BICC協(xié)議在聯(lián)通移動(dòng)網(wǎng)IP化改造中的應(yīng)用

劉海波

【摘要】本文介紹了BICC協(xié)議工作原理和協(xié)議棧，及承載BICC的SIGTRAN協(xié)議，詳細(xì)闡述了BICC的呼叫流程，結(jié)合聯(lián)通移動(dòng)網(wǎng)IP化改造，給出BICC協(xié)議具體應(yīng)用模式和節(jié)點(diǎn)模型。

【關(guān)鍵字】BICC SIGTRAN 偶聯(lián) CMN

引言

傳統(tǒng)的移動(dòng)網(wǎng)交換局間使用的是TDM傳輸語(yǔ)音和信令，由于使用PCM語(yǔ)音編碼（G.711）技術(shù)，每次通話時(shí)都要在局間建立一個(gè)獨(dú)享的64kbps雙向通道，即使一方?jīng)]有說(shuō)話也要占用通道。雖然語(yǔ)音質(zhì)量高，但效率低、帶寬浪費(fèi)嚴(yán)重。核心網(wǎng)cs域IP化后，承載層由TDM改變成IP，WCDMA采用的壓縮語(yǔ)音編碼AMR2就可以在核心網(wǎng)中透明傳送，AMR2提供8種編碼速率，編碼從4.75kbps到12.2kbps，這樣就大大節(jié)省了帶寬資源。

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)IP化后，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化，組網(wǎng)更靈活。交換局之間不用建立網(wǎng)狀中繼來(lái)互通，只需要星形連接到IP承載網(wǎng)。

從另一方面，運(yùn)營(yíng)商不希望在投入太多到舊的TDM網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)楹茱@然，將來(lái)幾年，分組網(wǎng)絡(luò)將變成電信的主要收入。

早在1998年，美國(guó)團(tuán)體提議分離PSTN/ISDN的呼叫控制和承載控制，對(duì)ISUP協(xié)議進(jìn)行修改，編寫一種新的呼叫控制協(xié)議。這個(gè)修改的協(xié)議，就是BICC協(xié)議。它提供了全套的PSTN/ISDN業(yè)務(wù)。各種不同的分組網(wǎng)絡(luò)都可以作為承載網(wǎng)絡(luò)。舉例來(lái)說(shuō)：ATM交換網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)。

BICC的發(fā)展是具有歷史意義的。它使得運(yùn)營(yíng)商將他們的PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)搬移到高容量的分組網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。BICC變成了多業(yè)務(wù)平臺(tái)發(fā)展的重要一步，使得IP可以提供語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

一、BICC協(xié)議介紹

BICC（Bearer Independent Call Control——與承載無(wú)關(guān)的呼叫控制）協(xié)議屬于應(yīng)用層控制協(xié)議，可用于建立，修改，終結(jié)呼叫，可以承載全方位的PLMN/PSTN/ISDN業(yè)務(wù)。

二、BICC協(xié)議棧

如圖1，Nc是UMTS R4階段的新增接口，該接口是MSC Server（或GMSC Server）間的標(biāo)準(zhǔn)信令接口，協(xié)議棧BICC/M3UMSCTP/IP。

Nb接口作為MGW設(shè)備之間傳輸語(yǔ)音的承載接口，協(xié)議棧為AMR2/Nb UP/RTP/UDP/IP。協(xié)議棧最底層為IP，均可以在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸。

BICC協(xié)議是承載在SCTP和M3UA上，兩者合稱Sigtran協(xié)議族，下面做介紹。

三、SIGTRAN原理簡(jiǎn)介及聯(lián)通數(shù)據(jù)配置方案

SIGTRAN本身不是一個(gè)協(xié)議而是一個(gè)協(xié)議簇，它包含兩層協(xié)議：傳輸協(xié)議SCTP和適配協(xié)議如M3UA，它的作用是支持通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)信令。

由于IP網(wǎng)絡(luò)的不可靠性，需要在上層進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。SCTP是對(duì)TCP的改善，是傳輸層協(xié)議。支持偶聯(lián)中建立多個(gè)流，偶聯(lián)支持多歸屬，提高了可靠性。COOKIE的認(rèn)證，保證了偶聯(lián)的安全性。

如圖2：SCTP傳輸?shù)刂肪褪且粋€(gè)IP地址加一個(gè)SCTP端口號(hào)，如10.11.23.14：3180。由一個(gè)或多個(gè)具有相同SCTP端口號(hào)的傳輸?shù)刂方M成端點(diǎn)，端點(diǎn)只存在一臺(tái)主機(jī)上，如端點(diǎn)A，由10.11.23.14和10.11.23.15兩個(gè)IP地址和共同的3180端口號(hào)組成。而偶聯(lián)就是在端點(diǎn)A和端點(diǎn)B之間邏輯通道。

