构建运营商级VoIP业务网探索与实践

作者：中国IT实验室 罗网

欢迎访问e展厅 展厅 2 手机/通信/网络设备展厅 手机, 调制解调器, 网管控制器, 光传输系统, 程控交换机, ... VoIP将是NGN的最大应用之一。如何将现有VoIP网络的QoS提升到“运营商级”，同时又保持IP业务的低成本，是每一个电信运营商正在思考和探索的课题。 上海联通基于UniOne（统一业务）和MISN(城域综合业务网)等新的技术运营理念，在对NGN的软交换、MPLS/VPN以及IPv6等相关技术的深入研究基础上，经过近两年的实践，走出了一条提高IP承载网QoS和运用软交换技术实现集中业务管理和控制的有效途径。 宽带互联网迅猛发展的今天，无论是设备制造商、业务提供商还是电信运营商都在围绕NGN两项核心技术——软交换和MPLS/VPN，努力探索着构建运营商级的宽带综合业务通信网的解决方案，期盼着通过完善和提升现有IP承载网的QoS和软交换呼叫信令的资源调度机制和能力，最终实现跨网络、跨终端的语音、视频和数据业务的互通能力，以IP网络建设和运营的低成本，为广大用户提供可与PSTN媲美的电信级的语音（宽带IP电话）、视频等增值服务。 中国联通IP电话网自1999年6月入运营以来，经过一期、二期和三期工的建设，目前，网络已覆盖中国329个地市，E1端口规模超过1.8万个，成为全球最的IP电话网络。网络的话务量已经达到月近10亿分钟，已是世界上流量最大的电话网络。中国联通IP电话网总体框架图1所示，包括IP承载网络、业务网络（包式括一次拨号业务网、二次拨号业务网、集团用户业务网和移动用户业务网）、IP电话网络管理设备（如计费结算系统、网管系统等）、与各类本地网络连接的接入网关等部分。 影响IP电话的QoS的几种因素 联通IP电话QoS指标 延时呼叫 （1）呼叫建立时间。一次拨号方式<7s；二次拨号方式<10s。（2）语音传输时延。国际业务端到端时延<400ms；国内业务端到端的时延<200ms。（3）时延抖动。国际网络总时延抖动<80ms；国内网络总时延抖动<20ms。 丢包率要求 造成网络丢包的因素主要有两类：一是网络传输中丢包；二是网络拥塞时网关设备主动丢包。忙时（接入网关和网关之间话务量达到0.7 Erl）网络允许的丢包率<3%，极限情况<8%。 IP电话语音质量要求 按照平均意见得分法（MOS）的5级评分标准，要求网络丢包率<5% 时，话音质量在3.5级以上；网络丢包率在5%~10%时，语音质量在3级以上。 接通率 （1）应答率。忙时应答率>50%。（2）落地接通率。二次拨号接通率>95%；一次拨号接通率>96%。 影响IP电话QoS的3大因素 IP承载网 IP承载网对IP电话QoS的主要影响包括网络存在的各种延迟、抖动、包丢失和带宽不足等。 媒体网关 媒体网关对语音质量的影响体现在以下方面：不同的语音编码方式、网关内部语音数据处理造成的时间延迟、回声抵消、抖动缓存（Jitter Buffer）等。 网守或软交换CCM 网守（Gate Keeper，GK）和软交换CCM（ Call Control Manager）对IP电话网络的QoS有一定的影响。比如，通话建立时间就和软交换有很大的关系。软交换CCM可以通过使用各种技术手段和技术策略，改善和提高IP电话的QoS性能。例如，软交换可以根据目前的网络情况，在带宽不足的情况下，在建立呼叫时使用压缩率高的编码，充分利用带宽，在保证一定语音质量的同时，维持正常的语音服务能力；在带宽充足的情况下，恢复使用压缩率低的编码，提供高质量的语音服务。软交换也可以采用预先定义的规则，对于网络带宽较小的通话路由，比如长途，使用压缩率高的编码；反之，使用压缩率低的编码，比如市话。 