IP RAN 移動接入網(wǎng)

RAN的IP化意味著每個移動用戶終端都至少要求持續(xù)地擁有一個IP地址。這將對IP地址提出海量的要求，使IP地址資源嚴重匱乏的狀況即時惡化。因此選擇合理的IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用實用、有效的IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案對移動接入網(wǎng)IP化的成敗和發(fā)展進程至關(guān)重要。

移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)及其關(guān)鍵問題

在ITU-TQ.1702、Q1703和M.1645中所建議的B3G（IMT-2000）移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將由各種不同的接入系統(tǒng)和基于IP的核心網(wǎng)構(gòu)成，支持不同的接入系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，如圖1所示。該移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括3部分：核心網(wǎng)域，即以IP技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的包括互聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)部分；接入網(wǎng)域，包括現(xiàn)有各種移動接入網(wǎng)絡(luò)并支持其它方式接入的接入網(wǎng)絡(luò)部分；接入網(wǎng)接入點，接入網(wǎng)絡(luò)與核心網(wǎng)絡(luò)交接點。

圖1 2G/3G無線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

B3G移動網(wǎng)絡(luò)將使用模塊化的組成部分構(gòu)建可擴展的移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，因此未來的融合網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)也需要可靈活擴展的IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)�？蓴U展IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇必須考慮7個因素：標準化、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、地址擴展、端到端連接、應(yīng)用互通、網(wǎng)絡(luò)過渡和建設(shè)成本。

IPv4(LSRR)創(chuàng)新技術(shù) 在移動IP RAN中的應(yīng)用

可擴展的IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

IPv4(LSRR)技術(shù)是利用IP報頭類型為131的寬松源及記錄路由（LSRR）選項設(shè)計的可擴展IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(EIPv4)。如圖2所示，整個IP網(wǎng)絡(luò)包含公有IP地址域、私有IP地址域以及公私地址域邊界點。

圖2. 基于源路由可擴展IPv4(LSRR)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

根據(jù)RFC791規(guī)定的寬松IP源路由原理，IP數(shù)據(jù)包的源節(jié)點可以規(guī)定IP數(shù)據(jù)包在途中要經(jīng)過若干節(jié)點，也就是說IP數(shù)據(jù)包可以根據(jù)源路由在IP網(wǎng)絡(luò)中分段前進。這是個很重要的特點，當IP數(shù)據(jù)包按照源路由分段前進的時候，每一段只是要求源路由目的IP地址在該段所屬IP網(wǎng)絡(luò)具有惟一性，即可送達本段的源路由目的節(jié)點，該節(jié)點再接力在下一段中進行轉(zhuǎn)發(fā)。IP網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)這個原理進行分級擴展，只要在每一級中采用不同的IP地址即可，如第一級采用現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的公有IP地址，第二級采用私有IP地址。

分段前進的特點是根據(jù)RFC791寬松IP源路由原理設(shè)計的，通過巧妙地填充LSRR，現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)中的路由器就會自動完成一段一段的接力傳送功能。在可擴展IPv4(LSRR)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，雖然合法的公有IP地址仍然是全網(wǎng)惟一的，但私有IP地址域可以重復(fù)使用，所以這里需要采用一種“IP節(jié)點定位方法”來確定可擴展IP網(wǎng)絡(luò)中任何一個IP網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的位置。采用節(jié)點公有IP地址，或者節(jié)點私有IP地址與相關(guān)聯(lián)公有IP地址可以惟一地確定可擴展IP網(wǎng)絡(luò)中任何一個IP節(jié)點的位置。

由源IP節(jié)點位置表示的反序地址序列，再串聯(lián)目的IP節(jié)點位置表示的順序地址序列，構(gòu)成數(shù)據(jù)報的“路徑地址序列”。根據(jù)源路由原理，源IP節(jié)點按照路徑地址序列填充IP報頭中的源地址字段、目的地址字段、寬松源及記錄路由選項字段。在本例中就是源IP節(jié)點S1把得到的路徑地址序列中的第一個地址即源IP節(jié)點地址AddrS1填入IP報頭源地址字段，第二個地址即源IP節(jié)點相關(guān)的公私地址域邊界點網(wǎng)關(guān)的公有地址PublicAddrGA填入IP報頭目的地址字段；除第一個地址即源IP節(jié)點地址外的其余地址（即“源路由地址序列”）PublicAddrGA-〉PublicAddrGB-〉A(chǔ)ddrD3順次填入IP報頭寬松源及記錄路由選項中的“routedata”字段，并設(shè)置相關(guān)的長度、指針等參數(shù)。這樣，源IP節(jié)點就把保證該數(shù)據(jù)包能夠到達目的IP節(jié)點的路由確定了下來。

DNS的IPD資源記錄定義

如果根據(jù)IP節(jié)點的名字希望通過DNS就可以找到任何其他的IP節(jié)點，就有必要在DNS系統(tǒng)中進行IP節(jié)點名字和IP節(jié)點位置表示之間的轉(zhuǎn)換。在DNS中定義一種新的資源記錄類型IPD，一個IPD記錄存儲一個IP節(jié)點位置表示。其RDATA字段包含IP節(jié)點位置定義的地址序列，即（公有IP地址）[：私有IP地址]中地址的依次存放。IPD資源記錄需要存儲一個或兩個IP地址，即4個字節(jié)或8個字節(jié)長度。IPD資源記錄的格式及含義的定義符合關(guān)于DNS資源記錄的定義，一個IPD類型的DNS詢問將不會觸發(fā)其它附加的處理需求。

實現(xiàn)方法的特點

在保持現(xiàn)有的公有IP地址域不變的情況下，根據(jù)需要可以通過網(wǎng)關(guān)外掛私有IP地址域。由于任何一個不同的網(wǎng)關(guān)都可以外掛整個私有IP地址域，僅僅為一個網(wǎng)關(guān)使用幾個公有IP地址就可以擴展出上千萬的IP節(jié)點。所以這種結(jié)構(gòu)理論上約可以有232×224個IP節(jié)點，即可達現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的224倍，即使去除那些已使用地址、保留地址、需要配置的路由地址等，其倍數(shù)也是非常巨大的，可以有效解決移動接入網(wǎng)對IP地址的需求。

完全根據(jù)最基本的IP標準RFC791協(xié)議實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中的路由器普遍已經(jīng)支持RFC791所規(guī)定必須支持的源路由選項，這時整個互聯(lián)網(wǎng)不需要做任何改動，只需采用源路由的源IP節(jié)點根據(jù)以上方法填充IP報頭，并稍稍改造需要作為源IP節(jié)點或目的IP節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件即可。沒有IPv4NAT的轉(zhuǎn)換問題，也沒有IPv6升級過渡的困難。

針對移動接入網(wǎng)IP化的需求提出的根據(jù)寬松源路由原理設(shè)計的可擴展IP網(wǎng)絡(luò)方案，可以使現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)靈活可擴展，可用IP地址充足，沒有升級過渡問題甚至不用對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行改造，不會降低網(wǎng)絡(luò)的性能和安全性。該技術(shù)方案將為移動接入網(wǎng)IP化及全IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)的開展提供良好的IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

作者：中國電信廣州研究院 刁永平 廣東商學(xué)院 刁玉平 來源：通信世界周刊