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構建新一代運營(yíng)商級VoIP業(yè)務(wù)網(wǎng)的探索與實(shí)踐

2005/12/21

　　VoIP將是NGN的最大應用之一。如何將現有VoIP網(wǎng)絡(luò )的QoS提升到“運營(yíng)商級”，同時(shí)又保持IP業(yè)務(wù)的低成本，是每一個(gè)電信運營(yíng)商正在思考和探索的課題。上海聯(lián)通基于UniOne（統一業(yè)務(wù)）和MISN(城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng))等新的技術(shù)運營(yíng)理念，在對NGN的軟交換、MPLS/VPN以及IPv6等相關(guān)技術(shù)的深入研究基礎上，經(jīng)過(guò)近兩年的實(shí)踐，走出了一條提高IP承載網(wǎng)QoS和運用軟交換技術(shù)實(shí)現集中業(yè)務(wù)管理和控制的有效途徑。——編者

寬帶互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的今天，無(wú)論是設備制造商、業(yè)務(wù)提供商還是電信運營(yíng)商都在圍繞NGN兩項核心技術(shù)——軟交換和MPLS/VPN，努力探索著(zhù)構建運營(yíng)商級的寬帶綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)的解決方案，期盼著(zhù)通過(guò)完善和提升現有IP承載網(wǎng)的QoS和軟交換呼叫信令的資源調度機制和能力，最終實(shí)現跨網(wǎng)絡(luò )、跨終端的語(yǔ)音、視頻和數據業(yè)務(wù)的互通能力，以IP網(wǎng)絡(luò )建設和運營(yíng)的低成本，為廣大用戶(hù)提供可與PSTN媲美的電信級的語(yǔ)音（寬帶IP電話(huà)）、視頻等增值服務(wù)。

　　中國聯(lián)通IP電話(huà)網(wǎng)自1999年6月入運營(yíng)以來(lái)，經(jīng)過(guò)一期、二期和三期工的建設，目前，網(wǎng)絡(luò )已覆蓋中國329個(gè)地市，E1端口規模超過(guò)1.8萬(wàn)個(gè)，成為全球最的IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )的話(huà)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(huà)網(wǎng)絡(luò )。中國聯(lián)通IP電話(huà)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(hù)業(yè)務(wù)網(wǎng)和移動(dòng)用戶(hù)業(yè)務(wù)網(wǎng)）、IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )管理設備（如計費結算系統、網(wǎng)管系統等）、與各類(lèi)本地網(wǎng)絡(luò )連接的接入網(wǎng)關(guān)等部分。

影響IP電話(huà)的QoS的幾種因素

聯(lián)通IP電話(huà)QoS指標

延時(shí)呼叫

　　（1）呼叫建立時(shí)間。一次撥號方式<7s；二次撥號方式<10s。（2）語(yǔ)音傳輸時(shí)延。國際業(yè)務(wù)端到端時(shí)延<400ms；國內業(yè)務(wù)端到端的時(shí)延<200ms。（3）時(shí)延抖動(dòng)。國際網(wǎng)絡(luò )總時(shí)延抖動(dòng)<80ms；國內網(wǎng)絡(luò )總時(shí)延抖動(dòng)<20ms。

丟包率要求

　　造成網(wǎng)絡(luò )丟包的因素主要有兩類(lèi)：一是網(wǎng)絡(luò )傳輸中丟包；二是網(wǎng)絡(luò )擁塞時(shí)網(wǎng)關(guān)設備主動(dòng)丟包。忙時(shí)（接入網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)之間話(huà)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(huà)語(yǔ)音質(zhì)量要求

　　按照平均意見(jiàn)得分法（MOS）的5級評分標準，要求網(wǎng)絡(luò )丟包率<5%時(shí)，話(huà)音質(zhì)量在3.5級以上；網(wǎng)絡(luò )丟包率在5%~10%時(shí)，語(yǔ)音質(zhì)量在3級以上。

接通率

　　（1）應答率。忙時(shí)應答率>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(huà)QoS的3大因素

IP承載網(wǎng)

　　IP承載網(wǎng)對IP電話(huà)QoS的主要影響包括網(wǎng)絡(luò )存在的各種延遲、抖動(dòng)、包丟失和帶寬不足等。

媒體網(wǎng)關(guān)

　　媒體網(wǎng)關(guān)對語(yǔ)音質(zhì)量的影響體現在以下方面：不同的語(yǔ)音編碼方式、網(wǎng)關(guān)內部語(yǔ)音數據處理造成的時(shí)間延遲、回聲抵消、抖動(dòng)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(huà)網(wǎng)絡(luò )的QoS有一定的影響。比如，通話(huà)建立時(shí)間就和軟交換有很大的關(guān)系。軟交換CCM可以通過(guò)使用各種技術(shù)手段和技術(shù)策略，改善和提高IP電話(huà)的QoS性能。例如，軟交換可以根據目前的網(wǎng)絡(luò )情況，在帶寬不足的情況下，在建立呼叫時(shí)使用壓縮率高的編碼，充分利用帶寬，在保證一定語(yǔ)音質(zhì)量的同時(shí)，維持正常的語(yǔ)音服務(wù)能力；在帶寬充足的情況下，恢復使用壓縮率低的編碼，提供高質(zhì)量的語(yǔ)音服務(wù)。軟交換也可以采用預先定義的規則，對于網(wǎng)絡(luò )帶寬較小的通話(huà)路由，比如長(cháng)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(huà)。

