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[VoLTE] VoLTE对IP网络带宽需求研究及路由优化探讨 [复制链接]

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发表于 2016-7-29 23:37:57 |显示全部楼层
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部分内容:
王浩杜蓓
中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司
1 引言
v0LTE是一种架构在LTE网络上,全IP条
件下的端到端语音解决方案,可以实现数据、
语音业务全部在分组网络上运行,是LTE语音
的目标解决方案。voLTE也便于跟富媒体通
信Rcs相结合,提供丰富的多媒体融合业务体
验,以应对oTT企业的竞争。相比oTT,电信
运营商开展LTE语音业务有自己的独特优势,
例如用户号码资源、基于标准的互联互通性、
Qos保证能力、与cs的切换与漫游、与移动宽
带的资费套餐绑定政策等。未来,oTT语音的
比例也许会越来越高,尤其在长途语音领域,
但在相当长时间内电信运营商的语音业务仍是
主流。
voLTE是GsMA定义的标准LTE语音解决
方案,其核心业务控制网络是IMs(IP多媒体子
系统)网络,配合LTE和EPc网络实现端到端的
基于分组域的语音、视频通信业务。通过IMs系
统的控制,voLTE解决方案可以提供和电路域
性能相当的语音业务及其补充业务,包括号码
显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。
与传统的2G、3G语音业务相比,voLTE
优势明显。主要体现在:通话接通时间短,无
48 TEI E∞MMUNICAT]oNSTECHNol oGY/201 4·1 2
线频谱利用率高;能支持高清语音及视频等。
根据目前制定的voLTE承载策略,VoLTE业务
将承载在某运营商的IP承载网络上。
IP承载网络定位于高价值和高要求的电信
业务,所承载的业务系统要求具有封闭或半封
闭的特性,同时这些业务系统对服务质量或安
全可靠性有较高的要求。
为了支持承载voLTE语音,IP承载网络
络需进行IPv6改造;同时增强Qos功能,启用
Di您erv队列调度能力,对不同等级业务实现服
务质量保证,保证链路拥塞时voLTE业务质量
不受影响。
以某运营商为例,voLTE各相关网元接入
IP网络cE及vPN设置情况如图1所示。
IP专网通过设置新的vPN(voLTE sGi
vPN)以及现有多个vPN承载voLTE业务,相
关核心网网元通过多个物理/逻辑接口同时连接
多个vPN,实现多个vPN中网元的访问。EPc
内部s5/s8接口通过cMNet承载。
曰VoLTE媒体流带宽资源需求
v
oLTE业务将采用高清语音,其编码

7000Hz;AMR—wB即自适应多速率
宽带编码,采样频率为16kHz,是一
种同时被国际标准化组织ITu—T和
3GPP采用的宽带语音编码标准,也称
为G722.2标准。用户可主观感受到语
音比以前更加自然、舒适和易分辨。
vocs业务采用AMR—NB编码方式,
其语音带宽范同为300~3400Hz。
voLTE高消视频采用H264编码方
式,具有低码率、图像质量高、容错
能力强、网络适应性强等优点。3G视
频通话业务都是通过64kbit/s的电路域
(cs)来实现的,即用传统的语音信
道承载数据业务,其视频采用H.324m
编码格式。
各类编码方式每通道所需的带宽
情况见表1。
图1 lP专网CE及VPN设置示意
表1 VoCS及VoLTE编码方式及带宽需求
CSCE
编码方式 lPv4承载 lPv6承载 单位
AMR—NB 30 kbit/s
H.324M 64 kbit/S
AMR—WB 55 63 kbi“§
H.264 446 462 kbi如
可以看出,voLTE高清语音的带
宽需求约为vocs普通语音带宽需求的2
倍,而高清视频通话的带宽需求约为3G
视频通话的7倍。伴随着业务体验的提
高,业务带宽需求也会随着大幅增长。
囹VoCS与VoLl.E组网及媒
体流向对比
vocs承载在IP专用承载网上,目
前vocs在IP专用承载网中的组网结构
以及媒体流向如图2所示。
可以看出,不论是本地网内通
话还是省内、省际长途话务,每路语
音媒体流通道在IP专网中均仅需要疏
通一次,不存在其他转发上的路rh迂
回。对于局内呼叫,其媒体流仅需要
经cE转发。
分局内呼叫变为局间呼叫,增加了cE
至AR间的数据转发量,但由于P001内
MGw与所有Msc server均互联,可以
进行优化,从而保证同一个无线接入
网元下的呼叫甫同一套MGw网元来进
行媒体流处理,从而减少cE至AR间的
数据转发量,如图3所示。
IMs比传统软交换技术复杂,而
voLTE的引入,特别是与cs的互操作,
更加加剧了系统的复杂性。这种复杂性
体现为网元众多、交互复杂,如何简化
解决方案架构成为重中之重。
voLTE也需承载在IP专用承载网
上,根据目前IP承载网络及各类cE
设置以及voLTE网元部署架构情况,
voLTE在IP专用承载网中的组网结构
以及媒体流向如图4所示。
从图4可以看出,在如此组网下,
每路语音通话或视频通话的媒体流将
在IMs cE、AR间进行多次处理转发,
造成路由的迂回及AR、cE路南器设备
处理能力上的资源浪费。
如果以400万用户规模,每用户
忙时语音话务量为o.025Erl进行估算,
则忙时语音话务量约为10万爱尔兰,
由于TD视频话务量目前使用量很少,
所以暂不考虑TD视频话务的IP资源占
用;根据目前的地市话务比例模型,
目前vocs所需的IP承载网络的资源为
2930Mbit/s,且其中约为20%的带宽
(596Mbit/s)仅需在cE内进行转发。
考虑未来4G网络演进,如此部分
话务量均转换为voLTE语音话务量,
高清视频的使用比例也会随着增加,
此部分比例按5%进行估算,则所需的
IP承载网络资源约为15500Mbit/s,均
需要AR及相关cE进行转发处理。其IP
带宽占用及设备处理转发能力约需增
加7倍。
口Vd庄媒体流优化方案探讨
媒体流占用大量的网络带宽,尤
其在高清视频应用中,应尽量避免媒
省际长途
图2 VoCS网络结构及媒体流向示意

