1、天津電信網管中心天津電信網管中心C C網網VOIPVOIP帶寬算法與影響因素分析帶寬算法與影響因素分析天津電信網管中心2014年1月- 2 -目目 錄錄1研究VOIP帶寬算法的目的2VOIP帶寬算法語音3VOIP帶寬算法信令4VOIP話務量折合帶寬算法5現網設備TC參數配置6VOIP帶寬統計方法（現網）7要點總結- 3 -研究VOIP帶寬算法的目的目目的的1分析VOIP媒體、VOIP信令帶寬的影響因素分析VOIP媒體、VOIP信令帶寬算法分析VOIP媒體話務量與帶寬的折算關系了解設備控制媒體流的參數配置324了解CE之間承載帶寬算法5- 4 -目目 錄錄1研究VOIP帶寬算法的目的2VOIP帶

2、寬算法語音3VOIP帶寬算法信令4VOIP話務量折合帶寬算法5現網設備TC參數配置6VOIP帶寬統計方法（現網）7要點總結- 5 -VOIP帶寬算法語音 VOIPVOIP占用帶寬算法占用帶寬算法帶寬帶寬 包長度每秒包數 包長度（1/打包周期） （Ethernet頭IP頭UDP頭RTP頭有效載荷）（1/打包周期） （208bit 160bit64bit96bit 有效載荷）（1/打包周期） （528bit（打包周期(秒)每秒的比特數）（1/打包周期） ( 528 / 打包周期 ) 每秒比特數帶寬帶寬每秒鐘的語音包開銷每秒鐘的有效載荷其中：其中：RTP頭頭 96bit (12byte)UDP頭頭

3、64bit (8byte)IP頭頭 160bit (20byte)Ethernet頭頭 208bit (26byte)幀間隔幀間隔 96bit (12byte)所以，一個語音包的開銷所以，一個語音包的開銷 9664160208528bit （說明：每秒比特數為壓縮速率（Kbps），如G.711為64Kbps）- 6 -VOIP帶寬算法語音 VOIP VOIP帶寬的影響因素帶寬的影響因素(1)(1) 底層接口類型底層接口類型 C網語音使用IP承載時，主要分為3種應用情況，對應3種協議棧。(1) 在局域網內采用以太網接口，如GE口或10GE口；(2) 在局域網出口路由器與IP骨干網之間采用不帶MP

4、LS的POS接口或GE；(3) 在骨干網采用帶MPLS的POS接口，如 2.5G POS 或10G POS 。GE接口接口A省省CN2MGW/GMGWPEPCEPEPMGW/GMGWCEB省省集團集團GE接口接口2.5G/10G POS接口接口2.5G/10G POS接接口口2.5G/10G POS接口接口GE接口接口GE接口接口- 7 -VOIP帶寬算法語音 VOIP VOIP帶寬的影響因素帶寬的影響因素(1)(1) 底層接口類型底層接口類型編碼類型編碼速率（kbps）POS(無MPLS)POS(有MPLS) 以太網接口接口協議開銷(byte) 接口協議開銷(byte) 接口協議開銷(byt

5、e) G.71164485666G.7236.3485666G.7298485666PPP 頭開銷= 8 byteEthernet頭開銷=26 byteMPLS頭開銷 = 8 byte- 8 -VOIP帶寬算法語音 VOIP VOIP帶寬的影響因素帶寬的影響因素(2)(2)打包周期打包周期1 1、打包周期、打包周期所謂“打包時長”，指的是處理完一個語音包所需要的時間，一般有5ms、10ms、20ms、30ms幾種。一般常用的是20ms。每秒所處理的語音包數量1/打包周期一個語音包的打包時長是20ms，那么每秒所處理的語音包數量1打包周期=1000ms20ms=50 個下面以下面以G.711G.

