确保IP网络性能以获得VoLTE最佳用户体验

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确保IP网络性能以获得VoLTE最佳用户体验
随着LTE和VoLTE业务的部署，移动网络正向着全IP化演进，而移动宽带网络上的各种业务对流量处理具有各自独特的要求。

网络性能可通过主动测量和被动测量来判断，双向主动测量协议（TWAMP）正成为移动网络中的主动IP性能测量（IPPM）工具。

爱立信在IP网络与RAN移动网络产品线中开发了IPPM功能，IPPM通过使用爱立信新一代智能业务网关SSR作为智能路由决策的引擎来测量端到端IP网络和移动网络性能。

移动宽带业务和IP网络要求

移动宽带（MBB）网络上目前存在多种业务，每种业务对时延、时延抖动和丢包率等IP指标均有不尽相同的处理要求。

例如，语音业务正在从基于电路交换的网络向基于IP的网络迁移，如VoLTE业务等。这就对运营商如何保证基于IP的语音业务的可靠性及用户体验提出了新的需求。

实时网络游戏由于需要不断地进行交互，因此对时延有严格的要求，如果存在较大的时延，将会显著影响用户体验。

物联网（M2M）业务对时延的要求存在差异，其范围可从数小时（如智能电表）到ITS（智能传输系统）的数毫秒。

语音及实时视频等用户业务及应用的性能，同样也会受网络延迟的影响。因此如何测量和优化IP传输网络性能也是运营商当前及未来面临的挑战

分组网络具有很高的灵活性和效率，因此非常适合移动宽带业务的传送。但分组网络不像传统TDM网络那样具有可预测性和可靠性。在TDM网络中，每个基站都可以有其专用TDM连接，但在分组网络中，所有基站共用回传网络资源。因此，对时延、时延抖动和丢包率进行测量可以作为运营商对传输网络的运行状况进行评估的重要手段。

网络时延会影响语音及实时视频等用户业务及应用的性能，因此如何测量和优化IP传输网络性能也是运营商当前及未来面临的挑战之一。

导致传输时延的几个主要因素如下：

传播时延：可基于传输路径的距离和传输介质（如光纤或铜线等不同物理介质将影响传播时延）中的信号速度进行粗略计算。

设备时延：是由路由器、交换机、防火墙和移动节点等网络设备引入的时延。

拥塞相关的时延：在网络设备因吞吐量需求高于可用吞吐量容量而被迫缓存数据包时引入的时延。

防火墙时延：因安全策略或加密/解密处理而引入的时延。

对于终端用户的会话可能会有多种因素导致的时延，这些时延包括服务器时延，客户端设备或终端时延，应用软件时延，防火墙时延，间隔（持续数据包发送而不是突发），空口和传输时延等。例如要获得良好的VoLTE体验，话音路径延迟（SPD）应低于200毫秒。

IPPM解决方案可用于验证移动运营商与其回传网络服务提供商之间的SLA（服务等级协议）是否满足要求，回传网络将对移动网络的KPI和终端用户性能产生直接影响。TWAMP（双向主动测量协议）可有效测量两个IP网元（如eNodeB与S-GW）之间的IP性能。

IP网络性能测量机制

传统的IP网络性能测量方法包括从各种交换机、路由器等网元捕获“被动”PM（性能测量）指标，而IPPM解决方案把网络作为一个黑盒来研究，向TWAMP控制器（如SSR）与RBS移动基站设备上的一个或多个响应程序之间的网络加入“主动”IP测试流量，响应程序为测试数据包添加时间戳并将其发回TWAMP控制器，TWAMP控制器再根据时延、时延抖动和丢包等关键性能特征进行分析。

IPPM解决方案使运营商能主动地按流量类别监控不同的队列，这将有助于运营商判断网络是否存在拥塞问题或其它问题。此外，IPPM解决方案还可帮助运营商预测并规划其网络的容量增长，以及根据不同业务的性能要求进行传输网络规划。TWAMP还可用于端到端网络的故障/问题定位，例如可通过判断某一故障/问题是来自移动网络（空中接口）还是传输网络，从而对与此故障/问题相关的特定IP网段进行隔离。

双向主动测量协议（TWAMP）RFC5357来源于单向主动测量协议（OWAMP）RFC4656，OWAMP是用于测量网络设备间单向指标的通用协议，OWAMP可用于在两个方向上测量两个网元之间任一方向的单向指标，OWAMP不包含往返或双向测量，TWAMP增加了双向或/和往返测量功能。

爱立信IP性能测量示例

如下图例，基于爱立信公司新一代智能业务网关SSR开发的IPPM的测量信息能够辅助做出最佳的路由决策，即基于已测量的TWAMP值（如在MBH移动回传网络中的某路径时延过大），SSR做出路由决策并实现路径切换。


首先，SSR通过原路径发送视频，同时还主动发送TWAMP测量指标以测量IP性能。然后，通过增加网络流量，导致终端用户的视频业务传送收到影响，质量下降。最终，根据IP（TWAMP）性能测量指标（时延/时延抖动/丢包），SSR做出路由决策并切换至（受影响较低）的替代路径。

日本移动运营商Softbank Mobile、KDDI （Au）和Docomo已受邀参观了2013年2月进行的IP（TWAMP）性能测量演示，Softbank和KDDI对此表现出浓厚兴趣，希望看到爱立信针对VoLTE部署的包含RAN移动网络、TN传输网络、Core核心网络和OSS运维支持系统等全网的IP性能测量解决方案。