IMS域SIP中继接入iSBC的优化

发布时间:2019-06-19 11:06

张伯超 

(中国联通太原市分公司 030001)

作者简介

张伯超:  毕业于太原理工大学 工程师 学士 电信网核心网专业

联系电话:18635115505

E-mail:zhangbc35@chinaunicom.cn

联系地址:太原市迎泽区迎泽大街213号中国联通太原市分公司

邮政编码:030001

摘 要

本文主要阐述了中国联通太原市分公司对SIP中继接入IMS域的优化手段;优化基于加强网络安全,明确网络层级,降低接入成本等多个维度。优化后较好的实现了网络层级明确,安全可靠,接入成本大幅下降的效能。

关键词: 

IMS域 SIP中继 iSBC 网络优化 网络安全 接入成本

ABSTRACT

The article mainly expounds the means of opitimizational method in SIP-trunk of  IMS Network. That based on security,optimization,access cost of network;The realization of the network level clear,network security,network access low cost.

 

   KEY WORDS:

Domain IMS, SIP-trunk, network optimization, network security, access cost

 

 

一、 概述

1、 研究主体

本方案名称IMS域SIP中继接入iSBC优化方案,旨在优化集团客户PBX语音设备的IP化接入。

2、 研究背景

      山西联通集团客户PBX语音设备的接入方式现行方案为通过传输设备将集团客户PBX设备与我公司核心网设备相连,通过PRI、No.7、R2等协议建立链路并承载业务。

2.1 现网集团客户接入情况

        山西联通集团客户PBX语音设备上线早,接入方式绝大部分为传统的SDH传输模式,通过将2M拉远至用户侧设备,承载用户语音业务,此种接入方式技术成熟可靠,组网需传输资源到位,是TDM窄带语音网络的主流接入方式。

2.2 现网接入方式面临的挑战

随着网络改造及老旧集团客户用户自行采购或我公司代采购的PBX语音设备退网,存量集团客户语音业务的续约面临其他运营商的蚕食,以友司推出的PTN网络作为承载,通过SIP中继接入IMS网络,快速实现集团语音网络的部署最为明显。友司现网已有多处实践,包括12345太原市政府热线、太原钢铁集团等;我公司存量集团语音业务面临较大挑战。

SIP中继的接入方式,不受限传统传输资源,可依托我司强大的城域网迅速部署集团客户的语音专线设备。通过跨接在城域网与承载网上的ASBR设备打通用户侧设备与我司IMS网络;快速形成竞争力,积极应对面临的友司挑战。

2.3接入方式优化

现山西联通IMS太原大区(中兴)已具备接入SIP中继的条件,且已由该方式开通了阿里钉钉、云总机等平台;该类平台的接入方式与集团客户PBX语音方式相似,但现行的接入方式为客户端设备开通的SIP中继直接与iSBC光口对接;iSBC设备可提供4*GE端口,该接入方式一个局向会占用iSBC设备一个光口;鉴于承载的业务为语音业务,带宽占比不是很高,单光口带宽相对于承载的业务能力冗余,且正偏离幅度较高;显然这样的接入方式是需要优化的,优化后通过话务测算iSBC设备单光口实现与多PBX局向对接,充分利用iSBC光口资源带宽承载能力。

总体的优化思路为引入业务交换机将iSBC单GE光口分出若干FE电口形式的业务端口,接入集团客户PBX SIP中继,业务交换机为三层设备,划分VLAN隔离不同PBX局向;业务交换机接入逻辑如下图所示:

图2.  iSBC-GE端口物理拓扑图

 

 

图3.  iSBC-GE端口拓展逻辑

 

对iSBC单光口扩展多个业务端口使用,充分利用其带宽资源,业务交换机对接用户设备,形成业务侧与核心网的缓冲,避免用户设备直连核心设备,保障网络安全。

二、 效益分析

1、 SIP接入方式产生的效益

SIP接入方式可灵活快速组网,是面向演进的电信网络宽带语音业务的理想接入方式。同时可充分应对其他友司的竞争方案,快速组网集团客户语音VPN网络等竞争场景。

2、 市场竞争分析(SWOT)

2.1 优劣势分析 (SW)

      网络接入方面,我司承载网络资源覆盖广,接入能力强,资源丰富;客户资源方面,存量集团客户多,更新改造有需求,改造后标杆作用大。

集团客户语音的解决方案逐步引入SIP中继,符合网络演进的方向,符合客户对网络改造的预期,符合提升同质产品竞争力的导向;对iSBC端口的优化,引入业务交换机,将单GE端口映射到业务交换机的若干FE口,对SIP中继的接入成本摊薄是有极大帮助的;即单集团PBX局向接入成本会大大降低,成本的降低作用于市场竞争,结合我司网络与存量的优势,对于集团客户TDM形式的PBX被友司通过IPPBX接入方式策反的场景提升竞争力,提升续约率将起到至关重要的作用。

按现行接入方式,即单PBX局向接入iSBC即占用单光口,接入成本相较于友司偏高;本次方案即是解决接入成本偏高的问题,亦是对集团IPPBX的有益尝试。

2.2 机会与威胁(OT)

