移动软交换IP化规划及实现课件

移动软交换语音IP化

背景、原理、规划和实施诺基亚网络1移动软交换语音IP化

背景、原理、规划和实施诺基亚网络1主要议程语音IP化的背景、原理及优势移动软交换VoIP网络架构移动软交换VoIP的规划及演进方案IP承载网络的合理规划和建设交换网络设备的改造升级VoIP网络预规划及网络的相关测试方案软交换网络VoIP规划软交换网络VoIP相关KPI监控2主要议程语音IP化的背景、原理及优势2语音IP化的背景从2005年开始中国移动开始大量引入R4设备用于电路域核心网的扩容工程各省的R4设备占总网络容量的百分比在不断的提高部分省份的R4设备占全网的容量已经超过50％——云南目前已经接近70％但从网络组成来看，其控制面已经完全采用了R4的架构，但用户面依旧基于TDM传输，没有充分体现R4架构的优势基于这种趋势，中国移动集团公司从2006年年底开始在8个厂家之间进行语音IP化的试验3语音IP化的背景从2005年开始中国移动开始大量引入R4设备中国移动2G软交换VoIP测试情况中国移动现网的所有软交换厂家全部参加了测试实际测试进度略慢于计划进度目前同厂家的测试基本完成，马上将进入省内不同厂家互通的测试阶段4中国移动2G软交换VoIP测试情况中国移动现网的所有软交换厂什么是语音IP化通俗的讲就是用IP网来承载话音——VoIP技术在移动核心网上的应用和传统的基于Internet的VoIP技术的区别采用移动网专用的话音编码方案：传统的H.323－>G.711overIP、AMRoverIP采用专用的IP专网来承载：Internet－>基于MPLSVPN技术的IP专网具有较好的话音质量：G.711overIP和AMRoverIP的编码方式的话音质量仅仅略低于基于传统TDM方式省际、省内、本地网元之间全部采用IP网来承载话音便于管理：基于统一的IP专网进行承载，全国一张网，便于管理与R4技术的关系传统的基于TDM结构的MSC不能实现语音IP化基于R4架构的MSC/MSS/MGW可以方便的实现语音IP化语音IP化与3G的关系3G电路域的接口已经开始采用基于包交换的技术：Iu-CS基于ATM传输到R5时整个网络的所有接口将全部基于IP语音IP化正是顺应了网络发展的趋势5什么是语音IP化通俗的讲就是用IP网来承载话音——VoIP技移动软交换系统中语音IP的特点

目前电信运营商VOIP网络,以phonetophone为主,主要面向长途的IP网络固网运营商的VOIP网络

移动软交换网络的IP化较传统的VOIP更复杂,完全实现控制与承载的分离。

移动软交换网络在语音IP的同时，必须实现信令承载的IP化，采用比ISUP更为有效的协议BICC

移动软交换网络对IP承载网络的要求取决于承载业务的要求及服务质量的要求。移动软交换一般采用特定的AMR语音压缩编码

随着移动技术的发展，全IP网络是移动网络的发展方向，需要建设功能更强、更先进的IP网络6移动软交换系统中语音IP的特点目前电信运营商VOIP网络,3GPPR4的网络结构

控制面(MSS)和用户面(MGW)的分离+承载多样化用户面控制面PSTNInternet3GMSCBSCIu-CSRANAPBSSAPMcH.248NbNc

BICC,(SIP-T)MAP业务CAPHLRSIGTRANIPTDM,IP,ATMIu-PSRANAPSGSNGGSNGb,GnGTPBSCMSCMSCServerMSCMSCServerMGWMGWRNCRNC话务信令语音IP化可以充分体现R4架构的优势73GPPR4的网络结构

控制面(MSS)和用户面(MGW语音IP化的优势语音IP化是移动核心网发展的必然趋势移动核心网已经逐步向基于R4的网络结构演进R4架构的信令网本身就是承载在IP上的话音承载在IP网上是R4架构中的基本功能，也是R4架构优势的最佳体现统一网络架构、节省网络建设投资网络建设将集中在少数的网络上网络资源可以得到充分的共享中国移动未来的目标网架构就是建立在两张IP网的：CMNET和IP专网CMNET用于承载公共INTERNET业务和对外提供各种基于INTERNET的服务IP专网是中国移动内部的专用网络，用于承载话音、信令、网管、计费、GPRS、OA等等所有基于IP的业务和支撑系统网络扁平化、为未来全国一张“本地网”、取消长途收费打下网络基础全国的任意两个MGW之间可以通过IP专网实现点到点的连接长途和本地的概念逐步模糊直至消失减少网络维护的开销统一的基础承载网络便于管理和维护8语音IP化的优势语音IP化是移动核心网发展的必然趋势8移动软交换IP化网络架构UE/MS-ABICC/SIPoverIPVOICEoverIPMPLSBackbone。。。。。。SiteLANSiteLANATM/IPATM/IPVoiceoverTDMSS7overTDMVoiceoverTDMSS7overTDMTDMTDMBSCRNCRNCBSCMSSMGWMGWMSSLANSWLANSWBBRouterGMSCL/HSTP,HLRL/HSTP,HLRGMSC站点内MSS,MGW连接于同一sitesw设备，广域MPLSBackbone采用VPN的方式承载信令(可选)、语音及其他业务MGW之间采用IP承载MGW到关口局仍有TDM连接MSS之间的信令采用BICCoverTDM/IP方式MSS与L/HSTP,HLR采用TDM的连接9移动软交换IP化网络架构UE/MS-ABICC/SIPov移动软交换语音IP化的实现IP承载网络的合理规划和建设 合理的网络结构,先进的IP技术,优异的网络性能的保证交换网络设备的改造升级，以支持软交换IP化的需求

