网络层次的设备角色和功能：网络层次设备角色功能用户侧UE（User Equipment，用户设备）移动网络的终端基站基站BTS（Base Transceiver Station，基站收发台）泛指2G 网络基站，移动通信系统主要由移动台、基站子系统和网络子系统组成。基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）构成了基站子系统NodeB（3G 基站）Node B 是3G 网络移动基站的称呼，它是通过标准的Iub接口与RNC 互连，通过Uu接口与UE进行通信，主要完成Uu 接口物理层协议和Iub 接口协议的处理eNodeB（EUTRAN NodeB，LTE 基站）演进型NodeB，泛指LTE（LongTerm Evolution，长期演进）基站接入网CSG（Cell Site Gateway，基站侧网关）接入基站各类业务信号并处理后转发给汇聚层传输汇聚网ASG（Aggregation Site Gateway，汇聚侧网关）汇聚经各个基站侧网关处理后的业务信号并转发RSG（Radio Service Gateway，无线业务侧网关）与基站控制器连接的网关核心网BSC（Base Station Controller，基站控制器 ）控制基站，主要负责管理无线网络资源、小区资料管理、功率控制、定位和切换等的无线网络单元RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器）3G 网络的一个关键网元。它是接入网的组成部分，用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制MME（Mobility Management Entity，移动性管理实体）MME 是3GPP 协议LTE 接入网络的关键控制节点，它负责空闲模式的UE(User Equipment)的定位，传呼过程，包括中继运维系统NMS（Network Management System，网络管理系统 ）负责网络的运行、管理和维护功能的管理系统Figure 4: IP RAN网络中设备角色定义1.2.4 我司IP RAN网络的设备演进RAN网络从SDH网络向IP分组网络演进的过程中，为了满足不同场景的应用，出现过多种类型的基于IP分组技术的设备，如基于分组交换的PTN，MSTP+，Hybrid RTN，Packet RTN，GPON，CX600，ATN等。而传统的基于纯电路交换的SDH设备逐渐被IP 分组设备所取代。下图展示了RAN网络设备演进的历史。 Figure 5: 我司IP RAN网络的设备演进值得注意的是，PTN，CX600，ATN，GPON是纯IP 分组交换的设备，并提供E1，STM和ETH等类型接口来满足基站从SDH网络向IP分组网络的迁移；而MSTP+和Hybrid RTN不仅支持IP分组交换，同时支持TDM SDH转发，具备“双平面”承载能力。不同设备类型的出现都有其历史背景和应用范围，以下将分别说明： 无线2G语音通信时代，无线语音业务带宽要求低，基于SDH电路交换/时分复用技术的Native SDH，MSTP和TDM RTN设备完全能满足业务可靠性，稳定性，易管理和高QOS的要求，带宽利用率与运营商投资收益的矛盾还没显现。这时候的MSTP设备能提供多种类型的接口，能满足多类型接入的要求，但报文依然是基于电路交换；而TDM RTN主要满足远程接入的场景（适合于物理线路布放成本高，不方便的场景） 无线3G数据业务出现后，由于其对带宽要求高，且流量多突发，基于SDH电路交换/时分复用技术的网络已经不能适应3G业务的发展，带宽利用率与运营商投资收益的矛盾开始显现，运营商纷纷考虑寻求采用基于IP分组交换的设备来承载3G业务。