IP RAN介绍及关键技术原理学习笔记

IPRAN技术原理介绍1.技术起源

RAN的传统传输方式：

RAN传输新需求:

1.1IP RAN概述

IP RAN网络架构：

2.I P RAN协议栈

2.1Iu-cs接口IP传输协议栈

Iu-r接口IP传输协议栈

不同的Iub接口组网：

4.I P RAN与PTN的区别

IP RAN是用的L3+L2的技术，在核心汇聚层用L3VPN 在接入层用的是L2VPN。这个技术偏向路由器属于2/3层的设备。在核心层主流用ISIS协议，接入层用OSPF协议。业务采用多段伪线的方式。其倒换机制比PTN丰富安全，但存在路由重优化的时间缺陷。

PTN用的L2VPN技术，属于2层设备。配置采用点到点业务配置方法，保护是基于隧道的保护方式。

传统IP RAN/PTN设备定义：

长期以来，PTN阵营和IP RAN阵营互相诋毁，相互攻击对方的弱点。如果从应用的角度来说，技术的优劣是次要的，关键是要找到最适合自己业务特征的技术，方便业务开展和维护。

传统IP RAN/PTN设备定义

IP RAN/PTN原理比较

长期以来，PTN阵营和IP RAN阵营互相诋毁，相互攻击对方的弱点。如果从应用的角度来说，技术的优劣是次要的，关键是要找到最适合自己业务特征的技术，方便业务开展和维护。

传统IP RAN/PTN设备定义

IP RAN/PTN原理比较

IP RAN对PTN的攻击点

1.IP RAN设备安全性优于PTN：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

2.PTN与现有IP、MSTP网络互通时，业务无法端到端建立

3.PTN端到端必须用同一厂家设备，网络扩容、优化受限

4.IP RAN是分组传送技术发展方向

•标准化方面：T-MPLS已终止，MPLS-TP发布延迟

•产业链：支持IP RAN的设备制造商比PTN多

•互通性：IP RAN标准化程度高，互通良好；PTN设备间无法互通

•应用：IP RAN在全球综合承载广泛应用；PTN适合纯移动回传；

PTN对IP RAN的攻击点

1.缺乏快速可靠的网络保护和OAM故障检测机制，网络监控困难。

2.无实现时钟、时间同步传送的有效机制。

3.无连接的业务路径，延时、抖动、丢包率无法保证

4.传统路由器对TDM/ATM等传统业务的支持能力仍然较弱；

5.缺乏业务单板级的保护，设备复杂度高、成本高。

IP RAN的难点

5.联通IPRAN部署

6 从3G到LTE RAN的变化

LTE承载需求

7. IP RAN关键技术

7.1 VPN FRR技术

VPN FRR是一项旨在解决CE双归属网络中当PE设备故障时业务快速收敛的技术。

在网络高速发展的今天，三网合一的需求日益迫切，运营商对网络故障时的业务收敛速度非常重视，在任何一个节点发生故障时，相邻节点业务倒换小于50ms，端到端业务收敛小于1s已经逐步成为承载网的门槛级指标。

为了达到相邻节点业务倒换小于50ms、端到端业务收敛小于1s的要求，MPLS TE FRR 技术、IGP路由快速收敛技术都应运而生，但是它们都无法解决在CE双归PE的网络中，PE设备节点故障时的端到端业务快速收敛的问题。VPN FRR致力于解决CE双归这种最普遍的网络模型的端到端业务收敛问题，将PE节点故障情况下的端到端业务的收敛时间控制在1s以内。

技术简介

MPLS TE FRR是现有的解决故障快速倒换的最常用的技术之一，它的基本思路是在两个PE设备之间建立端到端的TE隧道，并且为需要保护的主用LSP（标签交换路径）事先建立好备用LSP，当设备检测到主用LSP不可用时（节点故障或者链路故障），将流量倒换到备用LSP上，从而实现业务的快速倒换。

从MPLS TE FRR技术的原理看，对于作为TE隧道起始点和终结点的两个PE设备之间的链路故障和节点故障，MPLS TE FRR能够实现快速的业务倒换。但是这种技术不能解决作为隧道起始点和终结点的PE设备的故障，一旦PE节点发生故障，只能通过端到端的路由收敛、LSP收敛来恢复业务，其业务收敛时间与MPLS VPN内部路由的数量、承载网的跳数密切相关，在典型组网中一般在5s左右，无法达到节点故障端到端业务收敛小于1s的要求。

VPN FRR利用基于VPN的私网路由快速切换技术，通过预先在远端PE中设置指向主用PE和备用PE的主备用转发项，并结合PE故障快速探测，旨在解决CE双归PE的MPLS VPN 网络中，PE节点故障导致的端到端业务收敛时间长（大于1s）的问题，同时解决PE节点故障恢复时间与其承载的私网路由的数量相关的问题，在PE节点故障情况下，端到端业务收敛时间小于1s。

技术原理

以L3VPN为例，典型的CE双归PE的组网图如下：

假设CE-B访问CE-A的路径为：CE-B——PE-E——P-C——PE-A——CE-A；

当PE-A节点故障之后，CE-B访问CE-A的路径收敛为：CE-B——PE-E——P-D——PE-B——CE-A。

按照标准的MPLS L3 VPN技术，PE-A和PE-B都会向PE-E发布指向CE-A的路由，并分配私网标签。

在传统技术中，PE-E根据策略优选一个MBGP邻居发送的VPNV4路由，在这个例子中，优选的是PE-A发布的路由，并且只把PE-A发布的路由信息（包括转发前缀、内层标签、选中的外层LSP隧道）填写在转发引擎使用的转发项中，指导转发。

当PE-A节点故障时，PE-E感知到PE-A的故障（BGP邻居DOWN或者外层LSP隧道不可用），重新优选PE-B发布的路由，并重新下发转发项，完成业务的端到端收敛，在PE-E重新下发PE-B发布的路由对应的转发项之前，由于转发引擎的转发项指向的外层LSP隧道的终点是PE-A，而PE-A节点故障，这段时间之内，CE-B是无法访问CE-A的，端到端业务中断。在传统技术中，端到端业务收敛的时间包括：

1）PE-E感知到PE-A故障；

2）PE-E重新优选PE-B发布的VPN V4路由；

3）PE-E将新的转发项下刷到转发引擎中。很明显，步骤2和步骤3的速度与VPNV4路由的规模相关。

VPN FRR技术对传统技术进行了改进：支持PE-E设备根据匹配策略选择符合条件的VPNV4路由，对于这些路由，除了优选的PE-A发布的路由信息（包括转发前缀、内层标签、选中的外层LSP隧道），次优的PE-B发布的路由协议（包括转发前缀、内层标签、选中的外层LSP隧道）也同样填写在转发项中。

当PE-A节点故障时，PE-E通过BFD、MPLS OAM等技术感知到PE-E与PE-A之间的外层隧道不可用，在典型组网中，端到端故障感知时间小于500ms。

当PE-E感知到MPLS VPN依赖的外层LSP隧道不可用之后，将LSP隧道状态表中的对应标志设置为不可用并下刷到转发引擎中，转发引擎命中一个转发项之后，检查该转发项对应的LSP隧道的状态，如果为不可用，则使用本转发项中携带的次优路由的转发信息进行转发，这样，报文就会打上PE-B分配的内层标签，沿着PE-E与PE-B之间的外层LSP 隧道交换到PE-B，再转发给CE-A，从而恢复CE-B到CE-A方向的业务，实现PE-A节点故障情况下的端到端业务的快速收敛。

当L3VPN中承载了大量的路由时，按照传统的收敛技术，当远端PE出现故障时，所有这些VPN路由都需要重新迭代到新的隧道上，端到端业务故障收敛的时间与VPN路由的数量相关，VPN路由数量越大，收敛时间越长。而对于VPN FRR技术，我们只需要检测