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軟交換中承載網絡組網技術分析
摘要:軟交換作為下一代通信網絡的控制核心部分，對其在網絡中的可靠性有很高的要求。本文在對軟交換的技術特點分析的基礎上，詳細討論了軟交換技術中承載網組網技術，重點分析了軟交換承載網在基于QoS保證的實現技術。并對承載網的安全性和可靠性進行了研究。
關鍵詞:軟交換；可靠性；承載網；QoS
一、引言
從當前電信業務發展的大趨勢看，IP業務將成為未來業務的主體。特別是隨著下一代因特網以及新一代網絡的發展，IP向傳統電信業務的滲透和傳統電信業務與IP的融合步伐將大大加快。
現有的傳統的電路交換技術，雖然在可以預見的未來仍將是提供實時電話業務的基本技術手段，但是已經不能適應未來以突發性數據為主的業務，因此建設新的對數據業務最佳的新一代網絡將勢在必行。在傳統的電路交換中，提供給用戶的各項功能或業務都直接與交換機有關，業務和控制都是由交換機來完成的，交換機所需要提供的業務和交換機提供的新業務都需要在每個交換機節點來完成，硬件平臺封閉，不利于業務的開發和應用。如今需要將業務與控制分離，將呼叫控制與承載分離，這就出現了下一代網絡(NGN)的概念。下一代網絡采用開放的分布式的網絡架構，將網絡分成網絡業務層、核心控制層、傳輸接入層和媒體層，NGN的主要設計思想是分布式的結構，也就是將業務層、控制層與傳送層、接入層分離，各實體之間通過標準的協議進行連接和通信。為此，通信網絡從電路交換向以軟交換為核心的下一代網絡發展已是大勢所趨。
二、軟交換中承載網的QoS分析
（一）影響承載網QoS的指標
在影響軟交換承載網的QoS指標，主要有以下幾個方面：
1、抖動問題
根據實驗測量得出，當抖動大于500ms是不可接收的，而抖動達到300ms時，是可以接受的。此時為了消除抖動會引起較大的時延，綜合時延對語音質量的影響來考慮，要求承載網的抖動小于80ms。抖動所引起端到端的時延增加，會引起語音質量的降低。
影響抖動的因素一般和網絡的擁塞程度相關。網絡節點流量超忙，數據包在各節點緩存時間過長，使得到達速率變化較大。由于語音同數據在同一條物理線路上傳輸，語音包通常會由于數據包的突發性而導致阻塞。
2、時延問題
當前IP分組網的固有特性和低比特話音編解碼器的使用，使得VoIP語音分組的端到端時延要比電路交換網中的時延大得多，組成部分也更為復雜，VoIP應用中網絡通信結構和底層傳輸協議的多樣性，決定了時延成分的多樣性。端到端的時延可以分成兩個部分，即固定時延和可變時延。固定時延包括編解碼器引入的時延和打包時延。固定時延和采用的壓縮算法、打包的語音數據量相關。可變時延包括:承載網上的傳輸、節點中排隊、服務處理時延、去抖動時延，這些和設備的端口速率，網絡的負載情況，經過的網絡路徑、設備對QoS的支持方式、實現的QoS算法等密切相關。
IP網中話音分組的端到端時延，150ms以下的時延，對于大多數應用來說是可接受的；150—400ms之間的時延，在用戶預知時延狀況的前提下可以接受，大于400ms的時延不可接受。
目前，不同級別的網絡設備，在正常情況下的數據包處理時延為幾十微秒到幾毫秒，能夠滿足單跳時延要求，但承載網的跳數設計不能超過以上端到端的的時延要求，而且跳數越少越好。
3、丟包率
丟包對VoIP語音質量的影響較大，當丟包率大于10%時，己不能接受，而在丟包率為5%時，基本可以接受。因此，要求IP承載網的丟包率小于5%。
丟包率的形成原因主要有兩點，一是傳統IP傳輸過程中的誤碼，這種情況在目前的網絡條件下發生的概率極低。另一個是不能保障業務帶寬造成的，當網絡流量越擁塞，影響就越強烈，丟包發生率也就越大。
4、帶寬問題
足夠的帶寬是保障業務QoS的重要手段。如語音編碼壓縮采用速率為8kbit/s。典型的語音編碼器每2Oms分發一個語音數據包，每個數據包中含有兩個語音幀，所以每2Oms就會采樣生成 160bit的信號，即數據包大小為20字節。控制流和信令流的帶寬詳細計算原則是一樣的，要考慮信令消息以及形肖的字節數，開銷的計算跟語音業務帶寬中的計算類似，信令消息的字節數則需要根據不同協議的呼叫消息字節數、呼叫比例的分配等來計算。由于控制信令在承載網占用的帶寬較媒體流來說微乎其微，大約只占所需帶寬的0.5%，一個簡單快速的算法就是按照媒體流帶寬的2.5%預留。
（二）承載網的QoS解決方案
通過對影響QoS的以上指標分析可以看到，對承載網要充分合理的帶寬規劃、避免網絡擁塞，是目前現實方案中需要重點考慮的因素。
在傳送數據之前，根據業務的服務質量需求進行網絡資源預留，從而為改數據流提供端到端的服務質量保證。集成模型雖然能夠提供確定的服務質量保證，但是它需要在網絡中維護每個流的狀態，對路由器的要求高，難以在大型正網絡中實施，因此不考慮使用這個方案。區分服務的基本思想是將用戶的數據流按照服務質量要求劃分等級，級別高的數據流在排隊和占用資源時比級別低的數據流有更高的優先級。區分服務只包含有限數量業務級別，狀態信息數量少、實現簡單、擴展性好。因此區分服務是目前大家認同的IP網絡QoS的解決方案。
在NGN業務與互聯網業務共用網絡設備的情況下，互聯網業務的流量特征對網絡QOS性能的影響要充分考慮。一直以來，互聯網的網絡規劃與建設基本上是參照平均統計的經驗模型，在充分考慮業務發展需要的同時預留一定的余量，網絡設備的能力與帶寬往往超過實際的需要，但實際上發現網絡的質量并不穩定。因此，在網絡設計中必須充分考慮互聯網流量對NGN業務的沖擊。解決這個問題，可以考慮建設NGN專用網絡去避免這個問題。從運營的角度看，考慮到傳輸資源充分、網絡帶寬以及設備成本低、安全性等因素的考慮，建設專用輕載網絡，盡可能增大網絡帶寬也是非常現實的方案。
承載網的QoS解決思路，將根據實際情況混合采用以上技術。在骨干層使用
MPLSVPN技術。在與互聯網共用設備的節點，根據NGN承載的實體，分別將骨干網上 NGNVPN的LSP，NGN業務的二層VLAN，NGN業務的三層IP地址的優先級字段都設置為最高級別，網絡節點通過優先級字段進行報文分類、流量整形、流量監管和隊列調度，從而實現對NGN業務高優先級的處理，最大程度減少互聯網的突發特性對NGN業務的沖擊。另外，專用設備的建設用以保障在NGN業務量大的區域，隔離互聯網對NGN業務的影響。
三、承載網的安全性與可靠性分析
為防止受到黑客或病毒程序的攻擊或干擾，NGN承載網必須與互聯網進行物理或邏輯隔離，與互聯網的互通必須通過安全設備(如防火墻)實現，不能直接接入；NGN用戶或設備的接入需要經過身份認證才可以接入NGN網絡，避免非法用戶和非法報文進入NGN網絡。只有當用戶的身份得到確認，才可以進
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