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BICC协议在联通移动网IP化改造中的应用
作者：刘海波
来源：《中国新通信》2016年第17期
【摘要】本文介绍了BICC协议工作原理和协议栈，及承载BICC的SIGTRAN协议，详细阐述了BICC的呼叫流程，结合联通移动网IP化改造，给出BICC协议具体应用模式和节点模型。
【关键字】BICC SIGTRAN 偶联 CMN 引言
传统的移动网交换局间使用的是TDM传输语音和信令，由于使用PCM语音编码（G.711）技术，每次通话时都要在局间建立一个独享的64kbps双向通道，即使一方没有说话也要占用通道。虽然语音质量高，但效率低、带宽浪费严重。核心网cs域IP化后，承载层由TDM改变成IP，WCDMA采用的压缩语音编码AMR2就可以在核心网中透明传送，AMR2提供8种编码速率，编码从4.75kbps到12.2kbps，这样就大大节省了带宽资源。
移动通信网络IP化后，结构更简化，组网更灵活。交换局之间不用建立网状中继来互通，只需要星形连接到IP承载网。
从另一方面，运营商不希望在投入太多到旧的TDM网络中，因为很显然，将来几年，分组网络将变成电信的主要收入。
早在1998年，美国团体提议分离PSTN/ISDN的呼叫控制和承载控制，对ISUP协议进行修改，编写一种新的呼叫控制协议。这个修改的协议，就是BICC协议。它提供了全套的PSTN/ISDN业务。各种不同的分组网络都可以作为承载网络。举例来说：ATM交换网络和IP网络。
BICC的发展是具有历史意义的。它使得运营商将他们的PSTN/ISDN网络搬移到高容量的分组网络中来。BICC变成了多业务平台发展的重要一步，使得IP可以提供语音和数据业务。 一、BICC协议介绍
BICC（Bearer Independent Call Control——与承载无关的呼叫控制）协议属于应用层控制协议，可用于建立，修改，终结呼叫，可以承载全方位的PLMN/PSTN/ISDN业务。 二、BICC协议栈
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如图1，Nc是UMTS R4阶段的新增接口，该接口是MSC Server（或GMSC Server）间的标准信令接口，协议栈BICC/M3UMSCTP/IP。
Nb接口作为MGW设备之间传输语音的承载接口，协议栈为AMR2/Nb UP/RTP/UDP/IP。协议栈最底层为IP，均可以在IP网络上传输。
BICC协议是承载在SCTP和M3UA上，两者合称Sigtran协议族，下面做介绍。 三、SIGTRAN原理简介及联通数据配置方案
SIGTRAN本身不是一个协议而是一个协议簇，它包含两层协议：传输协议SCTP和适配协议如M3UA，它的作用是支持通过IP网络传输传统电路交换网信令。
由于IP网络的不可靠性，需要在上层进行可靠性设计。SCTP是对TCP的改善，是传输层协议。支持偶联中建立多个流，偶联支持多归属，提高了可靠性。COOKIE的认证，保证了偶联的安全性。
如图2：SCTP传输地址就是一个IP地址加一个SCTP端口号，如10.11.23.14：3180。由一个或多个具有相同SCTP端口号的传输地址组成端点，端点只存在一台主机上，如端点A，由10.11.23.14和10.11.23.15两个IP地址和共同的3180端口号组成。而偶联就是在端点A和端点B之间逻辑通道。
其中Path0，Path1构成偶联的2条通路。在贝尔MSC server中，每个sim卡为一台主机，主机有2个网口，分别设置一个IP地址（称为AB平面），这两个IP地址和端口号2905构成一个端点（ENDPOINT）。不同SERVER两个端点之间通路组成偶联（PSP），贝尔只支持PATH0，PATH1两通路，而华为支持四通路。
M3UA是MTP3或者MPT-3b用户适配协议。SIGTRAN协议族保证了两个信令点之间IP网上可靠的传输上层BICC信令。
四、Bicc工作原理简介及联通采用方案
本文将先从BICC协议流程开始介绍，以此为基础来理解BICC的特性。
如图3，相信读者一定有似曾相识的感觉。是的，BICC就是ISUP的升级版，大多数消息和ISUP类似。所不同有两点，一是BICC多了APM消息，这是用来传输承载消息，主要包括承载地址及Codec列表；二是BICC里面的CIC不再是ISUP里面的中继电路号，而是呼叫实例代码，也就是呼叫的识别号。BICC的CIC扩充为用32个比特表示，使得局间呼叫实例的数目理论上可达4，294，967，296条，而ISUP是12个比特表示，只能有4096条电路。
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BICC里面有几个概念。前向指承载建立方向与呼叫方向一致，即由主叫局先建立承载；后向则相反。快速指在第一个消息IAM就建立承载，延时指在之后的APM中建承载。隧道概念，在NB口MGW之间承载控制协议为IPBCP，为了在承载面中不再传送信令，把承载控制协议通过BICC协议的APM机制进行隧道传送，这样所用的信令都在NC口传送，NB口只是媒体承载。
如上图所示，就是前向延迟隧道方式，也就是联通采用的方式。在IAM中有Codec列表，即主叫局支持的编解码列表，如G.711，AMR2等，在第二个消息APM中，把被叫局支持并选定的Codec发回。经过Codec协商，主被叫局就会采用一致的编解码方式在MGW承载面中传输媒体。如果采用从主叫手机到被叫手机整个通路都支持的编解码，就可以免去不同编解码转换的资源和时间，这就是Trfo的概念。联通统一采用AMR2的12.2k方式。
在第三个消息APM里面，有主叫的承载信息，即主叫MGW的IP地址和端口号，第四个消息APM里面，发回了被叫的承载信息。剩下的消息就和ISUP类似了。 五、bicc的节点模型
BICC节点模型分为SN节点和CMN节点。
CMN节点：呼叫协调节点。各省长途局为CMN功能实体，只有CSF功能，不包括BCF功能，即没有TMG实体。
服务节点（SN=Serving Node）：功能实体，是ISN/GSN/TSN/CMN。在此服务节点模型中包含CSF和BCF功能。每个本地网的server和mgw构成sN。
如图4，在省际呼叫中，各省的CMN负责转接BICC信令，语音媒体流则在两个本地网MGW之间端到端传输，实现了承载平面的扁平化。 六、结论及展望
BICC协议的应用推进了联通移动核心网的IP化，这使得核心网更加简化与优化、组网灵活、传输带宽得到最佳利用。因为在BICC呼叫流程中多了3个APM消息，可能会使呼叫时延增大；另外语音经IP网的传输其话音质量可能降低。虽然经过实际测试，人为感知没有变化。不过这些是需要数据指标考量的。目前新增了一些IP网QoS指标，如丢包率、时延、抖动。
IP化改造后，维护和故障的排查需要维护人员熟知IP网络技术和知识，这对于之前负责电路域专业维护的人员来说是一个巨大的挑战。维护人员需要加强IP技术的学习，尽快适应网络向全IP化演进的维护需要。