IP承载条件下核心网优化方法研究

知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 IP 承载条件下核心网优化方法研究 一、 IP承载网的引入 1、基本情况 中国移动 IP 专用承载网是中国移动新一代能够同时支持语音、 视频、数据、企业互联等多种业务的核心承载平台。中国移动 IP 专用承载网和中国移动互联网（ CMNet）互相补充共同提供对中国移动业务的承载，中国移动 IP 专用承载网定位于高价值和高要求的电信业务， CMNET 定位于互联网业务和中低要求的电信业务。 中国移动 IP专用承载网所承载的业务系统要求具有封闭或半封闭的特性，同时这些业务系统对服务质量或安全可靠性有较高的要求。其长远业务定位主要包括 ： （ 1）电路域核心网 省际汇接软交换：基于 IP 方式承载的长途话务。 3G 电路域核心网：指的是 3G R4 及以上版本的电路域。 信令网的 IP 承载：除了承载 H.248、 BICC 信令外，将来有可能适应信令网 IP 化的需要承载信令系统。 （ 2）分组域核心网 GPRS 核心网。 3G PS 核心网及 IMS 域：指的是 3G R99 及以上版本分组域。 （ 3）中国移动自有业务系统互联 指的是流媒体、 PoC 等中国的自有业务系统的承载。 （ 4）中国移动企业内部支撑系统 知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 指企业信息化系统、 BOSS 系统、网管网等企业内部支撑系统的承载。 （ 5）集团客户专网业务 面向集团客户提供基于 MPLS VPN 的虚拟专网业务承载。 （ 6）固定 NGN 业务 中国移动“长途软交换网”业务和“ 7 号信令监测”和“数据业务监测”系统远程联网业务。 现阶段以及今后相当长的一段时间，对于中国移动来讲，主要业务仍然是普通的话音业务。随着话音业务量的不断增大，普通 E1 模式的电路也是越来越多，而随着 IP 技术的成熟，各种技术不断成熟，在可以提供可靠的 QOS 的条件下，通过 IP 网络技术承载话音，不仅可以大量节省局间电路，也符合向 3G 技术演进的技术方向。语音 IP化承载的基本拓扑 结构如下图： M S CV L RM S CI PT S CL 2S w i t c hL S 1L 2S w i t c hL S 2M G WS G wS T PI P三 层 C E 1三 层 C E 2A R 1A R 2I P 骨 干 网H Z E G S 5H Z E G M 7S i g n a l L i n k V o I P L i n kM S CM S CT S CM G WS G wS T PI PJ N G S 1 1D O Y G M 4L 2S w i t c hL S 3L 2S w i t c hL S 4三 层 C E 3三 层 C E 4A R 3A R 4其中，根据各个厂家提供的解决方案，对于局域网交换机和三层CE 设备，可以由一个具有三层功能的交换机来实现，同时，在 CE和 LS 由软交换设备提供商提供和解决接入问题。 因此，对于手机 -手机的呼叫来讲，其主要流程简单表示为手机通过 MS-BSC-MGW-LS-CE-AR-IP 骨干网 -AR-CE-LS-MGW-BSC-MS,知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 建立起相互之间的话音通路，对于局间信令（ BICC）也通过 IP 进行承载，对于较大类型的网络可能会引入 CMN 节点，以进行 BICC 信令的转发，对 MAP/CAP 等信令，仍采用现在的 TDM 承载方式，但会逐渐向 IP 化承载过渡。 2、“站点接入”原则 软交换端局均通过一对三层 CE 设备以口字形接入 IP 专用承载网，满足接入 IP 专用承载网的相关技术要求，接入链路建议为 GE光纤。具体如下： 信 令 ( F E ) 媒 体 ( G E )I P 承 载 网A R 1（ P E 1 ）M G WM S SC E 1 C E 2A R 2（ P E 2 ）CE 路由器和软交换设备之间可以经过 LAN SWITCH 或不经过LAN SWITCH；一个站点由软件交换设备、网络交换机 (可选 )、路由器组成，同一厂家 1 3 个楼层的软交换设备组成一个站点，通过本站点 CE 设备 接入 IP 专用承载网的 AR；一般来讲，站点内所有设备应由软交换厂家负责提供； 站点与 AR 互连方案描述： 知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 CE 将话音、信令业务隔离到不同 VRF（ VPN)，确保两个 VPN之间的互相隔离。 若 AR-CE 互连通过 GE,AR 侧可以通过划分子接口方式区分 CE过来的信令、媒体 VPN；若通过 155M 互连，需要至少 2 个 155M 链路已区分 VPN 同局址互连建议采用 GE 光口的形式。 对不同局址互连可以采用 155M SDH 或者 GE 裸光纤。 AR 与 CE 通过 ospf 互连，各个 CE 下面 VPN 内各使用 OSPF 的area0。