鄧媛

（江西省贛西航道事務中心，江西宜春 336000）

0 引言

近年來，隨著信息技術領域的快速崛起，很多先進的通信技術被逐步應用到實際工作中，無線接入技術研發(fā)速度也進一步加快，不斷實現(xiàn)IP 化轉變。從3G 標準發(fā)展軌跡來看，2001 年，3GPP 進行無線接入的IP 化轉變，并建立了標準化的體系，全面進行網(wǎng)絡架構建設，提高了通信水平。在我國的通信事業(yè)不斷發(fā)展的背景下，公路通信領域取得了長足的進步，對公路交通事業(yè)的發(fā)展有重要價值和意義。IPRAN（Internet Protocol Radio Access Network）具備三層IP 網(wǎng)絡體系，并通過應用IP/MPLS 協(xié)議完成業(yè)務加載，能夠有效提高通信水平和運行效率。當前，移動網(wǎng)絡通信體系已經(jīng)得到全面應用，經(jīng)過進一步的完善，能夠更好地滿足我國交通事業(yè)發(fā)展的需要。

1 IPRAN 技術的特點

IPRAN 為當前應用非常廣泛的一種移動承載網(wǎng)絡運行方式，以靈活的IP 通信設計理念為基礎，融合傳統(tǒng)的路由器架構，構建OAM 工作機制，能夠提高信號傳輸能力，提升業(yè)務運行效率，屬于先進的自動路由機制。在通信領域發(fā)展的背景下，應用IPRAN 技術，實現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡方案的建設，能夠解決網(wǎng)絡通信傳輸方面的問題。

一般而言，基于IPRAN 技術的交通通信系統(tǒng)包含PTN 技術及路由器技術。PTN 技術采用分組傳送方式，以連接技術為核心，實現(xiàn)業(yè)務管理和運行，承載電信級以太網(wǎng)的綜合性系統(tǒng)，其通信效果和傳輸質量優(yōu)異。該技術的核心是MPLS-TP，從傳統(tǒng)的控制協(xié)議、數(shù)據(jù)等方面出發(fā)，簡化系統(tǒng)運行，構建完善的通信體系，可提高系統(tǒng)的可拓展性，提高通信服務的能力和水平。同時，系統(tǒng)研發(fā)可以使OAM 具備較高的完整性，通過分層網(wǎng)絡體系的建設，取代傳統(tǒng)的與傳輸無關的IP 功能，功能會更加集中化，也能充分解決帶寬管理、服務請求等問題[1]。

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

2 IPRAN 關鍵技術

2.1 VRRP 技術

虛擬路由冗余協(xié)議（Virtual Router Redundancy Protocol，簡稱VRRP）是一種在交通通信工程中常用的網(wǎng)絡冗余技術，旨在提供網(wǎng)絡設備的高可用性和冗余備份。該技術廣泛應用于路由器和交換機等網(wǎng)絡設備中，以確保交通通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。在交通通信工程中，路由器和交換機是通信網(wǎng)絡的關鍵組成部分，負責數(shù)據(jù)傳輸。然而，網(wǎng)絡設備可能會由于硬件故障、網(wǎng)絡中斷等原因導致通信中斷，進而影響交通通信系統(tǒng)的運行。而VRRP 技術可以有效解決這些問題，通過在多個網(wǎng)絡設備之間創(chuàng)建一個虛擬路由器，實現(xiàn)冗余備份、快速故障切換。