6、711為例，語音帶寬為例，語音帶寬64Kbps64Kbps。（計算結果每秒開銷未考慮幀間隔（計算結果每秒開銷未考慮幀間隔12Byte12Byte。）。）可以看出，打包時間越短，每秒打包的數量就越多，語音的處理速度就越快，語音質量也就越好，但所花費的帶寬也越高，這說明語音質量的提高是需要以多用帶寬為代價的。打包時長5ms10ms20ms30ms每秒處理包數200100503333每秒開銷（bit/s）105600528002640017600VOIP帶寬（Kbps）169.6116.890.481.6- 9 -VOIP帶寬算法語音 VOIP VOIP帶寬的影響因素帶寬的影響因素(3)(3)語音編

7、解碼語音編解碼編解碼方編解碼方式式壓縮壓縮速率速率(Kbps)打包時長打包時長VOIP帶寬帶寬(Kbps)G.7116420ms90.4G.729820ms33.8G.7236.320ms32.1G.7235.320ms31.1語音編解碼的壓縮速率越高，其占用的VOIP帶寬越大。 在傳統TDM承載傳送語音的情況下，采用的編解碼為G711，速率為64 kbits，而在VoIP情況下，可以支持的語音編解碼更為豐富，包括G.711、G.723、G.729、EVRC、ECRC-B、13K等。 在基于SIP信令的VOIP呼叫建立時，首先需要進行編解碼的協商，選擇不同的編解碼和速率，在承載上對語音打包的方

8、式和占用的帶寬也不同。- 10 -VOIP帶寬算法語音 VOIPVOIP語音編解碼方式與語音質量語音編解碼方式與語音質量編解碼技術編解碼技術語音壓縮帶寬語音壓縮帶寬(kbit/s) (kbit/s) 語音質量等級語音質量等級G.711 a/u 64優G.729 a/b 8良G.723.1(5.3kbit/s) 6.3接近良G.723.1(6.3Kbit/s) 5.3介于等級良中之間從上表可以看出：占用帶寬越高，語音質量也就越高，反之則語音質量越低。目前的VoIP網絡基本采用語音質量最好的G.711編解碼。 - 11 -VOIP帶寬算法語音 VOIP VOIP帶寬的影響因素帶寬的影響因素(4)(

9、4) VAD VAD靜音檢測和壓縮技術靜音檢測和壓縮技術 VAD靜音檢測（ VAD：Voice Activity Detector）VAD功能即在通話雙方均沒有說話的情況被系統檢測到后，不進行語音包的傳送，而是傳送舒適噪音的包。如果交換機將該功能打開，隨著通話中的靜音狀態在整個通話過程中的時長比例不同，對占用1P帶寬也有不同的影響。 壓縮技術由于IP+UDP+RTP在每個數據幀的信息基本相同，可以采用cRTP技術進行壓縮,將40字節壓縮到4字節，可以節省媒體流的帶寬。 不同設備廠家激活因子取值不同當網絡使用VAD和壓縮技術時，需要定義“激活因子”這個參數，即用戶在通話中小說話時間占總通話時間的

10、比例，一般取值為4560。注：華為公司設備一般按60計算。 在打開VAD和壓縮技術時，平均每路帶寬的算法為： 平均每路帶寬 = 通話帶寬X(1一激活因子) + 舒適噪聲帶寬X激活因子 注：目前中國電信網內未要求使用VAD和壓縮技術。- 12 -VOIP帶寬算法語音 VOIP VOIP帶寬的影響因素帶寬的影響因素(5)(5) TFO TFO、TrFOTrFO技術技術 TFO、TrFO技術有助于減少語音編解碼轉換的次數，提高語音通 話質量。 使用TFO、TrFO，由于語音業務以EVRC 8kbits的速率在核心網中傳輸，從而可以節省網絡帶寬資源。注：目前尚未啟用TFO、TrFO技術。- 13 -V

11、OIP帶寬算法語音 總結總結VOIP帶寬帶寬影響影響因素因素1底層接口類型（次要因素）打包周期（主要因素）語音編解碼（主要因素）VAD靜音檢測和壓縮技術（未啟用）TFO、TrFO技術（未啟用）軟交換設備（不同廠家）35246- 14 -目目 錄錄1研究VOIP帶寬算法的目的2VOIP帶寬算法語音3VOIP帶寬算法信令4VOIP話務量折合帶寬算法5現網設備TC參數配置6VOIP帶寬統計方法（現網）7要點總結- 15 -VOIP帶寬算法信令 VOIPVOIP帶寬算法信令帶寬算法信令 計算信令帶寬需要獲得如下數據： 1、完成每個呼叫所需要的平均消息包數； 2、呼叫時平均每消息包的比特數； 3、CAP

