吳承英，張英華，任寶春

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司天津市分公司 天津 300052）

1 引言

2010年中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司天津、北京等分公司大規(guī)模進行FTTH建設(shè)，2011年在全國規(guī)模部署FTTH。在寬帶網(wǎng)絡(luò)和光進銅退建設(shè)中，大量EPON/GPON ONU接入本地軟交換和城域網(wǎng)以實現(xiàn)FTTH業(yè)務(wù)，在接入軟交換過程中，由于接入方式和市場需求的變化，軟交換應(yīng)相應(yīng)地進行擴容、升級改造。在實施過程中，通過測試、分析解決了如下關(guān)鍵技術(shù)問題，保證FTTH業(yè)務(wù)的順利開展。

·FTTH網(wǎng)關(guān)接入軟交換問題分析，針對FTTH模式下媒體網(wǎng)關(guān)（MGW）數(shù)量多、單位網(wǎng)關(guān)用戶數(shù)量少的特點，提出計算方法和解決方案，根據(jù)不同協(xié)議接入時網(wǎng)絡(luò)的承載能力建設(shè)。

·針對現(xiàn)網(wǎng)多廠商、多類型ONU的應(yīng)用現(xiàn)實，組織了多廠商接入軟交換的兼容性問題測試，規(guī)范了FTTH網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入。

·通過測試和分析，規(guī)范數(shù)圖（DigitMap）號碼采集規(guī)則，提高用戶撥號質(zhì)量和使用感受。

2 FTTH網(wǎng)關(guān)接入軟交換相關(guān)問題

2.1 接入軟交換網(wǎng)關(guān)數(shù)和用戶數(shù)倒掛

目前固定電話網(wǎng)已實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)智能化，軟交換的接入網(wǎng)關(guān)（AG）多為1個AG接入數(shù)百到數(shù)千個用戶，但是隨著FTTC、FTTB、FTTH模式的演進，特別是FTTH模式的推進，AG數(shù)量急劇上升，而單個網(wǎng)關(guān)接入的用戶數(shù)則不斷下降。

由于NGN軟交換在早期主要考慮融合電路交換機，用戶主要采用AG接入軟交換，軟交換控制參數(shù)按照1個軟交換端口控制數(shù)百或上千用戶的模式設(shè)計，而現(xiàn)實的FTTH接入特點則是1～2個用戶占用1個軟件端口資源，這就導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)數(shù)和用戶數(shù)倒掛的現(xiàn)實問題。如某廠商軟交換提供70萬用戶接入業(yè)務(wù)需求，分別使用AG與使用FTTH下ONU接入，其實際能接入的用戶數(shù)有很大差異。不同的業(yè)務(wù)和協(xié)議接入時消耗呼叫處理機的處理能力是不同的，處理機的處理能力給定后，其所能接入的最大用戶數(shù)取決于最大下帶網(wǎng)關(guān)數(shù)和可分配用戶號碼的用戶數(shù)據(jù)表格數(shù)。

（1）不同接入業(yè)務(wù)模式下，單位呼叫處理器處理能力對比

例如，呼叫處理機模塊處理能力為：最大下帶網(wǎng)關(guān)20 000個，可分配用戶號碼的用戶數(shù)據(jù)表格數(shù)40 000個。如果使用FTTH業(yè)務(wù)接入模式，則最多可接入20 000個網(wǎng)關(guān)，亦即用戶20 000戶；如果使用AG接入用戶，則最多可接入40 000戶。由此可見，由于接入模式的不同，單位呼叫處理器可接入的用戶數(shù)相差一倍。如果接入相同的用戶數(shù)，F(xiàn)TTH業(yè)務(wù)所需的處理機個數(shù)約為接入FTTB的一倍。上述結(jié)果來自于2個主要的軟交換廠商的軟交換設(shè)備在天津聯(lián)通多年的應(yīng)用經(jīng)驗和技術(shù)參數(shù)。

