软交换网络业务量通常包括以下几个方面:话音流量(RTP流);信令流量(可能包括H.248、MGCP、SIP、H.323、ISUP、TCAP等);CDR计费流量和网管流量等。下面先对上述各类流量的带宽占用做一分析,然后给出其带宽的设计计算要求。
一、关于IP带宽的规划分析
1、话音流量
RTP(Real-time Transport Protocol,实时传输协议)数据包的结构如下图1-1所示。其中,RTP帧头、UDP帧头和IP帧头的长度分别为12B、8B和20B(B:字节)。以太网帧头有两种标准:以太网IP数据报遵循RFC 894,帧头长度为18B;IEEE 802网络的IP数据报封装遵循RFC 1042,帧头长度为26B。当用户采用PPPoE拨号上网时,还应增加8B的长度。
图1-1:RTP数据包结构
设用户未使用PPPoE,以太网为IEEE 802标准,则RTP数据包的帧头总长度:
26 + 20 + 8 + 12 = 66B
此外,RTCP数据流占用载荷带宽约5%。于是一路呼叫占用的带宽(bit/s)为:
8×(1000/语音帧时长)×(66+语音包净荷)×(1 + 5%)
式中,语音帧时长表示RTP包发送的间隔时间,其单位是ms。
对于G.711编码,语音速率固定为64kbit/s,语音帧时长的典型值为5ms、10ms、15ms和20ms,对应的语音包净荷长度分别为40B、80B、120B和160B。由此算得1000路语音并发呼叫的带宽详见下表1-1。
表1-1:不同语音编码格式下1000路语音并发呼叫的带宽
同理,对于G.723.1编码、G.729编码,其语音帧时长的典型值、对应的语音包净荷长度、算得1000路语音并发呼叫的带宽也汇总在见表1-1。
2、信令流量
设两个IAD用户通过H.248协议进行呼叫,协议使用标准文本格式(此方式所需字节最长),软交换机与综合接入设备之间使用三次握手机制,不考虑重发的事务。一次完整的呼叫约需66次交互(22个事务,包括请求、应答、三次握手),每次平均占用字节数为120B,这样可以算出一次呼叫的信令流量为:
120 × 66 × 8 = 63.36kbit
再以IAD用户做主叫时,通过中继网关拨打PSTN用户时,假设走ISUP/M3UA/SCTP,媒体及主叫侧信令仍使用H.248协议。这样,正常情况下ISUP为5个消息,由SCTP发送后,平均每个消息占用100B(最差估计);H.248需保留两个IAD用户呼叫所需信令的80%。因此,一次呼叫的信令流量大约为:
(100×5 + 120×66×0.8)×8 = 54.688kbit
再以PSTN用户通过中继网关拨打PSTN用户时,假设走ISUP/M3UA/SCTP,媒体仍使用H.248协议。这样,正常情况下ISUP为10个消息,由SCTP发送后,平均每个消息占用100B(最差估计);H.248约需要21次交互(7个事务),平均每个消息占用120B。因此,一次呼叫的信令流量大约为:
(100×10 + 120×21)×8 = 28.16kbit
由此可见,由两个IAD用户通过H.248协议进行呼叫所需网络带宽最大,为63.36kbit。据此算得,软交换系统在满配置时所需的信令流量为:
63.36×CAPS(kbit/s)。
3、CDR文件所需带宽
对于软交换机来说,一般一个呼叫的CDR产生400B的带宽消耗,假设基于下表1-3参数进行CDR带宽消耗的计算,可以算得,每次呼叫请求所需的CDR带宽为:
0.1×400/120×8 = 2.6bit/s
表1-3:计算CDR带宽的参数
可见,CDR文件需要的带宽很小,而且一般地,用来产生计费信息的CDR文件通过带外端口实现,不占用网络流量。
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4、网管流量分析
可以通过带外网管的方式对全网进行管理,使网络管理不占用网络流量,保证运营商相关业务的服务品质。
由此可见,软交换系统对带宽的占用主要表现在话音流量与信令流量两个方面,其与软交换系统的处理能力及需要处理的用户数密切相关。应据此进行软交换网络带宽的规划。
二、我国设计规范中IP带宽的设计要求
在我国2014年新修订的通信工程建设标准YD 5067《固定电话交换网工程设计规范》中,对软交换网络的IP带宽提出了设计及计算要求,具体详见下附件。它包括以下内容:
附件:YD 5067规范的软交换网络IP带宽设计要求
1、语音媒体流的带宽:
分为一次通话的媒体流的带宽计算;中继网关话音媒体流的带宽计算;AG、IAD话音媒体流的带宽计算等,包括计算公式及式中参数要求。
2、视频媒体流的带宽:
包括计算公式及式中参数要求,并给出了视频业务集中系数单位用户媒体流带宽。
3、信令流的带宽设计计算要求:
分为SS与SG之间SIGTRAN协议的IP带宽的计算;SS与SG之间H.148/MGCP协议与SIP协议的IP带宽的计算,包括计算公式及式中参数要求。
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