12、S，即每秒完成的呼叫次數。 信令帶寬算法信令帶寬（CAPS平均每呼叫的消息包數）（平均每消息包的比特數每消息包的網絡開銷比特數）其中“CAPS平均每呼叫的消息包數”指的是每秒傳送的消息包總數，而“平均每消息包的比特數每消息包的網絡開銷”指的是每個消息包實際所要用的比特數。 信令包開銷同語音包協議棧相比，信令包協議棧中少了RPT一層。為簡便起見，傳輸層一律以UDP計算，那么每個協議包的開銷就是：網絡開銷UDP頭IP頭Ethernet頭64160208432 bit432 bit- 16 -VOIP帶寬算法信令 語音媒體與信令協議棧比較語音媒體與信令協議棧比較MGCP/H.248/SIP/H323

13、UDP/TCPIPMAC（以太網）語音(如編解碼G.711)RTPUDPIPMAC（以太網）信令包協議棧信令包協議棧語音媒體包協議棧語音媒體包協議棧同語音媒體包協議棧相比，上面這個協議棧中少了RPT一層。- 17 -VOIP帶寬算法信令 語音媒體與信令占用帶寬比較語音媒體與信令占用帶寬比較網元統計日期時間信令帶寬（Mbps）媒體帶寬（Mbps）信令語音占比端局MSCe22013-7-2610:00-11:003.2MMSCe32013-7-2610:00-11:002.2MMGW12013-7-2610:00-11:002.4803.00%MGW22013-7-2610:00-11:002.1

14、732.88%MGW32013-7-2610:00-11:001.8603.00%MGW42013-7-2610:00-11:002.1553.82%關口局GMSCe12013-7-2610:00-11:001.5MGMSCe22013-7-2610:00-11:001.5MGMGW12013-7-2610:00-11:000.7800.88%GMGW22013-7-2610:00-11:000.7800.88%下表為現網統計數據（CE側） 語音信令帶寬只占媒體帶寬的3%3%左右，核心網規劃時建議參考5%5%的比例。 信令流主要是信令階段產生的帶寬流量，如短信、呼叫建立、位置更新等移動性管理等

15、信令流程。 同局的MSCe信令帶寬與MGW信令帶寬并非對等關系，除考慮MSCeMGW之間的H.248消息外，還需考慮MSCe（GMSCe）MSCe（GMSCe）之間的SIP消息。- 18 -目目 錄錄1研究VOIP帶寬算法的目的2VOIP帶寬算法語音3VOIP帶寬算法信令4VOIP話務量折合帶寬算法5現網設備TC參數配置6VOIP帶寬統計方法（現網）7要點總結- 19 -VOIP話務量折合帶寬算法 VOIP話務量折合帶寬算法 中繼話務量所謂中繼話務量，就是指單位時間里一個中繼局向所有中繼電路資源的使用時間，單位時間可以是1秒鐘，可以是1分鐘，但通常使用的是1小時。話務量的單位是愛爾蘭，英文為E

16、rl。對于一個64K電路，話務量是占用時間與統計時間的比值，與統計時間長短無關。 中繼話務量等效占用電路通道數（重要重要） 舉個例子，某一中繼局向中繼電路300條，忙時中繼負荷0.7Erl/線，則該局向忙時話務量為300X0.7=210Erl。 可以理解為1小時內，該局向300個電路的占用總時間為210小時。 也可以理解為1小時內，該局向300個電路中占用210個電路。 公式 VOIP帶寬 = 忙時中繼話務量 X 每路VOIP話音帶寬 = 忙時占用電路通道數X 每路VOIP話音帶寬 舉例：編解碼為G.711，打包周期20ms，以太網模式，VAD靜音檢測關閉： 1Erl = 90.4Kbps-