交换设备软硬件的升级：增加相应的IP接口板，及支持BICC\ICBNC软件

ICBNCCLoad-sharingICBNCCexclusionMSCServer对多路由的选择功能VoIP网络预规划

VoIP带宽计算 设备容量核算软交换网络VoIP规划

IP网络性能的测试与评估方案 VoIP网络的详细规划 软交换网络VoIP后相关KPI监控10移动软交换语音IP化的实现IP承载网络的合理规划和建设10移动软交换对IP承载网络的要求I/TAggregation:MSOADMINNOCSS7LEA1LEA2LEA3EnterpriseInternetAPP1APP2APP3Enterprise实施IP骨干网络规划… 网络拓扑和容量 VPN设计 IGP和BGP路由设计 SLA/QOS设计 网络安全 认证计费 网络管理系统 IPV611移动软交换对IP承载网络的要求I/TAggregation移动软交换对IP承载网络的性能要求--延时与延时抖动端到端的延时包括编、解码造成的延时，打包与解包的延时及网络传送延时。延时抖动主要由网络所引起。此项因素对通话质量影响甚大，它主要取决于网络。指标要求：端到端延迟必须在250ms以下；其中IP承载网延时最好控制在40ms内，该值也满足信令的要求,每节点延时不超过0.5ms。抖动是时延的偏差值，一般采用抖动缓冲来消除，但是会增加延时，一般抖动延时预算为

Mouthtoearbudget

100ms

Codecdelay

–~35ms

Backbonepropagation

–30ms

JitterBudget =35ms

30msfortheaccess

5msforthecore

10hops=>500µs/hop--包丢失率包的丢失主要是由IP网络所引起。为保证通话质量，一般要求包丢失率应在0.5％以下。12移动软交换对IP承载网络的性能要求--延时与延时抖动12对网络恢复时间的要求信令和语音会话可能中断>2s(连接丢失门限)对正在建立呼叫有影响；对进行的通话没有影响；<150-200ms无影响<50ms对业务的影响网络恢复时间正常情况下，对Mc接口信令，单向40-80ms延时;对于M3UA/SCTP/IP协议栈，可容忍的SCTPmulti-homing的时间约为500-1000ms将IP网本身的收敛机制作为第一保护机制，将SCTP

multi-homing作为第二机制，要求IP网收敛时间小于800ms。总体上故障恢复时间应小于2s.13对网络恢复时间的要求信令和语音会话可能中断>2s(连接丢失门IP承载网方案及技术共享AR(PE)，用VRF实现VPN的隔离；P路由器不参与客户路由；VPN地址允许重叠（如果有必要）PE之间通过BGP直接传递路由；PE通过MPLSLSP到达P路由器PE向远端的PE发送数据包时，通过VPNlabel

标示本VPN；MPLSTEMPLSQoSSignalingVPNVoIPVPNO&MVPNchargingVPN。。。。。MSS/MGW3GPSOA。。。。CECEARARARARIGP快速收敛HSRP/M/SRTP快速收敛PVRFVRFBGPbasedMPLS快速收敛MPLSTEFastRe-Route(FRR)Class_basedtunnelselectionDiffserv,MPLSEXPSSO/NSFIP承载网络管理IPMPLSBackboneP14IP承载网方案及技术共享AR(PE)，用VRF实现VPN的隔交换网络设备的升级与改造核心网设备需要具备的软、硬件条件:MSS：硬件不需要增加；软件需要增加BICC软件、ICBNC软件（用于支持同一MSS下TDM和IP承载方式之间的话务负荷分担）

inter-MSS之间的话务分担和路由

intra-MSS之间的话务分担和路由MGW：硬件升级到U3，增加TCU；软件增加ForcedPayloadCompression软件（用于支持语音IP化）

多承载平面间的负载均衡用户平面的备用路由机制（re-hunting,备用路由）MGWre-selection控制平面的备用路由机制15交换网络设备的升级与改造核心网设备需要具备的软、硬件条件:MSS支持的备用路由机制在inter-MSS呼叫中的备用路由机制在呼叫建立过程中发生以下的问题时，会启用备用路由：在控制平面的问题:BICC会返回一个clearcode，并选用可用的备用路由MGW选择问题:MGW选择/terminationreservation不成功，或者MGW拥塞/load降低，可用的备用路由会被选用。在EOS分析中，通过对事件的clearcode/reason分析，选择合适的备用路由Outgoing的资源将会被释放，选用备用的路由Intra-MSS的资源（MGW-MGWinterconnectingleg）会重新选择，启用备用路由。16MSS支持的备用路由机制在inter-MSS呼叫中的备用路ExamplecallscenariobyalternativeroutingMSS-AATM/IPnetworkATM/IPnetworkRNC-AUE-AMSS-AScopeMGW-A1MGW-A2BICCCongestiononMGWMGWloadreductionMGW-A3TDMnetworkOriginalroute/UPDRAlternativeroute/UPDRIncaseof2MGWsithaseffectonICBNC;resourcesarereleased17Examplecallscenariobyalter不同承载介质间的负载均衡—ICBNCC

特性MSS能实现多种介质间的负载均衡，多种承载方式互为备份。 可以基于以下几种实现负载均衡： 对inter-MSS呼叫，可根据控制参数（路由类别、IMSI）来均衡； 对inter-MSS和intra-MSS呼叫，可按照呼叫百分比来分别路由

diallingortestcallfeaturewhennewtransporttechnologyisintroduced提供简便、平滑的迁移 18不同承载介质间的负载均衡—ICBNCC特性MSS能实现多种Intra-MSSloadsharing–可选特性MGW-MGWinterconnectingBNC设置(同一MSS控制下)对每一个ICBNC对应一个权重值ICBNC负载均衡权重值可从0—250ICBNC特性分析UPAphase6MGW-MGW之间互连BNC属性为”loadsharing”,可激活负载均衡特性;用”loadsharing”来触发ICBNC负载均衡属性ICBNC负载均衡特性兼容现有的各种属性最多可以有以下4种不同的ICBNC特性ATMAAL2IPv4IPv6TDMICBNC权重值取值范围可从0—250,最低的话务比例可为1:250，也就是0.4%19Intra-MSSloadsharing–可选特性MGIntra-MSSloadsharingexampleMGW1-MGW3ATM:99%IPv4:1%MGW1-MGW4ATM:50%IPv4:50%MGW2-MGW3TDM:99.6%IPv4:0.4%MGW2-MGW4ATM:49%TDM:49%IPv4:1%IPv6:1%20Intra-MSSloadsharingexample增强特性–