IP承載網(wǎng)QoS改進(jìn)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(huà)網(wǎng)的承載網(wǎng)分為核心層和區域層兩級結構，核心層由北京、上海、廣州、沈陽(yáng)、武漢、西安和成都7個(gè)大區節點(diǎn)組成；區域層按各分公司區域分布情況，劃分為22個(gè)區域。建網(wǎng)初期，承載網(wǎng)采用ATM+IP/VPN組成IP電話(huà)專(zhuān)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。下一階段，中國聯(lián)通數據核心網(wǎng)的技術(shù)演進(jìn)路線(xiàn)方向如圖2所示。網(wǎng)絡(luò )將以MPLS+ATM為核心技術(shù)，在7大核心節點(diǎn)建設功能強大的MPLS核心網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)采用2層MPLS技術(shù)，實(shí)現與ATM設備的透明連接，從而構建一個(gè)多協(xié)議、多業(yè)務(wù)同時(shí)兼顧IPv4/IPv6發(fā)展的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò )。中國聯(lián)通的互聯(lián)網(wǎng)、數據專(zhuān)線(xiàn)、IP電話(huà)、視頻會(huì )議、IPv6網(wǎng)絡(luò )、CDMA1X數據通信網(wǎng)等都承載在統一的數據傳送平臺之上。

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、數據MPLS與傳輸MSTP融合并重發(fā)展”。網(wǎng)絡(luò )層次結構如圖3所示。考慮到上海聯(lián)通在“最后一公里”接入的實(shí)際情況，將骨干層和匯接層的建設與接入層的建設分離，各有側重。骨干層和匯接層統稱(chēng)為“核心網(wǎng)”，重點(diǎn)考慮業(yè)務(wù)的傳送能力；在接入層和用戶(hù)端，重點(diǎn)考慮UniOne綜合業(yè)務(wù)的接入，盡量做到設備提供商、系統集成商、客戶(hù)端應用軟件開(kāi)發(fā)商三者的統一。

　　在接入層和用戶(hù)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 )維護響應的最短時(shí)間，客戶(hù)滿(mǎn)意度最大化；同時(shí)，在接入方式上，做到有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)互為補充，充分利用3.5G、5.8G、聯(lián)通CDMA2000網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)固定數據接入優(yōu)勢以及今后趨于成熟的WiMAX等無(wú)線(xiàn)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(jìn)策略——建設與實(shí)施MISN

上海聯(lián)通MISN網(wǎng)的組成

　　上海聯(lián)通MISN由5個(gè)部分組成（見(jiàn)圖4）：（1）業(yè)務(wù)接入控制設備（SACP）。從用戶(hù)駐地網(wǎng)到城域網(wǎng)和骨務(wù)都必須通過(guò)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）。該模塊負責對用戶(hù)注冊的管理；通過(guò)SACP對業(yè)務(wù)接入進(jìn)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；負責控制語(yǔ)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(cháng)途電話(huà)骨干網(wǎng)和本地PSTN市話(huà)網(wǎng)互通時(shí)，由于媒體層面和控制信令層面都不同，因此，需要通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行互通。（4）BRAS設備。負責將互聯(lián)網(wǎng)接入到165網(wǎng)。（5）業(yè)務(wù)運營(yíng)支撐系統。該系統包括維護網(wǎng)管系統、用戶(hù)終端管理系統、用戶(hù)管理（業(yè)務(wù)受理、用戶(hù)信息管理、用戶(hù)業(yè)務(wù)授權與認證）以及本地MISN的計費/營(yíng)賬系統，其對上的接口是各骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)的運維支撐系統。

SACP對QoS的控制功能

　　SACP對QoS的控制功能主要表現在4個(gè)方面：（1）對于呼叫控制信息流，可根據被叫E.164號碼和呼叫發(fā)生的網(wǎng)域不同，設置不同的ToS/DSCP字段；（2）對于媒體流，可根據編解碼方式和呼叫發(fā)生的網(wǎng)域不同，設置不同的ToS/DSCP字段；（3）在用戶(hù)駐地網(wǎng)和城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)之間進(jìn)行信息流轉發(fā)時(shí)，能夠將QoS標記進(jìn)行相應的映射；（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(jìn)行傳送。

新一代運營(yíng)商級VoIP網(wǎng)絡(luò )雛形

　　隨著(zhù)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，將構筑起新一代運營(yíng)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(yǔ)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(shí)施，使得城域用戶(hù)發(fā)起的不同媒體業(yè)務(wù)流得到有效管理和控制。在此基礎上，新一代運營(yíng)商級VoIP業(yè)務(wù)網(wǎng)的構建將成為現實(shí)。

現代通信

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