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1、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 R
2、4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
3、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：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
4、-BSC-MS,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：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13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
5、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：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
6、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
7、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。2、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
8、，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，遵循现有本地网内网络组织原则。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）。
9、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
10、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
11、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
12、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110-4。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=50ms；2) 网内任意两点包忙时丢失率0.001%；对于信令的IP化承载，应利用单独的VPN保证其业
13、务质量。保证信令IP化承载的主要技术措施:首先是IP网络的专用和轻载IP承载网是尽力而为的网络，在时延、丢包等方面不能实现完全的控制。基于IP网络的这个特点，SCTP层协议未定义物理层的要求，因此也无法尽快进行消息重发和链路倒换。但只有保证一个高QoS的信令网，才能给用户完善的体验。信令网的QoS需要从网络和设备两方面进行考虑。首先，承载网应该专用、轻载、有质量保证。通过IP承载网上的质量保证，来保障业务层所需的服务质量，例如可以采用MPLS VPN或者轻载的IP专网，尽可能避免网络拥塞。其次，IP链路两端的设备在传输层可以通过SCTP协议提高QoS。由于SCTP面向连接的特点，一方面保证了消
14、息传送过程中的安全性和准确性，消息传送中的丢包问题也有了较好的控制；另一方面SCTP对通路时延的控制和测量功能，较好地保证了应用层面对时延的要求。再次，信令网设备自身也可以通过业务层面的流控来提高服务质量。根据业务种类、客户类型对信令消息进行分析，当检测到IP链路质量不良时，优先保证重要客户的重要业务的信令消息的发送，同时根据运营商的不同需要，根据消息中携带的内容，例如源信令点点码、目的信令点点码、消息类型等进行设置，保证在IP承载网质量不好的情况下，重要的信令消息的优先传递最后，优化SCTP协议SCTP协议充分借鉴和优化了TCP协议，是SIGTRAN协议栈中定义最为完善的协议。使用SCTP协
