基于移动通信网络的承载与接入技术创新

　　为更好地实现用户与网络的连接，移动网络开始采用语音、数据传输、IPTV、集团用户等多项接入技术。
　　1 业务的承载
　　1.1 集团客户宽带接入业务
　　集团客户宽带接入业务通过分组城域传送网（Packet Transport Network，PTN）或PON接入网实现接入。用户数据经过PTN或PON接入网传输上行至SR，由SR进行业务接入控制。PON接入网与SR之间可通过汇聚交换机实现流量和端口汇聚。集团客户宽带接入业务如图1所示。
　　1.2 小区宽带接入业务
　　小区宽带接入业务主要通过PON接入网实现接入。用户数据经过PON接入网传输上行至BRAS，由BRAS进行业务接入控制，两者之间通过汇聚交换机实现流量和端口汇聚。小区宽带接入业务如图2所示。
　　1.3 WLAN接入业务
　　WLAN接入业务主要由AP实现无线接入，AP通过PON接入网或PTN连接至BRAS，由BRAS进行业务接入控制，PON接入网与BRAS之间可通过汇聚交换机实现流量和端口汇聚。WLAN接入业务如图3所示。
　　1.4 IDC接入业务
　　IDC接入业务可根据其规模及实际需要选择接入点，主要包括直连城域核心路由器和直连CMNET省网汇接路由器两种方式。IDC接入业务如图4所示。
　　1.5 自有业务系统的接入
　　中国移动自有业务系统平台主要通过城域核心路由器直接接入。部分带宽需求大的业务平台，也可考虑直接接入省网汇接路由器。自有业务系统的接入如图5所示。
　　1.6 VOIP和多媒体会议业务
　　VOIP和多媒体会议业务主要通过PON接入网或PTN实现接入。用户数据经过PTN或PON接入网二层透传后上行至BRAS或SR，由BRAS或SR转发至CM?IMS接入站点。PON接入网与BRAS或SR之间可通过汇聚交换机实现流量和端口汇聚。VOIP和多媒体会议接入业务如图6所示。
　　CM?IMS接入站点同时连接到城域网SR与IP专网（承载CM?IMS核心网），实现用户与CM?IMS核心网之间的信令转接[2]。
　　1.7 IPTV业务
　　IPTV用户主要通过PON接入网或PTN实现接入。IPTV组播源可在城域网内部通过SR或CMNET省网接入。组播数据由城域网组播树分发至BRAS或SR，然后经过PON接入网或PTN以二层组播方式分发至用户[3]。PON接入网与BRAS或SR之间可通过汇聚交换机实现流量和端口汇聚。IPTV业务如图7所示。
　　2 码号与地址
　　中国移动城域网在规划和分配地址时应遵循以下原则：充分利用CIDR、VLSM等技术，合理高效地使用IP地址；按照业务和系统分配连续的地址空间，提高IP地址的使用率；私有地址的划分应严格遵循地址的使用范围，严格采用RFC1918规定的私有地址范围；本着既满足需求又不造成浪费的原则进行分配，并且要兼顾管理的简单性和灵活性。
　　中国移动城域网设备Loopback地址和设备互联地址由全省统一分配，设备Loopback地址和设备互联均采用公有地址[4]。
　由于IPv4公有地址应用范围的不断增加，为满足社会需求，地址可用数量逐渐紧张，城域内需要为部分宽带接入用户分配私有地址。若存在使用了私网地址的宽带接入用户，则需要在城域内部署NAT。
　　针对有NAT部署需求的城域网，建议如下：
　　（1） 为了便于管理维护和安全监控，建议城域内NAT集中部署，可在城域核心路由器旁挂专用NAT设备（通常采用高性能防火墙）。为保证可靠性，建议NAT设备成对设置，并配置业务负载分担和冗余备份。
　　（2） 专用NAT设备通过IBGP向核心路由器通告NAT公有地址池对应路由，并从核心路由器学习城域内用户业务的明细或汇聚路由以及省网发布的缺省路由。核心路由器通过策略路由将城域内私网地址用户访问城域外部资源的流量引导至专用NAT设备，城域外部返回的需要进行NAT转换的流量可直接通过NAT公有地址池对应路由转发至NAT设备。
　　（3） 对城域内互联网用户访问城域内部互联网资源的流量以及城域内互联网用户之间的流量无特殊要求的，不进行NAT处理；仅对使用了私网地址的互联网用户访问城域外部资源的流量进行NAT处理，采用NATP方式，并针对特殊应用启用ALG功能。
