構建新一代運營商級VoIP業(yè)務網的探索與實踐
2005/12/21
VoIP將是NGN的最大應用之一。如何將現(xiàn)有VoIP網絡的QoS提升到“運營商級”，同時又保持IP業(yè)務的低成本，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）和MISN(城域綜合業(yè)務網)等新的技術運營理念，在對NGN的軟交換、MPLS/VPN以及IPv6等相關技術的深入研究基礎上，經過近兩年的實踐，走出了一條提高IP承載網QoS和運用軟交換技術實現(xiàn)集中業(yè)務管理和控制的有效途徑�！幷�
寬帶互聯(lián)網迅猛發(fā)展的今天，無論是設備制造商、業(yè)務提供商還是電信運營商都在圍繞NGN兩項核心技術——軟交換和MPLS/VPN，努力探索著構建運營商級的寬帶綜合業(yè)務通信網的解決方案，期盼著通過完善和提升現(xiàn)有IP承載網的QoS和軟交換呼叫信令的資源調度機制和能力，最終實現(xiàn)跨網絡、跨終端的語音、視頻和數(shù)據業(yè)務的互通能力，以IP網絡建設和運營的低成本，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。
中國聯(lián)通IP電話網自1999年6月入運營以來，經過一期、二期和三期工的建設，目前，網絡已覆蓋中國329個地市，E1端口規(guī)模超過1.8萬個，成為全球最的IP電話網絡。網絡的話務量已經達到月近10億分鐘，已是世界上流量最大的電話網絡。中國聯(lián)通IP電話網總體框架圖1所示，包括IP承載網絡、業(yè)務網絡（包式括一次撥號業(yè)務網、二次撥號業(yè)務網、集團用戶業(yè)務網和移動用戶業(yè)務網）、IP電話網絡管理設備（如計費結算系統(tǒng)、網管系統(tǒng)等）、與各類本地網絡連接的接入網關等部分。
影響IP電話的QoS的幾種因素
聯(lián)通IP電話QoS指標
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)務端到端時延<400ms；國內業(yè)務端到端的時延<200ms。（3）時延抖動。國際網絡總時延抖動<80ms；國內網絡總時延抖動<20ms。
丟包率要求
造成網絡丟包的因素主要有兩類：一是網絡傳輸中丟包；二是網絡擁塞時網關設備主動丟包。忙時（接入網關和網關之間話務量達到0.7Erl）網絡允許的丟包率<3%，極限情況<8%。
IP電話語音質量要求
按照平均意見得分法（MOS）的5級評分標準，要求網絡丟包率<5%時，話音質量在3.5級以上；網絡丟包率在5%~10%時，語音質量在3級以上。
接通率
�。�1）應答率。忙時應答率>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QoS的3大因素
IP承載網
IP承載網對IP電話QoS的主要影響包括網絡存在的各種延遲、抖動、包丟失和帶寬不足等。
媒體網關
媒體網關對語音質量的影響體現(xiàn)在以下方面：不同的語音編碼方式、網關內部語音數(shù)據處理造成的時間延遲、回聲抵消、抖動緩存（JitterBuffer）等。
網守或軟交換CCM
網守（GateKeeper，GK）和軟交換CCM（CallControl Manager）對IP電話網絡的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系。軟交換CCM可以通過使用各種技術手段和技術策略，改善和提高IP電話的QoS性能。例如，軟交換可以根據目前的網絡情況，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，在保證一定語音質量的同時，維持正常的語音服務能力；在帶寬充足的情況下，恢復使用壓縮率低的編碼，提供高質量的語音服務。軟交換也可以采用預先定義的規(guī)則，對于網絡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QoS改進策略——部署MPLS/VPN
聯(lián)通IP承載網總體發(fā)展思路