15、议进行信令消息承载，需要关注SCTP协议在实际网络应用时协议参数的配置，主要包括RTOmin、RTOmax、心跳间隔、偶联最大重传次数以及路径最大重传次数等。这些参数的设置与IP承载网的质量有很大关系：当承载网质量较差时，参数需要设置较为宽松，以保证链路不会频繁断链；而承载网质量好时，参数需要设置较为严格，以保证能够快速检测到异常，并进行信令链路切换以保证对业务的影响尽可能小。当IP承载网质量不良导致误码、丢包等异常时，需要通过上述SCTP参数确定路径故障时长和偶联故障时长，而正是该原因导致IP承载的信令链路故障检测晚于TDM承载的信令链路故障检测。爱立信公司的建议值如下：8430400200
16、AMRPMRHBIRTO.Max(ms)RTO.Min(ms)按照现阶段CMCC要求IP网平均收敛时间为56秒。软交换设备SCTP参数应按照下表配置，以保证在56秒的故障时间内SCTP偶联不中断。10165815007001500300500AMRPMRHBIRTO.Max(ms)RTO.Min(ms)2、 IP承载网对话音的影响IP网络是“尽力而为”的包交换网络，对于网络质量是不提供保证的，因此，对于利用IP网络提供话音承载，影响质量最主要的是时延、时延抖动、丢包，业界默认的工程实施指标为：端到端时延小于400ms（包括终端、MGW等的处理时延在内），时延抖动小于20ms，丢包率小于1%。I
17、P承载网要满足移动业务的QoS要求，除了要通过流量分析来优化设计、保证轻载以外，还需要借助于设备流量控制、Diff-Serv、MPLS TE和DS-TE等技术。21影响IP话音的主要因素时延首先要解决实时语音业务的QoS VOIP 语音业务的特点就是对数据包的时延、数据包丢失和抖动比较敏感。端到端语音业务的服务质量应满足表3.2.1中的指标。表3.2.1 软交换网内端到端语音服务质量指标表网络条件PSQM平均值PESQ平均值MOS良好1.53.34.0较差1.83.23.5恶劣2.02.93.0抖动抖动会引起端到端时延的增加，会引起语音质量的降低。影响抖动的因素一般和网络的拥塞程度相关。由于语
18、音同数据在同一条物理线路上传输，语音数据通常会由于数据报文占用了物理线路而导致阻塞。考虑抖动的影响，采用G.711编码，如表2所示。表2 抖动对话音的影响MOSPSQM备注没有抖动或抖动4.50.61主观感觉与PSTN没有差别抖动达到300ms4.010.92主观感觉可以抖动500ms3.61.12主观感觉变差，听不清丢包丢包对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MOSPSQM备注没有丢包4.50.61主观感觉与PSTN没有差别丢包率=5%4.41.03主观感觉基本可以接受丢包率10%4.231.21主观
19、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。22IP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
20、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
21、 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。在现网的大规模商用实践中，IP承载网上的话音质量已经丝毫
22、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-ServIngress PE，设备单独配置 保证高优先级业务的数据优先转发，入端口流量控制 DS-TE骨干网端到端 建立端到端隧道，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 此外，外界环境噪声以及干扰对话音业务也有很大的影响
23、。23IP网络的安全性和故障恢复电信网要求的可靠性为99.999%,在采用IP承载下，依靠传统路由协议的收敛来实现故障恢复，其所需时间较长（根据故障检测方法、网络规模、路由协议的不同，故障恢复时间有所不同，一般为秒级或10秒级），不能满足电信业务要求。需要提高IP网络的可靠性，减少IP网络的故障率，其采用的主要因素为设备的可靠性技术、网络故障快速检测技术和网络故障快速保护倒换技术，三者的叠加与配合才能保证IP承载网的高可用性IP承载网质量登记以及业务层面对于IP承载网故障保护倒换时间要求如下图。现网中分析：Nc路由中断一段时间（315秒）后，MGW要强制拆除相关流向上的呼叫Nc路由中断3秒后，