17、20 -VOIP話務量折合帶寬算法 舉例MSCe2MGW1MGW2MSCe3MGW3MGW4關口局關口局DC1/TGSIP局向局向TDM局向局向SIP局向局向SIP局向局向TDM局向局向以天津電信2013-07-26日，MSCe2局早忙時統計為例（編解碼為G.711，打包周期20ms，以太網模式）：SIP中繼話務量=MSCe2-關口局SIP + MSCe2-DC1 SIP + MSCe2-MSCe3 SIP = 3410+1966+426 =5802 Erl VOIP帶寬= 話務量*90.4Kbps/1024 =5802*90.4/1024= 512Mbps- 21 -VOIP話務量折合帶寬算

18、法 中繼話務量與VOIP帶寬24小時趨勢比較 媒體流的帶寬流量和VolP話務量一樣，反映的都足呼叫次數和平均通話時長的乘積。 媒體流的帶寬流量和VolP話務量全天走勢基本一致。MSCe側媒體流量統計（全局）CE側媒體流量統計（單端口）- 22 -目目 錄錄1研究VOIP帶寬算法的目的2VOIP帶寬算法語音3VOIP帶寬算法信令4VOIP話務量折合帶寬算法5現網設備TC參數配置6VOIP帶寬統計方法（現網）7要點總結- 23 -現網設備TC參數配置 TCTC配置配置 - -華為華為MSCe MSCe 當 前 僅 使 用G.711A編解碼。- 24 - TCTC配置配置 - - 華為華為MGW M

19、GW VAD靜音檢測關閉正常情況下MSCe會通過ADD或MOD消息將編解碼和打包時長帶給MGW，只有當MGW獲取不到時采用MGW配置。現網設備TC參數配置- 25 - TCTC配置配置 - - 中興中興MSCe (1)MSCe (1)問 題 ： 查 詢 G M S C e P C M A 打 包 時 長 為“0ms”。中興答復：PCMA/PCMU打包時長為系統默認20ms ，當前版本不能修改。現網設備TC參數配置SHOW DEV; - 26 - TCTC配置配置 - - 中興中興MSCe (2)MSCe (2)現網設備TC參數配置 V A D 檢 測 License控制。 VAD檢測 呼叫控制

20、。- 27 - TCTC配置配置 - - 中興中興MGWMGW現網設備TC參數配置當前僅使用G.711A編解碼，未啟用VAD和壓縮技術。- 28 -目目 錄錄1研究VOIP帶寬算法的目的2VOIP帶寬算法語音3VOIP帶寬算法信令4VOIP話務量折合帶寬算法5現網設備TC參數配置6VOIP帶寬統計方法（現網）7要點總結- 29 -網元話務統計SIP局向（折算）（單位：Mbps）VOIP帶寬統計（按MGW媒體端口）（單位：Mbps）CE統計（忙時均值）MSCeTGMSCe局間MSCe關口局合計MGW1MGW2MGW3MGW4合計MGW1MGW2MGW3MGW4合計MSCe2170 37 283

21、490292212505333242575MSCe3160 37 270 467229259488255288543VOIP帶寬統計（現網） VOIP帶寬統計華為MGW下表為天津現網2013-12-19日早忙時統計（10:0011:00）MGW媒體端口 統 計 與 按SIP話務量折算 帶 寬 基 本一致；問題問題：同一個媒體端口，CE側統計大于MGW統計，相差16%16%左右；華為答復華為答復：以太網幀結構里，Gap（幀間隔）和Pre（前導碼）共計20Byte在MGW上是統不到的，而CE側統計的是全部數據包。這是CE和MGW統計不一致的主要原因。 另外，UMG也不統計錯包，一般情況下錯包極少，

22、這一部分基本上是可以忽略的。方法方法1 1方法方法2 2方法方法3 3MSCe SIP話務量統計只能按SIP局向統計，無法按MGW分別統計。- 30 -網元話務統計SIP局向（折算）（單位：Kbps）GMGW媒體統計（單位：Kbps）CE統計（忙時均值）關口局TG關口局端局合計GMGW1GMGW2合計GMGW1GMGW2合計GMSCe191 273 364352352350350GMSCe289 276 365352352349349VOIP帶寬統計（現網） VOIP帶寬統計中興GMGW下表為天津現網2013-12-19日早忙時統計（10:0011:00）CE媒體端口統計、GMGW媒體端口統計與按SIP話務量折算流量帶寬基本一致；方法方法1 1