但是传统的RAN网络向IP分组交换网络演进的过程不可能一蹴而就，为了保证网络的平滑演进，最大化保护传统RAN网络的投资，所以设备厂家推出了既支持SDH电路交换，又支持IP包交换的设备MSTP+，Hybrid RTN 在无线3G业务发展过程中，还出现了纯IP包交换的设备PTN和Packet RTN，主要满足新建IP RAN网络场景 CX600和ATN的出现是为了满足无线业务向LTE发展的需求，进一步讲也是为了满足无线RAN网络和固定Metro网络融合的要求。CX600和ATN设备出现以前，无论是基于SDH电路交换还是基于IP包交换的设备，其逻辑业务通道都是静态建立的，不灵活，扩展性较弱，不能很好的满足多流量模型的要求，特别是不能满足灵活承载多业务的要求。CX600和ATN的动态IP包交换特性能够很好的适应多流量模型和多业务承载的要求2 IP RAN网络解决方案概况2.1 我司IP RAN网络解决方案简介当前IPRAN承载网络设计有最基本的两类设计理念，一类是基于传送的设计理念，提供端到端的端口连接，主要采用静态配置。同时，为了适应数据业务的要求不同程度地支持基于分组的物理接口、标签交换、统计复用等特性，并根据业务的特点提供不同的QoS级别，以实现传输资源的高效运用。另一类是基于数据通信的设计理念，将移动数据业务最大程度地交给传送网进行自动路由及传送，对于话音业务，根据厂家设备的不同，灵活选择终结或者隧道技术（如电路仿真、LSP等），以提供较高等级的传送质量。数据通信方案能够最大限度地实现动态数据业务对传输带宽的共享。针对以上两类设计理念，华为公司有两大类产品与其相耦合，一类是以USP传送网软件平台（Unified Support Platform，统一支撑平台，MSTP、OTN、WDM等传输产品共平台）为基础的系列化产品，如PTN，MSTP+，RTN；另一类是以VRP路由软件平台（Versatile Routing Platform，通用路由平台）为基础的系列化产品，如CX，ATN。IP RAN网络设备的多样化，必将导致解决方案的差异化。根据不同的物理网络场景，将出现不同类产品组合的IP RAN解决方案。以下从网络设计的角度列出了各产品的主要差异和特点：产品平台产品类型主要差异VRP路由平台CX能提供很大的交换容量，动态路由功能强大，路由表项较大，能够提供灵活多样的动态包交换业务通道ATN交换容量较小，动态路由表项和功能稍弱于CX设备，同样能够提供灵活多样的动态包交换业务通道。主要用于广覆盖接入USP传送平台PTN能提供很大的交换容量，动态路由表项和功能很弱，一般情况下为业务提供静态单一的包交换业务通道，不建议启用动态路由动能MSTP+能提供很大的交换容量，“一核双心”，能够同时提供双平面通道，即静态单一的包交换业务通道和时分复用业务通道RTN交换容量较小，“一核双心”，能够同时提供双平面通道，即静态单一的包交换业务通道和时分复用业务通道。主要用于提供远距离数据中继，在光缆部署比较困难的地方，采用RTN是很好的选择接入网平台GPON交换容量较大，接入功能较强，主要用于网络接入层，一般提供静态单一的包交换业务通道Figure 6: 不同IP RAN组网设备的特点从以上设备形态特点可以看出，VRP平台设备和USP平台设备有一个最大的不同点，即VRP平台设备能够很好的支持“动态”业务通道，而USP平台设备支持“静态”业务通道。在通信网络中，“动态”意味着复杂，灵活，易扩展，而“静态”意味着简单，不灵活，不易扩展。目前华为公司推出的IP RAN网络解决方案中，有七大产品组合，分别对应七大IP RAN网络解决方案，这些IP RAN网络解决方案含盖了绝大部分IP RAN网络主要场景。面对其他由这些主要场景衍生出来的变种，网络设计人员可根据七大IP RAN网络解决方案的设计要素进行灵活考虑。以下是七大产品组合对应的七大IP RAN网络解决方案：方案编号产品组合现网应用1CX+ATN中国联通、中国电信（新方案）2CX+PTN中国移动3CX+MSTP中国联通、中国电信（老方案）4CX+RTN海外5CX+GPON海外6PTN+RTN海外7MSTP+RTN海外Figure 7: IP RAN解决方案组合随着ALL IP时代的到来，业务融合的趋势越来越明显，固网宽带网络FBB与移动宽带网络MBB(IP RAN)趋于统一。在这种潮流下，必须建设灵活易扩展的承载网络，所以IP RAN网络也逐渐从“传送型”向“路由型”演进，基于完全路由型平台的“CX+ATN”解决方案必将成为最主流的方案。3 无线业务需求与IP RAN网络规划设计3.1 概述从上一章节的描述中，我们知道，无论是SDH RAN网络，还是IP RAN网络都是为了满足无线业务的不同需求而产生的。相应的网络设计也必须匹配无线业务的各种不同需求。Figure 8: 无线业务发展需求和网络的关系一般意义上的数据通讯网络设计都可分为物理网络设计和逻辑网络设计，以下图示从网络设计的角度简单描述了业务需求，物理网络设计和逻辑网络设计之间的相互关系。 Figure 9: 物理设计和逻辑设计之间的关系无线业务需求直接决定了IP RAN网络的规划设计，而在IP RAN网络规划设计中，物理网络的设计又决定了逻辑网络的设计，同时逻辑网络设计中会遇到逻辑网络设计与物理网络设计不匹配的情况，此时逻辑网络设计会反向修正物理网络的设计。后面章节的内容将让我们看到以上三个方面之间是如何相互影响的。3.2 无线业务需求从网络的角度上来看，目前无线业务根据接口类型主要可以分为三类，分别是2G TDM业务，3G ATM业务，以及3G/LTE ETH业务。而从无线制式的角度上看，无线业务又可以分为GSM，WCDMA，TD/SCDMA，CDMA2000，WiMax FDD，WiMax TDD，LTE等。每种类型的无线业务流又可分为控制流，业务流和网管流等。按接口类型分按无线制式分无线业务2G TDMGSM3G ATMWCDMA3G/LTE ETHTD/SCDMACDMA2000WiMax FDDWiMaxLTEFigure 10: 无线业务分类站在IP RAN网络设计的角度上讲，不同类型无线业务有不同的业务需求。主要业务需求包括：业务QOS和可靠性需求，流量模型需求，带宽需求，时钟需求，业务安全需求等。3.2.1 业务QOS和可靠性不同类型无线业务的QOS需求有稍微的差异，而且不同客户对无线业务的QOS的要求又不一致，所以需要以客户给出的QOS需求为基准来设计无线承载网，从而满足客户对无线业务QOS的要求。这也是将来无线承载网络验收的重要指标。以下以WCDMA业务为例，看看WCDMA的QOS需求指标。Delay（ms）Jitter（ms）Packet loss rate 10-x MaximumRecommend valueMaximumRecommend valueMaximumRecommend valueIub/Abis Interface401015210-310-4Iu-cs/A Interface15108810-310-4Iu-ps/GB Interface15108810-310-6Iur Interface15108810-310-4Figure 11: WCDMA业务的QOS需求指标如下是WCDMA业务对网络中断恢复的QOS需求：网络中断时间对业务的影响用户掉话率中断时间15s50%网络中断对Node B的影响Node B中断率中断时间10s0%10s-15s30%-50%Figure 12: WCDMA业务对网络中断恢复的QOS需求一般情况下，如果网络的可靠性倒换时间在1s之内，可基本满足业务要求。