     我司存量集团PBX用户多,对存量用户的保有续约、更新改造即是我们的机会;同样也面临友司策反的威胁。面对机会与威胁积极面对网络演进,主动更迭接入方式; 提升竞争能力。

三、 方案设计

3.1 iSBC的设计要求 

iSBC支持基于SIP中继的呼叫控制策略,如最大呼叫速率、最大并发呼叫数、最大带宽等。iSBC应支持基于SIP中继设置不同的路由策略。

iSBC在媒体协商过程中对PBX的媒体编解码的优选顺序进行定义,针对不同优先级别的用户群使用不同的媒体编解码的优选顺序。iSBC支持SIP中继与用户号段的映射,一个SIP中继可映射多个号段。在收到PBX发起的呼叫请求时,对主叫号码进行甄别,判别主叫号码与所属SIP中继是否匹配,拦截非法呼叫。

3.2 SIP中继接入优化方案

现网iSBC 提供GE端口开通SIP中继,SIP中继直连至核心网iSBC设备;iSBC设备光口资源有限,现网所使用的iSBC设备型号为B200-A04,可提供4块ETCA业务板,每块业务板可提供4个GE口。如图:

图4.  B200-A04设备

单一局向独占光口资源显然是对带宽资源的浪费,接入的成本偏高,且直联核心网设备,对网络安全存在隐患。

引入业务交换机,且该交换机应为三层,上联口为GE光口,三层交换机根据不同PBX局向划分业务VLAN,逻辑上隔离不同业务局向。根据不同业务模型测试,GE可下挂不同FE端口的业务交换机。

图5.  iSBC端口扩展

GE口的拓展原则为满足集团客户IPPBX话务量需求的前提下,最大限度的拓展业务FE口;语音单路编码带宽依照不同编码方式带宽情况不同;常用的编码方式参数如下图:

表1.  常用语音编码

以现网最常见的G.711及G.729为例,测试带宽情况;带宽为包大小与每秒包的数量之积,即带宽=包大小*每秒包数;其中包大小=固定报头+语音荷载;其中固定报头=L2层报头+IP报头+UDP报头+RTP报头,固定报头的值已知,故固定报头= L2层(26)+IP(20)+UDP(8)+RTP(12)=66byte。

那么G.711的包大小即为固定报头+语音荷载=66+160=226byte=1808bit;带宽即为包大小*每秒包数=1808*50=90400bps=90.4bps;由此可见G.711带宽占用90.4Kbps。

其中每秒包数50,语音荷载160均为查上表所得。

G.729依据以上计算过程,带宽占用为34.4Kbps。

以G.711编码为例,业务交换机提供百兆FE端口,可提供并发1200路语音;考虑到iSBC每一块ETCA刀片的并发语音数为2.4万,故基于G.711编码的话务量较高的集团语音PBX设备设计配置24口的业务交换机;话务量较低的集团语音PBX设备设计配置48口的业务交换机。

3.3 方案优势

 3.3.1 成本优势

    相对于单GE光口单集团PBX局向的成本比较,引入业务交换机后降业务成本大大摊薄,单ETCA提供4个GE光口,无业务交换机4个集团PBX的核心网成本是一块ETCA单板加4个光模块。粗算单集团PBX成本为4.56万元;成本对应关系如下表:

 

表2.  单GE对接单局向成本分布

  

 

  引入业务交换机后,单ETCA业务板提供的4个GE光口扩展为24或48个FE业务端口。虽然需要投资24口或48口的业务交换机,但三层交换机的采购价格远远低于核心网网元采购价格,引入业务交换机充分使用GE口的带宽资源,提升了网元的使用效率,且随着接入集团PBX的局向的增多,投入的三层交换机的成本也会逐步被摊薄,方案的成本效益是较为明显的。粗算单集团PBX成本为①采用24口业务接入交换机1908元②采用48口业务接入交换机954元;成本对应关系如下表:

 

  表3.  单GE扩展FE端口后对接单局向成本分布

 

 

  方案成本优势明显,单PBX局向SIP接入成本大大降低,提升市场竞争力。

图6.  单PBX局向成本对比

 3.3.2 资源优势

     将单GE光口扩展为24或48个FE业务口,大大提升GE资源的使用效率,提高网络资源的使用效能,避免了接入后网络承载冗余度过度偏离,元因负载过低,造成的网络能力的浪费。

四、 总结

      本方案立足成本核算、立足性能规划,立足网络效率,面向集团客户PBX语音设备原有接入方式的更新改造工作,积极面对存量集团PBX语音业务续约挑战。立足成本效益,盘活网络资源,合理增加网络负载。

扩展iSBC设备接入端口,摊薄接入成本,隔离用户设备与核心设备,业务接入交换机划分VLAN,确保网络安全。方案适配网络演进方向,一定程度提升网络安全,效益较为明显。

五、 参考文献

1、 梁雪梅、方晓农、杨硕  《IMS技术行业专网应用》  人民邮电出版社

2、 黄永峰、李建庆  《下一代网络核心控制协议—SIP及其应用》人民邮电出版社

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