黃 鸝，何 磊

（中國(guó)電信股份有限公司深圳分公司 深圳518017）

1 引言

在PSTN向NGN演進(jìn)的過(guò)程中，傳統(tǒng)的交換業(yè)務(wù)受到了巨大沖擊，特別是隨著PON的發(fā)展，e8-C的大量使用，IP承載多種業(yè)務(wù)已成為大趨勢(shì)。這是由Internet的影響和廣大用戶對(duì)更加豐富的業(yè)務(wù)的需求所決定的。

IP網(wǎng)是一種分組交換技術(shù)，用于數(shù)據(jù)傳送、不面向連接的盡力而為的分組交換。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)分組獨(dú)立進(jìn)行路由選擇，其開放性和靈活性都以犧牲QoS為代價(jià)。因此在這種網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)的交換業(yè)務(wù)也會(huì)遇到新的問(wèn)題，特別是低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括傳真機(jī)、POS機(jī)、保密電話等，它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)條件的要求更為嚴(yán)苛，受到的影響更大，如在較差的網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)下，話音還是可用的狀態(tài)，而低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)不可用。其中以傳真業(yè)務(wù)出現(xiàn)的問(wèn)題最為復(fù)雜并且非常具有代表性，因此本文主要以傳真業(yè)務(wù)為例，具體討論在話音正常的情況下，影響PON用戶低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的因素。

2 IP實(shí)時(shí)傳真及實(shí)現(xiàn)方式

IP實(shí)時(shí)傳真方式，即利用IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳真通信，是真正的端到端通信方式。實(shí)時(shí)傳真網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)信令和報(bào)文，對(duì)傳真終端幾乎是透明的。目前主流的實(shí)時(shí)IP傳真技術(shù)主要有G.711透明傳輸和T.38傳真兩種。

·G.711透明傳輸方式：采用這種傳真方式時(shí)，兩個(gè)網(wǎng)關(guān)只需支持G.711，對(duì)于報(bào)文不做任何處理。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)傳真機(jī)的兼容性較好，缺點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)條件較差的情況下傳真成功率低。

·T.38傳真方式：對(duì)網(wǎng)絡(luò)的分組丟失率具有很好的頑健性，即使前N次的傳真報(bào)文丟失了，只要收到本次傳真報(bào)文，就可以獲取完整的傳真數(shù)據(jù)。因此T.38傳真對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的依賴性不強(qiáng)，但對(duì)DSP能力的需求大。但存在傳真機(jī)兼容的問(wèn)題，建議在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量好的情況下采用G.711透明傳輸?shù)膫髡娣绞健?/p>

3 影響傳真業(yè)務(wù)的因素

本文大體從3個(gè)層面討論在深圳本地網(wǎng)組網(wǎng)的情況下，以傳真業(yè)務(wù)為代表的低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所遇到的問(wèn)題。這3個(gè)層面分別為接入層、承載層和控制層。

首先了解深圳電信NGN組網(wǎng)模式和PON結(jié)構(gòu)，目前其PON話音通道的組網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。

3.1 承載層

傳真業(yè)務(wù)為代表的低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的敏感度比普通話音業(yè)務(wù)更高，因此，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量差（時(shí)延、抖動(dòng)、分組丟失）是導(dǎo)致傳真業(yè)務(wù)質(zhì)量差甚至失敗的最主要原因。

圖1 目前PON語(yǔ)音通道組網(wǎng)

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1071-2000《IP電話網(wǎng)關(guān)設(shè)備技術(shù)要求》[1]，大體把網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分為3個(gè)等級(jí)，見表1。

表1 網(wǎng)絡(luò)等級(jí)

根據(jù)表1中對(duì)于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等級(jí)的劃分，在實(shí)際的特定場(chǎng)景測(cè)試中可以得到不同網(wǎng)絡(luò)等級(jí)下的業(yè)務(wù)表現(xiàn)，見表2，其中，灰色底標(biāo)標(biāo)注是指不能滿足實(shí)際運(yùn)營(yíng)要求的業(yè)務(wù)表現(xiàn)，對(duì)于相同情況下的網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)，傳真和modem業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求更高，傳真業(yè)務(wù)等成功的條件也相對(duì)更為苛刻。

表2 不同網(wǎng)絡(luò)條件下的業(yè)務(wù)表現(xiàn)