如果倒换时间在200ms之内，网络中断时，终端用户几乎不感知。要达到无线业务的QOS需求，无线承载网需要进行合理的物理设计，QOS设计，还有逻辑连通性设计和逻辑可靠性设计。比如为了满足时延要求，则需要控制网络规模直径和设备的跳数，根据设备和线路时延计算端到端的时延；为满足倒换时延，则需要采用网络快速收敛和路径切换技术。3.2.2 流量模型在IP RAN侧，无线业务流量主要在基站和基站控制器之间，还有基站与基站之间交互，它们之间的通信需要跨越IP RAN承载网。所以在基站和基站控制器之间的无线业务流量模型目前分以下两种：Figure 13: 无线业务的流量模型无线业务中，2G,3G,LTE S1业务直接在基站和基站控制器之间进行“点到点”交互；而LTE X2业务需要在基站之间进行“点到多点”的交互。既存在P-P流量模型和P-MP流量模型。要满足无线业务的P-P流量模型和P-MP流量模型，IP RAN无线承载网需要能够支持建立P-P和P-MP的逻辑通道。在IP RAN网络设计中，P-P和P-MP的逻辑通道灵活多样，需要根据不同设备的特性和不同通道技术的特点，选取适合的通道技术来满足无线业务的流量模型需求。3.2.3 业务带宽不同无线业务类型存在不同的带宽需求。随着无线业务的发展，从2G到3G，从3G到LTE，无线带宽随着无线制式的演进而不断增加，从而满足无线多媒体业务发展的需要。在IP RAN网络的设计中，需要根据无线业务的带宽需求对无线承载网进行合理的带宽规划，计算出承载网最大能承载的基站数量，建设一张无阻塞的IP RAN网络。这里需要说明的是，IP RAN网络的带宽规划是以每个基站的最大/平均上下行带宽为依据的，而不同基站由于部署的位置不同（有的部署在热点区域，有的部署在偏远区域），其规划的最大/平均上下行带宽也不同。不同基站会根据所在区域的话务模型计算出最大/平均上下行带宽。3.2.4 时间要求与城域网、骨干网等传统数据业务相比，无线业务的一大特点就是对时钟要求更加严格。无线基站在软切换过程中，如果基站控制器和基站之间没有实现时间同步或者时钟同步的话，可能导致串话、用户掉线等。IP RAN网络中时钟需求主要来自以下三个方面： 基站同步不同无线业务对时钟精度要求不同 TDM业务TDM技术本身的要求，否则信息将出现误码 网络运维核心网设备计费，以及O&M为了对无线业务的时钟精度要求有清晰的了解，可参考以下：无线制式频率同步需求相位同步需求GSM0.05ppmNAWCDMA0.05ppmNATD-SCDMA0.05ppm+/-1.5usCDMA20000.05ppm+/-3usWiMax FDD0.05ppmNAWiMax TDD0.05ppmthe requirements depend on several parameters. As an example +/-0.5s and +/-5s have been mentioned for a couple of typical casesLTE FDD0.05ppmNA (except for MB-SFN+/-1us, LBS)LTE TDD0.05ppm+/-1.5usFigure 14不同无线制式的时钟同步要求从上表可以看出，有些无线制式不仅对时间频率有同步要求，而且对时间相位也有同步要求。以前，无线业务的时间同步信息都是从GPS来获取，但GPS安装、维护成本高，且依赖于其他国家的卫星服务，在通信安全方面存在严重弱点。IP RAN网络如果支持时钟同步技术，无线业务可以从IP RAN承载网获取时间信息，这样既节省无线网络时间同步的建设和维护成本，又安全可靠。3.2.5 业务安全无线业务的安全问题大部分由基站和基站控制器解决，但从数据传送的角度来看，无线业务的媒体，信令和网管等流量需要安全隔离，避免相互干扰，在IP RAN承载层面，即需要对媒体，信令和网管等流量类型建立隔离的传送通道。