交通通信工程IPRAN技術(shù)分析

鄧媛

（江西省贛西航道事務(wù)中心，江西宜春 336000）

0 引言

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)領(lǐng)域的快速崛起，很多先進(jìn)的通信技術(shù)被逐步應(yīng)用到實(shí)際工作中，無(wú)線接入技術(shù)研發(fā)速度也進(jìn)一步加快，不斷實(shí)現(xiàn)IP 化轉(zhuǎn)變。從3G 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展軌跡來(lái)看，2001 年，3GPP 進(jìn)行無(wú)線接入的IP 化轉(zhuǎn)變，并建立了標(biāo)準(zhǔn)化的體系，全面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)，提高了通信水平。在我國(guó)的通信事業(yè)不斷發(fā)展的背景下，公路通信領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，對(duì)公路交通事業(yè)的發(fā)展有重要價(jià)值和意義。IPRAN（Internet Protocol Radio Access Network）具備三層IP 網(wǎng)絡(luò)體系，并通過(guò)應(yīng)用IP/MPLS 協(xié)議完成業(yè)務(wù)加載，能夠有效提高通信水平和運(yùn)行效率。當(dāng)前，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信體系已經(jīng)得到全面應(yīng)用，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的完善，能夠更好地滿足我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展的需要。

1 IPRAN 技術(shù)的特點(diǎn)

IPRAN 為當(dāng)前應(yīng)用非常廣泛的一種移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式，以靈活的IP 通信設(shè)計(jì)理念為基礎(chǔ)，融合傳統(tǒng)的路由器架構(gòu)，構(gòu)建OAM 工作機(jī)制，能夠提高信號(hào)傳輸能力，提升業(yè)務(wù)運(yùn)行效率，屬于先進(jìn)的自動(dòng)路由機(jī)制。在通信領(lǐng)域發(fā)展的背景下，應(yīng)用IPRAN 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)方案的建設(shè)，能夠解決網(wǎng)絡(luò)通信傳輸方面的問(wèn)題。

一般而言，基于IPRAN 技術(shù)的交通通信系統(tǒng)包含PTN 技術(shù)及路由器技術(shù)。PTN 技術(shù)采用分組傳送方式，以連接技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理和運(yùn)行，承載電信級(jí)以太網(wǎng)的綜合性系統(tǒng)，其通信效果和傳輸質(zhì)量?jī)?yōu)異。該技術(shù)的核心是MPLS-TP，從傳統(tǒng)的控制協(xié)議、數(shù)據(jù)等方面出發(fā)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)運(yùn)行，構(gòu)建完善的通信體系，可提高系統(tǒng)的可拓展性，提高通信服務(wù)的能力和水平。同時(shí)，系統(tǒng)研發(fā)可以使OAM 具備較高的完整性，通過(guò)分層網(wǎng)絡(luò)體系的建設(shè)，取代傳統(tǒng)的與傳輸無(wú)關(guān)的IP 功能，功能會(huì)更加集中化，也能充分解決帶寬管理、服務(wù)請(qǐng)求等問(wèn)題[1]。

IPRAN 技術(shù)有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以滿足即插即用的要求，降低系統(tǒng)安裝成本、人力成本、運(yùn)行成本，快速完成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，響應(yīng)速度非?？?。

2 IPRAN 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 VRRP 技術(shù)

虛擬路由冗余協(xié)議（Virtual Router Redundancy Protocol，簡(jiǎn)稱VRRP）是一種在交通通信工程中常用的網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)，旨在提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高可用性和冗余備份。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于路由器和交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，以確保交通通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。在交通通信工程中，路由器和交換機(jī)是通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵組成部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸。然而，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可能會(huì)由于硬件故障、網(wǎng)絡(luò)中斷等原因?qū)е峦ㄐ胖袛?，進(jìn)而影響交通通信系統(tǒng)的運(yùn)行。而VRRP 技術(shù)可以有效解決這些問(wèn)題，通過(guò)在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間創(chuàng)建一個(gè)虛擬路由器，實(shí)現(xiàn)冗余備份、快速故障切換。

