交通通信工程IPRAN技术分析

邓媛

（江西省赣西航道事务中心，江西宜春 336000）

0 引言

近年来，随着信息技术领域的快速崛起，很多先进的通信技术被逐步应用到实际工作中，无线接入技术研发速度也进一步加快，不断实现IP 化转变。从3G 标准发展轨迹来看，2001 年，3GPP 进行无线接入的IP 化转变，并建立了标准化的体系，全面进行网络架构建设，提高了通信水平。在我国的通信事业不断发展的背景下，公路通信领域取得了长足的进步，对公路交通事业的发展有重要价值和意义。IPRAN（Internet Protocol Radio Access Network）具备三层IP 网络体系，并通过应用IP/MPLS 协议完成业务加载，能够有效提高通信水平和运行效率。当前，移动网络通信体系已经得到全面应用，经过进一步的完善，能够更好地满足我国交通事业发展的需要。

1 IPRAN 技术的特点

IPRAN 为当前应用非常广泛的一种移动承载网络运行方式，以灵活的IP 通信设计理念为基础，融合传统的路由器架构，构建OAM 工作机制，能够提高信号传输能力，提升业务运行效率，属于先进的自动路由机制。在通信领域发展的背景下，应用IPRAN 技术，实现传输网络方案的建设，能够解决网络通信传输方面的问题。

一般而言，基于IPRAN 技术的交通通信系统包含PTN 技术及路由器技术。PTN 技术采用分组传送方式，以连接技术为核心，实现业务管理和运行，承载电信级以太网的综合性系统，其通信效果和传输质量优异。该技术的核心是MPLS-TP，从传统的控制协议、数据等方面出发，简化系统运行，构建完善的通信体系，可提高系统的可拓展性，提高通信服务的能力和水平。同时，系统研发可以使OAM 具备较高的完整性，通过分层网络体系的建设，取代传统的与传输无关的IP 功能，功能会更加集中化，也能充分解决带宽管理、服务请求等问题[1]。

IPRAN 技术有明显的优势，可以满足即插即用的要求，降低系统安装成本、人力成本、运行成本，快速完成系统网络覆盖，响应速度非常快。

2 IPRAN 关键技术

2.1 VRRP 技术

虚拟路由冗余协议（Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP）是一种在交通通信工程中常用的网络冗余技术，旨在提供网络设备的高可用性和冗余备份。该技术广泛应用于路由器和交换机等网络设备中，以确保交通通信网络的稳定性和可靠性。在交通通信工程中，路由器和交换机是通信网络的关键组成部分，负责数据传输。然而，网络设备可能会由于硬件故障、网络中断等原因导致通信中断，进而影响交通通信系统的运行。而VRRP 技术可以有效解决这些问题，通过在多个网络设备之间创建一个虚拟路由器，实现冗余备份、快速故障切换。

VRRP 技术的基本原理是将多个网络设备组成一个虚拟路由器组，其中一个设备被选为主设备，其余设备作为备份设备。虚拟路由器组会共享一个虚拟IP 地址，作为默认网关提供给交通通信网络中的其他设备。主设备负责转发数据流量，而备份设备则处于待命状态。当主设备出现故障或中断时，VRRP 技术会自动将虚拟IP 地址切换到备份设备，实现无感知的故障切换。这能确保交通通信网络的持续性和稳定性，避免了通信中断和数据丢失。此外，VRRP 技术还支持优先级设置，能够确保主、备份设备的合理分工。主设备通常具有更高的优先级，一旦主设备出现故障，备份设备可以快速接管主设备的职责，以保持网络的正常运行。

2.2 BFD 技术

双向转发检测（Bidirectional Forwarding Detection，简称BFD）是交通通信工程中广泛应用的网络故障检测技术，专注于实时监测数据传输的连通性，以便迅速识别并应对网络中的故障情况。该技术在交通通信领域起重要作用，可确保通信网络的高可用性和稳定性。在交通通信工程中，数据的实时连通至关重要。

BFD 技术主要是在网络设备之间建立一条轻量级、持续的探测通道，以实时监测数据的传输状态。这些探测通道中的BFD 数据包能够快速传递，从而迅速检测出网络链路中的断开、延迟、丢包等问题。一旦检测到故障，BFD 技术可以立即通知网络设备，触发快速的故障切换，以确保数据的实时连通。BFD 技术具有高度的灵活性，可以应用于不同层次和不同网络协议。无论是在以太网、IP 网还是其他通信协议中，BFD 技术都能有效地检测和处理故障情况。此外，BFD 技术支持多种检测模式，如同步模式和异步模式，以适应不同的应用场景和网络需求。

