2023学年完整公开课版ipran技术简介

IPRAN技术简介1IPRAN技术基本原理2LTE承载需求分析3LTE承载解决方案目录4国内分组技术应用介绍小贴士：移动承载一页通BSC/EPCBSCTDM技术MSTP2G3G/LTE3G/LTE2G2G3G/LTE2G分组技术IPRAN/PTN移动承载3G/LTE什么是移动承载技术（网络）？

答：在本地网范围内，对移动业务（2G、3G、LTE等）进行承载的技术（网络）统称移动承载技术（网络）。在2G阶段业界普遍采用MSTP承载。2、什么是分组技术？

答：伴随3G/LTE无线业务需求增大（尤其是数据业务），MSTP带宽有限，需采用基于统计复用的分组交换技术缓解承载压力，新的分组技术包括PTN和IPRAN。3、IPRAN和PTN的区别是什么？

答：IPRAN和PTN的相同点是都支持分组交换，都能满足3G承载要求；不同点在于，PTN是二层技术，只能支持3G和少量大客户业务，而IPRAN是二、三层都具备的技术，可以承载3G、LTE、大客户、NGN、IPTV等综合业务。无线演进带来新需求MSTP后去向何方？3G2GLTE2009年2015年单基站带宽需求：2M单基站带宽需求：30M单基站带宽需求：150MMSTPBSCBSCBTSBTSBTSBTS二层组网二层组网三层组网同步/异步同步/异步同步/异步3G:大带宽LTE：更大带宽+三层组网?分组技术缓解承载压力Page5SDH硬管道分组弹性管道VC1VC2VC3SDHVCTun1Tun2Tun3FreeBandwidth

FlexibleTunnelMSTP通道交换无复用二层静态点到点连接PTN包交换统计复用二层静态点到点连接IP包交换统计复用二层动静态多点连接三层动静态多点连接承载网技术概述MSTP：（Multi-ServiceTransportPlatform）多业务传送平台PTN：（PacketTransportNetwork），分组传送网络IP/MPLS：（InternetProtocol）互联网协议，为路由器的主要协议MSTP静态二层网络静态二层网络动态二/三层IP网络路由器PTN主要应用于2G、大客户专线等较小颗粒的价值型业务承载静态MPLS（PWE3）技术，应用于2G/3G移动回传主要应用于互联网、固定宽带业务承载，向综合业务承载演进MSTPPTNIP/MPLSIPRAN/PTN设备定义Page7传统IP/MPLSMP2PLSPECMP/PHPIPForwarding依赖性MPLS子集：MPLS转发MPLS/PWE3架构GMPLS/PWE3

控制平面（可选）IP/MPLS根据传送需求增加的功能MPLS-TPBGP/PIM/MSDPOSPF/ISISUDP/TCPIPv4/Ipv6...L3VPNL2VPNVPLSMVPN…IPRAN设备：基于IP/MPLS，包含子协议MPLS-TPPTN设备：基于子协议MPLS-TP，二层转发传统的IP设备：基于IP/MPLS，IPRAN技术特点一：动态分布式技术Page83G2GLTECSGUPERSGPTN：网管集中控制IPRAN：设备分布式控制设备无控制层面，不进行拓扑学习，转发路径由网管人工下发；保护路径预先配置，网络异常时收敛速度快。设备有控制层面，进行拓扑学习，经过同步后所有设备的转发表一致；网络异常时靠协议收敛，也可预先配置保护路径。IPRAN技术特点二：天然支持多业务承载Page9引入三层技术的必要多点业务：固定互联网、三层大客户专线、IPTV、LTE等。能否用点到点技术模拟多点需求？业务流向相对固定的情况下可以。N（接入点）*M（业务点）过大时无法实现。三层技术天然支持多点互访，是多业务承载的必然。IPRAN技术特点三：按需建立业务路径Page10PTN：静态建立面向连接IPRAN：动态建立非面向连接

