陈晓明
（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）
摘 要 本文首先介绍了4G小的承载需求及对IP地址的需求，针对各种承载方案分析了IP数据分组的处理流程， 提出了4G小IP地址规划的总体原则，最后对IP地址规划的重要性进行了总结。
关键词 4G；小；TD-LTE；IP
中图分类号 TN915 文献标识码 A 文章编号 1008-5599（2017）11-0045-04
收稿日期：2016-09-12
1 前言
中国移动4G 网络从2013年大规模建设开始，经过几年的建设，4G 已经形成一定规模，规模已经超过100万个，在网络建设时，主要采用的是宏（Microcell）进行覆盖，而宏在选址、配套
、深度和精确覆盖、扩容改造等方面的局限性日益凸显。小（Smallcell）具有低成本、小型化、低功耗、自启动等特点，可以增强4G 的覆盖，提升整体系统容量，将成为4G 时代的重要网络组成部分。
4G 小数量庞大、分布分散的特点对传输网提出了很大挑战，对于4G 小的承载，将以PON+CMNet 方案为主，而根据应用场景，PTN+CMNet、PON+PTN 和全程PTN 等承载方案也将会被采用。中国移动为指导各省公司开展4G 小的建设，专门编制并下发了《中国移动4G 一体化皮和飞承载方案及建设要求》，文件中对采用CMNet 承载和PTN 承载时的IP 地址规划提出了要求，但面对数量巨大的4G 小，IP 地址
的规划和使用时需要值得密切研究和关注的问题。
2 4G 小承载需求
4G 小根据覆盖能力分为微（Microcell、皮（Picocell）和飞（Femetocell）3大类。对于微以及非一体化的皮，不需要经过网关设备，仍将采用传统全程PTN 方案承载，IP 地址分配与宏相同。而一体化的皮和飞（下文中提及的4G 小均是指一体化的皮和飞），将先通过网关设备接入，再接入EPC，其承载方案与传统的端到端PTN 承载方案有很大不同。 图1为4G 小需要传输网承载的接口示意图。需要由传输网承载的4G 小接口如下：
小至安全网关的S1接口（含S1-U 和S1-C）；小之间以及与宏之间的X2接口；安全网关至SGW 的S1-U 接口；信令网关至MME 的S1-C 接口。
安全网关与小间通过IPSec 隧道实现对数据进行加密和完整性保护，安全网关将在原数据分组上增加新IP 头和IPSec 头，具体如图2所示。
从图2可以看出，小有2个IP 地址，一个是IPSec 地址（外层地址），另一个是业务地址（内层地址）。
在经过安全网关后，安全网关将新增的IP 头和IPSec
头剥离，剩下内层数据，该数据分组将在L3 PTN 网络中传输，L3 PTN 将按照小业务IP 地址进行路由，L3 PTN 的路由表中将包含小IP 地址，因此，小IP 地址应考虑L3 PTN 以及原有宏IP 地址配置统一规划，避免对L3 PTN 的处理能力造成很大冲击，
影响L3 PTN 对4G 流量的疏导。
3 小数据分组处理流程
目前对于小的承载，主要有4种方案，网络连接示意图如图3所示。
氨气吸收塔以上4种方案，小的接入采用PON 或者PTN，接入设备不启用3层功能，三层处理在CMNet 或L3 PTN 进行，因此在处理流程上，方案1和方案
2
类似，方案3和方案
4
类似。下面就分方案介绍一下4G 小的数据分组处理流程。3.1 PON/PTN+CMNet 方案
CMNet 负责外层IP 地址的处理，具体处理流程
图1 4G小承载接口示意图
图2 IPSec隧道模式的IP数据格式
图3 小承载方案网络连接示意图
如下：
（1）小开机启动，广播发送请求，BRAS通过DHCP协议向小分配IP地址。
(2）小同时从BRAS获得DNS服务器地址，通过内置域名获得HeMS（自启动服务器）IP地址。
(3）与HeMS建立通信，HeMS下发软件版本、配置文件、证书、安全网关、信令网关IP地址等在内的初始化信息给小。
(4）小通过获得的IP地址与安全网关建立IPSec隧道，隧道建立后，安全网关给小分配业务IP地址。
(5）小使用业务地址与安全网关通信，安全网关会剥离外层报头，将内层数据转发至信令网关或L3 PTN。
需要注意的是，安全网关、HeMS应分配公网IP 地址，并配置到BRAS的白名单里，以避开对小的3A认证。小通过CMNet分配的外层IP地址，可以采用宽带用户上网地址，但要注意要与现网4G宏站地址不同。
3.2 PON/PTN+L3 PTN方案
L3 PTN负责外层IP地址的处理，具体处理流程如下：
(1）小开机启动，广播发送请求，DHCP服务器（单独设置或内置在PTN设备里）通过DHCP协议向小分配IP地址。
(2）小同时从DHCP服务器获得DNS服务器地址，通过内置域名获得HeMS（自启动服务器）IP地址。DNS服务器可单独设置或内置在DHCP服务器内。
(3）与HeMS建立通信，HeMS下发软件版本、配置文件、证书、安全网关、信令网关IP地址等在内的初始化信息给小。