IP RAN承载层面通道技术的选取需要考虑承载网络设备特点和场景需要。3.2.6 业务广覆盖为了达到良好的无线信号覆盖率，一般情况下，无线基站有数量大，且分布的地域广的特点。相应的，这对IP RAN网络也提出了接入设备广覆盖的要求，IP RAN网络设计时要充分考虑承载设备的可扩展性和可管理性。接入设备量大和部署环境复杂的特点对IP RAN承载网络的设备新建，设备配置，业务发放和设备调整提出了更高的要求。3.3 物理网络规划设计物理网络是一切网络业务承载的基础设施，物理网络设计直接决定了逻辑网络中各种协议的部署设计。广义上，物理网络设计涉及的范围比较广，本节内容仅介绍影响逻辑网络设计的关键物理设计因素，分别是设备选型和物理拓扑设计。3.3.1 设备选型设备如何选型，这是由市场前导因素决定，如主流技术趋势，市场前景，业务发展，客户技能水平，客户喜好/技术习惯，客户组织结构，客户历史网络情况，技术成本等。在进行IP RAN网络设计时，面对不同类型承载网设备组成的IP RAN网络，我们需要根据各种类型设备的特点进行最优的逻辑网络设计。3.3.2 物理拓扑设计一般来讲，IP RAN网络为达到广覆盖的要求，其网络结构都存在接入层和汇聚层，所以其物理网络的设计可以分解成以下几个层次：Figure 15物理拓扑设计层次1. 权衡链路失效的影响和技术成本，基站和接入设备之间一般不采用冗余连接（MPPP链路除外）。2. 接入层网络如果需要提供物理保护可采用多链路捆绑的树形/星形拓扑提供链路级保护，或者采用环形拓扑提供链路级和设备级保护；如果无保护需求，直接采用单链路的树形/星形拓扑。接入设备如果和传送设备共址，建议接入层网络借助传输环网的光纤资源组成环形拓扑结构。3. 接入层到汇聚层之间的拓扑根据实际情况采用“直连”，“双归”，“口字形”形式。4. 汇聚层对网络可靠性要求较高，一般采用环形冗余物理拓扑，提供链路级和设备级保护。5. 无线控制器与汇聚层设备之间一般采用“双归”拓扑，提供链路级和设备级保护。固定宽带承载网络的汇聚层以下基本采用树形/星形结构，与固定宽带承载网络物理拓扑设计相比较，IP RAN移动承载网络可靠性要求相对较高。物理拓扑的设计将影响到带宽规划，路由规划，逻辑通道的规划，还有可靠性部署等逻辑设计。值得注意的是，物理上的冗余不一定能够实现真正的业务冗余，真正的业务流量被承载在逻辑通道中，可能由于设备逻辑通道冗余技术的限制，业务流量实现不了真正的冗余。所以物理拓扑的冗余设计往往需要和设备可以支持的可靠性技术相结合考虑，如果设备在某些物理冗余场景下的可靠性技术有限制，那么物理上的冗余做得再好，也不能实现相应的业务可靠性。物理设备之间的连接关系确定后，接下来需要确定设备之间到底需要配置多大的物理带宽，这需要进行IP RAN网络带宽规划，带宽规划方法可以参考逻辑网络设计章节内容。对于支持双平面转发的MSTP+和RTN设备来说，其设备组网也会存在STM和ETH接口共存的情况。另外，为了满足无线业务时延要求，需要控制基站与基站控制器之间的网络直径和设备的跳数。可根据不同设备的报文处理时延和线路时延计算端到端的时延。3.4 逻辑网络规划设计3.4.1 设备/链路/逻辑通道的命名规范从网络管理的角度上讲，很多时候我们想简单直观的知道任何一台网络设备的型号是什么，放在什么地方，是什么功能角色，设备命名能够通过简单的方式告诉我们这些信息，所以设备命名可以尽可能多的体现这些信息。