3.1.2 影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的因素

IP網(wǎng)絡(luò)承載與PSTN和ATM有很大區(qū)別。PSTN是通過(guò)端到端的連接，固定地占用64 kbit/s的帶寬提供具有質(zhì)量保證的服務(wù)。ATM作為分組交換技術(shù)，面向連接，具有完備的QoS管理機(jī)制，以保證多業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。IP網(wǎng)絡(luò)承載與ATM雖然都是分組交換技術(shù)，但I(xiàn)P卻是用于數(shù)據(jù)傳送、不面向連接的盡力而為（best effort）的分組交換。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)分組獨(dú)立地進(jìn)行路由選擇，其開放性和靈活性以犧牲QoS為代價(jià)。

下面主要針對(duì)影響IP網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的3個(gè)主要因素進(jìn)行分析。

（1）時(shí)延

一般來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)性要求不同，對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的要求也不同，如低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，對(duì)時(shí)延的要求比較高。網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)（主機(jī)或路由器）的時(shí)延[2]主要由發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延組成。這些時(shí)延成分所起的作用可能變化很大。一般而言，處理時(shí)延通常是微不足道的。而最為復(fù)雜和令人感興趣的是排隊(duì)時(shí)延，而且與其他3項(xiàng)時(shí)延不同的是，排隊(duì)時(shí)延對(duì)于不同的分組是不同的。

（2）抖動(dòng)

語(yǔ)音信號(hào)是連續(xù)的，在發(fā)送端經(jīng)過(guò)壓縮打包后在IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，由于數(shù)據(jù)分組傳送的路徑可能不同，不同的數(shù)據(jù)分組到達(dá)接收端的時(shí)間也可能不同，導(dǎo)致接收端在回放語(yǔ)音時(shí)產(chǎn)生時(shí)斷時(shí)續(xù)的狀況，稱為抖動(dòng)。

（3）分組丟失率

一般情況下，數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生擁塞的點(diǎn)被丟掉，在傳輸線路中產(chǎn)生的錯(cuò)誤分組同樣也會(huì)被丟掉。通常當(dāng)接收分組的數(shù)量超過(guò)輸出端口的大小限制時(shí)就會(huì)產(chǎn)生擁塞，由此產(chǎn)生分組丟失。

傳真業(yè)務(wù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求主要體現(xiàn)在時(shí)延上。一個(gè)典型的端到端時(shí)延在網(wǎng)絡(luò)中的分布，主要由發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延和處理時(shí)延構(gòu)成。但不能通過(guò)將這些時(shí)延進(jìn)行簡(jiǎn)單相加來(lái)體現(xiàn)時(shí)延特性，這主要是因?yàn)镮P網(wǎng)絡(luò)本身不能像TDM那樣，提供完善的QoS保證機(jī)制，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流量突然增大時(shí)會(huì)產(chǎn)生擁塞，分組的排隊(duì)時(shí)間增加，必然會(huì)有優(yōu)先級(jí)低的業(yè)務(wù)分組被丟棄，導(dǎo)致業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量下降。

3.1.3 深圳試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

（1）網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢測(cè)機(jī)器人

在實(shí)際情況下，測(cè)量網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量通常采用ping測(cè)量工具軟件[3]。

在系統(tǒng)默認(rèn)的配置下，ping工具將以1 s為時(shí)間間隔持續(xù)不斷地向指定目的主機(jī)發(fā)送長(zhǎng)度為64 byte的ICMP請(qǐng)求分組，直到用戶中止。但通常對(duì)于較精細(xì)地了解網(wǎng)絡(luò)時(shí)延特征而言，1 s的探測(cè)分組發(fā)送時(shí)間間隔太大[4]。雖然ping工具得出的測(cè)試結(jié)果清晰直觀，但得出的結(jié)果無(wú)法智能記錄并且導(dǎo)出。

由于本文要對(duì)幾萬(wàn)個(gè)網(wǎng)元進(jìn)行測(cè)試并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，若不能自動(dòng)記錄結(jié)果，會(huì)產(chǎn)生非常大的工作量，并且也無(wú)法確保原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，本文開發(fā)了自動(dòng)ping分組軟件，該軟件可自發(fā)性按照設(shè)定的條件對(duì)若干個(gè)IP地址進(jìn)行檢測(cè)，并且增加了結(jié)果的自動(dòng)輸出，修改了發(fā)送分組的時(shí)間間隔為500 ms。為了方便下文的闡述，本文暫定這種修改后的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)工具為網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢測(cè)機(jī)器人。

（2）對(duì)深圳試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試與分析

目前PON組網(wǎng)分為語(yǔ)音專網(wǎng)組網(wǎng)模式和使用IP城域網(wǎng)混合業(yè)務(wù)承載網(wǎng)的組網(wǎng)模式。

