移動核心網IP化后對呼叫接續時延的影響分析

【摘要】IP化是通信發展的方向，核心網IP化是移動通信網演進過程過程中的重要步驟，VOIP后信令面、承載面均會引入接續時延。結合現網實際對IP化后影響呼叫接續時延的因素進行分析并得出結論。

【關鍵詞】核心網IP化TDM接續時長時延承載建立信令面

一、概述

IP技術引入電信網絡是信息傳送與交換領域的一個革命性變革，它從根本上改變了人們對傳統電信網絡的認識。在移動通信網中，R4架構的軟交換設備已成為主流，傳統TDM交換機也逐步退出歷史舞臺。

在傳統的TDM承載中，可認為是光速傳播信號，物理層基本無時延產生。但移動核心網IP化之后：（1）信令面：信令在傳輸過程中經過CE，CE越多物理傳輸時延越大；（2）承載面：在通話前（即connect前），呼叫建立過程中會有IPBCP協商、NbUP協商等過程；此外IP承載網本身也會引入時延。

VOIP之后究竟這兩個時延對現網的接續時延影響如何？本文從呼叫接續流程、承載建立流程，結合現網實際數據對IP化后的呼叫接續時延進行分析并得出結論。

二、呼叫接續時長的定義

呼叫時延是指：MSC收到CM Service Req消息至MSC給主叫發送Alerting消息之間的消耗時長。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號碼發出alerting的這段時間，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時延的因素主要有以下幾個方面：（1）鑒權/加密時延（Authentication Request -> Authentication Response）；（2）尋呼時延（Paging-> Paging response）；（3）指配時延（Assignment Request -> Assignment Complete）；（4）取路由時延（SRI -> SRI-ack）；（5）取漫游號碼（PRN -> PRN-ack）；（6）智能交互時延（O-CSI/T-CSI）；（7）中繼接續時延（IAM -> ACM）。

傳統TDM承載，無論信令面還是承載面，均不涉及傳輸時延（可以認為光速傳輸），但在IP化之后，承載面協商及CE對數據包的轉發均需要時間完成。

三、IP化后承載面對時延的影響分析

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）呼叫建立時進行信息交換和協商功能，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行處理。

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

IPBCP的承載和協商過程是通過Mc接口和Nc接口來實現的。

（2）NbUP

Nb接口是MGW之間用于傳輸數據、音頻、視頻等用戶信息，以及進行承載控制參數協商的承載控制消息的接口。NbUP協議，用于傳送與Nb口相關的用戶數據。

NbUP的控制過程包括初始化、速率控制、時間校準、錯誤事件。NbUP有透明和支持兩種模式。透明模式表示不進行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，對被叫進行尋呼，完成鑒權、加密。（2）為被叫指配無線資源和A口電路的同時，被叫局的MSC Server構造并回給主叫局APM消息，APM中帶有App參數，消息當中同時攜帶被叫局所選擇的codec。（3）主叫局的MSC Server構造并回給被叫局APM消息，APM中帶有App參數（帶主叫局MGW返回的IPBCP隧道信息）。（4）被叫局的MSC Server構造并回給主叫局APM消息，APM中帶由App參數（帶被叫局MGW返回的IPBCP隧道信息）。（5）主叫局的MGW發起Nb接口的用戶平面初始化請求。被叫局的MGW對初始化請求進行應答。

3.2承載建立現網時延分析

NbUP初時化時長很短，大約在200ms以內。現網忙時統計數據如下（約1000次有效呼叫的平均值），以2G普通用戶撥打本網他局用戶為例：

從IAM出局，2810.85ms后，被叫側尋呼響應，完成鑒權、加密的同時，交換機認為可以建立被叫承載，于是發送APM請求（發送時機從信令跟蹤情況看，我司設備是在被叫尋呼響應之后，指配之前），在接下來的227.23ms內完成IPBCP協商，并在20ms內完成NbUP初始化，而被叫側振鈴需要等到諸如setup、call confirm、assignment_resquest、assignment_complete等信令交互后才進行，此段時延接近1300-3000ms，遠大于承載面建立時延250ms。

3.3承載建立時延對接續時延影響結論

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

四、IP化后信令面對時延的影響分析

4.1CE引入的信令傳輸時延分析

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

傳統的TDM承載，可以認為是光速傳播信號，物理層基本無時延產生。在引入CE后，信令在傳輸過程中經過CE，CE越多，物理傳輸時延越大。而承載網基本為云，不便對單個CE做時延分析，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包的響應時延。

Ping程序能夠記錄網絡的時間，時間值為echo reply的時間值減去發送echo request的時間值。Ping記錄的時間是雙向的時間差。

4.2CE引入的信令傳輸時延對接續時延影響結論

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

五、結論

目前各大運營商都在加快網絡IP化改造進程，通過以上分析，在引入IP化后，承載建立、承載網時延均對呼叫接續時延無影響。

參考文獻

[1]中國聯通移動核心網信令流程參考手冊

[2]華為技術有限公司. HUAWEI MSOFTX3000移動軟交換中心VOIP用戶手冊