IP承载网QoS改进策略——部署MPLS/VPN 联通IP承载网总体发展思路 中国联通IP电话网的承载网分为核心层和区域层两级结构，核心层由北京、上海、广州、沈阳、武汉、西安和成都7个大区节点组成；区域层按各分公司区域分布情况，划分为22个区域。建网初期，承载网采用ATM+IP/VPN组成IP电话专用传输网，确保IP承载层的QoS，网络性能符合联通测试指标。下一阶段，中国联通数据核心网的技术演进路线方向如图2所示。网络将以MPLS+ATM为核心技术，在7大核心节点建设功能强大的MPLS核心网络，同时采用2层MPLS技术，实现与ATM设备的透明连接，从而构建一个多协议、多业务同时兼顾IPv4/IPv6发展的先进网络。中国联通的互联网、数据专线、IP电话、视频会议、IPv6网络、CDMA 1X数据通信网等都承载在统一的数据传送平台之上。 上海联通城域网发展思路 上海联通城域网总体发展思路是，以“NGN为中心、数据MPLS与传输MSTP融合并重发展”。网络层次结构如图3所示。考虑到上海联通在“最后一公里”接入的实际情况，将骨干层和汇接层的建设与接入层的建设分离，各有侧重。骨干层和汇接层统称为“核心网”，重点考虑业务的传送能力；在接入层和用户端，重点考虑UniOne综合业务的接入，尽量做到设备提供商、系统集成商、客户端应用软件开发商三者的统一。 在接入层和用户层，采用“一体化”施工的管理办法，做到业务方案、技术支撑、网络维护响应的最短时间，客户满意度最大化；同时，在接入方式上，做到有线与无线互为补充，充分利用3.5G、5.8G、联通CDMA2000网络的无线固定数据接入优势以及今后趋于成熟的WiMAX等无线接入技术，扩大网络覆盖和业务范围。 VoIP业务网QoS改进策略——建设与实施MISN 上海联通MISN网的组成 上海联通MISN由5个部分组成（见图4）：（1）业务接入控制设备（SACP）。从用户驻地网到城域网和骨务都必须通过SACP接的接入认证、业务接入控制、网络资源管理和服务质量控制等。（2）呼叫管理控制模块（CCM）。该模块负责对用户注册的管理；通过SACP对业务接入进行认证和控制；与骨干业务网GK互通，完成各种业务的呼叫控制；与SACP 一起采集计费信息；负责控制语音和视频媒体流的接入。（3）业务网关。联通MISN是基于IP的分组网，与基于电路交换的193长途电话骨干网和本地 PSTN市话网互通时，由于媒体层面和控制信令层面都不同，因此，需要通过网关进行互通。（4）BRAS设备。负责将互联网接入到165网。（5）业务运营支撑系统。该系统包括维护网管系统、用户终端管理系统、用户管理（业务受理、用户信息管理、用户业务授权与认证）以及本地MISN的计费/ 营账系统，其对上的接口是各骨干业务网的运维支撑系统。 SACP对QoS的控制功能 SACP对QoS的控制功能主要表现在4个方面：（1）对于呼叫控制信息流，可根据被叫E.164号码和呼叫发生的网域不同，设置不同的 ToS/DSCP字段；（2）对于媒体流，可根据编解码方式和呼叫发生的网域不同，设置不同的ToS/DSCP字段；（3）在用户驻地网和城域综合业务网之间进行信息流转发时，能够将QoS标记进行相应的映射；（4）把不同流映射到不同ATM/FR-PVC、MPLSLSP、以太网VLAN或者SDH不同虚容器进行传送。 新一代运营商级VoIP网络雏形 随着以软交换和MPLS/VPN两项技术为核心的下一代网络技术的不断成熟和发展，将构筑起新一代运营商级的VoIP网络雏形，如图5所示。 总之，MPLS/VPN改善了IP承载网的QoS，使城域网中基于IP分组的语音和视频业务的服务质量有了保证；软交换以及联通MISN的部署和实施，使得城域用户发起的不同媒体业务流得到有效管理和控制。在此基础上，新一代运营商级VoIP业务网的构建将成为现实。 (end)

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