2.3 MPLS 技术

多协议标签交换（Multiprotocol Label Switching，简称MPLS）是一种在交通通信工程领域广泛应用的高效网络传输技术，通过引入标签交换机制，实现数据包的快速转发和灵活的网络管理。该技术在交通通信中发挥着重要作用，能够提升网络性能、优化数据传输效果，并为不同类型的通信流量提供定制化的传输服务。

MPLS 技术的核心是在数据包的首部添加标签（Label），用以标识数据包的转发路径。这些标签不依赖于数据包的IP 地址，而是基于网络中设定的转发规则进行分配。数据包进入MPLS 网络后，首部的标签信息被用来确定数据包的转发路径，从而实现更快速的数据传输。这种标签交换机制能够减轻路由器的负担，提升网络的转发效率和速度。

MPLS 技术在交通通信工程中的应用具有多方面的优势。第一，事先确定数据包的传输路径，MPLS 技术可以实现对数据流的定制化管理，使不同类型的通信流量可以按照其特定的需求进行优先级排序，保障关键应用的服务质量。第二，MPLS 技术支持虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）的搭建，允许不同的通信流量在同一网络中，且能保证不同的通信流量互不干扰，提升网络的安全性和隔离性。

2.4 PTN 技术

传送网（Packet Transport Network，简称PTN）可为大规模数据传输和通信提供高效、可靠的解决方案。PTN 技术能将传统的电路交换和分组交换相结合，通过统一的传输平台实现不同类型通信流量的灵活传输和管理，满足交通系统对高速、低延迟、稳定性的需求。PTN 技术的核心在于将传统的电路交换和分组交换融合在一个平台中，以实现灵活的数据传输。通过虚电路技术，PTN 可以为不同的通信服务分配虚电路，使数据包可以按照不同的路径传输，从而满足交通系统对不同通信流量的特殊要求。同时，PTN 技术支持对数据包的灵活处理和转发，传输延迟较低，能够保证实时通信效果。

3 IPRAN 保护机制

3.1 IPRAN 保护机制分类

连接IPRAN 业务时，为保证各个层面的性能稳定和及时发现故障问题，需要建立完善的保护策略，包括交通保护、业务保护和网络保护。

第一，业务保护：通过采用“PW+L3VPN”的方式，可以有效地实现IPRAN 网络业务的高效运行。在这种架构下，IPRAN 网络的不同层次均能充分发挥各自的优势，以提供稳定、可靠的通信服务。在接入层，通常会采用PW 冗余的策略。这意味着在不同的业务点之间建立冗余的伪线（Pseudo Wire），以保证通信的可用性和可靠性。通过PW 冗余，即使在某条路径出现故障时，业务流量仍然可以切换到另一条路径，从而避免了通信中断，保证了业务的连续性。这对于需要实时数据传输、视频通话等对稳定性要求较高的业务尤为重要。在汇聚层和核心层，常常会采用VPN FRR（Fast ReRoute）的保护方式。VPN FRR 是一种基于虚拟专网（VPN）的快速重路由技术，通过在网络中预置备用路径，以在主路径出现故障时，迅速切换到备用路径，实现业务的快速切换和恢复。

第二，交通保护：LSPI 保护是目前常用的保护方式之一，属于基础性保护措施，在IPRAN 网络系统建设中应用非常广泛。在LSP 交通建设中，一般都会采用2 条通道的设计方式，一旦主链路发生故障，备份链路则快速启用，确保网络数据的正常传输，大幅降低风险率，提高容错能力。因此，建设LSP 主交通时，应加强LSP 备份交通建设，实现主副同时建设。

第三，网络保护：将BSC 双归接入IPRAN 网络时，考虑到2 台RAN-CE 之间的通信，目前常用的方法是通过VRRP 协议并结合心跳报文传输方式实现。此外，IPRAN 网络内的任一层都可以应用BFD（Bidirectional Forwarding Detection）技术进行故障检测，从而有效提升网络运行速度[3]。

