移動(dòng)核心網(wǎng)IP化后對呼叫接續(xù)時(shí)延的影響分析

【摘要】IP化是通信發(fā)展的方向，核心網(wǎng)IP化是移動(dòng)通信網(wǎng)演進(jìn)過程過程中的重要步驟，VOIP后信令面、承載面均會引入接續(xù)時(shí)延。結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際對IP化后影響呼叫接續(xù)時(shí)延的因素進(jìn)行分析并得出結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】核心網(wǎng)IP化TDM接續(xù)時(shí)長時(shí)延承載建立信令面

一、概述

IP技術(shù)引入電信網(wǎng)絡(luò)是信息傳送與交換領(lǐng)域的一個(gè)革命性變革，它從根本上改變了人們對傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識。在移動(dòng)通信網(wǎng)中，R4架構(gòu)的軟交換設(shè)備已成為主流，傳統(tǒng)TDM交換機(jī)也逐步退出歷史舞臺。

在傳統(tǒng)的TDM承載中，可認(rèn)為是光速傳播信號，物理層基本無時(shí)延產(chǎn)生。但移動(dòng)核心網(wǎng)IP化之后：（1）信令面：信令在傳輸過程中經(jīng)過CE，CE越多物理傳輸時(shí)延越大；（2）承載面：在通話前（即connect前），呼叫建立過程中會有IPBCP協(xié)商、NbUP協(xié)商等過程；此外IP承載網(wǎng)本身也會引入時(shí)延。

VOIP之后究竟這兩個(gè)時(shí)延對現(xiàn)網(wǎng)的接續(xù)時(shí)延影響如何？本文從呼叫接續(xù)流程、承載建立流程，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)對IP化后的呼叫接續(xù)時(shí)延進(jìn)行分析并得出結(jié)論。

二、呼叫接續(xù)時(shí)長的定義

呼叫時(shí)延是指：MSC收到CM Service Req消息至MSC給主叫發(fā)送Alerting消息之間的消耗時(shí)長。在A/Iu接口，分析的是從MSC收到A號碼的CM service request到從MSC給A號碼發(fā)出alerting的這段時(shí)間，其中的主要流程如圖1所示：

從圖中可以看出影響端到端呼叫接續(xù)時(shí)延的因素主要有以下幾個(gè)方面：（1）鑒權(quán)/加密時(shí)延（Authentication Request -> Authentication Response）；（2）尋呼時(shí)延（Paging-> Paging response）；（3）指配時(shí)延（Assignment Request -> Assignment Complete）；（4）取路由時(shí)延（SRI -> SRI-ack）；（5）取漫游號碼（PRN -> PRN-ack）；（6）智能交互時(shí)延（O-CSI/T-CSI）；（7）中繼接續(xù)時(shí)延（IAM -> ACM）。

傳統(tǒng)TDM承載，無論信令面還是承載面，均不涉及傳輸時(shí)延（可以認(rèn)為光速傳輸），但在IP化之后，承載面協(xié)商及CE對數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)均需要時(shí)間完成。

三、IP化后承載面對時(shí)延的影響分析

3.1承載建立流程簡介

（1）IPBCP

IPBCP（IP Bear Control Protocol）主要用于在BICC（Bearer Independent Call Control）呼叫建立時(shí)進(jìn)行信息交換和協(xié)商功能，包括媒體流的特性、端口號、IP地址等等。IPBCP使用SDP（Session Description Protocol）定義的編解碼方式對交互信息進(jìn)行處理。

IPBCP在3GPP中完成RTP承載建立之前的承載屬性協(xié)商過程，主要包括請求和響應(yīng)消息。

IPBCP的承載和協(xié)商過程是通過Mc接口和Nc接口來實(shí)現(xiàn)的。

（2）NbUP

Nb接口是MGW之間用于傳輸數(shù)據(jù)、音頻、視頻等用戶信息，以及進(jìn)行承載控制參數(shù)協(xié)商的承載控制消息的接口。NbUP協(xié)議，用于傳送與Nb口相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。

NbUP的控制過程包括初始化、速率控制、時(shí)間校準(zhǔn)、錯(cuò)誤事件。NbUP有透明和支持兩種模式。透明模式表示不進(jìn)行NbUP控制過程，支持模式表示需要NbUP控制過程。