24、出现呼损Mc接口检测失败后，MGW要强制拆除相关呼叫Nb监测用户面状况，如果长时间无语音包，拆除呼叫业务系统要求承载网中断时间：36秒。24综述根据中国移动IP承载网性能要求中网络服务质量要求的规定：链路峰值带宽利用率应保证在以下范围内：所有链路峰值带宽利用率应小于50%，在单链路故障时链路峰值带宽利用率应小于70%。对话音业务，IP专网应提供如下网络端到端服务质量：1) 网内任意两点忙时单向平均时延=50ms；2) 网内任意两点忙时单向均方差时延抖动10ms；3) 网内任意两点忙时包丢失率0.1%；四、 衡量核心网质量的指标体系对于IP化的语音承载，对于核心网来讲，主要是承载层发生了变化，由
25、原来的面向连接的TDM改变为无连接尽力而为的IP网，对于IP网来讲，其轻载网的设计，是保证各种业务的基础，包丢失率、时延、抖动、链路平均带宽利用率等指标可以反映核心网的一些性能指标。 41 IP承载网的指标（1）、包丢失率：包丢失率反映了网络系统的容量的大小和误码情况，指在网络中传输时，可允许的最大丢包率。（2）时延：时延包括数据包排队时延、传输时延、转发时延，是影响用户感知的重要指标，指在两个参考点间，发送和接收IP包的时间间隔。（3）、时延抖动：时延抖动是对时延变化的一种评价，它对实时业务的质量影响至关重要，指在一段时间内，某个流中的所有包的传送延迟变化。（4）、链路峰值带宽利用率：链路峰
26、值带宽利用率是网络流量对链路带宽的占用情况，它是衡量网络负荷情况的重要指标，在被测周期内，链路带宽利用率的峰值。它是保证网络轻载的基础，是降低时延、抖动以及丢包率等对网络质量有非常重要的影响42 KPI指标KPI指标是综合衡量一个网络质量的主要指标，从能为用户提供服务、给用户提供良好的服务，不仅要求“能服务”而且还要能“优质服务”，主要从三个指标进行表征。（1）、接入性接入性主要是指用户能够接入网络，能使用网络提供的资源，能够为用户提供所需要的服务。其接入性指标不应该由于承载的变化而降低。由于MGW主要是负责承载资源的分配，该指标可以由MGW进行统计。该指标可以用来监控资源的拥塞、资源的利用率
27、等，为优化和规划设计提供足够数据。例如：录音通知使用率、CSD设备使用情况、Nb接口使用情况、媒体流设备的使用情况、业务拒绝情况等等。对于爱立信设备来讲，其公式可以为：接入性 (in %) = (1 - (for all VMGw.pmNrOfAal2TermsRej + for all VMGw.pmNrOfIpTermsRej + for all TdmTermGrp.pmNrOfTDMTermsRej) / (for all VMGw.pmNrOfAal2TermsReq + for all VMGw.pmNrOfIpTermsReq + for all TdmTermGrp.pmNrO
28、fTDMTermsReq - MgwApplication.pmNrOfMediaStreamChannelsRejectedDueToCapacity ) * 100该指标健康值一般应在99.7%以上。该指标的主要影响因素：l MGW资源拥塞l 业务拒绝率增加l MGW资源不足l 业务路由不合理，出现拥塞或环回等l （TDM或IP）终端的占用情况（2）、保持性保持性主要是用户接入网络，使用网络资源后，能持续为用户提供服务的能力。主要是各个媒体流的正常运行情况，例如CSD业务占用的时长、TDM/IP终端的拒绝、媒体流设备的硬件或软件故障等。如果该指标的下滑，可能会引起掉话等影响用户感受的问题。
29、对于爱立信设备的建议公式如下：保持性（%）= (1 - (for all Vmgw.pmNrOfGcpNotifyCsdFaultAEst + for all Vmgw.pmNrOfGcpNotifySpeechFaultAEst ) / (for all Vmgw.pmNrOfAal2TermsReq + for all Vmgw.pmNrOfIpTermsReq + for all TdmTermGrp.pmNrOfTdmTermsReq - for all Vmgw.pmNrOfAal2TermsRej - for all Vmgw.pmNrOfIpTermsRej - for all