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(4）小通过获得的IP地址与安全网关建立IPSec隧道，隧道建立后，安全网关给小分配业务IP地址。
(5）小使用业务地址与安全网关通信，安全网关会剥离外层报头，将内层数据转发至信令网关或L3 PTN。
需要注意的是，安全网关、HeMS连接到L3 PTN 的端口IP地址应与L3 PTN的IP地址匹配，并在一个网段上。小外层IP地址应单独分配，不要占用宏IP地址，外层IP地址也要经过L3 PTN处理，应保证在同一“2转3”接口下的小外层IP地址在同一网段，并设置“2转3”接口IP地址为小的网关地址。
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4 IP地址规划原则
豆袋弹由于数量众多的4G小IP地址需要通过L3 PTN疏导，因此小的IP地址需要与4G宏和L3 PTN的IP地址统一规划，一定要使用统一的地址段，以便于地址收敛，又要具有很好的可扩展性和灵活性，便于今后小规模的增加，应满足以下几个原则：（1）统一性：根据4G网络和L3 PTN网络统一进行小IP地址规划，小IP地址要与宏的IP 地址区分开。为节省IP地址资源，建议每个小分配1个IP地址，一个VLAN地址。
（2）连续性：小的IP地址规划一定要具有良好的连续性，小的IP地址要分配在一个统一的地址段内，在同一安全网关下的小IP地址要分配连续的IP地址，可以通过VLSM（可变长子网掩码）将众多小的路由进行归并，以缩减路由表，提高路由算法的效率，在今后网络扩容和割接时，对网络地址表更新次数最少。目前小网关设备基本按照省集中设置，小的路由具有一致性，如果能做到连续性，则可以进行很好的收敛。
（3）可扩展性：4G小的IP地址应具备良好的可扩展性，应充分考虑未来网络布局及规模，充分预留小的IP地址段，在未来网络节点的扩展和业务规模的扩展时，不会对IP地址进行大规模的调整和重新分配。
Research of the IP address plan for 4G small cell
CHEN Xiao-ming
深基坑防护(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)
Abstract This article briefl y introduces the requirements of the transmission and IP address of 4G smallcell, then
analyses the IP packet process fl ow according to each carrying scheme ier plan and proposes the g
tap 完全饲养
eneral principle of the IP address plan for 4G smallcell. Finally, it concludes the importance of the IP address plan.
Keywords 4G; smallcell; TD-LTE; IP
5 IP 地址规划步骤
针对具体的4G 小IP 地址分配，下面以具体分配实例进行分析。
(1）第一步：分配小业务IP 地址。建议以省为单位进行分配，可以采用私有地址，与目前使用的宏IP 地址分开，尽量分配一段连续的IP 地址。例如某省计划管理6万个小，则分配1个单独的B 类地址给小使用。
(2）第二步：小外层IP 地址：建议以安全网关为单位进行分配，可以采用宽带用户上网私有地址，根据安全网关的小容量进行分配，尽量分配一段连续的IP 地址。例如某安全网关计划管理2万个小，则分配0.5个B 类地址给小用。
需要说明的是，如果小采用PTN 进行接入，那么给小分配的外层IP 地址应符合宏IP 地址分配原则。
6 总结
目前集团公司分配给宏的IP 地址已经基本用完，小不能再使用宏的IP 地址段，因此，需要单独再分配出一定数量的给4G 小使用，建议在本省内保持唯一即可，各省之间可以进行复用，以减少对IP 地址的消耗。针对即将大量出现的4G 小，应提前规划，分配好足够的IP 地址段，要保持统一性、连续性和扩展性，要能保证能够收敛到最少的路由表条目数，以避免对L3 PTN 的路由处理能力造成很大影响。
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2017移动通信天线质量高峰论坛集中交流探讨了4G+及5G天线演进及质量保障解决方案等问题，展示中国通信及天线发展的现阶段成果和天线行业的前瞻性思考，探讨天线行业的引导策略，发布移动通信行业天线质量闭环评估体系建议和天线产业发展与自律策略建议，呼吁政产学研用各方持续关注天线技术发展的作用和前景。 （本刊讯)
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