　　（4） 专用NAT设备应配合日志服务器记录详细的地址转换日志，以满足移动自身管理和公安部对网络监督的要求。
　　3 接入认证
　　城域网用户的认证管理由业务接入控制设备（SR/BRAS）配合Radius完成。目前主要的认证方式有两种，一种是PPPoE，一种是IPoE。PPPoE是一种采用PPPoE协议传递用户名密码并进行用户在线检测的认证方式，需要网络终端安装PPPoE客户端软件或用户网络出口设备支持PPPoE客户端；IPoE是一种采用DHCP或HTTP传递用户认证信息并通过IP方式进行用户在线检测的认证方式，通常不需要用户安装专门的客户端软件[5]。
　　PPPoE认证方式技术成熟，应用广泛，可作为家庭宽带上网业务的主要认证方式；IPoE认证方式对组播支持好，不需要用户安装特定的客户端，可作为WLAN和IPTV业务的主要认证方式。在使用IPoE时，宜设置独立的DHCP服务器进行用户的地址分配管理，DHCP服务器可在城域内单独设置或全省集中设置。
　　集团客户宽带接入业务和虚拟专线/专网业务通常不进行认证，直接基于接口或子接口进行接入管理；在确实有认证需求的时候，也可针对集团客户采用IPoE认证。
　　目前WLAN的Radius为全国集中建设、集中认证。针对家庭宽带业务，可由各省分别建设全省集中的Radius认证平台[6]。
　　为了兼顾宽带业务开展的灵活性和可扩展性，可逐步建立面向多种业务的统一认证系统，由集团认证平台和各省认证平台组成，主要负责宽带和WLAN省际漫游用户的认证转接。
　　城域网原则上归纳到省级结算中心。城域网只负责计费信息的采集，不支持结算。具体的计费信息和计费方式参见相应的业务规范。城域网采用多个系统进行网络计费和结算，包括时长、流量、QoS等级和时间段等多种形式。主要功能划分如下：BRAS和SR收集用户上网时间、流量等计费统计信息发送给Radius服务器；Radius服务器处理用户上网计费统计信息后，生成用户话单发送至BOSS系统；BOSS系统完成后续结算处理[7]。
　　4 网络质量
　　网络服务质量（Quality of Service，QoS）是指数据包在一个或多个网络中传输的过程中所表现出的各种性能，是对各种性能参数的具体描述，其网络质量包括以下几个方面：延时 ——指网络数据在两点间传输时的时间间隔；包丢失率——指在网络中传输时，可允许的最大丢包率；误包率——指在网络传输过程中报文出现错误的百分比。
　　城域网的网络服务质量要求为[8]：端到端（不包含接入链路）的总延迟不超过30 ms；端到端的抖动不超过20 ms；端到端的包丢失率不超过1%；端到端的的误包率不超过0.1%；网络协议必须能够支持端到端的服务质量传输。
　　中国移动城域网应通过合理规划网络结构、合理配置网络带宽来提供基本的QoS保证。随着城域内高价值业务的逐步开展（比如IMS业务、高价值集团客户业务的发展），城域网应提供基于DiffServ为主的QoS技术来实现高价值业务的QoS保证[9]。
　　5 设备要求
　　核心路由器应满足如下基本功能要求：支持GE、10GE、2.5G POS/CPOS、155M POS/CPOS等物理接口；支持IPv6或可通过软件升级方式支持IPv6；支持基本的网络协议，如TCP/IP、OSPF、IS?IS和BGP4等；支持DiffServ、E?LSP等QoS功能；支持MPLS；支持静态组播配置和相关组播路由协议；关键部件，如主控单元、交换网、电源、总线等，实现冗余备份。所有板卡支持热插拔功能；支持不间断路由转发（None Stop Forwarding，NSF）、Graceful Restart等功能。
　　核心路由器应满足如下基本性能要求：在满配置条件下，系统双向交换容量至少达到640 Gb/s，整机的包转发能力应至少达到480 MPPS；在最坏的情况下，1 518 B长度及以下的IPv4包时延小于200 μs（不包含因拥塞丢弃的报文）；单板FIB表容量不小于100万条；BGP peer不低于1 000个，可容纳的路由（path）数不低于1 000万；系统必须支持至少1 000个IGP邻居，OSPF、IS?IS路由20万条以上；整机标签表容量最少支持50万；系统应至少支持100万条L3 MPLS VPN路由，提供4 000 VRF；对于L2 MPLS VPN，每设备应至少支持1 000个连接；路由器应最少支持8 000条TE隧道从该路由器发起，同时支持1 000条TE隧道经过该路由器。