骨干 IP 承载网采用 IS-IS 的路由协议，在大区之间通过 RR(路由反射器 )形成 MESH 互连网络。 AR 发布分别发包缺省路由给 CE 话音、信令 VPN。 爱立信 CE 根据分配给站点的地址，发布汇聚路由给 IP 承载网AR， IP 承载网 AR 通过 network 在 BGP 中发布站点汇聚路由，可以避免不同协议路由引入带来的问题、以及 CE 上误操作影响全网其它地市。需要注意，同一地市各个交换厂家都在 1 个 ospf area 内，路由数据制作务必慎重。 AR-CE 以及 CE 之间互连地址单独分配。 二、 IP化承载的路由组织 根据中国移动现有 2G 网络软交换设备改造 指导原则（讨论稿）中的相关要求，按照“就近入 IP，就远出 IP”原则，在完成 IP 化改知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 造的软交换端局 IP 承载语音后，与传统的 TDM 端局之间的互通话务遵循“就近入 IP，就远出 IP”的原则，尽量将所有的话务就近进入IP 网内，在 IP 网内话务端到端直达，传统的汇接网消失，网络呈扁平化组网。可以看出其主要的路由组织原则如下： 1、本地网内 IP 化的软交换设备（含端局和关口局）之间话路平面组网，信令直达。在 IP 承载语音的情况下，话路和 BICC 信令都采用直达方式；对于 TDM 承载，话路直达， ISUP 信令通过 MGW 内置的信令网关 疏通。 MGWVMSCGMSCT MGTMS S/ C MN本地网本地网省中心省中心大区中心大区中心MGWVMSCGMSCIP 承载网GMSS MS S信令语音B IC CGMG WGMG WGMSSTMS S/ C MNMS S T MGISU PISU PB IC CIPT D M2、本地网 IP 化的软交换端局和 TDM 端局间话务，根据局间是否存在切换关系，可以采用不同的疏通策略：如果存在切换关系，可设置直达 TDM 电路用于疏通切换信令，由 IP 化的软交换端局兼做互通IW-MSC，话路直达， ISUP 信令通过 MGW 内置的信令网关疏通；如果无切换关系，若本地网内设有 IP 化的软交换关口局，则通过 IP 承载疏通至 IP 化软交换关口局，由 IP 化的软交换关口局兼做 IW-MSC，完成 IP 与 TDM 间的转换；否则通过省内 SS 和 TMG 兼做 IW-MSC，转接 IP-TDM 的话务和信令，也可采用 TDM 方式，遵 循现有本地网知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 内网络组织原则。 M G WV M S CT M G本 地 网本 地 网AA省 中 心省 中 心M G WV M S CV M S CT 2 / 1G M S CS e r v e rM S CS e r v e rG M G WIPT D M本 地 网本 地 网BBV M S C有 切 换 关 系无 切 换 关 系T S S三、 IP承载网对业务的影响 1、 IP 承载网对信令的影响 信令网的主要功能就是传送呼叫控制信令 BICC/ISUP 和MAP/CAP 消息， MAP/CAP 寻址主要是 DPC+SN 或 GT 方式， BICC局间寻址是基于本局对号码及相邻局路由的分析结果。 R4 网中呼叫控制协议采用 BICC，引入 CMN（呼叫协调功能）功能完成呼叫控制信令的汇接和重新选路， CMN 不具备 BCF（承载控制功能）。换句话说， CMN 可以看成信令网中的节点，而不是话务网中的一部 分。 随着移动用户数量日益增加，业务日新月异，移动网的信令量也随之高速增长，其次，整个通信网正向着分组化演进， WCDMA R4版本引入软交换的思想，实现呼叫控制和承载控制分离， MSC（移动交换中心）分解成了 MSC 服务器和 MGW（媒体网关）， CS（电路交知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 换）域采用 IP 作媒体承载。作为业务支撑网的七号（ No.7）信令网的传输承载技术也应与时俱进。再者，传统 GSM 信令网虽然运行稳定，但由于设备使用年限长，故障率逐年升高。甚至个别厂商设备对设备已不提供支持，这些设备处理能力已不能适应新的业务发展需求，面临改造和淘汰 的压力。 因 IP承载网由于器其物理带宽充足、传输资源调配灵活，可以解决窄带信令网带宽固定受限的问题，与网络分组化的发展趋势相一致。 IP承载网可以在一定程度上节约传输资源、降低信令网的建网成本。因此，信令的 IP化承载是技术发展的必然趋势。 安全性 但是， IP承载方式将给信令网的性能和安全性评价体系带来较大的变化。由于 IP网络是开放型的网络，其安全性也不容忽视，存在受到各种攻击的可能性。因此，要尽可能保证承载网的安全性，将信令承载于有安全保证的 IP承载网中，应尽量采用专网建设的方式，或通过 VPN的方式建设虚拟专 网，同时信令网的端局设备和 STP设备需要 具备避免网络病毒攻击的能力，应该有能力对非法 IP地址的访问进行过滤，以避免非法 ARP攻击等引入的安全性问题。 