30、TdmTermGrp.pmNrOfTdmTermsRej) * 100该指标健康建议值应99.998%以上。可能影响因素：l 高处理器负荷l 设备池拥塞l MGW资源故障l 可能引起掉话数量增加（3）、完整性完整性是网络提供用户所要求的服务质量的能力。包括IP网传输的时延、抖动、丢包率、以及SS7 OVER IP的QOS和SS7 OVER TDM的QOS等各个可能给用户使用质量造成影响的因素。可能影响因素：l IP承载网传输的质量，包括误码率、抖动等l SS7 OVER IP的负荷分配和配置等l SS7 OVER TDM的传输质量和配置等（4）、安全性安全性主要指影响网络设备整体安全的部分指标
31、，包括处理器负荷、单板负荷、平均媒体流利用率以及信令负荷、话务负荷等。需要不断监视、关注调整的指标。一般处理器负荷应小于80%、信令负荷利用率应小于40%、话务负荷利用率应小于70%。43 用户感知指标对于网络指标来讲，用户的感知是第一位的，因此，在IP承载下语音质量评测仍十分重要，对于话音质量的评测，现在基本采用MOS评分法，对于采用MOS评分法测试的是端对端的话音质量，其中包括无线部分和核心网部分，现在GSM网的一般MOS评分在3.6-4.0之间，因此作为IP化承载的语音的质量也不应当低于该值。五、 核心网的优化方法探讨1、 核心网优化的优化工具对于IP化承载的核心网，其比较有效的优化工具
32、为IP化信令测试仪表、ETHEREAL软件等。对于初等的技术优化，可以采用笔记本安装ETHEREAL软件进行。对于IP网的优化，一般来讲是在局域网交换机进行挂表跟踪，通过在局域网交换机上设置MIRROR来实现。 （1）、ETHEREAL软件。该软件在网上可以得到免费的软件，图形化界面，使用比较方便。可以对BICC、H248、SCTP、RTP、RTCP等进行跟踪解码，基本可以对IP承载网进行跟踪分析，并有一些简单的统计分析的功能。（2）、专业的信令仪表 通过专业厂家的IP信令仪表，其监测功能更为强大、通计和分析也比较完善，例如中创信测的Netpecker-NGN网络综合测试仪，可以过NGN网络综
33、合测试仪表的网络监测、协议仿真和语音质量测试模块，完成对NGN网络的协议分析、网络性能分析、业务分析、语音质量分析和设备性能分析等全面测试。NGN网络监测模块通过测试仪表的多种硬件接口对NGN网络中的数据进行采集，并针对NGN各种协议进行实时监测分析。仪表通过对所采集的数据进行详细分析，可以提供接通率、应答率、详细解码、呼损分析、呼叫流程关联、呼叫以及话务量统计、特定设备分析、语音链路质量分析等功能。同时，还可以将采集到的数据进行保存，以便事后回放和进一步分析。（3）、借助于网管的统计 网管统计是对整个网络进行总体评价、发现问题、判断问题是否解决的非常有效的手段，充分利用网管的统计信息，是进行
34、核心网优化的非常重要的一步。2、 核心网优化的范围和基本方法为了保证话音业务在IP网上的正常承载，其话音质量不因为承载的改变而降低，我们认为必须将优化工作提前到网络的规划和设计阶段，提前对优化工作进行考虑，因此，将核心网的优化工作分为2个阶段：规划阶段和运维阶段。21规划阶段在规划阶段主要是完成IP承载网的核心网部分的轻载设计和规划，并依据话务模型和业务量增长情况，完成在规划期内的“所有链路峰值带宽利用率应小于50%，在单链路故障时链路峰值带宽利用率应小于70%。”，保证网络的轻载运行，是提高网络质量的有效方法。由于在IP化承载的情况下，主要是Mc口信令的承载规划和Nb口话音业务的设计，其规划
35、可按如下进行设计： 网络所有中继链路带宽设置满足全网任何1台路由器宕机及任何1条中继链路失效时的流量疏导需求； 稳态中继链路带宽利用率不超过50%； 路由器和中继链路单点故障下中继链路带宽利用率不超过70%； 核心层网络显式配置TE Tunnel及FRR Backup LSP中继链路带宽需求； 单方向中继链路配置需求超过4条155Mb/s时配置2.5Gb/s链路； 单方向中继链路配置需求超过3条2.5Gb/s时配置10Gb/s链路。语音媒体流带宽计算1. 一次通话的媒体流计算1）一个典型的IP话音分组报文的封装格式为：包长度 RTP头UDP头IP头Ethernet头有效载荷其中：RTP头为96
