吳承英，張英華，任寶春

（中國(guó)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(guó)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(jìn)行FTTH建設(shè)，2011年在全國(guó)規(guī)模部署FTTH。在寬帶網(wǎng)絡(luò)和光進(jìn)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(shí)現(xiàn)FTTH業(yè)務(wù)，在接入軟交換過(guò)程中，由于接入方式和市場(chǎng)需求的變化，軟交換應(yīng)相應(yīng)地進(jìn)行擴(kuò)容、升級(jí)改造。在實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)測(cè)試、分析解決了如下關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，保證FTTH業(yè)務(wù)的順利開展。

·FTTH網(wǎng)關(guān)接入軟交換問(wèn)題分析，針對(duì)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(diǎn)，提出計(jì)算方法和解決方案，根據(jù)不同協(xié)議接入時(shí)網(wǎng)絡(luò)的承載能力建設(shè)。

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

·通過(guò)測(cè)試和分析，規(guī)范數(shù)圖（DigitMap）號(hào)碼采集規(guī)則，提高用戶撥號(hào)質(zhì)量和使用感受。

2 FTTH網(wǎng)關(guān)接入軟交換相關(guān)問(wèn)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(shí)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(gè)AG接入數(shù)百到數(shù)千個(gè)用戶，但是隨著FTTC、FTTB、FTTH模式的演進(jìn)，特別是FTTH模式的推進(jìn)，AG數(shù)量急劇上升，而單個(gè)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(jī)，用戶主要采用AG接入軟交換，軟交換控制參數(shù)按照1個(gè)軟交換端口控制數(shù)百或上千用戶的模式設(shè)計(jì)，而現(xiàn)實(shí)的FTTH接入特點(diǎn)則是1～2個(gè)用戶占用1個(gè)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(shí)問(wèn)題。如某廠商軟交換提供70萬(wàn)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(shí)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(shí)消耗呼叫處理機(jī)的處理能力是不同的，處理機(jī)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(hào)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(duì)比

例如，呼叫處理機(jī)模塊處理能力為：最大下帶網(wǎng)關(guān)20 000個(gè)，可分配用戶號(hào)碼的用戶數(shù)據(jù)表格數(shù)40 000個(gè)。如果使用FTTH業(yè)務(wù)接入模式，則最多可接入20 000個(gè)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(jiàn)，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(jī)個(gè)數(shù)約為接入FTTB的一倍。上述結(jié)果來(lái)自于2個(gè)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(yàn)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(duì)軟交換呼叫處理機(jī)處理能力的影響

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

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

FTTH網(wǎng)關(guān)采用H.248協(xié)議接入軟交換時(shí)，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(gè)網(wǎng)關(guān)接入用戶數(shù)之比為1∶4，而隨著形勢(shì)的發(fā)展，市場(chǎng)需求發(fā)生改變，現(xiàn)在變成了1∶1的模式，所以推進(jìn)FTTH建設(shè)必須考慮軟交換的處理能力。從表1中可見(jiàn)，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(biāo)準(zhǔn)中對(duì)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(guó)聯(lián)通規(guī)范要求[1]，語(yǔ)音業(yè)務(wù)要求對(duì)支持語(yǔ)音功能的SFU/HGU，應(yīng)通過(guò)內(nèi)置語(yǔ)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(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)；MDU采用H.248協(xié)議實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)。本文通過(guò)對(duì)多廠商ONU設(shè)備測(cè)試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)MGC對(duì)MGW的控制以及與TDM的移動(dòng)和固定電話網(wǎng)的對(duì)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(shí)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(shí)在IMS結(jié)構(gòu)中定位不同。從表3對(duì)現(xiàn)網(wǎng)的分析也可看出，SIP對(duì)于多媒體的支撐和低成本的優(yōu)勢(shì)應(yīng)在FTTH業(yè)務(wù)中推廣使用。