對(duì)語(yǔ)音專網(wǎng)使用檢測(cè)機(jī)器人進(jìn)行檢測(cè)，在3層交換機(jī)上，對(duì)每個(gè)ONU設(shè)備發(fā)送100個(gè)數(shù)據(jù)分組，發(fā)現(xiàn)時(shí)延基本上能控制在10 ms左右，分組丟失率為0，如圖2所示。

專網(wǎng)模式下，和理論中的純?cè)捯魳I(yè)務(wù)IP網(wǎng)相似，因此在這種模式下，時(shí)延中起決定作用的為處理時(shí)延，而目前深圳電信已經(jīng)采用了符合最高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，因此，目前這種組網(wǎng)模式下，只要日常維護(hù)得當(dāng)，基本符合良好的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 話音專網(wǎng)試驗(yàn)

下面對(duì)IP城域網(wǎng)做同樣的實(shí)驗(yàn)，抽取一個(gè)已搭建好，但尚未投入使用的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢測(cè)機(jī)器人。對(duì)測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示?？梢钥吹剑矞y(cè)試IP地址43 354個(gè)。其中不可達(dá)地址10 199個(gè)，可達(dá)地址33 155個(gè)，地址不可達(dá)的最主要原因是，部分設(shè)備禁止使用ICMP，次要原因?yàn)橛脩糁貑?dǎo)致DHCP地址重新分配或用戶終端吊死。在此將不可達(dá)地址剔除出分析列表。

在這33 155個(gè)可達(dá)地址中，平均時(shí)延大于40 ms的地址有2 073個(gè)，占全部可達(dá)地址的6%；分組丟失率大于10%的地址為1 070個(gè)，占全部可達(dá)地址的3%，其中時(shí)延大于40 ms的地址有166個(gè)，時(shí)延小于40 ms的地址有904個(gè)；時(shí)延抖動(dòng)超過(guò)10 ms的地址有8 370個(gè)，約占全部可達(dá)地址的25%，時(shí)延抖動(dòng)超過(guò)20 ms的地址有4 415個(gè)，約占可達(dá)地址的13%。

根據(jù)上文的分析，傳真業(yè)務(wù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求尤其體現(xiàn)在時(shí)延上。下面將對(duì)IP城域網(wǎng)的時(shí)延進(jìn)行更進(jìn)一步測(cè)試，努力通過(guò)更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出有用的結(jié)論。

為此，進(jìn)一步分忙時(shí)閑時(shí)對(duì)城域網(wǎng)進(jìn)行測(cè)試。從40 000個(gè)IP地址中抽出4 000多個(gè)進(jìn)行分時(shí)段測(cè)試（0:00-9:00為閑時(shí)，10:00-21:00為忙時(shí)），測(cè)試結(jié)果如圖4所示，分別給出忙時(shí)、閑時(shí)在不同時(shí)延范圍內(nèi)地址數(shù)的比較。其中，對(duì)于時(shí)延大于40 ms的地址數(shù)，忙時(shí)比閑時(shí)多出7.8%；為了更清晰地進(jìn)行對(duì)比，將小于40 ms的時(shí)延段細(xì)化，可以看到在閑時(shí)測(cè)試下，時(shí)延在10 ms內(nèi)的地址數(shù)大大超出忙時(shí)；而在10～40 ms范圍地址數(shù)忙時(shí)多于閑時(shí)。

將同樣的結(jié)果數(shù)據(jù)繪成平滑曲線，可以更加清楚地看到忙時(shí)、閑時(shí)的變化，如圖5所示。忙時(shí)的曲線較閑時(shí)的曲線發(fā)生了明顯的右移（這里的x軸坐標(biāo)和條形圖x軸坐標(biāo)相同），這說(shuō)明在忙時(shí)時(shí)段內(nèi)，同樣硬件條件下，時(shí)延增加的概率會(huì)變大。

圖3 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測(cè)試結(jié)果

IP網(wǎng)具有長(zhǎng)期性能較好、暫態(tài)性能較差的特點(diǎn)，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流量突然增大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生擁塞，分組排隊(duì)的時(shí)間增加，排隊(duì)時(shí)延成為主要成分。實(shí)際的在網(wǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也很好地證明了這個(gè)觀點(diǎn)，在忙時(shí)時(shí)段內(nèi)，由于業(yè)務(wù)的增加，時(shí)延也高于閑時(shí)，這大大增加了業(yè)務(wù)出現(xiàn)問(wèn)題的幾率。