36、bit (12byte)；UDP头为64bit (8byte)；IP头为160bit (20byte)；Ethernet头为304bit (38byte)。2）话音媒体流带宽包长度每秒包数 包长度（1/采样周期）（624bit有效载荷）（1/采样周期）624bit（采样周期编码速率）（1/采样周期） ( 624 / 采样周期 ) 编码速率3）计算出一次通话的媒体流带宽如表5.2.1所示。表5.2.1 一次通话的媒体流带宽编码方式编码速率采样周期一次通话的媒体流带宽G71164 Kbit/s20 ms95.2Kbit/s30 ms84.8Kbit/sG7298 Kbit/s20 ms39.2Kb
37、it/sG7235.3 Kbit/s20 ms36.5Kbit/s6.3 Kbit/s20 ms37.5Kbit/s中继网关话音媒体流带宽按如下公式计算：Te1TperV1AR1B1= BR1其中：B1为中继网关话音媒体流占用IP带宽（Kbit/s）；Te1为中继网关IP接口疏通的总话务量（E）；TperV1为单位通话的语音媒体流带宽（Kbit/s），详见表5.2.1；AR1为激活因子，指采用静音压缩、回声抑制等功能对话音媒体流带宽的节省比例，具体数值与厂家设备的能力有很大关系，典型取值为2/31。BR1为中继网关话音媒体流带宽冗余因子，建议为50%。信令流带宽计算1. 软交换网中的主要信令包
38、括：SIGTRAN协议、H.248/MGCP协议和BICC协议等。2. SG与SS之间SIGTRAN协议的IP带宽按如下公式计算：Te4Mc4(L4+I4 )8B4= T4 BR41000其中：B4为SIGTRAN协议占用IP带宽（Kbit/s）Te4为信令网关处理的来去话总话务量（Erl）Mc4为平均每次呼叫的No.7信令消息数（MSU/呼叫）；L4为承载的No.7信令消息单元平均长度（Bytes/MSU）；I4为协议开销（Bytes/MSU）。T4为呼叫平均占用时长（s）； BR4为SIGTRAN协议信令流带宽冗余因子，建议为50%。3. H.248/MGCP、BICC协议的IP带宽按以下
39、公式计算：Te5Mc5（L5I5）8 B5= T53600BR5 其中：B5为H.248/MGCP、BICC协议占用IP带宽（Kbit/s）Te5为相关设备处理的总话务量（E）；Mc4为平均每次呼叫的H.248/MGCP、BICC消息数（MSU/呼叫）L5为H.248/MGCP、BICC消息平均长度（Bytes/MSU）；I5协议开销（Bytes/MSU）；T5为呼叫平均占用时长（s）；BR5为H.248/MGCP、BICC协议信令流带宽冗余因子，建议为50%。网络的可靠性设计 对于重要的接口、设备、单板以及保护倒换时间应小于50ms，可以采用多种故障检测技术，包括硬件通断检测、ARP探测、B
40、FD探测、以太网OM探测包等，以提高可靠性。22运维阶段核心网IP化承载的信令和话务协议栈见下图。由协议站基本可以看出来，此时Mc、Nb、Nc接口主要是采用了IP承载，应用层的信令协议分别是GCP、IPBCP和BICC协议。现阶段IP承载网主要承载的是普通的话音，并且业务质量不应因为承载方式的改变而降低提供业务的质量，业务质量QoS的保证需要整网设备的支持，而不仅仅是IP承载网，对于优化也应该考虑协议栈得分层优化，因此考虑和设备相关的协议分层优化的方法，同时结合设备的一些特性。（1）、链路峰值带宽利用率的分析 可以采用测试仪表或相关网管软件对现网中实际运行的链路业务量进行分析，估算其所占得百分
41、比。并通过MPLS TE技术或路由技术对业务量进行适当的分流，保证链路峰值带宽利用率不超过50%。（2）、倒换测试以及安全性和容灾性的优化在核心网元可支持的容量逐步增大的同时，其故障影响范围也在扩大，安全隐患也就越大，网元的安全备份方案显得更为重要。在厂商提供的核心网设备都支持设备本身板卡级的双备份，设备本身主备板卡之间故障时可以互相倒换测试。对于爱立信网元可以进行CP、APG、GSS、MGW的主备板以及LAN SWITCH和CE路由器等。其中对于数据设备的倒换测试（包括局域网交换机和路由器）可以对路由器和局域网交换机的一些配置的正确性进行检查。特别是对于CE依口字形接入AR的部分。对HLR的