ICBNCexclusion用该增强属性，可大大降低不成功呼叫比例一旦在IPv4,IPv6或ATMAAL2承载网络上发生故障，在Nb-UP初始化阶段就能被发现；在Nb-UP初始化阶段，如果termination可被预置但承载却未能建立，则该ICBNC将会从备选的ICBNC列表中排除，随后的呼叫将不采用该ICBNC；掉话无法重路由可到备用BNC上。来话被保留有故障ICBNC将从可用ICBNC列表中排除，并路由到备用BNC上。产生告警，显示被排除的不可用的ICBNC。检查发生故障的ICBNC21增强特性–ICBNCexclusion用该增强属性，可ICBNCCexclusion-DetailsICBNCCexclusion功能可以保证在BNC发生路由故障时呼叫的成功呼叫成功率将会得到提高ICBNCC从备用的ICBNCC中排除的两种方法：临时性的ICBNCC被排除，由MML和timer控制；“ICBNCnotinuse”永久性地排除该ICBNCC“ICBNCfaulty”ICBNCCexclusiontimer功能:一旦一个ICBNCC被排除在可用ICBNCC范围，则在一定时间内该ICBNCC将不会被采用；如果在用户平面底层发生的一些问题，临时的故障可在一定的时间内被排除，随后该ICBNCC仍可被使用该功能自动实现，无需人工控制定时器timer在PRFILE内配置Nokia专用的Nb’interface如果没有使用Nb-UPFP协议，则不能使用ICBNCexclusion功能如果启用ICBNCC负载均衡和故障ICBNCC排除功能，该功能同时可用于未使用loadsharing的呼叫中。22ICBNCCexclusion-DetailsICBNMGWreselectionMGW(re-)selection如果用户平面采用IP承载，在同一个UPD下可使用MGW-reselection当承载使用TDM时，MSS可采用电路re-huntingMGW判别承载建立成功与否在MGW利用Nb-UPINIT，Nb-UPINIT-ACK来初始化用户平面的承载，ACK消息超时时间为900ms，如果没有受到ack消息，则呼叫不成功。如果用户平面没有可用的termination，则MGW通知MSS，MSS利用EOS分析执行控制平面的备用路由MSS可以选用别的可用的MGW控制平面可选路由会选用别的用户平面承载到达呼叫目的地控制平面可选路由会到达另一个呼叫目的地呼叫方将得到announcement23MGWreselectionMGW(re-)selectVoIP网络预规划—语音业务带宽计算计算VoIP语音带宽时需要考虑的因素：编解码方式及采样周期IP包头开销传输介质VAD因子24VoIP网络预规划—语音业务带宽计算计算VoIP语音带宽时需VoIP网络预规划—语音业务带宽计算编解码：每秒产生的bits数采样周期例:G.711编码方式，20ms采样，每秒产生50个数据帧则，每个帧包含的字节数为：

64,000/50=1,280bitsor160octetsIP头开销：IP–InternetProtocol

12octetsUDP–UserDatagramProtocol

8octetsRTP–Real-timeTransportProtocol20octetsEthernetOH：38octets所需带宽:（160+12+8+20+38）*50*8=95,200bps25VoIP网络预规划—语音业务带宽计算编解码：IP头开销：所需VoIP网络预规划—语音业务带宽计算不同编码格式带宽需求：（考虑到VAD因子，实际传输带宽可适当降低）例：（600k呼叫/忙时，AMR12.2，20ms采样周期）所需带宽：（31+40+38）*50*600k*8/3600=7.267Mb/s或43.6*600,000/3600=7.267Mb/s26VoIP网络预规划—语音业务带宽计算不同编码格式带宽需求：VoIP网络预规划—设备容量核算对于MGW而言，每一种接口类型有其最大配置端口限制，核对可用端口数从TDM向IP承载网的迁移同时会影响TCU和A2SU的容量（或许需要更多的TCU及更少的A2SU单元）在有些情况下，现网配置的MGW容量不足以支持承载从TDM向IP的迁移，需要对现网进行扩容或新增MGW。。。27VoIP网络预规划—设备容量核算对于MGW而言，每一种接口类IP网络性能测试内容及方案IP网络性能测试内容:站点接入链路故障对软交换业务的影响测试站点内故障对软交换业务的影响测试二层交换机LanSwith故障测试(可选)IP承载网故障对软交换业务的影响测试。。。。。浙江移动IP网测试方案28IP网络性能测试内容及方案IP网络性能测试内容:浙江移动IP网络规划——网络拓扑MGWVoIPinterface-card1G1GCE8FE8FEARAREBGP,OSPF,RIPv2,StaticGlobalRoutingTableVRFforSignallingVRFforvoiceVPNRoutingTableIGP&/orBGPVRF方式ESA24-0ESA24-0ESA24-1ESA24-1ETH0ETH1ETH1ETH0ISU-0ISU-0EL0EL1ISU-1ISU-1EL0EL1ISU-?ISU-?EL0EL1...NEMUNEMUEL0EL1OMU-0OMU-0EL0EL1OMU-1OMU-1EL0EL1O&MSGCP2&OMUCP1&OMUIPNIU0IPNIU0IPNIU1IPNIU1TCU-0TCU-0TCU-?TCU-?...SWFSWF-ISU-0ISU-0EL0EL1ISU-1ISU-1EL0EL1ISU-?ISU-?EL0EL1...NEMUNEMUEL0EL1OMU-0OMU-0EL0EL1OMU-1OMU-1EL0EL1O&MSGCP2CP1TCU-0TCU-0TCU-?TCU-?...SWFSWFIPNIU0IPNIU1ESA24ESA24MPLS_BasedIPBB29网络规划——网络拓扑MGWVoIPinterface-ca网络规划——VRFVRF---VPN路由转发实例（VPNRouting&ForwardingInstance）每一个VRF可以看作虚拟的路由器，好像是一台专用的PE设备。该虚拟路由器包括如下元素：一张独立的路由表，当然也包括了独立的地址空间。一组归属于这个VRF的接口的集合。一组只用于本VRF的路由协议。对于每个PE，可以维护一个或多个VRF，同时维护一个公网的路由表（也叫全局路由表），多个VRF实例相互分离独立。实现VRF关键在于在PE上使用特定的策略规则来协调各VRF和全局路由表之间的关系。针对不同的业务（话音、信令。。。）分成不同的VRF。（在AR上配置）30网络规划——VRFVRF---VPN路由转发实例（VPNR网络规划——RD&RT发出路由接收路由VRF方式在一个VRF中，在发布路由时使用RT的export规则。直接发送给其他的PE设备。在接收端的PE上，接收所有的路由，并根据每个VRF配置的RT的import规则进行检查，如果与路由中的RT属性match，则将该路由加入到相应的VRF中。RT的本质是每个VRF表达自己的路由取舍及喜好的方式。PE从CE接收的标准的路由是IPv4路由，如果需要发布给其他的PE路由器，此时需要为这条路由附加一个RD。VPN-IPv4地址仅用于服务供应商网络内部。在PE发布路由时添加，在PE接收路由后放在本地路由表中，用来与后来接收到的路由进行比较。CE不知道使用的是VPN-IPv4地址。在其穿越供应商骨干时，在VPN数据流量的包头中没有携带VPN-IPv4地址。

