BICC協議在聯通移動網IP化改造中的應用

劉海波

【摘要】本文介紹了BICC協議工作原理和協議棧，及承載BICC的SIGTRAN協議，詳細闡述了BICC的呼叫流程，結合聯通移動網IP化改造，給出BICC協議具體應用模式和節點模型。

【關鍵字】BICC SIGTRAN 偶聯 CMN

引言

傳統的移動網交換局間使用的是TDM傳輸語音和信令，由于使用PCM語音編碼（G.711）技術，每次通話時都要在局間建立一個獨享的64kbps雙向通道，即使一方沒有說話也要占用通道。雖然語音質量高，但效率低、帶寬浪費嚴重。核心網cs域IP化后，承載層由TDM改變成IP，WCDMA采用的壓縮語音編碼AMR2就可以在核心網中透明傳送，AMR2提供8種編碼速率，編碼從4.75kbps到12.2kbps，這樣就大大節省了帶寬資源。

移動通信網絡IP化后，結構更簡化，組網更靈活。交換局之間不用建立網狀中繼來互通，只需要星形連接到IP承載網。

從另一方面，運營商不希望在投入太多到舊的TDM網絡中，因為很顯然，將來幾年，分組網絡將變成電信的主要收入。

早在1998年，美國團體提議分離PSTN/ISDN的呼叫控制和承載控制，對ISUP協議進行修改，編寫一種新的呼叫控制協議。這個修改的協議，就是BICC協議。它提供了全套的PSTN/ISDN業務。各種不同的分組網絡都可以作為承載網絡。舉例來說：ATM交換網絡和IP網絡。

BICC的發展是具有歷史意義的。它使得運營商將他們的PSTN/ISDN網絡搬移到高容量的分組網絡中來。BICC變成了多業務平臺發展的重要一步，使得IP可以提供語音和數據業務。

一、BICC協議介紹

BICC（Bearer Independent Call Control——與承載無關的呼叫控制）協議屬于應用層控制協議，可用于建立，修改，終結呼叫，可以承載全方位的PLMN/PSTN/ISDN業務。

二、BICC協議棧

如圖1，Nc是UMTS R4階段的新增接口，該接口是MSC Server（或GMSC Server）間的標準信令接口，協議棧BICC/M3UMSCTP/IP。

Nb接口作為MGW設備之間傳輸語音的承載接口，協議棧為AMR2/Nb UP/RTP/UDP/IP。協議棧最底層為IP，均可以在IP網絡上傳輸。

BICC協議是承載在SCTP和M3UA上，兩者合稱Sigtran協議族，下面做介紹。

三、SIGTRAN原理簡介及聯通數據配置方案

SIGTRAN本身不是一個協議而是一個協議簇，它包含兩層協議：傳輸協議SCTP和適配協議如M3UA，它的作用是支持通過IP網絡傳輸傳統電路交換網信令。

由于IP網絡的不可靠性，需要在上層進行可靠性設計。SCTP是對TCP的改善，是傳輸層協議。支持偶聯中建立多個流，偶聯支持多歸屬，提高了可靠性。COOKIE的認證，保證了偶聯的安全性。

如圖2：SCTP傳輸地址就是一個IP地址加一個SCTP端口號，如10.11.23.14：3180。由一個或多個具有相同SCTP端口號的傳輸地址組成端點，端點只存在一臺主機上，如端點A，由10.11.23.14和10.11.23.15兩個IP地址和共同的3180端口號組成。而偶聯就是在端點A和端點B之間邏輯通道。

其中Path0，Path1構成偶聯的2條通路。在貝爾MSC server中，每個sim卡為一臺主機，主機有2個網口，分別設置一個IP地址（稱為AB平面），這兩個IP地址和端口號2905構成一個端點（ENDPOINT）。不同SERVER兩個端點之間通路組成偶聯（PSP），貝爾只支持PATH0，PATH1兩通路，而華為支持四通路。

M3UA是MTP3或者MPT-3b用戶適配協議。SIGTRAN協議族保證了兩個信令點之間IP網上可靠的傳輸上層BICC信令。

四、Bicc工作原理簡介及聯通采用方案

本文將先從BICC協議流程開始介紹，以此為基礎來理解BICC的特性。

如圖3，相信讀者一定有似曾相識的感覺。是的，BICC就是ISUP的升級版，大多數消息和ISUP類似。所不同有兩點，一是BICC多了APM消息，這是用來傳輸承載消息，主要包括承載地址及Codec列表；二是BICC里面的CIC不再是ISUP里面的中繼電路號，而是呼叫實例代碼，也就是呼叫的識別號。BICC的CIC擴充為用32個比特表示，使得局間呼叫實例的數目理論上可達4，294，967，296條，而ISUP是12個比特表示，只能有4096條電路。

BICC里面有幾個概念。前向指承載建立方向與呼叫方向一致，即由主叫局先建立承載；后向則相反。快速指在第一個消息IAM就建立承載，延時指在之后的APM中建承載。隧道概念，在NB口MGW之間承載控制協議為IPBCP，為了在承載面中不再傳送信令，把承載控制協議通過BICC協議的APM機制進行隧道傳送，這樣所用的信令都在NC口傳送，NB口只是媒體承載。

如上圖所示，就是前向延遲隧道方式，也就是聯通采用的方式。在IAM中有Codec列表，即主叫局支持的編解碼列表，如G.711，AMR2等，在第二個消息APM中，把被叫局支持并選定的Codec發回。經過Codec協商，主被叫局就會采用一致的編解碼方式在MGW承載面中傳輸媒體。如果采用從主叫手機到被叫手機整個通路都支持的編解碼，就可以免去不同編解碼轉換的資源和時間，這就是Trfo的概念。聯通統一采用AMR2的12.2k方式。

在第三個消息APM里面，有主叫的承載信息，即主叫MGW的IP地址和端口號，第四個消息APM里面，發回了被叫的承載信息。剩下的消息就和ISUP類似了。

五、bicc的節點模型

BICC節點模型分為SN節點和CMN節點。

CMN節點：呼叫協調節點。各省長途局為CMN功能實體，只有CSF功能，不包括BCF功能，即沒有TMG實體。

服務節點（SN=Serving Node）：功能實體，是ISN/GSN/TSN/CMN。在此服務節點模型中包含CSF和BCF功能。每個本地網的server和mgw構成sN。

如圖4，在省際呼叫中，各省的CMN負責轉接BICC信令，語音媒體流則在兩個本地網MGW之間端到端傳輸，實現了承載平面的扁平化。

六、結論及展望

BICC協議的應用推進了聯通移動核心網的IP化，這使得核心網更加簡化與優化、組網靈活、傳輸帶寬得到最佳利用。因為在BICC呼叫流程中多了3個APM消息，可能會使呼叫時延增大；另外語音經IP網的傳輸其話音質量可能降低。雖然經過實際測試，人為感知沒有變化。不過這些是需要數據指標考量的。目前新增了一些IP網QoS指標，如丟包率、時延、抖動。

IP化改造后，維護和故障的排查需要維護人員熟知IP網絡技術和知識，這對于之前負責電路域專業維護的人員來說是一個巨大的挑戰。維護人員需要加強IP技術的學習，盡快適應網絡向全IP化演進的維護需要。