利用IP传输、移动网络元件、BTS、控制器和网关使用IP地址作为用于移动回传业务的源和目的地地址。这些地址都不需要是公共可用路由的IP地址(除了一些核心接口之外),因此可以在无线电网络内使用私有地址。因此,通常不存在IPv4地址不足的问题。
为了清楚起见,如第3章讨论的,通过GTP-U和其他协议,终端用户IP业务在终端和核心网络之间透明地传送。GGSN/PDNGW将IP地址分配给终端,并充当移动网络和因特网之间的接口。IP地址分配给移动单元的方式与用户IP地址的分配是分开的。对于移动网络单元,IP地址要么静态配置,要么通过DHCP(动态主机配置协议)动态分配。
对于IPv4,私有IP地址在RFC1918中定义。
保留供私人使用的网络包括10.0.0.0~10.255.255.255、172.16.0.0~172.31.255.255、192.168.0.0~192.168.255.255的地址,如图4.18所示。这些网络可以用于寻址移动网络单元,并且可以灵活地划分网络/主机部分。请参见图4.19中的示例。没有移动网络发起需要遵守地址类边界(类A、B或C等)。可以使用可变长度子网。由于在3GPP中没有定义寻址,这是网络实现的问题。RFC1918专用地址范围允许超过1600万个地址。
图4.18 RFC1918私有地址范围
给移动网元的IP地址应该是唯一的,并且相同的地址不应该用于另一个网元,即使网元在隔离区域中。路由调度在路由决策中利用地址字段的网络前缀部分。
将IP地址字段划分为网络前缀和主机字段取决于该网络中的主机数量。IP寻址计划应涵盖主机数量的预期增长,以避免频繁更改。它应该允许在网络中汇总路由。这优化了路由性能,并通过减少路由器需要维护和交换的条目数来避免路由器中的大量内存消耗。
基站可以包括一个或多个IP子网(子网)。对于LTE,TS36.414明确说明了这一点。子网和寻址规划是网络规划和实施的问题。
IP地址需要分配给移动网元。IP层连接需要存在于对等实体(例如,3G基站和3G RNC)之间的用户、控制、同步和管理平面中。然后,经由移动网络控制平面(NBAP、RANAP,S1-AP的信令)交换包括IP地址的用户平面承载ID。例如,LTE中利用IP地址、端口信息和GTP-U来识别S1承载隧道端点标识。在承载建立阶段,接收节点通知承载将被执行的IP地址。
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图4.19 网络和主机地址示例
通常,每个BTS可以有一个或多个IP地址。如果单个IP地址用于多个应用(例如用户平面和控制平面),则端口和更高层协议信息可以用于将业务引导到BTS内的正确执行点。
BTS的业务可以在逻辑上分成不同的VLAN:控制平面、用户平面、管理平面VLAN等。每个VLAN形成自己的IP子网。如果BTS接入是基于层2以太网的,则这些VLAN中的每一个可以连接多个BTS,或者按逻辑分组,比如控制平面业务映射到同一个VLAN,或者到各个BTS的VLAN可以保持与其他BTS的VLAN分离。这形成点到点结构,并且VLAN的数量会增长。
首先,使用层2和VLAN是网络设计主题,未由3GPP定义。静态配置是获取IP地址的最简单选项。IP地址[(包括网络前缀和前缀长度(子网掩码)]和主机部分是手动配置的。
与IP寻址相关的另一个主题是使用虚拟地址或环回地址。当IP地址绑定到物理端口并且端口失败时,IP地址不可达,导致服务停机。环回地址仍然可以通过另一个端口访问。
在住宅(固定)互联网接入和公司网络内,通常使用IP地址的自动分配。动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)用于获取默认网关的IP地址、子网掩码和IP地址。基本类似的方法可用于移动回传,但是为了有效地分配地址,可以不随机地选择元素地址。该主题不被3GPP覆盖,因此可能存在用于自动分配地址和其他配置信息的不同实现。
通过DHCP,主机首先发送DHCP广播消息(DHCP发现),该消息到达同一层2广播域上的所有设备。第一个路由器(如果不是DHCP服务器)应配置为将此消息中继到DH-CP服务器。DHCP服务器维护一个地址池,并从该池为主机分配一个地址。
DHCP服务器给出的地址包括租用时间。租用时间是地址被终端节点拥有并可使用的时间段。租用时间的好处是,在定时器到期后,可以为其他节点释放地址。
网络中的BTS的总数可以在千个范围或更多。网络管理系统可用于IP地址配置。当存在管理平面连接时,可以从中央网络管理系统下载更多参数。
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