可靠性 无论使用 IP承载信令还是使用 TDM承载信令，仅仅是承载层与使用协议发生了变化，因此当前信令网的各种可靠性措施有必要继续采用，如双平面组网、同一层面的设备之间采用至少两条链路连接等。在 IP承载网层面，可以采用双上行、双平面等冗余结构设计，确保冗知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 余结构的倒换，配合故障检测。在 STP设备层面，可以采用 SCTP多归属特性提高可靠性。多归属特性使二层传输的可靠 性得到保证，可将路径配置在不同的物理网段上，以保证 IP承载网中的可靠性。 时延和抖动 根据信令网技术体制（ YDN113）和 ITU 相关规定分配到国内段的端到端的时延指标包括 GT 翻译时全程信令时延，在正常负荷下应满足平均消息时延低于 430 ms， 95%的消息时延低于 670 ms 的要求。 为保证信令网质量， IP 承载网除保证一定的传送时延（小于 50 ms）外，应把丢包率、差错率和抖动控制在一定的范围内。当整个IP 路径上存在丢包、差错、抖动时，会加大 STP 的转发时延。其中丢包和差错对信令传送时延的危害更大，因为它们会 引起信令重发。因此像信令传送这种实时业务要求高的业务丢包和差错应小于 110-3 和 1 10-4。 而根据中国移动 IP 承载网性能要求对信令流， IP 专网的端到端服务质量可参考以下数值。 1) 网内任意两点忙时单向平均时延 4.5 0.61 主观感觉与 PSTN 没有差别 抖动达到 300ms 4.01 0.92 主观感觉可以 抖动 500ms 3.6 1.12 主观感觉变差，听不清 丢包 知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 丢包对 VoIP 语音质量的影响较大，在局域网环境中，采用 G.711时，如果仅考虑丢包的影响，如表 3 所示。 表 3 丢包率对话音的影响 丢包率 MOS PSQM 备注 没有丢包 4.5 0.61 主观感觉与 PSTN 没有差别 丢包率 =5% 4.4 1.03 主观感觉基本可以接受 丢包率 10% 4.23 1.21 主观感觉不能接受 可见，当丢包率大于 10%时，已不能接受，而在丢包率为 5%时，基本还可以接受，因此，要求 IP承载网的丢包率小于 5%。 可靠性 话音是 移动的基础和核心业务，话音业务对网络高可用性的要求从 IP 网络的角度看是相当苛刻的，下表显示了网络闪断对通话质量的影响： 表 1 闪断时间对话音业务的影响 恢复时间 对语音业务的影响 2s(连接丢失门限 ) 语音会话和专线连接中断 话音器及其编解码算法 下表为各种语音编码算法的基本情况以及带宽占用情况。各种编码格式对带宽的占用是不同的。 知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 2 2IP 话音的质量提高技术 通过轻载设计来避免拥塞是保障话音业 务 QoS 最基本的方法。在IP 承载网规划过程中，必须首先进行详细的话务模型分析，然后以话务模型为依据来保证 IP 承载网流量分布的合理性以及故障情况下的流量备份。一般情况下，要求通过网络设计保证 IP 承载网链路带宽峰值使用率不超过 50%，同时所有重要的业务流量在单点故障的情况下有备份带宽。 轻载设计并不能保证在所有情况下网络不发生拥塞，拥塞一旦发生，首先应该在设备入端口上进行基于端口的流量控制，同时结合CAC，向网络暂时无法提供服务的用户放送忙音，同时设备的Diff-Serv 必须保证高优先级业务的数据优先转 发。 MPLS TE 能够根据用户需求及网络资源的情况建立一条跨越骨干网的隧道，并通过信令协商自动完成隧道的维护、统计、属性修改（如带宽）及备份等功能。运营商可以使用 MPLS TE 来精确地控制流量流经的路径，预留资源，避开拥塞的节点，使现有的带宽资源充分利用起来。 Diff-Serv 只能在单个节点上预留资源，无法在整个路径上保证服务质量，如果需要在差分服务网络上进行全路径的资源预留，则可以将 Diff-Serv 与 MPLS TE 结合起来，实现 DS-TE，从而对不同类的流进行不同带宽的带宽约束，并且根据该流的 带宽约束动态调节流量。 除了上述轻载设计、流量控制、 Diff-Serv、 MPLS TE 和 DS-TE 等技术以外，在实现话音软交换的过程中，还可以通过采样、压缩、报文和链路优化等技术，进一步提高网络带宽的利用效率。在现网的大知识水坝（豆丁网 pologoogle）为您倾心整理（下载后双击删除） 百度一下 知识水坝 规模商用实践中， IP 承载网上的话音质量已经丝毫不逊于传统 TDM交换网，这说明 IP 承载网完全能够满足移动业务对 QoS 的苛刻要求。 技术名称 适用范围 实现效果 轻载设计 接入网、骨干网整网 链路带宽峰值使用率不超过 70%，同时所有重要的业务流量在单点故障的情况下有备份带 宽 MPLS TE 骨干网端到端 根据用户需求及网络资源的情况自动完成端到端隧道的维护、统计、属性修改及备份等功能 Diff-Serv Ingress PE，设备单独