IPRAN技術(shù)在高速公路通信中的應(yīng)用

張海泉 王天成

【摘要】? ? 本文將重點圍繞IPRAN技術(shù)在高速公路通信中的應(yīng)用為核心開展論述，分析IPRAN技術(shù)的具體應(yīng)用，希望能夠為相關(guān)工作提供理論上的參考。

【關(guān)鍵詞】? ? IPRAN技術(shù)? ? 高速公路? ? 通信

相關(guān)背景

科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展促使各個行業(yè)均獲得了極大程度的提升，特別是現(xiàn)階段大數(shù)據(jù)時代下對信息的需求量越來越高，這也對網(wǎng)絡(luò)運營商的要求更加嚴(yán)格。而我國整個交通網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展，其中就需要各類技術(shù)的支持。以高速公路通信系統(tǒng)為例，從技術(shù)上而言主要分為三類，分別為基于電路交換的傳輸系統(tǒng)、基于分組交換的傳輸系統(tǒng)、基于波分復(fù)用的傳輸系統(tǒng)。

然而其中隨著IP業(yè)務(wù)量的增加，既往采用的低速業(yè)務(wù)量已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)階段的發(fā)展形勢，而基于分組交換的傳輸系統(tǒng)應(yīng)借助優(yōu)秀的性能，因此近些年在高速公路通信系統(tǒng)中有著十分廣泛的應(yīng)用。

一、關(guān)于IPRAN技術(shù)

將IPRAN技術(shù)的概念拆分來，其中RAN是指無線接入網(wǎng)，IP RNA的意思即為無線接入網(wǎng)IP化，屬于基于IP的傳送網(wǎng)，作為一種以2層3層技術(shù)相結(jié)合的方式承載業(yè)務(wù)傳輸，這種技術(shù)目前在中國電信，中國聯(lián)通等運營商網(wǎng)絡(luò)中被廣泛應(yīng)用。以路由技術(shù)為核心能具備電路仿真同步三層調(diào)度的能力，極大程度的提高了OAM的能力和保護能力。該技術(shù)共分為核心層、匯聚層、接入層3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

設(shè)備提供人員通過設(shè)置可以將5級QoS保障系統(tǒng)提供出來，這種客戶端到客戶端的QoS技術(shù)能夠在VPN中立足于優(yōu)先等級展開調(diào)度和排序，從而確保承載網(wǎng)絡(luò)的效率與傳統(tǒng)的傳承與其他技術(shù)相比，該技術(shù)有著十分明顯的性能。

二、IPRAN技術(shù)的優(yōu)劣勢

2.1優(yōu)勢

IP RAN采用分組化路由器設(shè)備組網(wǎng)，以IP/MPLS動態(tài)技術(shù)為基礎(chǔ)，具備大帶寬、高可靠、低時延、低成本、全業(yè)務(wù)、E2E QoS特點，已成為移動回傳網(wǎng)主流組網(wǎng)方案。IP RAN滿足2G、3G、LTE/LTE-A基站接入，用于無線語音、移動寬帶多業(yè)務(wù)承載，也用于電信級政企業(yè)務(wù)承載，滿足運營商固移融合全業(yè)務(wù)運營要求。

相對傳統(tǒng)分組網(wǎng)，IP RAN網(wǎng)絡(luò)中引入BFD、FRR、隧道保護、路由快速收斂等技術(shù)保證網(wǎng)絡(luò)毫秒級可靠性，支持1588、同步以太網(wǎng)，滿足基站、TDM業(yè)務(wù)時鐘同步要求，通過E2E圖形化網(wǎng)管簡化業(yè)務(wù)部署，保證大規(guī)模組網(wǎng)能力，降低運維成本[1-2]。

將技術(shù)與傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)相比，以該技術(shù)承載業(yè)務(wù)類型更加豐富，且具備較強的承載能力。另外其還能夠承載各種所需要的網(wǎng)絡(luò)，例如大流量高質(zhì)量傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)，專玩3G LTE基站業(yè)務(wù)等多種了網(wǎng)絡(luò)，另外該技術(shù)還能夠使路由器的性能得到進一步的保障，確保網(wǎng)絡(luò)運行的有效性[3]。該技術(shù)還可通過運用BF dhi檢測機制進行實時監(jiān)測，確保整個聯(lián)絡(luò)更加可靠，IPRAN技術(shù)對QoS的質(zhì)量提供了極高質(zhì)量的保障上通過立足于流量對局域網(wǎng)的日子協(xié)議進行分級，確保每一個級別的業(yè)務(wù)承載質(zhì)量均達到要求。將其與MSTP相比，展示出明顯的優(yōu)勢，見表1。

2.2劣勢

但是相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的自愈保護能力，網(wǎng)絡(luò)資源保護能力方面該技術(shù)要明顯較弱，這是因為該技術(shù)主要借助雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測，需路由器冗余協(xié)議，流量工程等來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的保護[4]，雖然奇異能夠支撐現(xiàn)有的業(yè)務(wù)需求，但是比起I pin技術(shù)仍然更弱，另外，該技術(shù)OEM能力也較弱.。

