軟交換網絡業務量通常包括以下幾個方面:話音流量(RTP流);信令流量(可能包括H.248、MGCP、SIP、H.323、ISUP、TCAP等);CDR計費流量和網管流量等。下面先對上述各類流量的帶寬占用做一分析,然后給出其帶寬的設計計算要求。
一、關于IP帶寬的規劃分析
1、話音流量
RTP(Real-time Transport Protocol,實時傳輸協議)數據包的結構如下圖1-1所示。其中,RTP幀頭、UDP幀頭和IP幀頭的長度分別為12B、8B和20B(B:字節)。以太網幀頭有兩種標準:以太網IP數據報遵循RFC 894,幀頭長度為18B;IEEE 802網絡的IP數據報封裝遵循RFC 1042,幀頭長度為26B。當用戶采用PPPoE撥號上網時,還應增加8B的長度。
圖1-1:RTP數據包結構
設用戶未使用PPPoE,以太網為IEEE 802標準,則RTP數據包的幀頭總長度:
26 + 20 + 8 + 12 = 66B
此外,RTCP數據流占用載荷帶寬約5%。于是一路呼叫占用的帶寬(bit/s)為:
8×(1000/語音幀時長)×(66+語音包凈荷)×(1 + 5%)
式中,語音幀時長表示RTP包發送的間隔時間,其單位是ms。
對于G.711編碼,語音速率固定為64kbit/s,語音幀時長的典型值為5ms、10ms、15ms和20ms,對應的語音包凈荷長度分別為40B、80B、120B和160B。由此算得1000路語音并發呼叫的帶寬詳見下表1-1。
表1-1:不同語音編碼格式下1000路語音并發呼叫的帶寬
同理,對于G.723.1編碼、G.729編碼,其語音幀時長的典型值、對應的語音包凈荷長度、算得1000路語音并發呼叫的帶寬也匯總在見表1-1。
2、信令流量
設兩個IAD用戶通過H.248協議進行呼叫,協議使用標準文本格式(此方式所需字節最長),軟交換機與綜合接入設備之間使用三次握手機制,不考慮重發的事務。一次完整的呼叫約需66次交互(22個事務,包括請求、應答、三次握手),每次平均占用字節數為120B,這樣可以算出一次呼叫的信令流量為:
120 × 66 × 8 = 63.36kbit
再以IAD用戶做主叫時,通過中繼網關撥打PSTN用戶時,假設走ISUP/M3UA/SCTP,媒體及主叫側信令仍使用H.248協議。這樣,正常情況下ISUP為5個消息,由SCTP發送后,平均每個消息占用100B(最差估計);H.248需保留兩個IAD用戶呼叫所需信令的80%。因此,一次呼叫的信令流量大約為:
(100×5 + 120×66×0.8)×8 = 54.688kbit
再以PSTN用戶通過中繼網關撥打PSTN用戶時,假設走ISUP/M3UA/SCTP,媒體仍使用H.248協議。這樣,正常情況下ISUP為10個消息,由SCTP發送后,平均每個消息占用100B(最差估計);H.248約需要21次交互(7個事務),平均每個消息占用120B。因此,一次呼叫的信令流量大約為:
(100×10 + 120×21)×8 = 28.16kbit
由此可見,由兩個IAD用戶通過H.248協議進行呼叫所需網絡帶寬最大,為63.36kbit。據此算得,軟交換系統在滿配置時所需的信令流量為:
63.36×CAPS(kbit/s)。
3、CDR文件所需帶寬
對于軟交換機來說,一般一個呼叫的CDR產生400B的帶寬消耗,假設基于下表1-3參數進行CDR帶寬消耗的計算,可以算得,每次呼叫請求所需的CDR帶寬為:
0.1×400/120×8 = 2.6bit/s
表1-3:計算CDR帶寬的參數
可見,CDR文件需要的帶寬很小,而且一般地,用來產生計費信息的CDR文件通過帶外端口實現,不占用網絡流量。
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4、網管流量分析
可以通過帶外網管的方式對全網進行管理,使網絡管理不占用網絡流量,保證運營商相關業務的服務品質。
由此可見,軟交換系統對帶寬的占用主要表現在話音流量與信令流量兩個方面,其與軟交換系統的處理能力及需要處理的用戶數密切相關。應據此進行軟交換網絡帶寬的規劃。
二、我國設計規范中IP帶寬的設計要求
在我國2014年新修訂的通信工程建設標準YD 5067《固定電話交換網工程設計規范》中,對軟交換網絡的IP帶寬提出了設計及計算要求,具體詳見下附件。它包括以下內容:
附件:YD 5067規范的軟交換網絡IP帶寬設計要求
1、語音媒體流的帶寬:
分為一次通話的媒體流的帶寬計算;中繼網關話音媒體流的帶寬計算;AG、IAD話音媒體流的帶寬計算等,包括計算公式及式中參數要求。
2、視頻媒體流的帶寬:
包括計算公式及式中參數要求,并給出了視頻業務集中系數單位用戶媒體流帶寬。
3、信令流的帶寬設計計算要求:
分為SS與SG之間SIGTRAN協議的IP帶寬的計算;SS與SG之間H.148/MGCP協議與SIP協議的IP帶寬的計算,包括計算公式及式中參數要求。
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