设计过程中，根据实际情况，设备命名可以参考如下关键信息：v 布放地域：包含城市，地区和站点，可以使用缩写v 网元功能：CSG，ASG，RSG等v 设备制造商： HW，Cisco，ZTE等v 设备类别：路由器（RT）C交换机（LSW）等v 设备型号v 同类型设备序列号很多时候我们不知道一个具体的物理端口连接到什么地方，有没有经过传输，传输的型号是什么等，我们可以采用端口描述来显示这些信息，建议端口描述至少包含如下信息：v 对方位置v 对方设备v 对方端口v 经过的设备从以上可以看到，与固定宽带承载网络设计中的设备和链路命名规范相比较，IP RAN移动承载网络设备和链路命名没有特殊之处。除了物理设备和物理链路的命名外，为了便于管理承载业务的逻辑通道，也需要对逻辑通道进行合理的命名。逻辑通道一般可理解为VLAN，Tunnel，PW和VRF。v VLAN命名一般直接采用业务类型进行描述v Tunnel是点到点通道，其命名方式可采用：编号+业务类型+源宿点网元+主备属性v PW同样是点到点通道，且一般又承载在Tunnel中，所以其命名方式可采用：编号+业务类型+源宿点网元+Tunnel编号v VRF命名可直接采用业务属性描述3.4.2 带宽规划IP RAN承载网作为无线基站和基站控制器通信的桥梁，其传输带宽直接决定无线业务的质量。IP RAN网络带宽规划必须满足一定时期内基站和基站控制器扩展的需要。固定宽带网络在进行带宽规划时，首先会通过一定时期内的业务用户数，渗透率，并发率，收敛比，还有业务带宽等信息的获取计算出流量模型，然后根据流量模型计算各接入设备接入的业务带宽，最后按网络层次累加计算出各网络层次需要的带宽。同样，在进行IP RAN承载网带宽规划之前，我们需要获知所有基站的话务模型，通过基站话务模型测算不同地区基站的上下行带宽需求，最后按网络层次累加计算出IP RAN各网络层次需要的带宽。带宽规划流程如下：Figure 16带宽规划流程值得注意的是，（1）以上流量规划流程没有考虑承载网络流量收敛比，根据客户网络情况，在计算带宽时需要把每个网络层次流量乘以收敛比。收敛比其实是一个经验值，没有固定的标准，不同地区的网络由于通信消费习惯的不同，其收敛比也存在差异，所以我们可以根据客户历史网络的经验值来合理设定收敛比。（2）建议采用基站的平均上下行带宽作为带宽规划的基数，而非采用最大上下行带宽。因为无线语音业务带宽相对无线数据业务带宽来讲，比例是比较低的，且无线语音业务一般都会在IP RAN网络中采用WFQ机制进行足够的带宽保证，所以即使网络拥塞，无线语音业务也不会受到太大的影响，而无线数据业务在流量突发情况下的短暂拥塞对用户业务的体验不会造成太大的影响。采用基站平均上下行带宽作为带宽规划的基数能提高IP RAN的基站承载能力。针对树形和环形拓扑的网络层次，其带宽考量有稍微差异。在计算树形网络拓扑的带宽需求时，各设备上行链路的带宽需求等于下行链路带宽总和。在计算环形网络拓扑的带宽需求时，我们需要按照最坏的情况，把环上所有设备的上行带宽进行累加，得出环上的带宽需求，这样才能保证故障情况下的带宽需求。另外我们可以采用逻辑通道技术使环上的流量均衡分布，避免故障情况下所有流量的切换，缩小影响范围。Figure 17环形和树形拓扑上流量规划的区别带宽规划的结果将影响到QOS的设计和可靠性的部署，同时也会反向修正物理拓扑的设计。3.4.3 VLAN规划VLAN作为一种静态的逻辑通道普遍应用在传统固定宽带网络中，但由于其缺乏逻辑通道管理，检测和倒换机制，再加上其规格限制（1-4094），所以在网络管理和网络性能相对比较严格的IP RAN承载网，VLAN技术如果用于建立端到端逻辑通道，就有些显得力不从心。在IP RAN承载网中，端到端逻辑通道主要采用L2/L3VPN技术。VLAN技术在IP RAN承载网中主要用于业务的识别，逻辑通道的映射，还有网络互连子接口的识别。需要注意的是，TDM和ATM无线业务承载在专门的时隙隧道中，不需要通过VLAN进行识别和传送，所以仅仅ETH无线业务需要进行VLAN的规划。我们可以通过VLAN对不同类型且需要在承载网络进行安全隔离的无线业务流量进行标记。