31网络规划——RD&RT发出路由接收路由VRF方式在一个V网络规划——VRF配置PE上的配置VRF配置：ipvrfVPN-HW创建一个VRF并命名。同时进入vrf配置模式RD配置：在VRF模式下，每个VRF配置一个RD，建议相同的VPN配置相同的RD。

rd100:1RT配置：在VRF模式下，每个VRF配置不同的RT列表，如果只要一个RT,建议与RD配成相同。

route-targetimport100:1route-targetexport100:132网络规划——VRF配置PE上的配置32网络规划——CE与PE之间路由交换VRF在PE上配置。PE维护独立的路由表，包括公网和私网(VRF)路由表 公网路由表：包含全部PE和P路由器之间的路由，由骨干网IGP产生。 私网路由表：包含本VPN用户可达信息的路由和转发表。PE和CE通过标准的EBGP、OSPF、RIP或者静态路由交换路由信息。静态路由、RIP都是标准的协议，但是每个VRF运行不同的实例。相互之间没有干扰。与PE的MP-iBGP之间只是的redistribute操作。33网络规划——CE与PE之间路由交换VRF在PE上配置。33网络规划——移动核心网QoS规划UMTStrafficclassDSCP

UMTSbackgroundBest-effort(BE)UMTSinteractiveAssuredforwarding(AF1/2/3)UMTSstreamingAssuredforwarding(AF4)UMTSconversationalExpeditedforwarding(EF)ApplicationexamplesUMTStrafficclassFiletransfer,emailUMTSBackgroundTransactional,browsingUMTSInteractiveAudio/VideoRTstreamingUMTSStreamingVoice/VideoinIPTUMTSConversationalDSCPBackboneCoSMappingdependsonbackbonetechnologyIP potentiallyDSCPremarkingIP/MPLS mappingtoEXPbitsATM mappingtoATMserviceclassNOKIA移动核心网QoS机制UMTSQoSDiffServATMCoSforATMbackbones移动网络基于UMTSQoS进行包处理在核心交换机执行diffserv向BBCOS的映射核心交换机利用DSCP对数据包进行优先级处理34网络规划——移动核心网QoS规划UMTStrafficcMSS/MGW上QoS机制NOKIAMGW/MSS2种QoS机制:差分服务(DiffServ)提供IP数据包的QoS服务MSS/MGW可以利用DSCP来标示业务包ATM网络利用ATMQoS类来实现PRFILEPARAMETER:053:0009DSCP_FOR_SIGNALLINGZWOC:53,9,<DSCPvalue>;PRFILEPARAMETER:002:0817DSCP_FOR_USER_PLANEZWOC:2,817,<DSCPvalue>;35MSS/MGW上QoS机制NOKIAMGW/MSS2VoIP网络规划——UPD&UPDR分析36VoIP网络规划——UPD&UPDR分析36网络演进—现网R4软交换网络架构现网结构:1,采用R4结构,实现控制面和用户面的分离,引入IP承载网;2,IP承载网只是承载MGW和MSS之间的sigtran信令;3,控制平面的MSS之间,及MSS与HLR,H/LSTP等网元仍利用TDM连接;4,用户平面MGW之间的话务仍然采用传统的TDM连接方式.目前,1,IP承载网只是用于信令承载,没有很好地利用IP网络带宽2,话音仍然使用传统的TDM连接,投资昂贵;3,对于R4交换网络还需要同时维护IP承载网目标:充分利用IP承载网,逐步实现全网MGW之间VoIP,充分利用软交换网络的结构优势。MGW1MGW2MGW4SignalingoverIPMGW3TDM全连接网H/LSTPMSS1MSS2TDM连接控制面用户面IP承载同一站点37网络演进—现网R4软交换网络架构现网结构:MGW1MGW2M语音IP化过程中网络架构的演进(一)MGW1MGW2MGW4Sig/voiceoverIPMGW3TDM部分连接网H/LSTPMSS1MSS2TDM连接控制面用户面IP承载VoiceoverIPVoIP同一站点结构变迁目标:（根据实施的步骤）同一站点，同一MSS下的MGW之间实现voiceoverIP；网络结构描述：1,该步骤实施比较简单2,实现同一站点，同一MSS下的MGW之间的话音通过IP承载，利用机房原有的IP数据设备；3,不同mss下的MGW仍然采用TDM连接4,MSS之间仍采用TDM方式，采用ISUP信令；5,该结构下，只是每个站点内的部分MGW采用IP承载。需求：只需要在MGW上和IP设备上增加相应的IP接口板。38语音IP化过程中网络架构的演进(一)MGW1MGW2MGW4语音IP化过程中网络架构的演进(二)结构变迁目标:（根据实施的步骤）不同站点，同一MSS下的多个MGW之间实现voiceoverIP；网络结构描述：1,该步骤实施比较简单2,实现同一MSS下的MGW之间的话音通过IP承载，利用机房原有的IP数据设备，增加2站点之间的广域连接；3,不同mss下的MGW仍然采用TDM连接4,MSS之间仍采用TDM方式，采用ISUP信令；5,该结构下，只是实现同一MSS下的MGW采用IP承载。前提：1,在实施前，需要对广域IP承载网进行统一的规划。MGW1MGW2MGW4Sig/voiceoverIPMGW3TDM部分连接网H/LSTPMSS1MSS2TDM连接控制面用户面IP承载VoiceoverIP广域连接站点一站点二39语音IP化过程中网络架构的演进(二)结构变迁目标:（根据实施语音IP化过程中网络架构的演进(三)Sig/voiceoverIPMGW4H/LSTPMSS1MSS2TDM连接控制面用户面IP承载站点一站点二结构变迁目标:（根据实施的步骤）不同站点，不同MSS下的多个MGW之间实现voiceoverIP；网络结构描述：1,该步骤相对比较复杂2,实现不同MSS下的MGW之间的话音通过IP承载，在同一站点利用机房原有的IP数据设备，增加各站点之间的广域连接；4,MSS之间采用IP/TDM承载，采用BICC信令；5,该结构下，只是实现各MSS下的MGWvoiceoverIP。前提：1,在实施前，需要对广域IP承载网进行统一的规划。2,由于信令/语音/。。Over在IP网上，需要对IP承载网的QoS有好的保证，先进的IP技术的应用(e.g.MPLS,TE,VRFetc.)MGW2MGW1MGW3HLRBICCoverIPR4软交换网络BICCoverTDM40语音IP化过程中网络架构的演进(三)Sig/voiceovVoIP网络结构TDM网络控制面用户面MGW1MGW2LSTPMGW3MGW4MGW5MGW6MSS1MSS2MSS3GMSCTMSC本地网1MSS4HSTPBICCoverIPBICCoverTDM本地网2省内网IP承载网MGWMSS4CMN省际网络TDM网络L/HSTP41VoIP网络结构TDM网络控制面用户面MGW1MGW2LSTVoIP相关KPI监控EthernetinterfacemeasurementDSPperformancemeasurementinMGWTCP/IPprotocolmeasurementSignallingTranscodingMeasurementConnectionMeasurementRTP/RTCPProtocolMeasurementUnitloadmeasurementTraceObservationinMGW1,extractstatisticsreportfromMGWNEMUusingNetopremotecontroltool.