VRRP 技術的基本原理是將多個網(wǎng)絡設備組成一個虛擬路由器組，其中一個設備被選為主設備，其余設備作為備份設備。虛擬路由器組會共享一個虛擬IP 地址，作為默認網(wǎng)關提供給交通通信網(wǎng)絡中的其他設備。主設備負責轉發(fā)數(shù)據(jù)流量，而備份設備則處于待命狀態(tài)。當主設備出現(xiàn)故障或中斷時，VRRP 技術會自動將虛擬IP 地址切換到備份設備，實現(xiàn)無感知的故障切換。這能確保交通通信網(wǎng)絡的持續(xù)性和穩(wěn)定性，避免了通信中斷和數(shù)據(jù)丟失。此外，VRRP 技術還支持優(yōu)先級設置，能夠確保主、備份設備的合理分工。主設備通常具有更高的優(yōu)先級，一旦主設備出現(xiàn)故障，備份設備可以快速接管主設備的職責，以保持網(wǎng)絡的正常運行。

2.2 BFD 技術

雙向轉發(fā)檢測（Bidirectional Forwarding Detection，簡稱BFD）是交通通信工程中廣泛應用的網(wǎng)絡故障檢測技術，專注于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B通性，以便迅速識別并應對網(wǎng)絡中的故障情況。該技術在交通通信領域起重要作用，可確保通信網(wǎng)絡的高可用性和穩(wěn)定性。在交通通信工程中，數(shù)據(jù)的實時連通至關重要。

BFD 技術主要是在網(wǎng)絡設備之間建立一條輕量級、持續(xù)的探測通道，以實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸狀態(tài)。這些探測通道中的BFD 數(shù)據(jù)包能夠快速傳遞，從而迅速檢測出網(wǎng)絡鏈路中的斷開、延遲、丟包等問題。一旦檢測到故障，BFD 技術可以立即通知網(wǎng)絡設備，觸發(fā)快速的故障切換，以確保數(shù)據(jù)的實時連通。BFD 技術具有高度的靈活性，可以應用于不同層次和不同網(wǎng)絡協(xié)議。無論是在以太網(wǎng)、IP 網(wǎng)還是其他通信協(xié)議中，BFD 技術都能有效地檢測和處理故障情況。此外，BFD 技術支持多種檢測模式，如同步模式和異步模式，以適應不同的應用場景和網(wǎng)絡需求。

2.3 MPLS 技術

多協(xié)議標簽交換（Multiprotocol Label Switching，簡稱MPLS）是一種在交通通信工程領域廣泛應用的高效網(wǎng)絡傳輸技術，通過引入標簽交換機制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的快速轉發(fā)和靈活的網(wǎng)絡管理。該技術在交通通信中發(fā)揮著重要作用，能夠提升網(wǎng)絡性能、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。

MPLS 技術的核心是在數(shù)據(jù)包的首部添加標簽（Label），用以標識數(shù)據(jù)包的轉發(fā)路徑。這些標簽不依賴于數(shù)據(jù)包的IP 地址，而是基于網(wǎng)絡中設定的轉發(fā)規(guī)則進行分配。數(shù)據(jù)包進入MPLS 網(wǎng)絡后，首部的標簽信息被用來確定數(shù)據(jù)包的轉發(fā)路徑，從而實現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)傳輸。這種標簽交換機制能夠減輕路由器的負擔，提升網(wǎng)絡的轉發(fā)效率和速度。

MPLS 技術在交通通信工程中的應用具有多方面的優(yōu)勢。第一，事先確定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，MPLS 技術可以實現(xiàn)對數(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行優(yōu)先級排序，保障關鍵應用的服務質量。第二，MPLS 技術支持虛擬專用網(wǎng)絡（Virtual Private Network，VPN）的搭建，允許不同的通信流量在同一網(wǎng)絡中，且能保證不同的通信流量互不干擾，提升網(wǎng)絡的安全性和隔離性。

2.4 PTN 技術

傳送網(wǎng)（Packet Transport Network，簡稱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 技術能將傳統(tǒng)的電路交換和分組交換相結合，通過統(tǒng)一的傳輸平臺實現(xiàn)不同類型通信流量的靈活傳輸和管理，滿足交通系統(tǒng)對高速、低延遲、穩(wěn)定性的需求。PTN 技術的核心在于將傳統(tǒng)的電路交換和分組交換融合在一個平臺中，以實現(xiàn)靈活的數(shù)據(jù)傳輸。通過虛電路技術，PTN 可以為不同的通信服務分配虛電路，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)對不同通信流量的特殊要求。同時，PTN 技術支持對數(shù)據(jù)包的靈活處理和轉發(fā)，傳輸延遲較低，能夠保證實時通信效果。