++++++++++++++++++原理：所有业务的转发路径和备份路径人为指，设备不处理网络拓扑信息；优点：设备压力小，成本低；业务路径可控缺点：无法支持点到多点额外，在业务路径经常变换时工作量较大。原理：设备启动协议掌握全网拓扑，指导业务转发；优点：支持点到多点业务模型，适合多业务承载。配置工作量小；网络自愈能力强。缺点：业务路径不可见。维护压力大，设备成本高IPRAN技术特点四：可靠性满足业务要求Page11技术保护项保护技术收敛时间PTNRNC/BSC双归MC-LAGMC-LMSPVRRP50msPW业务PWAPS50msLSP路径LSPAPS50msIPRANRNC/BSC双归E-VRRPE-APS50msPW业务PWRedundancyICBPW50msL3VPN业务VPNFRR200msLSP路径LSP1:1200msPage12IPRAN就是特点五：设备级安全性设计高管理安全业务安全组网安全设备安全PTN>路由器经过复杂Internet网络的洗礼，路由器具备更为丰富的设备安全防护特性路由器在“专网专用”的组网模式下同样具备非常高的安全性安全隐患很大程度上来源于业务的开放性、终端智能化，PTN承载开放性业务时将面临更严峻的挑战PTN与路由器通常均采用“带内网管”的方式进行管理，管理安全等级相当1IPRAN技术基本原理2LTE承载需求分析3LTE承载解决方案目录4国内分组技术应用介绍LTE业务对承载提出更高要求31542无线标准相位同步需求CDMA20003usLTEFDDNA(exceptforMB-SFN,LBS–4us)LTETDD3us网络规模增加，GPS部署困难，LTE阶段需重点考虑地面时间同步技术以手机电视为代表的eMBMS业务涌现，承载网络要支持组播LTE单站带宽超过150MEVDORA3.1M1X153.6K150M+LTE1GLTE-AdvancedLTE阶段，IPv6成为基本能力BSCeNBBSCEPCBackhaulLTE的X2/S1-Flex接口要求三层组网EPCeNBeNBeNBeNBS1-FlexX2X2X2LTE要求承载网具备灵活带宽扩展能力2001-20042004-20072007-20092009-20122013-??<5Mbps3~10Mbps3~10Mbps10~50Mbps空口技术带宽videophone&mobilestreamingmultimedia,mobilebroadbandinternetCDMA20001xDL:153.6KbpsUL:153.6KbpsEV-DORev.0DL:2.4MbpsUL:153.6KbpsEV-DORev.ADL:3.1MbpsUL:1.8MbpsEV-DORev.BDL:6.2-9.3MbpsUL:3.6-5.4MbpsLTEDL:100-280MbpsUL:34-68Mbps200~1000MbpsLTE-advancedDL:1000Mbps(?)UL:500Mbps(?)100~300Mbpshigherqualitymobileexperience,MobilebroadbandnotebookLTE阶段对承载带宽能力提升需求更强烈IPv6组播同步三层大带宽LTE点到多点业务模型要求三层组网LTE2G/3GBSCBTSBTS点到点业务模型网络扁平化，引入S1-Flex和X2接口，点到多点业务模型使用点到点二层技术会产生类N2问题，造成无线与回传网紧耦合二层组网aGW1aGW2aGW3aGWPoolS1S1X2eNodeBeNodeB三层组网eNBeNBeNBeNBeNBeNBeNBX2X2X2X2X2X2X2X2X2X2X2X2IPv6组播同步三层大带宽地面时间同步解决方案需重点考虑无线标准频率同步需求相位同步需求GSM0.05ppmNAWCDMA0.05ppmNATD-SCDMA0.05ppm3usCDMA20000.05ppm3usWiMaxFDD0.05ppmNAWiMaxTDD0.05ppm1usLTEFDD0.05ppmNA(exceptforMB-SFN,LBS–4us)LTETDD0.05ppm3us成本高GPS的硬件成本高