對(duì)華為、中興、烽火、愛(ài)立信的GPON/EPON設(shè)備使用H.248和SIP協(xié)議進(jìn)行了業(yè)務(wù)兼容性測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目40項(xiàng)。測(cè)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(yǔ)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(shí)部署，即對(duì)于對(duì)傳統(tǒng)補(bǔ)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(qǐng)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(duì)于公共計(jì)費(fèi)電話（如計(jì)費(fèi)表、公共電話亭）仍可使用H.248協(xié)議提供語(yǔ)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(gè)家庭xPON用戶至少需要1個(gè)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(jì)1年內(nèi)將達(dá)100萬(wàn)戶左右。而中國(guó)聯(lián)通集團(tuán)指定給天津聯(lián)通FTTH業(yè)務(wù)使用的IPv4地址約為70萬(wàn)個(gè)，因此解決IP地址短缺問(wèn)題迫在眉睫，直接關(guān)系到FTTH戰(zhàn)略能否順利實(shí)施。

綜合考慮目前各種解決地址不足問(wèn)題的技術(shù)手段，SBC（會(huì)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(shí)際測(cè)試情況加以說(shuō)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(duì)SBC，并在邏輯上配置成數(shù)對(duì)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(kuò)建新的物理SBC，并平滑遷移。

本次測(cè)試了2個(gè)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(guò)SBC與軟交換互通時(shí)，基本上只能與自己廠商的軟交換對(duì)接，幾乎無(wú)法與其他軟交換對(duì)接，原因在于SBC本身沒(méi)有統(tǒng)一的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各個(gè)廠商對(duì)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(shí)，最好的選擇是采用SIP協(xié)議作為FTTH ONU與軟交換的對(duì)接協(xié)議，目前也正在著手這方面的測(cè)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(jìn)入家庭，網(wǎng)關(guān)的管理模式從集中到分散。針對(duì)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(yuǎn)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(guò)傳統(tǒng)xPON網(wǎng)管管理。目前ONU供應(yīng)商多，同一種型號(hào)ONU會(huì)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(duì)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(jiàn)表3。

4 規(guī)范號(hào)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(shí)例之一。

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

現(xiàn)象1：用戶撥號(hào)時(shí)，速度快可接通，速度稍慢撥號(hào)即失敗需重?fù)?，如老年人撥了若干位?hào)碼后停頓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（數(shù)秒）造成撥號(hào)失敗，TDM交換機(jī)撥號(hào)間隔定時(shí)為20 s。

現(xiàn)象2：用戶撥號(hào)完畢后延時(shí)一段時(shí)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(yàn)不好，同時(shí)容易引起用戶放棄呼叫。

4.2 撥號(hào)失敗原因

原因1：H.248標(biāo)準(zhǔn)的不完善沒(méi)有設(shè)立專用的數(shù)字間的定時(shí)器

H.248標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了3類定時(shí)器用于保護(hù)根據(jù)DigitMap所收集的號(hào)碼，分別為：起始定時(shí)器（T）、短定時(shí)器（S）和長(zhǎng)定時(shí)器（L）。DigitMap中的定時(shí)器為可配置參數(shù)。數(shù)字間沒(méi)有設(shè)立專用的數(shù)字間的定時(shí)器，根據(jù)下發(fā)的數(shù)圖情況，分別使用短定時(shí)器和長(zhǎng)定時(shí)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(rèn)號(hào)碼串至少還需要一位號(hào)碼匹配DigitMap中的任意撥號(hào)方案，則數(shù)字間的定時(shí)器值應(yīng)設(shè)置為L(zhǎng)。根據(jù)表3中規(guī)定的定時(shí)器規(guī)則，滿足“.”符號(hào)的事件之間的定時(shí)器缺省采用S。如果數(shù)圖設(shè)計(jì)不完善，當(dāng)用戶已撥完號(hào)碼，但號(hào)碼串在數(shù)圖中卻可能與其他模式匹配時(shí)，則會(huì)發(fā)生等待定時(shí)器超時(shí)后，MGW才上報(bào)號(hào)碼，從而導(dǎo)致用戶感覺(jué)接續(xù)緩慢的問(wèn)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(fù)責(zé)數(shù)字預(yù)翻譯及路由，而收號(hào)完全由MGW負(fù)責(zé)，MGC不支持后續(xù)互控模式，當(dāng)用戶撥號(hào)未完成，但導(dǎo)致MGW上某種上報(bào)號(hào)碼的條件觸發(fā)（如撥號(hào)位間定時(shí)器超時(shí)）時(shí)，MGW立刻將已經(jīng)收到的部分號(hào)碼串上報(bào)給MGC，但由于MGC不支持互控，無(wú)法繼續(xù)要求MGW收號(hào)，從而不能路由，導(dǎo)致?lián)芴?hào)失敗。