三、IPRAN技術(shù)在告訴公路通信中的應(yīng)用分析

3.1實例概況

雙石樞紐互通立交位于江西省XX縣XX村附近，連接XX高速公路。本互通立交采用半定向與半苜蓿葉組合式樞紐互通（三個定向匝道+一個環(huán)圈），交叉樁號為K63+579.726=K69+041.075，交角為76°38'32"，主線及匝道均上跨XX高速與XX一級公路，互通立交區(qū)間為K62+760～K64+385.794（XX高速公路K68+300～K70+000），互通區(qū)地形起伏不大，互通范圍內(nèi)各存在兩座橋梁跨越溪河支流;在K63+970處，XX高鐵上跨本項目（高鐵橋跨為40m+64m+40m）。雙石互通共設(shè)橋梁17座，共計4次跨越XX高速、5次跨越XX公路;雙石互通以主線3號橋為例，編制安全專項施工方案，互通區(qū)其余跨線橋梁的安全方案均參照本方案執(zhí)行。

雙石互通主線3號橋起點樁號為K63+524.726，終點樁號為K63+686.766，全橋長162.04m，本橋上跨XX高速、XX公路和E匝道，橋梁下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔樁、柱式墩，橋臺采用U型臺;其中1號墩位于E匝道（EK0+366.715處）右側(cè)邊坡上，2號墩位于XX高速的中央分隔帶內(nèi)（K69+000）：3號墩位于XX高速和XX公路之間，4號墩位于XX公路左側(cè)，上部結(jié)構(gòu)采用20+（27+32+27）+2×20m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼箱梁，橋梁分左右兩幅，左幅橋?qū)?1.75m，右幅橋?qū)?6.25m。

本次重點分析對XX高速公路階段的通信系統(tǒng)接入網(wǎng)的責(zé)任改造所有路段均要組建監(jiān)控收費辦公三個網(wǎng)絡(luò)，要求經(jīng)過組建與改造后，三個系統(tǒng)能夠獨立運行且互不干擾，僅在監(jiān)控中心進行必要的業(yè)務(wù)交匯，要求保證數(shù)據(jù)的可靠性和安全性以及業(yè)務(wù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，在通信系統(tǒng)組建與改造過程中。通過綜合對比各種承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢與缺點，最終確定采用IPRAN技術(shù)作為監(jiān)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的傳輸機制，其中采用10GE等級收費，IP網(wǎng)絡(luò)層也采用基GE等級[5]。

整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)第一核心層用于連接業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在監(jiān)控中心中設(shè)置一套設(shè)備，構(gòu)成異地備份匯聚層和接入監(jiān)控中心，接入層由路段各站點組成自愈網(wǎng)環(huán)，接至匯聚層設(shè)備與匯聚層環(huán)網(wǎng)構(gòu)成相切環(huán)，在各處IP設(shè)備上通過虛擬局域網(wǎng)劃分技術(shù)，將不同應(yīng)用分為多個相互間隔的子網(wǎng)，確保每一個分系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全。

考慮到IP RAN核心設(shè)備單機交換能力要求從數(shù)百G到數(shù)十T，單槽位支持100GE/200GE/400G吞吐能力，隨著芯片技術(shù)發(fā)展以及未來5G需求，單槽T級別的吞吐能力需求也逐步迫近，支持10GE、40GE、100GE端口，隨著超100G技術(shù)研究，未來可以支持更高密度端口。扁平化組網(wǎng)要求核心路由器設(shè)備支持高密度10GE/40G/100GE單板，單機支持槽位數(shù)要求比較多[6]。

IP RAN主要承載無線業(yè)務(wù)、政企網(wǎng)業(yè)務(wù)，50ms級電信級可靠性成為業(yè)界基本要求[7]。IP RAN的高可靠性要求有：故障快速感知、轉(zhuǎn)發(fā)面的快速切換、路由層面的快速恢復(fù)，以及轉(zhuǎn)發(fā)架構(gòu)實現(xiàn)下一跳分離BGP-PIC（BGP Prefix Independent Convergence）等技術(shù)。IP RAN故障檢測技術(shù)依靠的是BFD（Bidirectional Forwarding Detection）檢測，包含PW-BFD、IGP-BFD、BGP-BFD、Peer-BFD、Static route BFD、VRRP-BFD、PIM-BFD、LSP-BFD、LINK-BFD等多種BFD檢測技術(shù)，也支持CFM等檢測技術(shù)。轉(zhuǎn)發(fā)面通斷性檢測需要基于硬件檢測，以滿足毫秒級的故障切換要求[8]。對于光質(zhì)量降質(zhì)、鏈路裂化等，也能通過CRC、EHT-LM等技術(shù)進行檢測，觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)切換，支持通過BFD、PW oam-mapping等技術(shù)實現(xiàn)故障的映射[9]。

通過在這個做IP RAN設(shè)備上，虛擬局域網(wǎng)劃分技術(shù)將不同應(yīng)用分為多個相互間隔的滋味，三層功能主要基于IP的路由技術(shù)實現(xiàn)，提供給各個職位之間互相通信的能力，可通過訪問控制對子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)訪問進行安全控制確保功能正常。

四、結(jié)語

IP RAN技術(shù)具備大帶寬、高可靠、低時延、低成本、全業(yè)務(wù)特點，要求高精度時鐘同步和圖形化運維網(wǎng)管能力，是無線回傳網(wǎng)的主流承載方案。IP RAN具有強大的方案演進能力，用于無線語音、移動寬帶、政企業(yè)務(wù)承載，IP RAN逐步替換傳統(tǒng)SDH/MSTP傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為業(yè)界共識。固移融合承載成為IP RAN發(fā)展的新趨勢，IP RAN向SDN、5G承載方向發(fā)展已經(jīng)成為業(yè)界研究的熱點。

參? 考? 文? 獻

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