IP RAN 移动接入网

RAN的IP化意味着每个移动用户终端都至少要求持续地拥有一个IP地址。这将对IP地址提出海量的要求,使IP地址资源严重匮乏的状况即时恶化。因此选择合理的IP网络架构,采用实用、有效的IP网络技术方案对移动接入网IP化的成败和发展进程至关重要。

移动互联网络的架构及其关键问题

在ITU-TQ.1702、Q1703和M.1645中所建议的B3G(IMT-2000)移动互联网络系统将由各种不同的接入系统和基于IP的核心网构成,支持不同的接入系统之间的互联互通,如图1所示。该移动互联网络系统包括3部分:核心网域,即以IP技术为基础构建的包括互联网的核心网络部分;接入网域,包括现有各种移动接入网络并支持其它方式接入的接入网络部分;接入网接入点,接入网络与核心网络交接点。


图1 2G/3G无线接入网络架构示意图

B3G移动网络将使用模块化的组成部分构建可扩展的移动互联网络架构,因此未来的融合网络业务也需要可灵活扩展的IP网络架构。可扩展IP网络架构的选择必须考虑7个因素:标准化、网络架构、地址扩展、端到端连接、应用互通、网络过渡和建设成本。

IPv4(LSRR)创新技术 在移动IP RAN中的应用

可扩展的IP网络架构

IPv4(LSRR)技术是利用IP报头类型为131的宽松源及记录路由(LSRR)选项设计的可扩展IP网络架构(EIPv4)。如图2所示,整个IP网络包含公有IP地址域、私有IP地址域以及公私地址域边界点。


图2. 基于源路由可扩展IPv4(LSRR)网络架构

根据RFC791规定的宽松IP源路由原理,IP数据包的源节点可以规定IP数据包在途中要经过若干节点,也就是说IP数据包可以根据源路由在IP网络中分段前进。这是个很重要的特点,当IP数据包按照源路由分段前进的时候,每一段只是要求源路由目的IP地址在该段所属IP网络具有惟一性,即可送达本段的源路由目的节点,该节点再接力在下一段中进行转发。IP网络可以根据这个原理进行分级扩展,只要在每一级中采用不同的IP地址即可,如第一级采用现有互联网的公有IP地址,第二级采用私有IP地址。

分段前进的特点是根据RFC791宽松IP源路由原理设计的,通过巧妙地填充LSRR,现有IPv4网络中的路由器就会自动完成一段一段的接力传送功能。在可扩展IPv4(LSRR)网络架构中,虽然合法的公有IP地址仍然是全网惟一的,但私有IP地址域可以重复使用,所以这里需要采用一种“IP节点定位方法”来确定可扩展IP网络中任何一个IP网络节点的位置。采用节点公有IP地址,或者节点私有IP地址与相关联公有IP地址可以惟一地确定可扩展IP网络中任何一个IP节点的位置。

由源IP节点位置表示的反序地址序列,再串联目的IP节点位置表示的顺序地址序列,构成数据报的“路径地址序列”。根据源路由原理,源IP节点按照路径地址序列填充IP报头中的源地址字段、目的地址字段、宽松源及记录路由选项字段。在本例中就是源IP节点S1把得到的路径地址序列中的第一个地址即源IP节点地址AddrS1填入IP报头源地址字段,第二个地址即源IP节点相关的公私地址域边界点网关的公有地址PublicAddrGA填入IP报头目的地址字段;除第一个地址即源IP节点地址外的其余地址(即“源路由地址序列”)PublicAddrGA-〉PublicAddrGB-〉AddrD3顺次填入IP报头宽松源及记录路由选项中的“routedata”字段,并设置相关的长度、指针等参数。这样,源IP节点就把保证该数据包能够到达目的IP节点的路由确定了下来。

DNS的IPD资源记录定义

如果根据IP节点的名字希望通过DNS就可以找到任何其他的IP节点,就有必要在DNS系统中进行IP节点名字和IP节点位置表示之间的转换。在DNS中定义一种新的资源记录类型IPD,一个IPD记录存储一个IP节点位置表示。其RDATA字段包含IP节点位置定义的地址序列,即(公有IP地址)[:私有IP地址]中地址的依次存放。IPD资源记录需要存储一个或两个IP地址,即4个字节或8个字节长度。IPD资源记录的格式及含义的定义符合关于DNS资源记录的定义,一个IPD类型的DNS询问将不会触发其它附加的处理需求。

实现方法的特点

在保持现有的公有IP地址域不变的情况下,根据需要可以通过网关外挂私有IP地址域。由于任何一个不同的网关都可以外挂整个私有IP地址域,仅仅为一个网关使用几个公有IP地址就可以扩展出上千万的IP节点。所以这种结构理论上约可以有232×224个IP节点,即可达现有互联网规模的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,其倍数也是非常巨大的,可以有效解决移动接入网对IP地址的需求。

完全根据最基本的IP标准RFC791协议实现。网络中的路由器普遍已经支持RFC791所规定必须支持的源路由选项,这时整个互联网不需要做任何改动,只需采用源路由的源IP节点根据以上方法填充IP报头,并稍稍改造需要作为源IP节点或目的IP节点的网络应用软件即可。没有IPv4NAT的转换问题,也没有IPv6升级过渡的困难。

针对移动接入网IP化的需求提出的根据宽松源路由原理设计的可扩展IP网络方案,可以使现有IPv4网络灵活可扩展,可用IP地址充足,没有升级过渡问题甚至不用对现有网络进行改造,不会降低网络的性能和安全性。该技术方案将为移动接入网IP化及全IP网络应用业务的开展提供良好的IP网络基础设施。



贡献者:
Andrew1906
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