3.2 IPRAN 保护机制部署

第一，合理规划路由系统。在IPRAN 系统建设中，IGP 网络接入方式比较多，如利用OSPF 进行主接口设置，并结合MPLS 骨干网建设，连接多个区域接口，防止冲突发生。此外，结合目前应用的IGP 路由发布相应的网络部署方案，将业务转入子网，以达到保护系统的目的，使系统连接运行更加顺畅。

第二，加强网络系统管理，提高综合管理水平。应用IPRAN 接入网络测试，设置承载系统，对网站运行流量及基站业务进行管理。在系统连接中，基站业务应用FE/GE 接入A 类设备，A 类设备会直接分散B类设备的PW，然后进入RANVPN 基站。同时，应用BSC 通过数据通信连接主干网，提高系统运行的可靠性，实现无线通信设备的稳定连接，提高网络部署的总体水平。

第三，合理规划IPRAN 的接入网设置方案。在IPRAN 综合业务运行中，对网络信息保护有更高的要求，核心层直接和骨干网络连接，利用设备端口接入IGP 进程，确保设备端口连接更加顺畅，使连接更具稳定性。同时，主接口连接中，增加ISIS 进程和OSPF进程，能使连接更加顺畅。此外，通过OSPF 进程连接传输IGP 路由，可以确保传输系统正常连接通信。总之，在IPRAN 业务接入的条件下进行系统规划设计，可以提升多种业务承载性能，进而实现IPRAN 接入网络的正常工作。

4 公路交通通信工程IPRAN 技术应用案例分析

某高速公路项目对通信网络的要求较高，需要改善接入网，以保证各个路段正常运行，并组建监控、收费、办公3 类网络。要求经过系统组建、改造后，系统能够稳定运行，不会存在互相干扰和影响的情况，并且可以在监控系统中进行业务汇总，便于管理人员掌握整个高速公路的运行信息，确保信息数据传输稳定、可靠，实现通信系统功能的提升[4]。

第一，通过对系统进行综合对比分析，了解各种承载系统的运行效率，掌握系统运行的具体情况，进而构建完善的IPRAN 系统传输机制，使IP 网络层也能利用CE 等级运行，达到顺利通信的目的。

第二，在网络架构的运行过程中，第一核心层直接与业务系统相连接，同时在监控中心安装完整的设备系统，以构建备份的汇聚层，实现与接入监控中心的有效连接。这样的网络体系构建能够充分体现网络架构的可靠性与稳定性。在实际的设备部署中，可以采用局域划分技术，将不同的IP 设备进行有效隔离，从而形成多个相互隔离的子网。这种技术的应用不仅能提高网络系统的安全性，也能为系统的安全运行提供更加稳定和可靠的数据传输环境[5]。

5 IPRAN 技术的应用前景

在交通通信工程领域，IPRAN 技术的应用前景十分广阔，其在提升网络性能、降低成本、增强可靠性等方面的优势使其成为未来交通通信中的关键技术之一。

第一，IPRAN 技术的应用可以实现交通通信网络的高速化与扩展。随着移动通信和物联网的迅速发展，交通通信网络面临着巨大的数据传输压力。IPRAN 技术能够通过基于IP 协议的无线接入网络，实现更高的数据传输速率和容量，这意味着交通通信系统会更加快速、高效地数据传输，能够更好地满足日益增长的通信需求。

第二，IPRAN 技术的智能化和自动化特点能够提升交通通信网络的运维效率。传统的通信设备管理和维护往往需要大量的人力和物力投入，而IPRAN技术的应用可以实现设备的远程监控、配置和管理，减少人工干预，降低运维成本。此外，IPRAN 技术还可以通过智能化的故障检测和自愈机制，实现对网络故障的快速定位和处理，提升网络的可靠性和稳定性。

第三，IPRAN 技术还能够推动交通通信网络的创新和业务多样化发展。IPRAN 技术的灵活性和可扩展性使得其能够支持多种不同类型的通信业务，包括高清视频传输、实时数据采集等，这能为交通运输领域的智能交通、车联网等创新业务提供坚实的技术支持。

6 结语

IPRAN 技术是现代通信技术发展之下的产物，其运行更加稳定，成本更为低廉，可以充分满足公路交通通信工程的运行需求。同时，IPRAN 有较高的方案演进能力，可以与多种系统融合应用，传输效果更好。同时，在固移融合的背景之下，IPRAN 技术的发展速度会更快，未来会更好地带动我国公路交通通信领域的发展。