構(gòu)建新一代運營商級VoIP業(yè)務(wù)網(wǎng)的探索與實踐
2005/12/21
VoIP將是NGN的最大應(yīng)用之一。如何將現(xiàn)有VoIP網(wǎng)絡(luò)的QoS提升到“運營商級”，同時又保持IP業(yè)務(wù)的低成本，是每一個電信運營商正在思考和探索的課題。上海聯(lián)通基于UniOne（統(tǒng)一業(yè)務(wù)）和MISN(城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng))等新的技術(shù)運營理念，在對NGN的軟交換、MPLS/VPN以及IPv6等相關(guān)技術(shù)的深入研究基礎(chǔ)上，經(jīng)過近兩年的實踐，走出了一條提高IP承載網(wǎng)QoS和運用軟交換技術(shù)實現(xiàn)集中業(yè)務(wù)管理和控制的有效途徑�！幷�
寬帶互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的今天，無論是設(shè)備制造商、業(yè)務(wù)提供商還是電信運營商都在圍繞NGN兩項核心技術(shù)——軟交換和MPLS/VPN，努力探索著構(gòu)建運營商級的寬帶綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)的解決方案，期盼著通過完善和提升現(xiàn)有IP承載網(wǎng)的QoS和軟交換呼叫信令的資源調(diào)度機制和能力，最終實現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)、跨終端的語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的互通能力，以IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營的低成本，為廣大用戶提供可與PSTN媲美的電信級的語音（寬帶IP電話）、視頻等增值服務(wù)。
中國聯(lián)通IP電話網(wǎng)自1999年6月入運營以來，經(jīng)過一期、二期和三期工的建設(shè)，目前，網(wǎng)絡(luò)已覆蓋中國329個地市，E1端口規(guī)模超過1.8萬個，成為全球最的IP電話網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)量已經(jīng)達到月近10億分鐘，已是世界上流量最大的電話網(wǎng)絡(luò)。中國聯(lián)通IP電話網(wǎng)總體框架圖1所示，包括IP承載網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)（包式括一次撥號業(yè)務(wù)網(wǎng)、二次撥號業(yè)務(wù)網(wǎng)、集團用戶業(yè)務(wù)網(wǎng)和移動用戶業(yè)務(wù)網(wǎng)）、IP電話網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備（如計費結(jié)算系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)等）、與各類本地網(wǎng)絡(luò)連接的接入網(wǎng)關(guān)等部分。
影響IP電話的QoS的幾種因素
聯(lián)通IP電話QoS指標(biāo)
延時呼叫
�。�1）呼叫建立時間。一次撥號方式<7s；二次撥號方式<10s。（2）語音傳輸時延。國際業(yè)務(wù)端到端時延<400ms；國內(nèi)業(yè)務(wù)端到端的時延<200ms。（3）時延抖動。國際網(wǎng)絡(luò)總時延抖動<80ms；國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)總時延抖動<20ms。
丟包率要求
造成網(wǎng)絡(luò)丟包的因素主要有兩類：一是網(wǎng)絡(luò)傳輸中丟包；二是網(wǎng)絡(luò)擁塞時網(wǎng)關(guān)設(shè)備主動丟包。忙時（接入網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)之間話務(wù)量達到0.7Erl）網(wǎng)絡(luò)允許的丟包率<3%，極限情況<8%。
IP電話語音質(zhì)量要求