42VoIP相关KPI监控Ethernetinterface谢谢43谢谢43移动软交换语音IP化

背景、原理、规划和实施诺基亚网络44移动软交换语音IP化

背景、原理、规划和实施诺基亚网络1主要议程语音IP化的背景、原理及优势移动软交换VoIP网络架构移动软交换VoIP的规划及演进方案IP承载网络的合理规划和建设交换网络设备的改造升级VoIP网络预规划及网络的相关测试方案软交换网络VoIP规划软交换网络VoIP相关KPI监控45主要议程语音IP化的背景、原理及优势2语音IP化的背景从2005年开始中国移动开始大量引入R4设备用于电路域核心网的扩容工程各省的R4设备占总网络容量的百分比在不断的提高部分省份的R4设备占全网的容量已经超过50％——云南目前已经接近70％但从网络组成来看，其控制面已经完全采用了R4的架构，但用户面依旧基于TDM传输，没有充分体现R4架构的优势基于这种趋势，中国移动集团公司从2006年年底开始在8个厂家之间进行语音IP化的试验46语音IP化的背景从2005年开始中国移动开始大量引入R4设备中国移动2G软交换VoIP测试情况中国移动现网的所有软交换厂家全部参加了测试实际测试进度略慢于计划进度目前同厂家的测试基本完成，马上将进入省内不同厂家互通的测试阶段47中国移动2G软交换VoIP测试情况中国移动现网的所有软交换厂什么是语音IP化通俗的讲就是用IP网来承载话音——VoIP技术在移动核心网上的应用和传统的基于Internet的VoIP技术的区别采用移动网专用的话音编码方案：传统的H.323－>G.711overIP、AMRoverIP采用专用的IP专网来承载：Internet－>基于MPLSVPN技术的IP专网具有较好的话音质量：G.711overIP和AMRoverIP的编码方式的话音质量仅仅略低于基于传统TDM方式省际、省内、本地网元之间全部采用IP网来承载话音便于管理：基于统一的IP专网进行承载，全国一张网，便于管理与R4技术的关系传统的基于TDM结构的MSC不能实现语音IP化基于R4架构的MSC/MSS/MGW可以方便的实现语音IP化语音IP化与3G的关系3G电路域的接口已经开始采用基于包交换的技术：Iu-CS基于ATM传输到R5时整个网络的所有接口将全部基于IP语音IP化正是顺应了网络发展的趋势48什么是语音IP化通俗的讲就是用IP网来承载话音——VoIP技移动软交换系统中语音IP的特点

目前电信运营商VOIP网络,以phonetophone为主,主要面向长途的IP网络固网运营商的VOIP网络

移动软交换网络的IP化较传统的VOIP更复杂,完全实现控制与承载的分离。

移动软交换网络在语音IP的同时，必须实现信令承载的IP化，采用比ISUP更为有效的协议BICC

移动软交换网络对IP承载网络的要求取决于承载业务的要求及服务质量的要求。移动软交换一般采用特定的AMR语音压缩编码

随着移动技术的发展，全IP网络是移动网络的发展方向，需要建设功能更强、更先进的IP网络49移动软交换系统中语音IP的特点目前电信运营商VOIP网络,3GPPR4的网络结构

控制面(MSS)和用户面(MGW)的分离+承载多样化用户面控制面PSTNInternet3GMSCBSCIu-CSRANAPBSSAPMcH.248NbNc

BICC,(SIP-T)MAP业务CAPHLRSIGTRANIPTDM,IP,ATMIu-PSRANAPSGSNGGSNGb,GnGTPBSCMSCMSCServerMSCMSCServerMGWMGWRNCRNC话务信令语音IP化可以充分体现R4架构的优势503GPPR4的网络结构