42、备份主要采用11互为主备用两种方式。设单个HLR支持120万容量，网上运行的两个HLR各分出一半的容量（60万）用于备份对方的用户数据。当主用HLR故障时，备用HLR节点自动实时地承担起120万用户的处理功能。在有条件的情况下，应实施倒换测试。（3）、IP路由器部分的优化基于软交换的各种业务（特别是话音业务）端到端服务质量的实现依赖于IP承载网的QoS保障，它包括带宽、时延、抖动和丢包率等指标。不同类型的业务对于IP承载网络的 QoS要求是有很大差异的。作为IP承载网，IP网络本身提供的是一种按照尽力而为策略实现的无连接业务。在具体的网络实现中，IPQoS性能存在很大的差异，所以在IP承载网络
43、割接之前进行全面的QOS测试是保证网络运行QOS的重要一步。在IP承载网络部署后，对承载网络进行QoS监控，对保证优质的IP承载网服务质量也是非常重要的。对于轻载网络的设计，需要提前到规划阶段进行规划设计，同时在维护当中应该时时监控链路峰值带宽利用率。对于爱立信的CE路由器（依JUNIPER为例）由于采用OSPF协议接入AR路由器，而CE路由器是在AREA 0中，可以通过show log message读系统log，对系统进行分析；或者使用monitor进行业务和接口的监控(需要在业务量低时，谨慎使用)，以及采用bert的环回测试IP路径上各个分段的传送质量。通过show system sta
44、tistics显示系统的统计信息。Show system connection 检查在re上的活动的连接等等。参与OSPF路由协议的相关计数器的检查和优化，对此类参数的优化不仅可以提高OSPF路由的收敛速度，提高系统的效率：包括HELLO时间间隔、DEAD时间间隔、优先级、DR以及BDR的选择、链路状态包的发送、ACL控制策略的设置等等。在通过仪表或ETHEREAL软件跟踪到广播包偏多的情况，应该考虑采用路由器进行广播域的隔离。（4）、局域网交换机的优化局域网交换机的主要用途是提供多个以太网的接口，完成MSS SERVER和MGW之间的物理连接，并且通过VLAN将话务和信令分离，分别在2个VL
45、AN中，以减少相互的影响。对于VLAN的优化建议主要考虑VLAN的划分是否合理（如果存在过多的冲突，应该及时通过分裂冲突域的方法增加VLAN,减少冲突）、检查SWITCH的统计信息、对STP协议的TIMER是否设置合理、对STP优先级的设置是否合理、对TRUNK带宽的利用率进行分析、ACL控制策略的设置等。（4）、通话质量的优化Trfo主要是为了减少语音编解码的转换而在两端采用相同编解码的时候不插入编解码，提高语音质量，这主要用于3g的核心网络，在3gpp中核心网络采用amr2的编解码，保证了和无线侧的统一，同时也保证了端到端的无编解码的输入；而在2g网络中无线侧采用的是efr等编解码，接入到
46、核心网是经过转换的g.711，为了保证2g现网网络语音质量，采用g.711是好的选择。在建网初期，可以统一采用同一个编解码，这样保证了全网设备的统一性，解决进行协商的时延和配合。tfo是带内协商的信令，不进行编解码，只是对接入的编解码（如efr）进行适配到g.711，没有节省带宽，但由于没有进行编解码的转换，没有产生语音质量的丢失。在承载网质量有优化保证的前提下，启用OOBTC特性，考虑采用TrFO/TFO技术减少语音编解码次数，提高语音的质量，并且可以节约核心网的带宽。在采用IP化承载话音后，其承载协议栈变为NbUP/RTP/UDP/IP当应用程序开始一个RTP会话时将使用2个端口：1个给RTP，1个给RTCP。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。通常RTP算法并不作为一个独立的网络层来实现，而是作为应用程序代码的一部分，RTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。在RTP会话期间，参与者周期性地传送RTCP包，RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此可以根据RTCP中的相关数据确定