VRRP 技術(shù)的基本原理是將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成一個(gè)虛擬路由器組，其中一個(gè)設(shè)備被選為主設(shè)備，其余設(shè)備作為備份設(shè)備。虛擬路由器組會(huì)共享一個(gè)虛擬IP 地址，作為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)提供給交通通信網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備。主設(shè)備負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流量，而備份設(shè)備則處于待命狀態(tài)。當(dāng)主設(shè)備出現(xiàn)故障或中斷時(shí)，VRRP 技術(shù)會(huì)自動(dòng)將虛擬IP 地址切換到備份設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)感知的故障切換。這能確保交通通信網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)性和穩(wěn)定性，避免了通信中斷和數(shù)據(jù)丟失。此外，VRRP 技術(shù)還支持優(yōu)先級(jí)設(shè)置，能夠確保主、備份設(shè)備的合理分工。主設(shè)備通常具有更高的優(yōu)先級(jí)，一旦主設(shè)備出現(xiàn)故障，備份設(shè)備可以快速接管主設(shè)備的職責(zé)，以保持網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

2.2 BFD 技術(shù)

雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)（Bidirectional Forwarding Detection，簡(jiǎn)稱BFD）是交通通信工程中廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)技術(shù)，專注于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B通性，以便迅速識(shí)別并應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的故障情況。該技術(shù)在交通通信領(lǐng)域起重要作用，可確保通信網(wǎng)絡(luò)的高可用性和穩(wěn)定性。在交通通信工程中，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連通至關(guān)重要。

BFD 技術(shù)主要是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立一條輕量級(jí)、持續(xù)的探測(cè)通道，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸狀態(tài)。這些探測(cè)通道中的BFD 數(shù)據(jù)包能夠快速傳遞，從而迅速檢測(cè)出網(wǎng)絡(luò)鏈路中的斷開(kāi)、延遲、丟包等問(wèn)題。一旦檢測(cè)到故障，BFD 技術(shù)可以立即通知網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，觸發(fā)快速的故障切換，以確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連通。BFD 技術(shù)具有高度的靈活性，可以應(yīng)用于不同層次和不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。無(wú)論是在以太網(wǎng)、IP 網(wǎng)還是其他通信協(xié)議中，BFD 技術(shù)都能有效地檢測(cè)和處理故障情況。此外，BFD 技術(shù)支持多種檢測(cè)模式，如同步模式和異步模式，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)需求。

2.3 MPLS 技術(shù)

多協(xié)議標(biāo)簽交換（Multiprotocol Label Switching，簡(jiǎn)稱MPLS）是一種在交通通信工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的高效網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，通過(guò)引入標(biāo)簽交換機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的快速轉(zhuǎn)發(fā)和靈活的網(wǎng)絡(luò)管理。該技術(shù)在交通通信中發(fā)揮著重要作用，能夠提升網(wǎng)絡(luò)性能、優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸效果，并為不同類型的通信流量提供定制化的傳輸服務(wù)。

MPLS 技術(shù)的核心是在數(shù)據(jù)包的首部添加標(biāo)簽（Label），用以標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。這些標(biāo)簽不依賴于數(shù)據(jù)包的IP 地址，而是基于網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則進(jìn)行分配。數(shù)據(jù)包進(jìn)入MPLS 網(wǎng)絡(luò)后，首部的標(biāo)簽信息被用來(lái)確定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，從而實(shí)現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)傳輸。這種標(biāo)簽交換機(jī)制能夠減輕路由器的負(fù)擔(dān)，提升網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)效率和速度。

MPLS 技術(shù)在交通通信工程中的應(yīng)用具有多方面的優(yōu)勢(shì)。第一，事先確定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，MPLS 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)流的定制化管理，使不同類型的通信流量可以按照其特定的需求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，保障關(guān)鍵應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。第二，MPLS 技術(shù)支持虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，VPN）的搭建，允許不同的通信流量在同一網(wǎng)絡(luò)中，且能保證不同的通信流量互不干擾，提升網(wǎng)絡(luò)的安全性和隔離性。

2.4 PTN 技術(shù)

傳送網(wǎng)（Packet Transport Network，簡(jiǎn)稱PTN）可為大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸和通信提供高效、可靠的解決方案。PTN 技術(shù)能將傳統(tǒng)的電路交換和分組交換相結(jié)合，通過(guò)統(tǒng)一的傳輸平臺(tái)實(shí)現(xiàn)不同類型通信流量的靈活傳輸和管理，滿足交通系統(tǒng)對(duì)高速、低延遲、穩(wěn)定性的需求。PTN 技術(shù)的核心在于將傳統(tǒng)的電路交換和分組交換融合在一個(gè)平臺(tái)中，以實(shí)現(xiàn)靈活的數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)虛電路技術(shù)，PTN 可以為不同的通信服務(wù)分配虛電路，使數(shù)據(jù)包可以按照不同的路徑傳輸，從而滿足交通系統(tǒng)對(duì)不同通信流量的特殊要求。同時(shí)，PTN 技術(shù)支持對(duì)數(shù)據(jù)包的靈活處理和轉(zhuǎn)發(fā)，傳輸延遲較低，能夠保證實(shí)時(shí)通信效果。

