BICC协议在联通移动网IP化改造中的应用

时间:2022-08-31 11:31:34

BICC协议在联通移动网IP化改造中的应用

【摘要】本文介绍了BICC协议工作原理和协议栈,及承载BICC的SIGTRAN协议,详细阐述了BICC的呼叫流程,结合联通移动网IP化改造,给出BICC协议具体应用模式和节点模型。

【关键字】BICC SIGTRAN 偶联 CMN

引言

传统的移动网交换局间使用的是TDM传输语音和信令,由于使用PCM语音编码(G.711)技术,每次通话时都要在局间建立一个独享的64kbps双向通道,即使一方没有说话也要占用通道。虽然语音质量高,但效率低、带宽浪费严重。核心网cs域IP化后,承载层由TDM改变成IP,WCDMA采用的压缩语音编码AMR2就可以在核心网中透明传送,AMR2提供8种编码速率,编码从4.75kbps到12.2kbps,这样就大大节省了带宽资源。

移动通信网络IP化后,结构更简化,组网更灵活。交换局之间不用建立网状中继来互通,只需要星形连接到IP承载网。

从另一方面,运营商不希望在投入太多到旧的TDM网络中,因为很显然,将来几年,分组网络将变成电信的主要收入。

早在1998年,美国团体提议分离PSTN/ISDN的呼叫控制和承载控制,对ISUP协议进行修改,编写一种新的呼叫控制协议。这个修改的协议,就是BICC协议。它提供了全套的PSTN/ISDN业务。各种不同的分组网络都可以作为承载网络。举例来说:ATM交换网络和IP网络。

BICC的发展是具有历史意义的。它使得运营商将他们的PSTN/ISDN网络搬移到高容量的分组网络中来。BICC变成了多业务平台发展的重要一步,使得IP可以提供语音和数据业务。

一、BICC协议介绍

BICC(Bearer Independent Call Control――与承载无关的呼叫控制)协议属于应用层控制协议,可用于建立,修改,终结呼叫,可以承载全方位的PLMN/PSTN/ISDN业务。

二、BICC协议栈

如图1,Nc是UMTS R4阶段的新增接口,该接口是MSC Server(或GMSC Server)间的标准信令接口,协议栈BICC/M3UMSCTP/IP。

Nb接口作为MGW设备之间传输语音的承载接口,协议栈为AMR2/Nb UP/RTP/UDP/IP。协议栈最底层为IP,均可以在IP网络上传输。

BICC协议是承载在SCTP和M3UA上,两者合称Sigtran协议族,下面做介绍。

三、SIGTRAN原理简介及联通数据配置方案

SIGTRAN本身不是一个协议而是一个协议簇,它包含两层协议:传输协议SCTP和适配协议如M3UA,它的作用是支持通过IP网络传输传统电路交换网信令。

由于IP网络的不可靠性,需要在上层进行可靠性设计。SCTP是对TCP的改善,是传输层协议。支持偶联中建立多个流,偶联支持多归属,提高了可靠性。COOKIE的认证,保证了偶联的安全性。

如图2:SCTP传输地址就是一个IP地址加一个SCTP端口号,如10.11.23.14:3180。由一个或多个具有相同SCTP端口号的传输地址组成端点,端点只存在一台主机上,如端点A,由10.11.23.14和10.11.23.15两个IP地址和共同的3180端口号组成。而偶联就是在端点A和端点B之间逻辑通道。

其中Path0,Path1构成偶联的2条通路。在贝尔MSC server中,每个sim卡为一台主机,主机有2个网口,分别设置一个IP地址(称为AB平面),这两个IP地址和端口号2905构成一个端点(ENDPOINT)。不同SERVER两个端点之间通路组成偶联(PSP),贝尔只支持PATH0,PATH1两通路,而华为支持四通路。

M3UA是MTP3或者MPT-3b用户适配协议。SIGTRAN协议族保证了两个信令点之间IP网上可靠的传输上层BICC信令。

四、Bicc工作原理简介及联通采用方案

本文将先从BICC协议流程开始介绍,以此为基础来理解BICC的特性。

如图3,相信读者一定有似曾相识的感觉。是的,BICC就是ISUP的升级版,大多数消息和ISUP类似。所不同有两点,一是BICC多了APM消息,这是用来传输承载消息,主要包括承载地址及Codec列表;二是BICC里面的CIC不再是ISUP里面的中继电路号,而是呼叫实例代码,也就是呼叫的识别号。BICC的CIC扩充为用32个比特表示,使得局间呼叫实例的数目理论上可达4,294,967,296条,而ISUP是12个比特表示,只能有4096条电路。

BICC里面有几个概念。前向指承载建立方向与呼叫方向一致,即由主叫局先建立承载;后向则相反。快速指在第一个消息IAM就建立承载,延时指在之后的APM中建承载。隧道概念,在NB口MGW之间承载控制协议为IPBCP,为了在承载面中不再传送信令,把承载控制协议通过BICC协议的APM机制进行隧道传送,这样所用的信令都在NC口传送,NB口只是媒体承载。

如上图所示,就是前向延迟隧道方式,也就是联通采用的方式。在IAM中有Codec列表,即主叫局支持的编解码列表,如G.711,AMR2等,在第二个消息APM中,把被叫局支持并选定的Codec发回。经过Codec协商,主被叫局就会采用一致的编解码方式在MGW承载面中传输媒体。如果采用从主叫手机到被叫手机整个通路都支持的编解码,就可以免去不同编解码转换的资源和时间,这就是Trfo的概念。联通统一采用AMR2的12.2k方式。

在第三个消息APM里面,有主叫的承载信息,即主叫MGW的IP地址和端口号,第四个消息APM里面,发回了被叫的承载信息。剩下的消息就和ISUP类似了。

五、bicc的节点模型

BICC节点模型分为SN节点和CMN节点。

CMN节点:呼叫协调节点。各省长途局为CMN功能实体,只有CSF功能,不包括BCF功能,即没有TMG实体。

服务节点(SN=Serving Node):功能实体,是ISN/GSN/TSN/CMN。在此服务节点模型中包含CSF和BCF功能。每个本地网的server和mgw构成sN。

如图4,在省际呼叫中,各省的CMN负责转接BICC信令,语音媒体流则在两个本地网MGW之间端到端传输,实现了承载平面的扁平化。

六、结论及展望

BICC协议的应用推进了联通移动核心网的IP化,这使得核心网更加简化与优化、组网灵活、传输带宽得到最佳利用。因为在BICC呼叫流程中多了3个APM消息,可能会使呼叫时延增大;另外语音经IP网的传输其话音质量可能降低。虽然经过实际测试,人为感知没有变化。不过这些是需要数据指标考量的。目前新增了一些IP网QoS指标,如丢包率、时延、抖动。

IP化改造后,维护和故障的排查需要维护人员熟知IP网络技术和知识,这对于之前负责电路域专业维护的人员来说是一个巨大的挑战。维护人员需要加强IP技术的学习,尽快适应网络向全IP化演进的维护需要。

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