原因3：初始定時(shí)器設(shè)置不合理

軟交換在接收數(shù)字時(shí)設(shè)置的初始定時(shí)器時(shí)長(zhǎng)過(guò)短，對(duì)MGW來(lái)說(shuō)，此定時(shí)器相當(dāng)于撥號(hào)總時(shí)長(zhǎng)，造成用戶尚未撥號(hào)完成（特別是老年人撥長(zhǎng)號(hào)碼時(shí)），因沒(méi)有達(dá)到MGW上報(bào)號(hào)碼串的任一觸發(fā)條件，MGW還沒(méi)有上報(bào)任何數(shù)字，而軟交換的初始定時(shí)器已超時(shí)，軟交換強(qiáng)行釋放本次呼叫，導(dǎo)致?lián)芴?hào)失敗。

4.3 解決方法

（1）修改軟交換側(cè)撥號(hào)初始定時(shí)器設(shè)置

某些軟交換設(shè)置初始定時(shí)器T，如果T超時(shí)，則造成呼叫失敗，所以要求MGW撥號(hào)時(shí)間小于T，如果T值過(guò)小，則造成撥號(hào)時(shí)間短使呼叫失敗。

根據(jù)測(cè)試，建議軟交換撥號(hào)初始定時(shí)器T設(shè)置為50 s，MGC控制撥號(hào)定時(shí)間隔為20 s（國(guó)標(biāo)規(guī)定的撥號(hào)定時(shí)），實(shí)際使用的效果非常理想。

（2）使用MGC配合MGW控制位間隔定時(shí)

通過(guò)測(cè)試獲得MGC控制規(guī)則如下：在下述2種情況發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)MGC控制撥號(hào)間隔，撥號(hào)間隔設(shè)為20 s。

·條件1：位間隔定時(shí)超時(shí)，如果尚未完成接收從而不能路由，需進(jìn)一步匹配，啟動(dòng)MGC控制撥號(hào)定時(shí)。

·條件2：對(duì)于0xxxxxx匹配完成，啟動(dòng)MGC控制撥號(hào)定時(shí)，同時(shí)根據(jù)軟交換數(shù)字翻譯表啟動(dòng)邊收邊發(fā)/收齊號(hào)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(jiǎn)化了MGW的數(shù)圖控制方式。例如，用戶撥手機(jī)號(hào)或長(zhǎng)途、國(guó)際電話使用數(shù)圖 “1[358]xxxxxxxxx|0xxxxx”，撥“1860220107”等待長(zhǎng)定時(shí)超時(shí)后，上報(bào)號(hào)碼，method=PM，MGC控制撥號(hào)定時(shí)20 s內(nèi)再撥1位數(shù)字，如撥“6”則接通，超過(guò) 20 s不撥號(hào)，則撥號(hào)失敗。具體見(jiàn)表4。

可以看出，通過(guò)MGC控制撥號(hào)定時(shí)功能，輔助解決了用戶撥號(hào)速率的匹配問(wèn)題，可適應(yīng)不同用戶的撥號(hào)速度，提高用戶撥號(hào)成功率。實(shí)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(shí)，可以解決用戶撥號(hào)失敗和延時(shí)現(xiàn)象。

表4 MGW的數(shù)圖控制方式

特別說(shuō)明，如果是修改現(xiàn)網(wǎng)在用的數(shù)圖，應(yīng)慎重實(shí)施，否則可能會(huì)造成用戶撥號(hào)失敗投訴。可考慮分步實(shí)施，先增加一個(gè)新的完善的數(shù)圖，對(duì)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(cè)試驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，分批平穩(wěn)過(guò)渡到新數(shù)圖，工程實(shí)施時(shí)盡量減少中斷用戶通信時(shí)間。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的方法是通過(guò)綜合測(cè)試獲得的，目前已投入應(yīng)用，效果顯著。本文只涉及語(yǔ)音接入情況，對(duì)于寬帶接入同樣也需要考慮此類問(wèn)題，如組播點(diǎn)選擇時(shí)相關(guān)定時(shí)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(guó)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(huì)話初始協(xié)議（SIP）測(cè)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(guó)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(qiáng)的數(shù)字收集包和程序,2002

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