　城域网业务路由器应满足如下基本功能要求：支持FE、GE、10GE、2.5G POS/CPOS、155M POS/CPOS等物理接口；支持IS?IS、BGP?4、OSPF、RIP等路由协议；支持用户的接入认证，包括IPoE（DHCP或Web Portal）等；支持对接入用户的权限控制和计费处理；支持IPv6或可通过软件升级方式支持IPv6；支持三层MPLS VPN及二层MPLS VPN；支持DiffServ、E?LSP等QoS功能；支持MPLS OAM和Ethernet OAM功能；支持静态组播配置和相关组播路由协议；支持网管功能；关键部件，如主控单元、交换网、电源、总线等，实现冗余备份。所有板卡支持热插拔功能；支持NSF、Graceful Restart等功能；具备抗DoS攻击能力，支持uRPF；支持流量监控系统数据采集、分析和监测。
　　业务路由器应满足如下基本性能要求：在满配置条件下，系统双向交换容量至少达到240 Gb/s，整机的包转发能力应至少达到180 MPPS；在最坏的情况下，1 518 B长度及以下的IPv4包时延小于200 μs（不包含因拥塞丢弃的报文）；设备整机（IPoE）并发数要求不小于6 400，单板并发数要求不小于1 600/1 600；用户接入的成功率不小于99.99%，用户接入认证平均响应时间不大于1 s（不包括漫游用户）；单板FIB表容量不小于100万条；BGP peer不低于1 000个，可容纳的路由（path）数不低于1 000万；系统必须支持至少1 000个IGP邻居，OSPF、IS?IS路由20万条以上；整机标签表容量最少支持20万；系统应至少支持100万条L3 MPLS VPN路由，提供4 000 VRF；对于L2 MPLS VPN，每设备应至少支持32 000个连接；路由器应最少支持8 000条TE隧道从该路由器发起，同时支持1 000条TE隧道经过该路由器；支持的MAC地址数量应不小于128位。
　　宽带接入服务器应满足所有SR的基本功能要求，并增加以下功能要求，支持用户的PPPoE接入认证。
　　宽带接入服务器应满足如下基本性能要求：在满配置条件下，系统双向交换容量至少达到240 Gb/s，整机的包转发能力应至少达到180 MPPS；在最坏的情况下，1 518 B长度及以下的IPv4包时延小于200 μs（不包含因拥塞丢弃的报文）；BRAS整机（PPPoE/IPoE）并发数要求不小于64 000，单板并发数要求不小于16 000/16 000；用户接入的成功率不小于99.99%，用户接入认证平均响应时间不大于1 s（不包括漫游用户）；单板FIB表容量不小于50万条；BGP peer不低于500个，可容纳的路由（path）数不低于500万；系统必须支持至少500个IGP邻居，OSPF、IS?IS路由10万条以上；整机标签表容量最少支持10万；系统应至少支持50万条L3 MPLS VPN路由，提供2 000 VRF；对于L2 MPLS VPN，每设备应至少支持16 000个连接；路由器应最少支持4 000条TE隧道从该路由器发起，同时支持500条TE隧道经过该路由器；支持的MAC地址数量应不小于64位。
　　汇聚层交换机应满足如下基本性能要求：在满配置条件下，系统双向交换容量至少达到240 Gb/s，整机的包转发能力应。
　　6 结 语
　　移动通信网络是一个集有线、无线与广播通信服务为一体的综合移动通信网络，已经成为现代社会发展的重要基础，并日益改变着人们生活的方方面面，对人类社会的发展已经带来不可逆转的影响。当前正处于通信网络特别是移动通信网络的转型期，各种各样的新技术不断涌现，是通信技术赶超发达国家的机会。通过以上对移动通信网络业务承载与接入技术的介绍，相信大家对移动网络会有更深的认识和期待。
　　参考文献
　　[1] 武岩松，金洪芳.移动通信领域中数字化地图产品的开发和应用[J].测绘与空间地理信息，2013（3）：15?16.