另外，IP網(wǎng)絡(luò)本身不能像TDM那樣提供完善的QoS保證機(jī)制，分組排隊(duì)的時(shí)間增加，必然會(huì)有優(yōu)先級(jí)低的業(yè)務(wù)分組被丟棄，導(dǎo)致業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量下降。

3.2 接入層

接入層主要包括用戶傳真終端，上聯(lián)ONU、OLT這些接入設(shè)備及中間的傳輸網(wǎng)絡(luò)。主要影響傳真業(yè)務(wù)的參數(shù)配置和硬件。

3.2.1 參數(shù)配置

檢查參數(shù)配置是否正確；參數(shù)配置是否和傳真機(jī)終端型號(hào)匹配。以MA5616為例，“workmode”表示傳真模式的選擇，包括透?jìng)鳎╰horoughly）和T.38參數(shù)；“flow”表示傳真切換模式的選擇，包括v2、v3、v5參數(shù)。

深圳現(xiàn)網(wǎng)目前標(biāo)準(zhǔn)配置的傳真參數(shù)為“透?jìng)?v3flow”。

在這里有一點(diǎn)特別值得注意，即中興通訊自己有一種特殊的傳輸模式——Robust（頑?。┠Ｊ?，前文中介紹了Robust是一種透?jìng)髟鰪?qiáng)模式，增加了冗余處理，以提高傳真的成功率。但只有中興通訊設(shè)備和少量烽火FTTH設(shè)備對(duì)其支持，兼容性不強(qiáng)，特別是到后期SIP中繼開通之后，引入了互通問(wèn)題，Robust模式送上去的信令與SIP信令進(jìn)行疊加后，造成傳真失敗，因此除非在極特殊的情況下，一般不予以使用。

3.2.2 硬件

（1）傳真機(jī)問(wèn)題

檢查傳真紙是否放好；傳真機(jī)接收時(shí)，需確保傳真機(jī)已放好傳真紙、打印墨盒沒(méi)有用完、各部件工作正常。傳真機(jī)是否已設(shè)置“拒絕接收”功能，確保傳真機(jī)已正確設(shè)置。

（2）網(wǎng)絡(luò)中各部分硬件的問(wèn)題

外線質(zhì)量和終端電壓是否達(dá)到要求，這兩種因素是最容易出現(xiàn)的，因此特別值得注意；其他問(wèn)題，如上聯(lián)ONU、OLT設(shè)備板卡端口等是否出現(xiàn)問(wèn)題，設(shè)備版本是否匹配及其他設(shè)備因素。

圖4 忙閑時(shí)測(cè)試結(jié)果對(duì)比（條形圖）

圖5 忙閑時(shí)測(cè)試結(jié)果對(duì)比（曲線圖）

3.3 控制層

在控制層中，關(guān)鍵要檢查與低速業(yè)務(wù)有關(guān)的參數(shù)配置是否正確。以華為公司SOFTX3000為例。

·不能出現(xiàn)“No fax”、“No modem”字樣。若媒體網(wǎng)關(guān)支持檢測(cè)傳真信號(hào)，則不能出現(xiàn)“No fax”；若媒體網(wǎng)關(guān)支持檢測(cè)modem信號(hào)，則不能出現(xiàn)“No modem”。

·需要包含“v3 fax flow”字樣，表示本網(wǎng)關(guān)的傳真業(yè)務(wù)協(xié)商由軟交換控制。

·網(wǎng)關(guān)編解碼配置是否正確，以確定當(dāng)前的傳真類型為T.38還是透明傳輸傳真。

·相關(guān)EC配置是否正確。高速傳真本身有EC處理，要求網(wǎng)關(guān)的EC功能關(guān)閉；低速傳真要求EC打開。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從實(shí)際出發(fā)，第一次從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的角度，全面分析了影響以傳真業(yè)務(wù)為代表的低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的因素。分析過(guò)程中，在深圳現(xiàn)網(wǎng)的情況下，做了大量實(shí)驗(yàn)，力求盡可能用豐富的事實(shí)數(shù)據(jù)“說(shuō)話”。希望此文能在今后的維護(hù)工作中起到參考價(jià)值。

1 IP與多媒體標(biāo)準(zhǔn)研究組.IP電話網(wǎng)關(guān)設(shè)備技術(shù)要求.電信技術(shù),2000(10)

2 Kurose J F,Ross K W.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):自頂向下方法（第四版）.陳鳴譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009

3 Postel J.Internet Control Message Protocol.RFC 792,Internet Engineering Task Force,1981

4 Stallings W.數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信.北京:電子工業(yè)出版社,2008