控制面(MSS)和用户面(MGW语音IP化的优势语音IP化是移动核心网发展的必然趋势移动核心网已经逐步向基于R4的网络结构演进R4架构的信令网本身就是承载在IP上的话音承载在IP网上是R4架构中的基本功能，也是R4架构优势的最佳体现统一网络架构、节省网络建设投资网络建设将集中在少数的网络上网络资源可以得到充分的共享中国移动未来的目标网架构就是建立在两张IP网的：CMNET和IP专网CMNET用于承载公共INTERNET业务和对外提供各种基于INTERNET的服务IP专网是中国移动内部的专用网络，用于承载话音、信令、网管、计费、GPRS、OA等等所有基于IP的业务和支撑系统网络扁平化、为未来全国一张“本地网”、取消长途收费打下网络基础全国的任意两个MGW之间可以通过IP专网实现点到点的连接长途和本地的概念逐步模糊直至消失减少网络维护的开销统一的基础承载网络便于管理和维护51语音IP化的优势语音IP化是移动核心网发展的必然趋势8移动软交换IP化网络架构UE/MS-ABICC/SIPoverIPVOICEoverIPMPLSBackbone。。。。。。SiteLANSiteLANATM/IPATM/IPVoiceoverTDMSS7overTDMVoiceoverTDMSS7overTDMTDMTDMBSCRNCRNCBSCMSSMGWMGWMSSLANSWLANSWBBRouterGMSCL/HSTP,HLRL/HSTP,HLRGMSC站点内MSS,MGW连接于同一sitesw设备，广域MPLSBackbone采用VPN的方式承载信令(可选)、语音及其他业务MGW之间采用IP承载MGW到关口局仍有TDM连接MSS之间的信令采用BICCoverTDM/IP方式MSS与L/HSTP,HLR采用TDM的连接52移动软交换IP化网络架构UE/MS-ABICC/SIPov移动软交换语音IP化的实现IP承载网络的合理规划和建设 合理的网络结构,先进的IP技术,优异的网络性能的保证交换网络设备的改造升级，以支持软交换IP化的需求

交换设备软硬件的升级：增加相应的IP接口板，及支持BICC\ICBNC软件

ICBNCCLoad-sharingICBNCCexclusionMSCServer对多路由的选择功能VoIP网络预规划

VoIP带宽计算 设备容量核算软交换网络VoIP规划

IP网络性能的测试与评估方案 VoIP网络的详细规划 软交换网络VoIP后相关KPI监控53移动软交换语音IP化的实现IP承载网络的合理规划和建设10移动软交换对IP承载网络的要求I/TAggregation:MSOADMINNOCSS7LEA1LEA2LEA3EnterpriseInternetAPP1APP2APP3Enterprise实施IP骨干网络规划… 网络拓扑和容量 VPN设计 IGP和BGP路由设计 SLA/QOS设计 网络安全 认证计费 网络管理系统 IPV654移动软交换对IP承载网络的要求I/TAggregation移动软交换对IP承载网络的性能要求--延时与延时抖动端到端的延时包括编、解码造成的延时，打包与解包的延时及网络传送延时。延时抖动主要由网络所引起。此项因素对通话质量影响甚大，它主要取决于网络。指标要求：端到端延迟必须在250ms以下；其中IP承载网延时最好控制在40ms内，该值也满足信令的要求,每节点延时不超过0.5ms。抖动是时延的偏差值，一般采用抖动缓冲来消除，但是会增加延时，一般抖动延时预算为

Mouthtoearbudget

100ms

Codecdelay

–~35ms

Backbonepropagation

–30ms

JitterBudget =35ms

30msfortheaccess

5msforthecore

10hops=>500µs/hop--包丢失率包的丢失主要是由IP网络所引起。为保证通话质量，一般要求包丢失率应在0.5％以下。55移动软交换对IP承载网络的性能要求--延时与延时抖动12对网络恢复时间的要求信令和语音会话可能中断>2s(连接丢失门限)对正在建立呼叫有影响；对进行的通话没有影响；<150-200ms无影响<50ms对业务的影响网络恢复时间正常情况下，对Mc接口信令，单向40-80ms延时;对于M3UA/SCTP/IP协议栈，可容忍的SCTPmulti-homing的时间约为500-1000ms将IP网本身的收敛机制作为第一保护机制，将SCTP

multi-homing作为第二机制，要求IP网收敛时间小于800ms。总体上故障恢复时间应小于2s.56对网络恢复时间的要求信令和语音会话可能中断>2s(连接丢失门IP承载网方案及技术共享AR(PE)，用VRF实现VPN的隔离；P路由器不参与客户路由；VPN地址允许重叠（如果有必要）PE之间通过BGP直接传递路由；PE通过MPLSLSP到达P路由器PE向远端的PE发送数据包时，通过VPNlabel

标示本VPN；MPLSTEMPLSQoSSignalingVPNVoIPVPNO&MVPNchargingVPN。。。。。MSS/MGW3GPSOA。。。。CECEARARARARIGP快速收敛HSRP/M/SRTP快速收敛PVRFVRFBGPbasedMPLS快速收敛MPLSTEFastRe-Route(FRR)Class_basedtunnelselectionDiffserv,MPLSEXPSSO/NSFIP承载网络管理IPMPLSBackboneP57IP承载网方案及技术共享AR(PE)，用VRF实现VPN的隔交换网络设备的升级与改造核心网设备需要具备的软、硬件条件:MSS：硬件不需要增加；软件需要增加BICC软件、ICBNC软件（用于支持同一MSS下TDM和IP承载方式之间的话务负荷分担）

