构建新一代运营商级VoIP业务网的探索与实践

　　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。——编者

　　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0.7Erl)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(JitterBuffer)等。

　　网守或软交换CCM

　　网守(GateKeeper，GK)和软交换CCM(CallControl 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、CDMA1X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。