承載面建立協(xié)商流程如圖2所示：

從上述流程可以看出：（1）被叫局收到帶本局漫游號碼的IAM消息后，對被叫進(jìn)行尋呼，完成鑒權(quán)、加密。（2）為被叫指配無線資源和A口電路的同時(shí)，被叫局的MSC Server構(gòu)造并回給主叫局APM消息，APM中帶有App參數(shù)，消息當(dāng)中同時(shí)攜帶被叫局所選擇的codec。（3）主叫局的MSC Server構(gòu)造并回給被叫局APM消息，APM中帶有App參數(shù)（帶主叫局MGW返回的IPBCP隧道信息）。（4）被叫局的MSC Server構(gòu)造并回給主叫局APM消息，APM中帶由App參數(shù)（帶被叫局MGW返回的IPBCP隧道信息）。（5）主叫局的MGW發(fā)起Nb接口的用戶平面初始化請求。被叫局的MGW對初始化請求進(jìn)行應(yīng)答。

3.2承載建立現(xiàn)網(wǎng)時(shí)延分析

NbUP初時(shí)化時(shí)長很短，大約在200ms以內(nèi)。現(xiàn)網(wǎng)忙時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下（約1000次有效呼叫的平均值），以2G普通用戶撥打本網(wǎng)他局用戶為例：

從IAM出局，2810.85ms后，被叫側(cè)尋呼響應(yīng)，完成鑒權(quán)、加密的同時(shí)，交換機(jī)認(rèn)為可以建立被叫承載，于是發(fā)送APM請求（發(fā)送時(shí)機(jī)從信令跟蹤情況看，我司設(shè)備是在被叫尋呼響應(yīng)之后，指配之前），在接下來的227.23ms內(nèi)完成IPBCP協(xié)商，并在20ms內(nèi)完成NbUP初始化，而被叫側(cè)振鈴需要等到諸如setup、call confirm、assignment_resquest、assignment_complete等信令交互后才進(jìn)行，此段時(shí)延接近1300-3000ms，遠(yuǎn)大于承載面建立時(shí)延250ms。

3.3承載建立時(shí)延對接續(xù)時(shí)延影響結(jié)論

由上分析可以確定，在正常情況下，IP承載面的建立（即VOIP）對整個(gè)接續(xù)時(shí)延沒有影響。

四、IP化后信令面對時(shí)延的影響分析

4.1CE引入的信令傳輸時(shí)延分析

上層應(yīng)用及處理機(jī)制此處不做深入分析，只對傳輸時(shí)延進(jìn)行簡單說明，以證明傳輸形式的改變并未引入過分的時(shí)延，如圖3所示。

傳統(tǒng)的TDM承載，可以認(rèn)為是光速傳播信號，物理層基本無時(shí)延產(chǎn)生。在引入CE后，信令在傳輸過程中經(jīng)過CE，CE越多，物理傳輸時(shí)延越大。而承載網(wǎng)基本為云，不便對單個(gè)CE做時(shí)延分析，因此可以將其作為黑洞，仍以MSC1和MSC2為研究對象，通過PING命令來檢測PING包的響應(yīng)時(shí)延。

Ping程序能夠記錄網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間，時(shí)間值為echo reply的時(shí)間值減去發(fā)送echo request的時(shí)間值。Ping記錄的時(shí)間是雙向的時(shí)間差。

4.2CE引入的信令傳輸時(shí)延對接續(xù)時(shí)延影響結(jié)論

由上表可以看出，從本地IP到對端IP的單向傳輸時(shí)延在5ms左右，相對于一次6000ms左右接續(xù)時(shí)長，在主、被叫均為移動(dòng)用戶的情況下，一次呼叫串行進(jìn)行的信令約20條左右，信令交互總時(shí)延約100ms，占總接續(xù)時(shí)延1.6%，可以近似認(rèn)為IP化后信令面的傳輸時(shí)延對接續(xù)時(shí)延無影響。

五、結(jié)論

目前各大運(yùn)營商都在加快網(wǎng)絡(luò)IP化改造進(jìn)程，通過以上分析，在引入IP化后，承載建立、承載網(wǎng)時(shí)延均對呼叫接續(xù)時(shí)延無影響。

參考文獻(xiàn)

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