inter-MSS之间的话务分担和路由

intra-MSS之间的话务分担和路由MGW：硬件升级到U3，增加TCU；软件增加ForcedPayloadCompression软件（用于支持语音IP化）

多承载平面间的负载均衡用户平面的备用路由机制（re-hunting,备用路由）MGWre-selection控制平面的备用路由机制58交换网络设备的升级与改造核心网设备需要具备的软、硬件条件:MSS支持的备用路由机制在inter-MSS呼叫中的备用路由机制在呼叫建立过程中发生以下的问题时，会启用备用路由：在控制平面的问题:BICC会返回一个clearcode，并选用可用的备用路由MGW选择问题:MGW选择/terminationreservation不成功，或者MGW拥塞/load降低，可用的备用路由会被选用。在EOS分析中，通过对事件的clearcode/reason分析，选择合适的备用路由Outgoing的资源将会被释放，选用备用的路由Intra-MSS的资源（MGW-MGWinterconnectingleg）会重新选择，启用备用路由。59MSS支持的备用路由机制在inter-MSS呼叫中的备用路ExamplecallscenariobyalternativeroutingMSS-AATM/IPnetworkATM/IPnetworkRNC-AUE-AMSS-AScopeMGW-A1MGW-A2BICCCongestiononMGWMGWloadreductionMGW-A3TDMnetworkOriginalroute/UPDRAlternativeroute/UPDRIncaseof2MGWsithaseffectonICBNC;resourcesarereleased60Examplecallscenariobyalter不同承载介质间的负载均衡—ICBNCC

特性MSS能实现多种介质间的负载均衡，多种承载方式互为备份。 可以基于以下几种实现负载均衡： 对inter-MSS呼叫，可根据控制参数（路由类别、IMSI）来均衡； 对inter-MSS和intra-MSS呼叫，可按照呼叫百分比来分别路由

diallingortestcallfeaturewhennewtransporttechnologyisintroduced提供简便、平滑的迁移 61不同承载介质间的负载均衡—ICBNCC特性MSS能实现多种Intra-MSSloadsharing–可选特性MGW-MGWinterconnectingBNC设置(同一MSS控制下)对每一个ICBNC对应一个权重值ICBNC负载均衡权重值可从0—250ICBNC特性分析UPAphase6MGW-MGW之间互连BNC属性为”loadsharing”,可激活负载均衡特性;用”loadsharing”来触发ICBNC负载均衡属性ICBNC负载均衡特性兼容现有的各种属性最多可以有以下4种不同的ICBNC特性ATMAAL2IPv4IPv6TDMICBNC权重值取值范围可从0—250,最低的话务比例可为1:250，也就是0.4%62Intra-MSSloadsharing–可选特性MGIntra-MSSloadsharingexampleMGW1-MGW3ATM:99%IPv4:1%MGW1-MGW4ATM:50%IPv4:50%MGW2-MGW3TDM:99.6%IPv4:0.4%MGW2-MGW4ATM:49%TDM:49%IPv4:1%IPv6:1%63Intra-MSSloadsharingexample增强特性–

ICBNCexclusion用该增强属性，可大大降低不成功呼叫比例一旦在IPv4,IPv6或ATMAAL2承载网络上发生故障，在Nb-UP初始化阶段就能被发现；在Nb-UP初始化阶段，如果termination可被预置但承载却未能建立，则该ICBNC将会从备选的ICBNC列表中排除，随后的呼叫将不采用该ICBNC；掉话无法重路由可到备用BNC上。来话被保留有故障ICBNC将从可用ICBNC列表中排除，并路由到备用BNC上。产生告警，显示被排除的不可用的ICBNC。检查发生故障的ICBNC64增强特性–ICBNCexclusion用该增强属性，可ICBNCCexclusion-DetailsICBNCCexclusion功能可以保证在BNC发生路由故障时呼叫的成功呼叫成功率将会得到提高ICBNCC从备用的ICBNCC中排除的两种方法：临时性的ICBNCC被排除，由MML和timer控制；“ICBNCnotinuse”永久性地排除该ICBNCC“ICBNCfaulty”ICBNCCexclusiontimer功能:一旦一个ICBNCC被排除在可用ICBNCC范围，则在一定时间内该ICBNCC将不会被采用；如果在用户平面底层发生的一些问题，临时的故障可在一定的时间内被排除，随后该ICBNCC仍可被使用该功能自动实现，无需人工控制定时器timer在PRFILE内配置Nokia专用的Nb’interface如果没有使用Nb-UPFP协议，则不能使用ICBNCexclusion功能如果启用ICBNCC负载均衡和故障ICBNCC排除功能，该功能同时可用于未使用loadsharing的呼叫中。65ICBNCCexclusion-DetailsICBNMGWreselectionMGW(re-)selection如果用户平面采用IP承载，在同一个UPD下可使用MGW-reselection当承载使用TDM时，MSS可采用电路re-huntingMGW判别承载建立成功与否在MGW利用Nb-UPINIT，Nb-UPINIT-ACK来初始化用户平面的承载，ACK消息超时时间为900ms，如果没有受到ack消息，则呼叫不成功。如果用户平面没有可用的termination，则MGW通知MSS，MSS利用EOS分析执行控制平面的备用路由MSS可以选用别的可用的MGW控制平面可选路由会选用别的用户平面承载到达呼叫目的地控制平面可选路由会到达另一个呼叫目的地呼叫方将得到announcement66MGWreselectionMGW(re-)selectVoIP网络预规划—语音业务带宽计算计算VoIP语音带宽时需要考虑的因素：编解码方式及采样周期IP包头开销传输介质VAD因子67VoIP网络预规划—语音业务带宽计算计算VoIP语音带宽时需VoIP网络预规划—语音业务带宽计算编解码：每秒产生的bits数采样周期例:G.711编码方式，20ms采样，每秒产生50个数据帧则，每个帧包含的字节数为：