（2）MGC和MGW之間使用H.248協(xié)議[1,2]和SIP協(xié)議[3,4]對軟交換呼叫處理機處理能力的影響

在接入FTTH業(yè)務(wù)時，使用不同的協(xié)議呼叫的處理能力是不同的，實用結(jié)果見表1。

表1 H.248協(xié)議和SIP協(xié)議下軟交換呼叫處理機處理能力

FTTH網(wǎng)關(guān)采用H.248協(xié)議接入軟交換時，將明顯出現(xiàn)網(wǎng)關(guān)數(shù)和用戶數(shù)倒掛的現(xiàn)象。在軟交換及網(wǎng)絡(luò)智能化建設(shè)初期，網(wǎng)關(guān)和每個網(wǎng)關(guān)接入用戶數(shù)之比為1∶4，而隨著形勢的發(fā)展，市場需求發(fā)生改變，現(xiàn)在變成了1∶1的模式，所以推進FTTH建設(shè)必須考慮軟交換的處理能力。從表1中可見，在相同的呼叫處理能力下，使用SIP協(xié)議可以接入更多的用戶。

天津聯(lián)通在FTTH業(yè)務(wù)發(fā)展中未雨綢繆，提前規(guī)劃和調(diào)整軟交換的H.248與SIP協(xié)議的處理能力，相應(yīng)增配SIP協(xié)議處理能力，確保接入容量滿足FTTH業(yè)務(wù)高速發(fā)展的需要，建議在相關(guān)技術(shù)標準中對FTTH業(yè)務(wù)接入能力予以規(guī)范。

2.2 MGC和MGW之間使用H.248和SIP協(xié)議的差異

根據(jù)中國聯(lián)通規(guī)范要求[1]，語音業(yè)務(wù)要求對支持語音功能的SFU/HGU，應(yīng)通過內(nèi)置語音網(wǎng)關(guān)功能方式采用SIP協(xié)議，可選支持H.248協(xié)議實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)；MDU采用H.248協(xié)議實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)。本文通過對多廠商ONU設(shè)備測試驗證得出表2。

IMS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示[4]，受布局所限，圖1中未體現(xiàn)出IMS系統(tǒng)所有網(wǎng)元及接口。只有MGCF中使用H.248協(xié)議實現(xiàn)MGC對MGW的控制以及與TDM的移動和固定電話網(wǎng)的對接，其他與應(yīng)用層服務(wù)器和多媒體終端的接入均使用SIP協(xié)議。實際上IMS使用的SIP與現(xiàn)網(wǎng)使用的版本不同，但是屬于同協(xié)議族，而H.248與SIP是不同的協(xié)議族，同時在IMS結(jié)構(gòu)中定位不同。從表3對現(xiàn)網(wǎng)的分析也可看出，SIP對于多媒體的支撐和低成本的優(yōu)勢應(yīng)在FTTH業(yè)務(wù)中推廣使用。

對華為、中興、烽火、愛立信的GPON/EPON設(shè)備使用H.248和SIP協(xié)議進行了業(yè)務(wù)兼容性測試，測試項目40項。測試結(jié)果表明，SIP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)除了遇忙回叫業(yè)務(wù)和極性反轉(zhuǎn)功能外，基本和H.248協(xié)議覆蓋的語音業(yè)務(wù)相同。從業(yè)務(wù)功能角度分析，SIP基本可替代H.248協(xié)議。

表2 H.248和SIP協(xié)議業(yè)務(wù)承載綜合分析

考慮到現(xiàn)網(wǎng)的業(yè)務(wù)使用情況，建議兩種協(xié)議同時部署，即對于對傳統(tǒng)補充業(yè)務(wù)操作方式比較敏感的用戶和FTTB用戶，采用H.248終端；如果只是申請普通FTTH業(yè)務(wù)的用戶，則采用SIP終端。為了減小工程量，現(xiàn)網(wǎng)已部署的FTTH ONU保持不變，在新增的FTTH用戶中使用SIP終端；對于公共計費電話（如計費表、公共電話亭）仍可使用H.248協(xié)議提供語音業(yè)務(wù)。

2.3 MGC與MGW之間引入SIP協(xié)議的必要性

FTTH模式下，在xPON-IP承載網(wǎng)-軟交換SS的架構(gòu)中，每個家庭xPON用戶至少需要1個IP地址，IP地址很容易成為瓶頸。目前天津聯(lián)通的家庭xPON用戶正在迅速增加，預(yù)計1年內(nèi)將達100萬戶左右。而中國聯(lián)通集團指定給天津聯(lián)通FTTH業(yè)務(wù)使用的IPv4地址約為70萬個，因此解決IP地址短缺問題迫在眉睫，直接關(guān)系到FTTH戰(zhàn)略能否順利實施。