3 IPRAN 保護(hù)機(jī)制

3.1 IPRAN 保護(hù)機(jī)制分類

連接IPRAN 業(yè)務(wù)時(shí)，為保證各個(gè)層面的性能穩(wěn)定和及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，需要建立完善的保護(hù)策略，包括交通保護(hù)、業(yè)務(wù)保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)。

第一，業(yè)務(wù)保護(hù)：通過(guò)采用“PW+L3VPN”的方式，可以有效地實(shí)現(xiàn)IPRAN 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的高效運(yùn)行。在這種架構(gòu)下，IPRAN 網(wǎng)絡(luò)的不同層次均能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，以提供穩(wěn)定、可靠的通信服務(wù)。在接入層，通常會(huì)采用PW 冗余的策略。這意味著在不同的業(yè)務(wù)點(diǎn)之間建立冗余的偽線（Pseudo Wire），以保證通信的可用性和可靠性。通過(guò)PW 冗余，即使在某條路徑出現(xiàn)故障時(shí)，業(yè)務(wù)流量仍然可以切換到另一條路徑，從而避免了通信中斷，保證了業(yè)務(wù)的連續(xù)性。這對(duì)于需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、視頻通話等對(duì)穩(wěn)定性要求較高的業(yè)務(wù)尤為重要。在匯聚層和核心層，常常會(huì)采用VPN FRR（Fast ReRoute）的保護(hù)方式。VPN FRR 是一種基于虛擬專網(wǎng)（VPN）的快速重路由技術(shù)，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中預(yù)置備用路徑，以在主路徑出現(xiàn)故障時(shí)，迅速切換到備用路徑，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速切換和恢復(fù)。

第二，交通保護(hù)：LSPI 保護(hù)是目前常用的保護(hù)方式之一，屬于基礎(chǔ)性保護(hù)措施，在IPRAN 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用非常廣泛。在LSP 交通建設(shè)中，一般都會(huì)采用2 條通道的設(shè)計(jì)方式，一旦主鏈路發(fā)生故障，備份鏈路則快速啟用，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的正常傳輸，大幅降低風(fēng)險(xiǎn)率，提高容錯(cuò)能力。因此，建設(shè)LSP 主交通時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)LSP 備份交通建設(shè)，實(shí)現(xiàn)主副同時(shí)建設(shè)。

第三，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)：將BSC 雙歸接入IPRAN 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，考慮到2 臺(tái)RAN-CE 之間的通信，目前常用的方法是通過(guò)VRRP 協(xié)議并結(jié)合心跳報(bào)文傳輸方式實(shí)現(xiàn)。此外，IPRAN 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任一層都可以應(yīng)用BFD（Bidirectional Forwarding Detection）技術(shù)進(jìn)行故障檢測(cè)，從而有效提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度[3]。

3.2 IPRAN 保護(hù)機(jī)制部署

第一，合理規(guī)劃路由系統(tǒng)。在IPRAN 系統(tǒng)建設(shè)中，IGP 網(wǎng)絡(luò)接入方式比較多，如利用OSPF 進(jìn)行主接口設(shè)置，并結(jié)合MPLS 骨干網(wǎng)建設(shè)，連接多個(gè)區(qū)域接口，防止沖突發(fā)生。此外，結(jié)合目前應(yīng)用的IGP 路由發(fā)布相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)部署方案，將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)入子網(wǎng)，以達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的目的，使系統(tǒng)連接運(yùn)行更加順暢。

第二，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理，提高綜合管理水平。應(yīng)用IPRAN 接入網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，設(shè)置承載系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)站運(yùn)行流量及基站業(yè)務(wù)進(jìn)行管理。在系統(tǒng)連接中，基站業(yè)務(wù)應(yīng)用FE/GE 接入A 類設(shè)備，A 類設(shè)備會(huì)直接分散B類設(shè)備的PW，然后進(jìn)入RANVPN 基站。同時(shí)，應(yīng)用BSC 通過(guò)數(shù)據(jù)通信連接主干網(wǎng)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信設(shè)備的穩(wěn)定連接，提高網(wǎng)絡(luò)部署的總體水平。