其中Path0，Path1構(gòu)成偶聯(lián)的2條通路。在貝爾MSC server中，每個(gè)sim卡為一臺(tái)主機(jī)，主機(jī)有2個(gè)網(wǎng)口，分別設(shè)置一個(gè)IP地址（稱為AB平面），這兩個(gè)IP地址和端口號(hào)2905構(gòu)成一個(gè)端點(diǎn)（ENDPOINT）。不同SERVER兩個(gè)端點(diǎn)之間通路組成偶聯(lián)（PSP），貝爾只支持PATH0，PATH1兩通路，而華為支持四通路。

M3UA是MTP3或者M(jìn)PT-3b用戶適配協(xié)議。SIGTRAN協(xié)議族保證了兩個(gè)信令點(diǎn)之間IP網(wǎng)上可靠的傳輸上層BICC信令。

四、Bicc工作原理簡(jiǎn)介及聯(lián)通采用方案

本文將先從BICC協(xié)議流程開始介紹，以此為基礎(chǔ)來(lái)理解BICC的特性。

如圖3，相信讀者一定有似曾相識(shí)的感覺。是的，BICC就是ISUP的升級(jí)版，大多數(shù)消息和ISUP類似。所不同有兩點(diǎn)，一是BICC多了APM消息，這是用來(lái)傳輸承載消息，主要包括承載地址及Codec列表；二是BICC里面的CIC不再是ISUP里面的中繼電路號(hào)，而是呼叫實(shí)例代碼，也就是呼叫的識(shí)別號(hào)。BICC的CIC擴(kuò)充為用32個(gè)比特表示，使得局間呼叫實(shí)例的數(shù)目理論上可達(dá)4，294，967，296條，而ISUP是12個(gè)比特表示，只能有4096條電路。

BICC里面有幾個(gè)概念。前向指承載建立方向與呼叫方向一致，即由主叫局先建立承載；后向則相反?？焖僦冈诘谝粋€(gè)消息IAM就建立承載，延時(shí)指在之后的APM中建承載。隧道概念，在NB口MGW之間承載控制協(xié)議為IPBCP，為了在承載面中不再傳送信令，把承載控制協(xié)議通過(guò)BICC協(xié)議的APM機(jī)制進(jìn)行隧道傳送，這樣所用的信令都在NC口傳送，NB口只是媒體承載。

如上圖所示，就是前向延遲隧道方式，也就是聯(lián)通采用的方式。在IAM中有Codec列表，即主叫局支持的編解碼列表，如G.711，AMR2等，在第二個(gè)消息APM中，把被叫局支持并選定的Codec發(fā)回。經(jīng)過(guò)Codec協(xié)商，主被叫局就會(huì)采用一致的編解碼方式在MGW承載面中傳輸媒體。如果采用從主叫手機(jī)到被叫手機(jī)整個(gè)通路都支持的編解碼，就可以免去不同編解碼轉(zhuǎn)換的資源和時(shí)間，這就是Trfo的概念。聯(lián)通統(tǒng)一采用AMR2的12.2k方式。

在第三個(gè)消息APM里面，有主叫的承載信息，即主叫MGW的IP地址和端口號(hào)，第四個(gè)消息APM里面，發(fā)回了被叫的承載信息。剩下的消息就和ISUP類似了。

五、bicc的節(jié)點(diǎn)模型

BICC節(jié)點(diǎn)模型分為SN節(jié)點(diǎn)和CMN節(jié)點(diǎn)。

CMN節(jié)點(diǎn)：呼叫協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。各省長(zhǎng)途局為CMN功能實(shí)體，只有CSF功能，不包括BCF功能，即沒有TMG實(shí)體。

服務(wù)節(jié)點(diǎn)（SN=Serving Node）：功能實(shí)體，是ISN/GSN/TSN/CMN。在此服務(wù)節(jié)點(diǎn)模型中包含CSF和BCF功能。每個(gè)本地網(wǎng)的server和mgw構(gòu)成sN。

如圖4，在省際呼叫中，各省的CMN負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接BICC信令，語(yǔ)音媒體流則在兩個(gè)本地網(wǎng)MGW之間端到端傳輸，實(shí)現(xiàn)了承載平面的扁平化。

六、結(jié)論及展望

BICC協(xié)議的應(yīng)用推進(jìn)了聯(lián)通移動(dòng)核心網(wǎng)的IP化，這使得核心網(wǎng)更加簡(jiǎn)化與優(yōu)化、組網(wǎng)靈活、傳輸帶寬得到最佳利用。因?yàn)樵贐ICC呼叫流程中多了3個(gè)APM消息，可能會(huì)使呼叫時(shí)延增大；另外語(yǔ)音經(jīng)IP網(wǎng)的傳輸其話音質(zhì)量可能降低。雖然經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，人為感知沒有變化。不過(guò)這些是需要數(shù)據(jù)指標(biāo)考量的。目前新增了一些IP網(wǎng)QoS指標(biāo)，如丟包率、時(shí)延、抖動(dòng)。

IP化改造后，維護(hù)和故障的排查需要維護(hù)人員熟知IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和知識(shí)，這對(duì)于之前負(fù)責(zé)電路域?qū)I(yè)維護(hù)的人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。維護(hù)人員需要加強(qiáng)IP技術(shù)的學(xué)習(xí)，盡快適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)向全I(xiàn)P化演進(jìn)的維護(hù)需要。