綜合考慮目前各種解決地址不足問題的技術(shù)手段，SBC（會話邊界控制器）成為最可能的答案，在此不再介紹SBC是如何工作的，僅就實際測試情況加以說明。

SBC旁掛在IP承載網(wǎng)的PE路由器之下，在建設(shè)之初可以僅建設(shè)一對SBC，并在邏輯上配置成數(shù)對虛擬SBC，分別承擔(dān)不同區(qū)域私有地址xPON用戶的接入，隨著FTTH用戶數(shù)量的增加，逐步擴建新的物理SBC，并平滑遷移。

本次測試了2個廠商的SBC產(chǎn)品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在FTTH用戶使用H.248協(xié)議通過SBC與軟交換互通時，基本上只能與自己廠商的軟交換對接，幾乎無法與其他軟交換對接，原因在于SBC本身沒有統(tǒng)一的業(yè)界標準，同時各個廠商對H.248的解釋、使用上有一些差異。

鑒于此，在采用SBC解決IP地址不足的瓶頸時，最好的選擇是采用SIP協(xié)議作為FTTH ONU與軟交換的對接協(xié)議，目前也正在著手這方面的測試工作。

3 規(guī)范FTTH網(wǎng)關(guān)接入軟交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)的必要性

由于FTTH網(wǎng)關(guān)接入軟交換的媒體網(wǎng)關(guān)數(shù)和用戶數(shù)倒掛，管理的網(wǎng)關(guān)數(shù)量和模式發(fā)生了很大變化。網(wǎng)關(guān)從局端進入家庭，網(wǎng)關(guān)的管理模式從集中到分散。針對此變化，在管理方面除了采用傳統(tǒng)的網(wǎng)管管理局端設(shè)備OLT(光線路終端)之外，采用遠程管理系統(tǒng)（RMS）使用TR069協(xié)議控制FTTH網(wǎng)關(guān)，主要控制業(yè)務(wù)加載，系統(tǒng)功能通過傳統(tǒng)xPON網(wǎng)管管理。目前ONU供應(yīng)商多，同一種型號ONU會有2～4種版本。廠商為了降低成本，采用套牌的方法供貨，增加了對ONU管理的難度，所以規(guī)范出廠設(shè)置非常重要。本文主要討論網(wǎng)絡(luò)層系統(tǒng)數(shù)據(jù)的設(shè)定，設(shè)定參數(shù)見表3。

4 規(guī)范號碼采集規(guī)則必要性

本節(jié)是規(guī)范FTTH網(wǎng)關(guān)接入MGC的具體應(yīng)用實例之一。

4.1 采用FTTH業(yè)務(wù)后用戶撥號失敗和延時現(xiàn)象描述

現(xiàn)象1：用戶撥號時，速度快可接通，速度稍慢撥號即失敗需重撥，如老年人撥了若干位號碼后停頓時間過長（數(shù)秒）造成撥號失敗，TDM交換機撥號間隔定時為20 s。

現(xiàn)象2：用戶撥號完畢后延時一段時間接通，有的廠商要求用戶加撥“#”以提高接通速度。用戶使用體驗不好，同時容易引起用戶放棄呼叫。

4.2 撥號失敗原因

原因1：H.248標準的不完善沒有設(shè)立專用的數(shù)字間的定時器

H.248標準規(guī)定了3類定時器用于保護根據(jù)DigitMap所收集的號碼，分別為：起始定時器（T）、短定時器（S）和長定時器（L）。DigitMap中的定時器為可配置參數(shù)。數(shù)字間沒有設(shè)立專用的數(shù)字間的定時器，根據(jù)下發(fā)的數(shù)圖情況，分別使用短定時器和長定時器替代。

表3 FTTH網(wǎng)關(guān)接入軟交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)范

若MGW確認號碼串至少還需要一位號碼匹配DigitMap中的任意撥號方案，則數(shù)字間的定時器值應(yīng)設(shè)置為L。根據(jù)表3中規(guī)定的定時器規(guī)則，滿足“.”符號的事件之間的定時器缺省采用S。如果數(shù)圖設(shè)計不完善，當用戶已撥完號碼，但號碼串在數(shù)圖中卻可能與其他模式匹配時，則會發(fā)生等待定時器超時后，MGW才上報號碼，從而導(dǎo)致用戶感覺接續(xù)緩慢的問題。

原因2：軟交換控制MGW的方式不合理

目前FTTH中，有的MGC僅負責(zé)數(shù)字預(yù)翻譯及路由，而收號完全由MGW負責(zé)，MGC不支持后續(xù)互控模式，當用戶撥號未完成，但導(dǎo)致MGW上某種上報號碼的條件觸發(fā)（如撥號位間定時器超時）時，MGW立刻將已經(jīng)收到的部分號碼串上報給MGC，但由于MGC不支持互控，無法繼續(xù)要求MGW收號，從而不能路由，導(dǎo)致?lián)芴柺　?/p>