理想情况下，基站会出3个VLAN，分别代表信令面，用户面和维护面。在一些情况下，基站也可能只出1个VLAN，信令面，用户面和维护面用一个VLAN标识。根据IP RAN承载网选择的逻辑通道技术的不同，VLAN规划将分为以下三种场景： 场景一Figure 18 VLAN规划场景1基站的信令面，用户面和维护面的流量经过不同VLAN标识后，进入IP RAN承载网，在承载网的边缘设备上，不同VLAN的流量被映射到不同的“点到点”逻辑通道，最后通过“点到点”的逻辑通道把流量汇聚到连接基站控制器或路由器的汇聚设备上，然后连接基站控制器或路由器的汇聚设备根据不同点到点逻辑通道把流量映射到不同的VLAN中，传送给基站控制器和路由器。从上面的图例可以看到，一台承载网汇聚设备下所连接的所有基站的信令面，用户面和维护面的VLAN都必须不一样，否则业务的区分和通道之间的映射将会出现问题。场景一的VLAN规划方式下，不同基站的不同业务能够在承载网络上达到完全隔离，安全性很高，但是也存在一些不足之处，首先，由于每个基站的VLAN都不同，且基站VLAN和承载网上逻辑通道有强耦合关系，这将会给基站初期部署或后期调整带来一些麻烦；其二，由于承载网上设备的规格限制，L2VPN通道可能存在扩展性的问题；其三，对于处理VLAN能力不够的基站控制器来讲，面对大量需要处理的VLAN，这也是一个挑战（一些基站控制器只能处理少量的VLAN）。 场景二（option 1）Figure 19: VLAN规划场景2-1基站的信令面，用户面和维护面的流量经过不同VLAN标识后，进入IP RAN承载网，在承载网的边缘设备上，不同VLAN的流量被映射到“点到多点”逻辑通道，最后通过“点到多点”的逻辑通道把流量汇聚到连接基站控制器或路由器的汇聚设备上。与场景一相比较，场景二（option 1）中，一台承载网汇聚设备下所连接的所有同类型基站的信令面VLAN一致，用户面VLAN一致，维护面VLAN也一致，所以对于同一类型的所有基站，基站控制器所要处理的VLAN数量仅有3个。场景二（option 1）的VLAN规划方式下，不同基站的同一业务在承载网络上属于同一广播域，未进行隔离，安全性差。但其优点是，首先，基站初期部署或后期调整比较方便简单；其二，对于同一类型的所有基站，基站控制器仅仅需要处理3个VLAN。 场景二（option 2）Figure 20: VLAN规划场景2-1为了提高场景二（option 1）下VLAN设计的安全性，我们可以把归属到一台承载网汇聚设备的基站分成若干个组，比如上图，我们把基站1和基站3看成组一，这组基站的信令面VLAN一致，用户面VLAN一致，维护面VLAN也一致，我们把基站2和基站4看成组二，同样该组内的基站信令面VLAN一致，用户面VLAN一致，维护面VLAN也一致。但组一和组二中的基站信令面，用户面，维护面VLAN各不相同。不同组内的相同基站业务进入同一“点到多点”的L2VPN逻辑通道。该场景下，不同基站的同一业务被划分在若干个广播域，基站业务的安全性有了一定的提高。 场景三Figure 21: VLAN规划场景3基站的信令面，用户面和维护面的流量经过不同VLAN标识后，进入IP RAN承载网，在承载网的边缘设备上进行三层终结，然后进入L3VPN。同样基站控制器也直接把业务三层终结在汇聚设备上，并进入L3VPN。该场景下，对于同一类型基站只需要规划3个VLAN，基站之间的流量可以通过路由策略进行隔离或互通，相对比较灵活，安全性好，同时基站初期部署或后期调整也容易。