3 IPRAN 保護機制

3.1 IPRAN 保護機制分類

連接IPRAN 業(yè)務時，為保證各個層面的性能穩(wěn)定和及時發(fā)現(xiàn)故障問題，需要建立完善的保護策略，包括交通保護、業(yè)務保護和網(wǎng)絡保護。

第一，業(yè)務保護：通過采用“PW+L3VPN”的方式，可以有效地實現(xiàn)IPRAN 網(wǎng)絡業(yè)務的高效運行。在這種架構下，IPRAN 網(wǎng)絡的不同層次均能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，以提供穩(wěn)定、可靠的通信服務。在接入層，通常會采用PW 冗余的策略。這意味著在不同的業(yè)務點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PW 冗余，即使在某條路徑出現(xiàn)故障時，業(yè)務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)務的連續(xù)性。這對于需要實時數(shù)據(jù)傳輸、視頻通話等對穩(wěn)定性要求較高的業(yè)務尤為重要。在匯聚層和核心層，常常會采用VPN FRR（Fast ReRoute）的保護方式。VPN FRR 是一種基于虛擬專網(wǎng)（VPN）的快速重路由技術，通過在網(wǎng)絡中預置備用路徑，以在主路徑出現(xiàn)故障時，迅速切換到備用路徑，實現(xiàn)業(yè)務的快速切換和恢復。

第二，交通保護：LSPI 保護是目前常用的保護方式之一，屬于基礎性保護措施，在IPRAN 網(wǎng)絡系統(tǒng)建設中應用非常廣泛。在LSP 交通建設中，一般都會采用2 條通道的設計方式，一旦主鏈路發(fā)生故障，備份鏈路則快速啟用，確保網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的正常傳輸，大幅降低風險率，提高容錯能力。因此，建設LSP 主交通時，應加強LSP 備份交通建設，實現(xiàn)主副同時建設。

第三，網(wǎng)絡保護：將BSC 雙歸接入IPRAN 網(wǎng)絡時，考慮到2 臺RAN-CE 之間的通信，目前常用的方法是通過VRRP 協(xié)議并結合心跳報文傳輸方式實現(xiàn)。此外，IPRAN 網(wǎng)絡內的任一層都可以應用BFD（Bidirectional Forwarding Detection）技術進行故障檢測，從而有效提升網(wǎng)絡運行速度[3]。

3.2 IPRAN 保護機制部署

第一，合理規(guī)劃路由系統(tǒng)。在IPRAN 系統(tǒng)建設中，IGP 網(wǎng)絡接入方式比較多，如利用OSPF 進行主接口設置，并結合MPLS 骨干網(wǎng)建設，連接多個區(qū)域接口，防止沖突發(fā)生。此外，結合目前應用的IGP 路由發(fā)布相應的網(wǎng)絡部署方案，將業(yè)務轉入子網(wǎng)，以達到保護系統(tǒng)的目的，使系統(tǒng)連接運行更加順暢。

第二，加強網(wǎng)絡系統(tǒng)管理，提高綜合管理水平。應用IPRAN 接入網(wǎng)絡測試，設置承載系統(tǒng)，對網(wǎng)站運行流量及基站業(yè)務進行管理。在系統(tǒng)連接中，基站業(yè)務應用FE/GE 接入A 類設備，A 類設備會直接分散B類設備的PW，然后進入RANVPN 基站。同時，應用BSC 通過數(shù)據(jù)通信連接主干網(wǎng)，提高系統(tǒng)運行的可靠性，實現(xiàn)無線通信設備的穩(wěn)定連接，提高網(wǎng)絡部署的總體水平。

