延时抖动对分组网承载语音业务影响的分析

霍明德

重庆联通网管中心



延时抖动对分组网承载语音业务影响的分析

霍明德

重庆联通网管中心

本文分析分组网承载数据IP包传送过程的延时抖动、丢包率以及网络拥塞、吞吐量等指标性能对语音业务的影响，提出采用TWAMP等新技术检测方法、优化分组网组网结构和增加有效带宽等技术手段，改善缩短数据包在分组网中传送延时抖动，为分组网将要承载4G的VOLTE语音IP化做好技术准备。

延时 抖动 拥塞吞吐量 TWAMP

移动承载网IP化已经是全球运营商建设网络传送模式的必然发展趋势。国内运营商已经部署了大规模的分组网络，随着业务量的增加，给IP化分组网络不断带来冲击和波动，如何以微秒级的高精度实时的监控、评测的网络质量的变化情况对网络承载的业务感知度影响非常大，比如单向、双向的时延、抖动、丢包和错序情况，特别语音业务对IP包的延时抖动非常敏感。如语音的abis延时要求单向小于15毫秒，抖动小于8毫秒，丢包率小于0.05%等。若这些指标超过门限值，会造成用户的感知度非常差。

1　技术分析

延时与抖动延迟是不可避免的，数据包在链路中传输经过一定的时间，对于一个特定的网络路径，延迟主要有网络、封装、传输、传播、排队、处理等延时。而抖动是由于数据包到达目的地延迟的不同造成的。分组网结构一般是由核心、汇聚和接入组成，核心与汇聚一般4-5跳，接入层有些跳数达10几跳，每一跳的数据处理都会有一定的延时。数据包传送是根据RTP协议在发送端侧的RTP报文头上增加一个时间戳，在另外一端侧接收数据包时同样增加另外一个时间戳，通过计算这两个不同的时间戳计算出数据包的延时时间。如果在传送过程中存在不同的数据包延时就会造成存在抖动，抖动的大小取决于数据包的延时差异度，差异度越大抖动就会越大，解决避免抖动问题主要基于缓冲技术。

通常数据包延时的计算数学结论公式：

TRT—吞吐量（kb/s）

RTT—往返传送时延（ms）P—分组丢失概率

MSS—最大段尺寸（byte）

从公式中可以得知，吞吐量随着网络传送延时的增大而讯速下降，将导致网络利用率降低以致网络性能恶化。网络的分组丢包率也是随着网络传送延时的增大而增大，从此降低网络性能。

2　优化改善数据包在分组网的延时抖动与检测

2.1采用TWAMP新检测技术手段

分组网数据包延时抖动的网络测试主要有被动和主动监测。被动监测就是通过捕获数据IP包进行分析，如目前广泛使用的TCP-DUMP技术工具。该技术随机不确定性强，若要准确监测网络情况需要捕获所有经过的数据流分析，但是数据流庞大难处理。而主动监测就是在网络中主动增加少量的数据流监测网络的质量，如双向主动测量协议（TWAMP）RFC5357。

2.2优化网络拓扑结构

分组网通用的三种组网方案：

（1）端到端都是L3转发；

（2）是L2+L3；

（3）L2+L3。

在这三种方案中分界点与接入点对数据包延时抖动影响非常大，若在分界点处设备的处理能力有问题，会严重增加网络数据包的延时抖动性能。如网络结构不合理，会造成某一分界点的处理容量达到90%，这样会造成数据包丢失或溢出，经过该分界处的数据包延时会加大，严重时会直接中断。因此采用Mesh组网方式会使得IP数据包选择最短路径优先的选择，“尽力而为——近距离传送”的方式传送，有效减少IP网络分组传送的延时。

2.3增加有效网络带宽，轻载传送

从公式中可知增加有效的网络带宽数据包发送时延大大较低，增加有效带宽更保证数据包准时到达目的不发生网络拥塞，网络负载过大时需要适当扩容增加带宽，保证网络带宽使用率在不超过40%的范围，在这种轻载的网络中将会保证VOLTE数据包在主备链路保护倒换的情况下网络不发生拥塞，使数据包传送的延时指标仍然得到保证。

3　结束语

通过优化网络结构、增加有效网络带宽和采用新技术TWAMP等协议对数据包在分组网的检测，及时发现网络性能指标，实时发现数据包的延时抖动的异常，这样更加便于网络维护人员对网络的故障预警处理和快速网络故障定位，提高网络运行维护质量，改善客户的感知度。但由于分组网技术在现阶段还属于新生技术，还存在很多不完善的技术缺点，特别是TWAMP技术的应用，使用过程中采集到的数据涉及到客户的信息保密安全，网络的安全等问题。

［1］晋玉星.计算机网络技术［M］.科学出版社，2012

［2］龚倩，李允博.分组传送网［M］.人民邮电出版社，2009

［3］徐荣，任磊，邓春胜.分组传送技术与测试［M］.人民邮电出版社，2009