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IP-RAN:无连接网络的绝对优势
在通信专家看来,IP网络代替了SDH、ATM、FR、X.25等等,说明了IP网络的强大生命力,说明了无连接网络的生命力。因此,他们更青睐于采用IPRAN技术构建移动回传承载网。
基站回传,主要集中在基站(BTS)与基站控制器(BSC)之间的传送网络,称之为RAN(RadioAccessNet-work)。现在存在两种主流技术在竞争:IP-RAN和PTN-RAN。
任何一个技术,本身都不存在对和错,优和劣,不能从技术细节来比较。一种技术背后的理念和指导思想是关键的,同时需与应用环境、成本、成熟度、产业链等综合因素结合起来分析,才会有优和劣的差别,基站回传技术也不例外。
从通信理论基础来看,传送网络本质上的区别体现在三个层面:首先是时分复用(TDM)和分组复用(Packet)的本质区别,这是第一层的区别,典型的就是SDH网络和IP网络的差别;其次是面向连接和无连接的差别,典型的就是IP与ATM网络的差别,类似于铁路和公路差别一样;最后就是动态寻址和静态寻址。
PTN-RAN和IP-RAN,无论是基于IP包的分组,还是MPLS标签的交换,都是分组复用网络,这说明在网络本质的第一层次上是两者相同的,但是PTN-RAN是面向连接的,而IP-RAN是无连接的,在第二层次上两者不同;最后,IP-RAN是以IP地址来寻址,可以以来OSPF、ISIS等动态路由,同时支持静态路由配置,而PTN-RAN是静态配置寻址的,不具备动态寻址的能力。所以两者的本质差异就是连接与无连接的差异,动静结合寻址和静态寻址的差异。
IP-RAN和PTN-RAN都是分组复用网络,两者都存在极端情况下的资源不足问题,存在不同业务之间资源竞争问题,解决的办法就是QoS技术。资源保证是所有业务质量保证的基础,巧妇难为无米之炊,没有绝对的资源,什么技术也不能保证网络的业务质量。所以说,IP-RAN和PTN-RAN在业务质量保证上是一致的。
有连接与无连接,孰优孰劣,从技术本身以及通信网络的发展历史和现状来判断。面向连接,网络的连接数与网络节点数的平方成正比。规模越大,连接数量越多,开通和维护连接的工作量也越大,这就是大家一直认为有连接网络的网络扩展性难题和维护管理难题。而无连接的网络,不存在点对点的连接,只有网络接入,没有连接的概念,所以没有N平方的扩展性瓶颈。发展是硬道理,所以无连接的网络表现出强大的生命力。
举例来说,某国内大型保险公司,全国有4000多个分子节点,企业数据中心在上海和深圳,所有数据需要存储和备份到两个数据中心。原来采用SDH组网,每一个分子机构租用两条SDH传输到上海和深圳,每一条SDH都需要在本地接入点、本地区节点、省节点、跨省、对端省、对端地区、对端接入点逐一配置,全部8000条SDH线路,配置工作量可想而知。这只是实现了4000×2的部署,而不是4000×4000的部署,如果要实现4000×4000,几乎不可能。后来租用了某运营商的IP/MPLSVPN,4000个分支机构只要在本地接入,网络其他不必进行任何配置,就实现了4000×4000节点之间的互联互通。链路的开通和维护工作量减少了几百万分之一。这就是无连接的好处。
所以,无连接的网络扩展性好,维护管理简单。面向连接的网络,存在扩展性瓶颈,维护和开通工作量大。
动态路由与静态路由的问题,其实是一个网络管理问题。这就像市场经济和计划经济的差异,是管理经济的两种不同的手段和理论体系。动态路由,就像市场经济,每一个实体根据自身的智能收集网络拓扑信息、故障信息、负载信息,然后根据共同的规则(Protocol)进行判断并作出反应。静态配置,就像计划经济,所有的配置和管理,依赖一个集中的管理中心,管理中心管理收集每一个设备的细节,根据对信息的分析和判断,再控制每一个设备做出反应。
动态路由,依赖的是设备的智能,是对个体能力的信任和授权,是互联网无为而治的思想体现,这是互联网的优势之一。比如中国电信的Chinanet和CN2骨干网络,是世界上流量最大的网络,传送能力是面向连接和静态配置的传统网络的几百倍,但是维护管理人员只有几十分之一。2005年4月11日,中国最大的互联网Chinanet由于偶然的路由协议Bug,导致全网上百台骨干路由器瘫痪,但是很有趣的是,在20分钟内,在没有人的干预下,全网自动恢复了正常。这就是无为而治的理念。发生这样的故障当然不是好事件,是多年来发生的第一次,但是能够自动恢复确实体现了互联网强大的自愈能力。所以说,分组+动态路由+无连接的网络,是一个可扩展的、无为而治的、简洁的网络,肯定是网络发展的方向。所以IP-RAN是方向。
在IP-RAN与PTN-RAN的竞争中,还有几个讨论的关键点。
第一,故障倒换时间50ms的要求。在传统的SDH网络中,采用1:1的备份机制,实现了故障情况下的50ms切换。事实上,从现在业务的角度看,无论是语音通话、视频电影、文件下载等,都没有50ms的必要,作为语音业务的软交换的要求是3秒。而且现在整个长途网络,几千公里都全部是IP网络,最后几公里实现了50ms没有任何意义。
第二,可管理性。为了实现可管理,PTN建议3.3ms发生一个OAM报文。这个功能是为了实现50ms的切换而设计的,目的是快速的故障检测,然后快速切换。如果没有必要50ms切换,第二点的存在就没有必要。依赖现在的BFD技术,每100ms发送一个故障检测,可以实现Sub-Second的故障切换,完全可以满足要求。其次,简单就是可管理的基础,无为而治是管理的最高境界。现在银行、证券等大客户,他们的业务实时要求极高,可靠性要求也极高,但是越来越多开始采用MPLSVPN承载业务。
最后,产业链。IP-RAN采用IP路由器+以太网交换机,无论在企业、政府和运营商,都得到广泛应用,所以它的产业链最完善,规模最大。而PTN-RAN只有在运营商的基站接入采用,标准化程度差,产业规模小,不足以支撑一个产业的发展。记得在3年前,Nortel公司推出了PBT的技术,其出发点与PTN很相似,将分组网络建成传输SDH的模样,结果由于产业规模小,价格是以太网的3倍,维护管理也极其复杂。现在再也没有人提PBT了,Nortel巨人也不得不宣布破产。
从回传需求的角度看,基站与基站控制器之间IP可达就可以了,也就是只要三层可达,这就是IPRAN。至于传输层采用什么,其实无所谓,传统以太网、PTN、MPLS二层VPN(伪线)、SDH、MSTP、光纤等等,什么都可以。现在大家有了一个固定的思维,就好像IPRAN一定要MPLS,一定要MPLS的伪线技术,实际上MPLS伪线不是必需的,无论是PTN实现的,还是路由器实现的。
基站回传没有想象中那么复杂,一个基站类似于一个高要求的大客户接入,在此基础上增加时钟同步的能力,至于OAM的功能,简单的BDF就基本可以了。现在的大客户专线,采用双接入链路+BDF的故障检测机制,BFD在客户的出口路由器CPE与局端的业务路由器SR之间,在CPE与SR之间是传统的以太网交换机,就能够保证99.999%的可靠性和快速切换了。现在软交换的TG、AG、IAD,3G的很多数据设备接入,都采用这种简单的大客户专线接入方式,基本上满足了业务的要求。
从商业价值的角度看,一个双链路高可靠的100M专线价格大约15万元/月。某运营商全国30万基站,450亿元/年的收入,一个基站收入是15万元/年,1.2万元/月。
所以,一个小小的基站,看不出特殊的理由和必要性重新选择一种全新的技术和设备。所以IPRAN组网就是采用IP路由器+以太网交换机+BFD检测+时钟同步功能,这是最简单、最经济、最可行的方案。
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争执背后的哲理
IP-RAN与PTN-RAN的竞争,是ATM与IP、ASON与IP、PBT与IP竞争的延续。同时,IP-RAN和PTN-RAN之争还有复杂的专业情节和个人感情掺杂其中,所以很复杂。
我是IP专业的,与传输专业的专家讨论,辩论是经常的事件,庆幸的是我们做到了君子和而不同。
IP-RAN与PTN-RAN的竞争还会继续,相互会取长补短。长期来看,肯定是IP-RAN。PTN-RAN最多只是昙花一现和过渡,不会超过3年,这是各自技术后面对的理念和哲理决定的,是由产业链决定的。
总之,静态的、面向连接的、TDM的网络,无论与谁联姻,都无法改变被市场淘汰的命运,只是时间而已,至多在局部的狭窄的场景使用。IP-RAN在基站回传领域的应用,是IP网络代替传统网络的一个环节,一切都在历史的自然发展中。
作者:特约撰稿人 徐建锋 来源:通信产业报