中國聯(lián)通IP電話網的承載網分為核心層和區(qū)域層兩級結構，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)域層按各分公司區(qū)域分布情況，劃分為22個區(qū)域。建網初期，承載網采用ATM+IP/VPN組成IP電話專用傳輸網，確保IP承載層的QoS，網絡性能符合聯(lián)通測試指標。下一階段，中國聯(lián)通數(shù)據核心網的技術演進路線方向如圖2所示。網絡將以MPLS+ATM為核心技術，在7大核心節(jié)點建設功能強大的MPLS核心網絡，同時采用2層MPLS技術，實現(xiàn)與ATM設備的透明連接，從而構建一個多協(xié)議、多業(yè)務同時兼顧IPv4/IPv6發(fā)展的先進網絡。中國聯(lián)通的互聯(lián)網、數(shù)據專線、IP電話、視頻會議、IPv6網絡、CDMA1X數(shù)據通信網等都承載在統(tǒng)一的數(shù)據傳送平臺之上。
上海聯(lián)通城域網發(fā)展思路
上海聯(lián)通城域網總體發(fā)展思路是，以“NGN為中心、數(shù)據MPLS與傳輸MSTP融合并重發(fā)展”。網絡層次結構如圖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與接入層的建設分離，各有側重。骨干層和匯接層統(tǒng)稱為“核心網”，重點考慮業(yè)務的傳送能力；在接入層和用戶端，重點考慮UniOne綜合業(yè)務的接入，盡量做到設備提供商、系統(tǒng)集成商、客戶端應用軟件開發(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)務方案、技術支撐、網絡維護響應的最短時間，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網絡的無線固定數(shù)據接入優(yōu)勢以及今后趨于成熟的WiMAX等無線接入技術，擴大網絡覆蓋和業(yè)務范圍。
VoIP業(yè)務網QoS改進策略——建設與實施MISN
上海聯(lián)通MISN網的組成
上海聯(lián)通MISN由5個部分組成（見圖4）：（1）業(yè)務接入控制設備（SACP）。從用戶駐地網到城域網和骨務都必須通過SACP接的接入認證、業(yè)務接入控制、網絡資源管理和服務質量控制等。（2）呼叫管理控制模塊（CCM）。該模塊負責對用戶注冊的管理；通過SACP對業(yè)務接入進行認證和控制；與骨干業(yè)務網GK互通，完成各種業(yè)務的呼叫控制；與SACP一起采集計費信息；負責控制語音和視頻媒體流的接入。（3）業(yè)務網關。聯(lián)通MISN是基于IP的分組網，與基于電路交換的193長途電話骨干網和本地PSTN市話網互通時，由于媒體層面和控制信令層面都不同，因此，需要通過網關進行互通。（4）BRAS設備。負責將互聯(lián)網接入到165網。（5）業(yè)務運營支撐系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括維護網管系統(tǒng)、用戶終端管理系統(tǒng)、用戶管理（業(yè)務受理、用戶信息管理、用戶業(yè)務授權與認證）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)務網的運維支撐系統(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，可根據被叫E.164號碼和呼叫發(fā)生的網域不同，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)生的網域不同，設置不同的ToS/DSCP字段；（3）在用戶駐地網和城域綜合業(yè)務網之間進行信息流轉發(fā)時，能夠將QoS標記進行相應的映射；（4）把不同流映射到不同ATM/FR-PVC、MPLSLSP、以太網VLAN或者SDH不同虛容器進行傳送。
新一代運營商級VoIP網絡雛形
隨著以軟交換和MPLS/VPN兩項技術為核心的下一代網絡技術的不斷成熟和發(fā)展，將構筑起新一代運營商級的VoIP網絡雛形，如圖5所示。
總之，MPLS/VPN改善了IP承載網的QoS，使城域網中基于IP分組的語音和視頻業(yè)務的服務質量有了保證；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)務流得到有效管理和控制。在此基礎上，新一代運營商級VoIP業(yè)務網的構建將成為現(xiàn)實。
現(xiàn)代通信
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