第三，合理規(guī)劃IPRAN 的接入網(wǎng)設(shè)置方案。在IPRAN 綜合業(yè)務(wù)運(yùn)行中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息保護(hù)有更高的要求，核心層直接和骨干網(wǎng)絡(luò)連接，利用設(shè)備端口接入IGP 進(jìn)程，確保設(shè)備端口連接更加順暢，使連接更具穩(wěn)定性。同時(shí)，主接口連接中，增加ISIS 進(jìn)程和OSPF進(jìn)程，能使連接更加順暢。此外，通過(guò)OSPF 進(jìn)程連接傳輸IGP 路由，可以確保傳輸系統(tǒng)正常連接通信?？傊贗PRAN 業(yè)務(wù)接入的條件下進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，可以提升多種業(yè)務(wù)承載性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)IPRAN 接入網(wǎng)絡(luò)的正常工作。

4 公路交通通信工程IPRAN 技術(shù)應(yīng)用案例分析

某高速公路項(xiàng)目對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求較高，需要改善接入網(wǎng)，以保證各個(gè)路段正常運(yùn)行，并組建監(jiān)控、收費(fèi)、辦公3 類網(wǎng)絡(luò)。要求經(jīng)過(guò)系統(tǒng)組建、改造后，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)存在互相干擾和影響的情況，并且可以在監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行業(yè)務(wù)匯總，便于管理人員掌握整個(gè)高速公路的運(yùn)行信息，確保信息數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)功能的提升[4]。

第一，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合對(duì)比分析，了解各種承載系統(tǒng)的運(yùn)行效率，掌握系統(tǒng)運(yùn)行的具體情況，進(jìn)而構(gòu)建完善的IPRAN 系統(tǒng)傳輸機(jī)制，使IP 網(wǎng)絡(luò)層也能利用CE 等級(jí)運(yùn)行，達(dá)到順利通信的目的。

第二，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程中，第一核心層直接與業(yè)務(wù)系統(tǒng)相連接，同時(shí)在監(jiān)控中心安裝完整的設(shè)備系統(tǒng)，以構(gòu)建備份的匯聚層，實(shí)現(xiàn)與接入監(jiān)控中心的有效連接。這樣的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建能夠充分體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的可靠性與穩(wěn)定性。在實(shí)際的設(shè)備部署中，可以采用局域劃分技術(shù)，將不同的IP 設(shè)備進(jìn)行有效隔離，從而形成多個(gè)相互隔離的子網(wǎng)。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅能提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性，也能為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供更加穩(wěn)定和可靠的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境[5]。

5 IPRAN 技術(shù)的應(yīng)用前景

在交通通信工程領(lǐng)域，IPRAN 技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，其在提升網(wǎng)絡(luò)性能、降低成本、增強(qiáng)可靠性等方面的優(yōu)勢(shì)使其成為未來(lái)交通通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

第一，IPRAN 技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)交通通信網(wǎng)絡(luò)的高速化與擴(kuò)展。隨著移動(dòng)通信和物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，交通通信網(wǎng)絡(luò)面臨著巨大的數(shù)據(jù)傳輸壓力。IPRAN 技術(shù)能夠通過(guò)基于IP 協(xié)議的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和容量，這意味著交通通信系統(tǒng)會(huì)更加快速、高效地?cái)?shù)據(jù)傳輸，能夠更好地滿足日益增長(zhǎng)的通信需求。

第二，IPRAN 技術(shù)的智能化和自動(dòng)化特點(diǎn)能夠提升交通通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維效率。傳統(tǒng)的通信設(shè)備管理和維護(hù)往往需要大量的人力和物力投入，而IPRAN技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、配置和管理，減少人工干預(yù)，降低運(yùn)維成本。此外，IPRAN 技術(shù)還可以通過(guò)智能化的故障檢測(cè)和自愈機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的快速定位和處理，提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。

第三，IPRAN 技術(shù)還能夠推動(dòng)交通通信網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新和業(yè)務(wù)多樣化發(fā)展。IPRAN 技術(shù)的靈活性和可擴(kuò)展性使得其能夠支持多種不同類型的通信業(yè)務(wù)，包括高清視頻傳輸、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集等，這能為交通運(yùn)輸領(lǐng)域的智能交通、車聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新業(yè)務(wù)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

6 結(jié)語(yǔ)

IPRAN 技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展之下的產(chǎn)物，其運(yùn)行更加穩(wěn)定，成本更為低廉，可以充分滿足公路交通通信工程的運(yùn)行需求。同時(shí)，IPRAN 有較高的方案演進(jìn)能力，可以與多種系統(tǒng)融合應(yīng)用，傳輸效果更好。同時(shí)，在固移融合的背景之下，IPRAN 技術(shù)的發(fā)展速度會(huì)更快，未來(lái)會(huì)更好地帶動(dòng)我國(guó)公路交通通信領(lǐng)域的發(fā)展。