按照平均意見得分法（MOS）的5級評分標(biāo)準(zhǔn)，要求網(wǎng)絡(luò)丟包率<5%時，話音質(zhì)量在3.5級以上；網(wǎng)絡(luò)丟包率在5%~10%時，語音質(zhì)量在3級以上。
接通率
�。�1）應(yīng)答率。忙時應(yīng)答率>50%。（2）落地接通率。二次撥號接通率>95%；一次撥號接通率>96%。
影響IP電話QoS的3大因素
IP承載網(wǎng)
IP承載網(wǎng)對IP電話QoS的主要影響包括網(wǎng)絡(luò)存在的各種延遲、抖動、包丟失和帶寬不足等。
媒體網(wǎng)關(guān)
媒體網(wǎng)關(guān)對語音質(zhì)量的影響體現(xiàn)在以下方面：不同的語音編碼方式、網(wǎng)關(guān)內(nèi)部語音數(shù)據(jù)處理造成的時間延遲、回聲抵消、抖動緩存（JitterBuffer）等。
網(wǎng)守或軟交換CCM
網(wǎng)守（GateKeeper，GK）和軟交換CCM（CallControl Manager）對IP電話網(wǎng)絡(luò)的QoS有一定的影響。比如，通話建立時間就和軟交換有很大的關(guān)系。軟交換CCM可以通過使用各種技術(shù)手段和技術(shù)策略，改善和提高IP電話的QoS性能。例如，軟交換可以根據(jù)目前的網(wǎng)絡(luò)情況，在帶寬不足的情況下，在建立呼叫時使用壓縮率高的編碼，充分利用帶寬，在保證一定語音質(zhì)量的同時，維持正常的語音服務(wù)能力；在帶寬充足的情況下，恢復(fù)使用壓縮率低的編碼，提供高質(zhì)量的語音服務(wù)。軟交換也可以采用預(yù)先定義的規(guī)則，對于網(wǎng)絡(luò)帶寬較小的通話路由，比如長途，使用壓縮率高的編碼；反之，使用壓縮率低的編碼，比如市話。
IP承載網(wǎng)QoS改進策略——部署MPLS/VPN
聯(lián)通IP承載網(wǎng)總體發(fā)展思路
中國聯(lián)通IP電話網(wǎng)的承載網(wǎng)分為核心層和區(qū)域?qū)觾杉壗Y(jié)構(gòu)，核心層由北京、上海、廣州、沈陽、武漢、西安和成都7個大區(qū)節(jié)點組成；區(qū)域?qū)影锤鞣止緟^(qū)域分布情況，劃分為22個區(qū)域。建網(wǎng)初期，承載網(wǎng)采用ATM+IP/VPN組成IP電話專用傳輸網(wǎng)，確保IP承載層的QoS，網(wǎng)絡(luò)性能符合聯(lián)通測試指標(biāo)。下一階段，中國聯(lián)通數(shù)據(jù)核心網(wǎng)的技術(shù)演進路線方向如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)將以MPLS+ATM為核心技術(shù)，在7大核心節(jié)點建設(shè)功能強大的MPLS核心網(wǎng)絡(luò)，同時采用2層MPLS技術(shù)，實現(xiàn)與ATM設(shè)備的透明連接，從而構(gòu)建一個多協(xié)議、多業(yè)務(wù)同時兼顧IPv4/IPv6發(fā)展的先進網(wǎng)絡(luò)。中國聯(lián)通的互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)專線、IP電話、視頻會議、IPv6網(wǎng)絡(luò)、CDMA1X數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等都承載在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳送平臺之上。
上海聯(lián)通城域網(wǎng)發(fā)展思路
上海聯(lián)通城域網(wǎng)總體發(fā)展思路是，以“NGN為中心、數(shù)據(jù)MPLS與傳輸MSTP融合并重發(fā)展”。網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)如圖3所示�？紤]到上海聯(lián)通在“最后一公里”接入的實際情況，將骨干層和匯接層的建設(shè)與接入層的建設(shè)分離，各有側(cè)重。骨干層和匯接層統(tǒng)稱為“核心網(wǎng)”，重點考慮業(yè)務(wù)的傳送能力；在接入層和用戶端，重點考慮UniOne綜合業(yè)務(wù)的接入，盡量做到設(shè)備提供商、系統(tǒng)集成商、客戶端應(yīng)用軟件開發(fā)商三者的統(tǒng)一。