，且数量庞大。安装和维护费用也非常可观施工难度大GPS天线对安装环境有特殊要求，长距离下GPS天线馈线较粗失效率高，无失效备份保护GPS每年失效率大约在5％；基站每站只配置1块星卡，无失效保护可维护性差GPS失效需要现场硬件更换，无法远程维护存在安全隐患战争情况下GPS可能被关掉，从而造成整网的瘫痪频率同步SDHSyncE1588v2物理层分组域相位同步CES/TOPACR1588v2ACRNTPGPSIPCLK1588v21588v2ATRGPS时间同步解决方案存在的问题IPv6组播同步三层大带宽LTE制式上要求承载网全面支持IPv6TS36.414:S1datatransportTS36.424:X2datatransport2012年，国家发展和改革委员会办公厅发布《国家发展改革委办公厅关于组织实施2012年下一代互联网技术研发、产业化和规模商用专项的通知》，其中要求：移动网络关键网元设备均应升级支持IPv4/IPv6双栈协议新开展的业务具有支持IPv6的能力。未来，X2和S1业务都有IPv6传送需求全球主流运营商承载网标书中明确要求IPv6特性IPv4IPv62011.02LTE国际标准上已要求全面支持IPv6中国政府要求运营商部署IPv6IPv6组播同步三层大带宽eMBMS创新商业模式LTE单播数据互联网、SNS、购物…LiveTV（3频道）24小时标清频道直播晚间VoD推送闲置带宽~50GBytein8H体育赛事直播关键时段充分利用空余资源广告增值业务反向收费分类可订阅不扰民

使用10%空口资源开展多种增值业务，增加ARPU12345IPv6组播同步三层大带宽eMBMS业务要求承载网端到端支持IP组播投资用户数广播单播单播SINR=P1P2+P3+Pn组播SINR=P1+P2+P3Pn信噪比提升=单位Hz的带宽提升eMBMS把用户数跟网络容量解耦，适合广告、直播TV、信息推送等业务

eNodeBeNodeBeNodeBMobileServersMCE/MME/MBMSGW/BM-SCBackhaulNetworkeNodeBeNodeBeNodeBMobileServersMCE/MME/MBMSGW/BM-SCBackhaulNetworkMulticastDeployedUnicastScenarioP1P2P3单播模式CellEdgeUsersSignalNoiseP1P2P3MBSFN分发CellEdgeUsersSignalGain组播技术可有效降低承载成本、带宽消耗，提升传送效率IPv6组播同步三层大带宽IP三层组播技术是承载eMBMS业务的最佳选择IPv6组播同步三层大带宽3GPPTS36.440中明确指出M1接口(回传网)必须使用IP组播技术来实现方案方案优点缺点三层组播PIMSSM简单易部署无二层组播VPLS菊花链

DaisyChain暂无1、方案复杂，逐跳配置PW、LSP保护；需引入P2MP简化配置，但支持厂商少

2、配置错误形成环路后有广播风暴风险mVLAN简单易部署1、环路广播风暴风险

2、二层设备必须支持IGMPv3Snooping，支持厂商少核心汇聚三层组播

接入单播混合方案接入层无需引入任何组播协议1、业界没有采用这种方式的先例，风险极大；

2、针对汇聚节点的故障无法进行保护；

3、汇聚节点针对PW做复制，对汇聚节点压力增大20倍；

4、针对PW进行复制，接入层带宽消耗增加10倍；

5、汇聚节点PIM组播到PW的桥接转发模式，多数厂家不支持；组播可选方案优劣分析LTE承载网后续将面临更多挑战IP城域网163CN2传输骨干宽带接入网MSTP传送网TDM专线3G/LTE专线HSI互联网业务电信级业务TDM精品业务IPRAN移动数据业务专线大容量高品质可扩展建网成本急剧提升接入场景多样化运维转型压力倍增SDHIP2-3年技能转型周期PWE3LSPMPLSTPL3VPNVPLSBGPOSPFIS-ISPIMMSDPMPLSRSVPTELDPCSPFIPv6APSLAGETHVLANSNMPIGMPQoSSDHPDHRIP宏站宏站小站补盲吸热结构化降成本是控制整网CAPEX的关键双核心扁平化结构环形结构DOA3.1M1X153.6K150M+LTE1GLTE-AVCVCVCSDHVCLTE3G基站带宽不断提升网络规模持续扩张SDH无统计复用能力ERER网络扁平化降低端到端时延，提升用户体验减少网络层次，降低维护压力双核心架构提升架构与流量模型的匹配度核心需具备大容量及高扩展性汇聚层口字型组网提升带宽利用率，降低时延提供双节点保护，提升可靠性承载分组化适应业务IP化，引入统计复用，提升承载效率全场景接入能力适配差异化承载需求最后一公里：运营商接入资源多样化室外挂墙抱杆安装室内挂墙街边柜0.5km：MW,xDSL2km:PON1km：Fiber,xDSL站址获取困难，利旧小灵通站/新建小站将大量存在，安装环境复杂化承载设备小型化、易部署、全室外安装、灵活取/供电，适应多种安装环境要求提供Fiber,xDSL,PON,MW等多种接入方式，充分利旧最后一公里现网资源Macro+eRelay+MicrocoordinatednetworkMacroCellMicroMicroMicroMicroMicroMicroMicroMicroMicroMicroMicroMacroCellMacroCellMacroCell创新运维模式应对IP转型压力即插即用，一次进站免软调施工人员一次进站安装设备，设备上电后自动获取IP，网管自动上线；配置信息远程下发，免现场软调；SDH-Like网管，SDH-Like体验可视化二三层业务开通、调整，屏蔽IP协议细节，简化人机接口；业务/时钟路径、状态实时监控，一切尽在掌控；一键式告警分析，直击故障根因告警关联，屏蔽无效衍生告警；告警抑制，抑制海量重复告警；海量告警，故障排查困难IP基础差，全新业务开通模式海量设备开局，工作量大故障!故障!故障!故障!故障!故障!SDHIPPWE3LSPMPLSTPL3VPNVPLSBGPOSPFIS-ISPIMMSDPMPLSRSVPTELDPCSPFIPv6APSLAGETHVLANSNMPIGMPQoSSDHPDHRIP1IPRAN技术原理2LTE承载需求分析3LTE承载解决方案目录4国内分组技术应用介绍LTE端到端建设模式及需求分析核心承载网本地回传网EPC建设模式：初期省会集中建设；LTE流量分布：从各本地网向省会集中；（如何承载？）LTE带宽需求分析：按照每eNodeB基站150Mbps带宽需求，大本地网4500个基站估算，考虑1:6收敛，大型本地网出口流量约112Gbps（如何控制成本？）LTE业务质量要求：（如何保证？）业务时延<=10ms信令时延<=100ms丢包率<=10-5抖动<=4msBAAAAABBTS/eNodeBBSC/PCFS/PGWMME省会城市非省会城市BAAAAABBTS/eNodeBBSC/PCF非省会城市BAAAAABBTS/eNodeBBSC/PCF媒体流信令流时间同步网管运维承载方案组网方案建设思路LTE端到端承载网络建设思路LTE端到端承载方案PEPPPEEPCCN2非省会AAAAA基站省会BBAAAAA基站BBBSCBSCOptionA跨域AAAAA基站非省会BBERERMCEPEPERERPPEMCECECECECEBSCERERCECEPEPOptionA跨域PEPCN2CoreOptionA跨域1省会新建EPCCE或利旧MCE，作为全省LTE业务的集中点，接入EPC网元；2各本地网新建大容量RANER设备，作为本地出口，省会上联MCE，非省会上联CN2PE；3各本地网新建BSCCE或利旧MCE，用于接入BSC网元，汇聚端口；4B类上联核心ER，实现扁平化组网；5A类设备按照原有模式建设；12234523345456原CN2网络层次多，需考虑扁平化改造；6LTE3G时间同步网管运维承载方案组网方案建设思路面向LTE的分组网带宽模型推算接入层汇聚层BSC/RNC/aGWBTS/NB/eNB按照每节点接入3G基站带宽50M、LTE基站带宽150M计算，单节点接入带宽为200M；按照每接入环接入8-10个接入节点计算，接入环总业务带宽需求为1.6-2G；考虑到带宽冗余，建议采用10G接口；按照每对汇聚设备接入10个接入环计算，每对汇聚设备接入带宽为1.6G-2G；按照每个汇聚环共有6个汇聚设备计算，每个汇聚环上所需带宽为4.8-6G;考虑到带宽冗余，建议初期采用10G接口；考虑到LTE末期，带宽需求会突破30G；按照每对核心接入2000个接入节点计算，每对核心设备的带宽压力为400G；考虑到大客户专线等业务，核心层带宽压力可能突破640G；考虑到LTE后期带宽的增长，核心设备带宽压力会突破1.28T；核心层IPSecIPv6组播三层带宽及拓扑设计Page30宏站基站接入方式基站主备接入方式BBU（集中）接入方式A1X+DOeNodeBBTSLTEA1XeNodeBBTSLTEDO1X及DO统一通过一个FE（电）接入或者分别通过两个FE（电）接入LTE通过一个GE（光）接入基站通过主备端口接入，正常情况下主用端口工作，并定期发送免费ARP，备用端口不收发报文需通过PW+L3VPN的N:1方式承载ABTS/eNodeB主备AAAABB针对BBU集中在汇聚机房布放的场景，需增加A类设备组环，将多台BBU分担到多台A类设备上，避免B类设备单点故障，同时建议采用可靠性更高的A2设备。集团规范明确要求B类不允许直接接基站；基站接入方式时间同步网管运维承载方案组网方案建设思路LTE承载方案拓扑设计：接入采用10GE环基站基站基站基站1、新建接入环以10GE环和10GE环带GE链为主2、现有GE环可通过裂环或套环的方式进行扩容拓扑1：接入10GE环拓扑2：接入10GE环+GE链方案1：裂环，对现网业务影响较大方案2：套环，设备端口扩容量大IPSecIPv6组播三层带宽及拓扑设计汇聚层拓扑设计：口字型拓扑更适合大容量组网注：以欢聚环上有6台设备，总流量需求为30G为模型汇聚环/10G核心层多汇个10G环叠加采用口字型拓扑引入高速率端口核心层10G10G10G10G10G汇聚环/40G、100G核心层每设备端口消耗总光纤消耗总带宽扩展性推荐理由6×10G上行330G整环叠加在原有10G环的基础上好扩容2×10G上行360G按需增加链路新建网络，最优组网2×100G上行140G/100G整环叠加40G\100G端口成本迅速下降IPSecIPv6组播三层带宽及拓扑设计IPRAN目标组网拓扑接入层汇聚层BSC/RNC/aGWBTS/NB/eNB核心层IPSecIPv6组播三层带宽及拓扑设计L3VPN业务承载方案说明针对3GPS/LTE/三层ETH专线业务，建议方案为HVPN（分层VPN方案），业务端到端管理，简化运维。此方案部署成熟，已在多个本地网商用部署。PWPW3GPS/LTE/三层ETH专线L3VPNL3VPN2G/3GCS/二层TDM专线PIMSMPIMSMLTEeMBMS组播PW/VPLSPW/VPLS二层ETH专线接入层汇聚层业务层端BSC/RNC/aGWBTS/NB/eNB核心层IPSecIPv6组播三层带宽及拓扑设计Page353G/LTE基站承载方案：PW+L3VPN时间同步网管运维承载方案组网方案建设思路汇聚层核心层接入层BSCBTS/eNodeBAAAAABBL3VPNPWL3VPNPWPrimaryPWStandbyPWBBL3VPNonL3VEPWonL2VE子接口L3VPNonL3VEPWonL2VE子接口ARANERRANERBSCCEBSCCEL3VPNEPCAAL3VPNonL3VEPWonL2VE子接口L3VPNonL3VEPWonL2VE子接口L3VPNonL3VEPWonL2VE子接口L3VPNonL3VEPWonL2VE子接口1:1模式，基站独占网关，1个PW对应1个三层接口BBPWonL2VE子接口PWonL2VE子接口AAAL3VPNonL3VEDot1Q子接口PWonL2VE子接口PWonL2VE子接口L3VPNonL3VEDot1Q子接口PWonL2VE子接口PWonL2VE子接口N:1模式，基站共享网关，N个PW对应1个三层接口Page363G/LTE基站承载方案：CE+L3VPN时间同步网管运维承载方案组网方案建设思路BBAAVlan:100Vlan:200Vlan:100Vlan:200Vlan:100Vlan:200Vlan:100Vlan:200Vlan:100Vlan:200Vlan:100Vlan:200IGP1forlocalVRF1onVlanif200100200IGP1forLocalVRF1onVlanif100方案2：单跳方案Subif1Subif2Subif1Subif2IGP1forLocalVRF1IGP2forLocalVRF2Subif1Subif2Subif1Subif2IGP1forLocalVRF1IGP2forLocalVRF2Subif1Subif2Subif1Subif2IGP1forLocalVRF1IGP2forLocalVRF2方案1：多跳方案汇聚层核心层接入层BSCBTS/eNodeBAAAAABBRANERRANERBSCCEBSCCEEPCL3VPNMVRFTunnelPage37E1基站承载方案：MS-PW时间同步网管运维承载方案组网方案建设思路PWTunnelPWPWPWTunnelPWPWPWTunnelPWPWTunnelPWPWPWN*E1N*E1N*E1E1/STM-1出于承载效率、时钟同步要求、时延差等要求，建议E1基站继续通过MSTP承载，或者采用混群的方式汇聚层核心层接入层BSCBTS/eNodeBAAAAABBRANERRANERBSCCEBSCCEEPC端到端eMBMS组播方案IPSecIPv6组播三层带宽及拓扑所设计ATN910ATN910IATN950ATN950BCX600-X3CX600-X8CX600-X16端到端组播方案GlobalIP+PIM/VPLS菊花链GlobalIP+PIMIGMPL3VPN单播PWL3VPN组播eMBMS-GWeNodeB接入汇聚核心插卡式IPSec解决方案+IPSecLicense1:1配置IPSec分布式IPSec方案，性能最优整机吞吐量并发隧道数每秒可建立会话数实现IPSec热备IPSecIPv6组播三层带宽及拓扑设计IPSecIPv6组播三层带宽及拓扑设计新加坡M1LTEMBB网络的IPRANIPV6解决方案ISPISPHLRSGSNCGNE40EDNSNE40ESGSNROCMOCGGSNNAT64CGGGSNNE40ENE40EHLRDNSNAT64IPv6IPv4IPv4&6M1IPv6项目背景预计IP地址9月耗尽。要求9月前提供MBBIPv6接入商用。我司提供的M1移动宽带系统已经经常出现IP地址低下的告警。MBBIPv6接入是M1商业发展紧迫需要，有明确商用性。E2E解决方案是我司提供，方案落地的通用性和可复制性强。M1IPv6项目是南太核心网战略项目。M1客户目标要求9月份对MBB（包括GUPS和LTE-EPC）IPv6商用特性进行测试，并于11年底之前进行IPv6商用放号。1IPRAN技术原理2LTE承载需求分析3LTE承载解决方案目录4国内分组技术应用介绍2009年中国市场启动分组建设，IPRAN/PTN各有应用Page422009年2011年2010年经过调研，现有MSTP网络资源够用，认为分组技术不成熟，暂不进行建设IPRANPTNMSTP大力发展3G启动分组研究，由传输专业操作，倾向PTN，但综合承载需要三层功能无法回避，摇摆中持续加大PTN建设规模，覆盖全部3G基站；在8个本地网启动IPRAN/PTN试点，结论是均可满足移动承载要求网发启动以IPRAN为主的测试和集采，IPRAN成为主流模式，厂家纷纷跟随由于LTE需求，PTN需要三层功能，需要现网设备进行升级改造进行PTN网络的规模建设，实现TD数据业务承载2012年科技委会议认为IPRAN/PTN都不成熟，需继续研究持续进行IPRAN建设；面对LTE进度加速，研究IPRAN承载LTE的方案逐步清晰IPRAN的技术方向，启动覆盖全国的IPRAN建设；IPRAN方案面向LTE承载需求2012年电信3G承载方案Page432009年~2012年，中国电信利旧现有IP城域网建设IPRAN，IPRAN只在接入部分建设，向上采用IP城域网扩容的方式承载3G流量；并从2011年开始进行了三次集采3G对IPRAN的承载要求不是很严格：3G单基站带宽需求为20~50Mbps；业务时延推荐小于40ms；丢包率：小于1/100；同步：CDMA2000需要时间同步；IPRAN相关建设市场空间分析❶IPRAN建设：❷IP城域网扩容+城域波分扩容：❸RANER新建：接入环汇聚LSWDSLAM个人宽带OLTIPTVInternet专线NGN163骨干网CN2骨干网RANERIP城域网3G基站大BRASCR集群CR集群SRETH专线AGSRRNCIPRAN❶❷❸BA2013年电信移动承载最新变化Page442013年LTE建设加速，考虑LTE的承载要求更为严格，因此电信集团在考虑采用在城域内端到端新建IPRAN的方式进行LTE承载：LTE的承载要求比3G更为严格：LTE单基站平均带宽要求超过150Mpbs。业务时延推荐小于10ms、最优小于5ms；丢包率：小于1/1000同步：TDD需要时间同步，FDD初期需频率同步IPR