64,000/50=1,280bitsor160octetsIP头开销：IP–InternetProtocol

12octetsUDP–UserDatagramProtocol

8octetsRTP–Real-timeTransportProtocol20octetsEthernetOH：38octets所需带宽:（160+12+8+20+38）*50*8=95,200bps68VoIP网络预规划—语音业务带宽计算编解码：IP头开销：所需VoIP网络预规划—语音业务带宽计算不同编码格式带宽需求：（考虑到VAD因子，实际传输带宽可适当降低）例：（600k呼叫/忙时，AMR12.2，20ms采样周期）所需带宽：（31+40+38）*50*600k*8/3600=7.267Mb/s或43.6*600,000/3600=7.267Mb/s69VoIP网络预规划—语音业务带宽计算不同编码格式带宽需求：VoIP网络预规划—设备容量核算对于MGW而言，每一种接口类型有其最大配置端口限制，核对可用端口数从TDM向IP承载网的迁移同时会影响TCU和A2SU的容量（或许需要更多的TCU及更少的A2SU单元）在有些情况下，现网配置的MGW容量不足以支持承载从TDM向IP的迁移，需要对现网进行扩容或新增MGW。。。70VoIP网络预规划—设备容量核算对于MGW而言，每一种接口类IP网络性能测试内容及方案IP网络性能测试内容:站点接入链路故障对软交换业务的影响测试站点内故障对软交换业务的影响测试二层交换机LanSwith故障测试(可选)IP承载网故障对软交换业务的影响测试。。。。。浙江移动IP网测试方案71IP网络性能测试内容及方案IP网络性能测试内容:浙江移动IP网络规划——网络拓扑MGWVoIPinterface-card1G1GCE8FE8FEARAREBGP,OSPF,RIPv2,StaticGlobalRoutingTableVRFforSignallingVRFforvoiceVPNRoutingTableIGP&/orBGPVRF方式ESA24-0ESA24-0ESA24-1ESA24-1ETH0ETH1ETH1ETH0ISU-0ISU-0EL0EL1ISU-1ISU-1EL0EL1ISU-?ISU-?EL0EL1...NEMUNEMUEL0EL1OMU-0OMU-0EL0EL1OMU-1OMU-1EL0EL1O&MSGCP2&OMUCP1&OMUIPNIU0IPNIU0IPNIU1IPNIU1TCU-0TCU-0TCU-?TCU-?...SWFSWF-ISU-0ISU-0EL0EL1ISU-1ISU-1EL0EL1ISU-?ISU-?EL0EL1...NEMUNEMUEL0EL1OMU-0OMU-0EL0EL1OMU-1OMU-1EL0EL1O&MSGCP2CP1TCU-0TCU-0TCU-?TCU-?...SWFSWFIPNIU0IPNIU1ESA24ESA24MPLS_BasedIPBB72网络规划——网络拓扑MGWVoIPinterface-ca网络规划——VRFVRF---VPN路由转发实例（VPNRouting&ForwardingInstance）每一个VRF可以看作虚拟的路由器，好像是一台专用的PE设备。该虚拟路由器包括如下元素：一张独立的路由表，当然也包括了独立的地址空间。一组归属于这个VRF的接口的集合。一组只用于本VRF的路由协议。对于每个PE，可以维护一个或多个VRF，同时维护一个公网的路由表（也叫全局路由表），多个VRF实例相互分离独立。实现VRF关键在于在PE上使用特定的策略规则来协调各VRF和全局路由表之间的关系。针对不同的业务（话音、信令。。。）分成不同的VRF。（在AR上配置）73网络规划——VRFVRF---VPN路由转发实例（VPNR网络规划——RD&RT发出路由接收路由VRF方式在一个VRF中，在发布路由时使用RT的export规则。直接发送给其他的PE设备。在接收端的PE上，接收所有的路由，并根据每个VRF配置的RT的import规则进行检查，如果与路由中的RT属性match，则将该路由加入到相应的VRF中。RT的本质是每个VRF表达自己的路由取舍及喜好的方式。PE从CE接收的标准的路由是IPv4路由，如果需要发布给其他的PE路由器，此时需要为这条路由附加一个RD。VPN-IPv4地址仅用于服务供应商网络内部。在PE发布路由时添加，在PE接收路由后放在本地路由表中，用来与后来接收到的路由进行比较。CE不知道使用的是VPN-IPv4地址。在其穿越供应商骨干时，在VPN数据流量的包头中没有携带VPN-IPv4地址。

74网络规划——RD&RT发出路由接收路由VRF方式在一个V网络规划——VRF配置PE上的配置VRF配置：ipvrfVPN-HW创建一个VRF并命名。同时进入vrf配置模式RD配置：在VRF模式下，每个VRF配置一个RD，建议相同的VPN配置相同的RD。

rd100:1RT配置：在VRF模式下，每个VRF配置不同的RT列表，如果只要一个RT,建议与RD配成相同。

route-targetimport100:1route-targetexport100:175网络规划——VRF配置PE上的配置32网络规划——CE与PE之间路由交换VRF在PE上配置。PE维护独立的路由表，包括公网和私网(VRF)路由表 公网路由表：包含全部PE和P路由器之间的路由，由骨干网IGP产生。 私网路由表：包含本VPN用户可达信息的路由和转发表。PE和CE通过标准的EBGP、OSPF、RIP或者静态路由交换路由信息。静态路由、RIP都是标准的协议，但是每个VRF运行不同的实例。相互之间没有干扰。与PE的MP-iBGP之间只是的redistribute操作。76网络规划——CE与PE之间路由交换VRF在PE上配置。33网络规划——移动核心网QoS规划UMTStrafficclassDSCP

UMTSbackgroundBest-effort(BE)UMTSinteractiveAssuredforwarding(AF1/2/3)UMTSstreamingAssuredforwarding(AF4)UMTSconversationalExpeditedforwarding(EF)ApplicationexamplesUMTStrafficclassFiletransfer,emailUMTSBackgroundTransactional,browsingUMTSInteractiveAudio/VideoRTstreamingUMTSStreamingVoice/VideoinIPTUMTSConversationalDSCPBackboneCoSMappingdependsonbackbonetechnologyIP potentiallyDSCPremarkingIP/MPLS mappingtoEXPbitsATM mappingtoATMserviceclassNOKIA移动核心网QoS机制UMTSQoSDiffServATMCoSforATMbackbones移动网络基于UMTSQoS进行包处理在核心交换机执行diffserv向BBCOS的映射核心交换机利用DS