以下是VLAN规划的三种场景比较:场景VLAN设计描述优缺点场景一不同基站的不同业务VLAN完全不同安全性好，基站初期部署或后期调整很麻烦，且基站控制器需要处理大量的VLAN场景二option 1不同基站的相同业务的VLAN一致，仅需要3个VLAN安全性差，基站初期部署或后期调整很容易，基站控制器需要处理的VLAN少option 2不同基站的相同业务被分成若干个组，每个组中的相同业务的VLAN一致，不同业务的VLAN不同安全性一般，基站初期部署或后期调整相对容易，基站控制器需要处理的VLAN较少场景三不同基站的相同业务的VLAN一致，仅需要3个VLAN安全性好，基站初期部署或后期调整很容易，基站控制器需要处理的VLAN少Figure 22: VLAN规划的3中场景比较从以上比较来看，场景三下的VLAN设计最优，但是往往根据IP RAN承载网的设备选型不同，场景三并不一定能很好的支持，比如PTN设备三层功能很弱，无法很好的支持L3VPN，这种情况下VLAN设计只能遵循场景一或二。3.4.4 IP规划数据通信网络的IP地址规划一般需要遵循以下几点总原则：v 连续性：IP地址的分配尽可能连续，这有利于路由聚合和安全控制v 灵活性：IP地址的分配需要有足够的灵活性，满足各种业务接入的需要v 扩展性：IP地址的分配要由业务来驱动，按照业务量的大小分配适当的地址段v 合理性：采用VLSM技术合理分配IP地址，保证IP地址的利用率v 网络设备的链路接口和Loopback接口尽可能使用公网地址IP RAN网络IP地址的分配包括三个方面：v 网络设备Loopback地址v 网络设备链路地址v 基站和基站控制器业务地址根据IP地址模式和分配方式，IP RAN网络IP地址的分配可以采用如下组合：Figure 23: IP地址规划组合v 一般情况下，对于IP RAN网络设备的互联地址和Loopback地址都采用私网静态IP。但如果IP RAN网络融合了固网业务，且IP RAN网络需要和公网互操作，则IP RAN网络设备的互联地址和Loopback地址需要采用公网静态IP。v 基站和基站控制器地址可以采用私网静态IP。往往在一些场景下，为了方便基站的部署，节约成本，基站会采用从承载网接入设备或基站控制器获取动态私网IP。如果IP RAN网络采用L2VPN逻辑通道，则基站直接从基站控制器侧动态获取地址；如果IP RAN网络采用L3VPN逻辑通道，则基站直接从IP RAN网络接入设备动态获取地址。Figure 24: 基站通过DHCP获取IP的方式3.4.5 IGP路由规划从前面“设备选型”章节的描述可以看到，对于USP传送平台的设备，其路由功能很弱，包交换的逻辑通道都通过静态方式建立，不需要借助动态路由功能。所以路由规划主要是针对基于路由平台设备来讲的。IGP 是IP网络的基石，通常用来承载设备之间互联网段路由和设备loopback地址路由。IGP协议直接关系到动态MPLS和动态VPN等业务功能的开展；且关系到网络流量模型，网络收敛性能，可靠性和安全性等重要参数。以下是IGP路由规划主要流程：Figure 25: IGP路由规划流程 IGP协议选取对于路由规划，首先要面临的问题是IGP协议的选取，目前主流的IGP协议是基于链路状态OSPF和ISIS。至于RIP和IGRP等基于距离矢量的协议，由于其扩展性差，所以基本可以不用考虑。OSPF和ISIS都被广泛成熟的使用过，无论从功能和性能上，两者难以明显分出仲伯。但相对OSPF，ISIS在网络设计上有两个突出的优点；其一，ISIS由于其产生的链路状态报文少，所以单域可以支持更多的设备；其二，ISIS协议报文直接封装在数据链路层，属于二层组播报文，不可路由，没有IP层攻击的风险，所以安全性相对较高。从设计的角度，以下是ISIS和OSPF的比较：比较点ISISOSPF适用范围一般用在大型ISP中在企业网和ISP中广泛使用复杂度产生更少的LSP，而且一般使用一个区域产生更多的LSP，一般配置多个区域可扩展性可以支持相当大的单个区域比较大的网络，一般划分多个