第三，合理規(guī)劃IPRAN 的接入網(wǎng)設置方案。在IPRAN 綜合業(yè)務運行中，對網(wǎng)絡信息保護有更高的要求，核心層直接和骨干網(wǎng)絡連接，利用設備端口接入IGP 進程，確保設備端口連接更加順暢，使連接更具穩(wěn)定性。同時，主接口連接中，增加ISIS 進程和OSPF進程，能使連接更加順暢。此外，通過OSPF 進程連接傳輸IGP 路由，可以確保傳輸系統(tǒng)正常連接通信。總之，在IPRAN 業(yè)務接入的條件下進行系統(tǒng)規(guī)劃設計，可以提升多種業(yè)務承載性能，進而實現(xiàn)IPRAN 接入網(wǎng)絡的正常工作。

4 公路交通通信工程IPRAN 技術應用案例分析

某高速公路項目對通信網(wǎng)絡的要求較高，需要改善接入網(wǎng)，以保證各個路段正常運行，并組建監(jiān)控、收費、辦公3 類網(wǎng)絡。要求經(jīng)過系統(tǒng)組建、改造后，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，不會存在互相干擾和影響的情況，并且可以在監(jiān)控系統(tǒng)中進行業(yè)務匯總，便于管理人員掌握整個高速公路的運行信息，確保信息數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，實現(xiàn)通信系統(tǒng)功能的提升[4]。

第一，通過對系統(tǒng)進行綜合對比分析，了解各種承載系統(tǒng)的運行效率，掌握系統(tǒng)運行的具體情況，進而構建完善的IPRAN 系統(tǒng)傳輸機制，使IP 網(wǎng)絡層也能利用CE 等級運行，達到順利通信的目的。

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

5 IPRAN 技術的應用前景

在交通通信工程領域，IPRAN 技術的應用前景十分廣闊，其在提升網(wǎng)絡性能、降低成本、增強可靠性等方面的優(yōu)勢使其成為未來交通通信中的關鍵技術之一。

第一，IPRAN 技術的應用可以實現(xiàn)交通通信網(wǎng)絡的高速化與擴展。隨著移動通信和物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，交通通信網(wǎng)絡面臨著巨大的數(shù)據(jù)傳輸壓力。IPRAN 技術能夠通過基于IP 協(xié)議的無線接入網(wǎng)絡，實現(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)會更加快速、高效地數(shù)據(jù)傳輸，能夠更好地滿足日益增長的通信需求。

第二，IPRAN 技術的智能化和自動化特點能夠提升交通通信網(wǎng)絡的運維效率。傳統(tǒng)的通信設備管理和維護往往需要大量的人力和物力投入，而IPRAN技術的應用可以實現(xiàn)設備的遠程監(jiān)控、配置和管理，減少人工干預，降低運維成本。此外，IPRAN 技術還可以通過智能化的故障檢測和自愈機制，實現(xiàn)對網(wǎng)絡故障的快速定位和處理，提升網(wǎng)絡的可靠性和穩(wěn)定性。

第三，IPRAN 技術還能夠推動交通通信網(wǎng)絡的創(chuàng)新和業(yè)務多樣化發(fā)展。IPRAN 技術的靈活性和可擴展性使得其能夠支持多種不同類型的通信業(yè)務，包括高清視頻傳輸、實時數(shù)據(jù)采集等，這能為交通運輸領域的智能交通、車聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新業(yè)務提供堅實的技術支持。

6 結語

IPRAN 技術是現(xiàn)代通信技術發(fā)展之下的產(chǎn)物，其運行更加穩(wěn)定，成本更為低廉，可以充分滿足公路交通通信工程的運行需求。同時，IPRAN 有較高的方案演進能力，可以與多種系統(tǒng)融合應用，傳輸效果更好。同時，在固移融合的背景之下，IPRAN 技術的發(fā)展速度會更快，未來會更好地帶動我國公路交通通信領域的發(fā)展。