图5 VoLTE下CE设置方式示意
体流的绕转,将有利于减少voLTE对
IP专网带宽及路由器设备处理能力的
资源占用,减少路由迂回,对voLTE
下的媒体流路由优化有如下几种方
式,仅供探讨。
(1)合理规划设置cE设备及选择
VoLTE相关网元接入的cE,建议同局
址sBc、sAE—Gw的新增sGi共用Ps
cE或IMs cE可以将局址内部分的sGi
接口媒体流仅在cE上进行转发,如图5
所示。
(2)研究分离式sBc下的voLTE
sBc组Pool的可行性,对于本地网
内的呼叫媒体流进行优化。sBc可
分为P—cscF、sPDF、c—BGF三
种逻辑网元。其中sPD F处理信令
面数据,而c—BGF处理媒体面数
据,sPDF与c—BGF间采用Ia接口、
H.248协议。参照Msc Pool内组网
方式,可以将同一个EPc网元下的
呼叫由同一套sB c网元的媒体面来
进行媒体流处理,从而降低sBc间
媒体流转发数量。
(3)为了避免媒体流绕转,减轻
sBc媒体代理的压力,可考虑在某些场
景下引入媒体流旁路的可行性,即媒
体流不经过sBc设备,而直接再连接终
端的IP网络上进行传输转发,减轻核
心网带宽压力,提升语音质量。
团结束语
虽然相对于vocs而言,v0LTE所
需占用的带宽资源增加较多,但相对
于爆炸式增长的数据业务流量而言,
VoLTE业务的整体带宽需求相对不
大,且由于目前仅承载语音等少量业
务,某运营商IP承载网络属于轻载网
络,voLTE部分业务不足以对IP专网
承载网的能力带来挑战。从IP网络的
初衷及降低成本,便于维护及业务监
测等角度考虑,应对voLTE下的路由
优化进行进一步深入研究及探讨。
王浩
硕士,现就职于中国移动集团设计院
有限公司河北分公司,工程师,主要
研究方向为移动通信核心网。
杜:蓓
硕士,现就职于中国移动集团设计院
有限公司河北分公司,工程师,主要
研究方向为移动通信核心网。
VoLTE对IP网络带宽需求研究及路由优化探讨
作者: 王浩, 杜蓓
作者单位: 中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司
刊名:
电信技术
英文刊名: Telecommunications Technology
年,卷(期): 2014(12)
被引用次数: 1次
引证文献(1条)
1.张炎俊,王新业 VoLTE高清音频业务覆盖与容量计算方法研究[期刊论文]-电信技术2015(10)
引用本文格式:王浩.杜蓓 VoLTE对IP网络带宽需求研究及路由优化探讨[期刊论文]-电信技术2014(12)

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