原因3：初始定時器設(shè)置不合理

軟交換在接收數(shù)字時設(shè)置的初始定時器時長過短，對MGW來說，此定時器相當于撥號總時長，造成用戶尚未撥號完成（特別是老年人撥長號碼時），因沒有達到MGW上報號碼串的任一觸發(fā)條件，MGW還沒有上報任何數(shù)字，而軟交換的初始定時器已超時，軟交換強行釋放本次呼叫，導(dǎo)致?lián)芴柺　?/p>

4.3 解決方法

（1）修改軟交換側(cè)撥號初始定時器設(shè)置

某些軟交換設(shè)置初始定時器T，如果T超時，則造成呼叫失敗，所以要求MGW撥號時間小于T，如果T值過小，則造成撥號時間短使呼叫失敗。

根據(jù)測試，建議軟交換撥號初始定時器T設(shè)置為50 s，MGC控制撥號定時間隔為20 s（國標規(guī)定的撥號定時），實際使用的效果非常理想。

（2）使用MGC配合MGW控制位間隔定時

通過測試獲得MGC控制規(guī)則如下：在下述2種情況發(fā)生時，啟動MGC控制撥號間隔，撥號間隔設(shè)為20 s。

·條件1：位間隔定時超時，如果尚未完成接收從而不能路由，需進一步匹配，啟動MGC控制撥號定時。

·條件2：對于0xxxxxx匹配完成，啟動MGC控制撥號定時，同時根據(jù)軟交換數(shù)字翻譯表啟動邊收邊發(fā)/收齊號碼轉(zhuǎn)發(fā)，后續(xù)接收數(shù)字位數(shù)由數(shù)字翻譯結(jié)果確定，從而簡化了MGW的數(shù)圖控制方式。例如，用戶撥手機號或長途、國際電話使用數(shù)圖 “1[358]xxxxxxxxx|0xxxxx”，撥“1860220107”等待長定時超時后，上報號碼，method=PM，MGC控制撥號定時20 s內(nèi)再撥1位數(shù)字，如撥“6”則接通，超過 20 s不撥號，則撥號失敗。具體見表4。

可以看出，通過MGC控制撥號定時功能，輔助解決了用戶撥號速率的匹配問題，可適應(yīng)不同用戶的撥號速度，提高用戶撥號成功率。實踐應(yīng)用證明，設(shè)置正確的數(shù)圖、啟用并使用MGC配合MGW控制位間隔定時，可以解決用戶撥號失敗和延時現(xiàn)象。

表4 MGW的數(shù)圖控制方式

特別說明，如果是修改現(xiàn)網(wǎng)在用的數(shù)圖，應(yīng)慎重實施，否則可能會造成用戶撥號失敗投訴?？煽紤]分步實施，先增加一個新的完善的數(shù)圖，對應(yīng)新安裝的用戶；在網(wǎng)用戶則按照設(shè)備類型（AG、MDU、SFU等）、設(shè)備廠商的不同，在充分測試驗證的基礎(chǔ)上，分批平穩(wěn)過渡到新數(shù)圖，工程實施時盡量減少中斷用戶通信時間。

5 結(jié)束語

本文介紹的方法是通過綜合測試獲得的，目前已投入應(yīng)用，效果顯著。本文只涉及語音接入情況，對于寬帶接入同樣也需要考慮此類問題，如組播點選擇時相關(guān)定時的設(shè)定、VLAN的規(guī)劃和設(shè)備端口的關(guān)系等。

1 QB/CU 025.中國聯(lián)通EPON設(shè)備技術(shù)要求,2010

2 YDT 1292-2003.基于H.248的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議技術(shù)要求.ITU T Rec,2003

3 YD/T1938.1.會話初始協(xié)議（SIP）測試方法第2部分：基于軟交換網(wǎng)絡(luò)呼叫控制的SIP協(xié)議,2009

4 QB/CU 030.中國聯(lián)通IMS系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)規(guī)范v2.0,2008

5 H.248.16.增強的數(shù)字收集包和程序,2002

6 YD/T 1522.31.會話初始協(xié)議（SIP）技術(shù)要求第3部分：ISDN用戶部分（ISUP）和會話初始協(xié)議（SIP）的互通（補充件1）,2009