在接入層和用戶層，采用“一體化”施工的管理辦法，做到業(yè)務(wù)方案、技術(shù)支撐、網(wǎng)絡(luò)維護響應(yīng)的最短時間，客戶滿意度最大化；同時，在接入方式上，做到有線與無線互為補充，充分利用3.5G、5.8G、聯(lián)通CDMA2000網(wǎng)絡(luò)的無線固定數(shù)據(jù)接入優(yōu)勢以及今后趨于成熟的WiMAX等無線接入技術(shù)，擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋和業(yè)務(wù)范圍。
VoIP業(yè)務(wù)網(wǎng)QoS改進策略——建設(shè)與實施MISN
上海聯(lián)通MISN網(wǎng)的組成
上海聯(lián)通MISN由5個部分組成（見圖4）：（1）業(yè)務(wù)接入控制設(shè)備（SACP）。從用戶駐地網(wǎng)到城域網(wǎng)和骨務(wù)都必須通過SACP接的接入認證、業(yè)務(wù)接入控制、網(wǎng)絡(luò)資源管理和服務(wù)質(zhì)量控制等。（2）呼叫管理控制模塊（CCM）。該模塊負責(zé)對用戶注冊的管理；通過SACP對業(yè)務(wù)接入進行認證和控制；與骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)GK互通，完成各種業(yè)務(wù)的呼叫控制；與SACP一起采集計費信息；負責(zé)控制語音和視頻媒體流的接入。（3）業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)。聯(lián)通MISN是基于IP的分組網(wǎng)，與基于電路交換的193長途電話骨干網(wǎng)和本地PSTN市話網(wǎng)互通時，由于媒體層面和控制信令層面都不同，因此，需要通過網(wǎng)關(guān)進行互通。（4）BRAS設(shè)備。負責(zé)將互聯(lián)網(wǎng)接入到165網(wǎng)。（5）業(yè)務(wù)運營支撐系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括維護網(wǎng)管系統(tǒng)、用戶終端管理系統(tǒng)、用戶管理（業(yè)務(wù)受理、用戶信息管理、用戶業(yè)務(wù)授權(quán)與認證）以及本地MISN的計費/營賬系統(tǒng)，其對上的接口是各骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)的運維支撐系統(tǒng)。
SACP對QoS的控制功能
SACP對QoS的控制功能主要表現(xiàn)在4個方面：（1）對于呼叫控制信息流，可根據(jù)被叫E.164號碼和呼叫發(fā)生的網(wǎng)域不同，設(shè)置不同的ToS/DSCP字段；（2）對于媒體流，可根據(jù)編解碼方式和呼叫發(fā)生的網(wǎng)域不同，設(shè)置不同的ToS/DSCP字段；（3）在用戶駐地網(wǎng)和城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)之間進行信息流轉(zhuǎn)發(fā)時，能夠?qū)oS標(biāo)記進行相應(yīng)的映射；（4）把不同流映射到不同ATM/FR-PVC、MPLSLSP、以太網(wǎng)VLAN或者SDH不同虛容器進行傳送。
新一代運營商級VoIP網(wǎng)絡(luò)雛形
隨著以軟交換和MPLS/VPN兩項技術(shù)為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，將構(gòu)筑起新一代運營商級的VoIP網(wǎng)絡(luò)雛形，如圖5所示。
總之，MPLS/VPN改善了IP承載網(wǎng)的QoS，使城域網(wǎng)中基于IP分組的語音和視頻業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量有了保證；軟交換以及聯(lián)通MISN的部署和實施，使得城域用戶發(fā)起的不同媒體業(yè)務(wù)流得到有效管理和控制。在此基礎(chǔ)上，新一代運營商級VoIP業(yè)務(wù)網(wǎng)的構(gòu)建將成為現(xiàn)實。
現(xiàn)代通信
相關(guān)鏈接: