下一代網(wǎng)絡(luò )中分組話(huà)音接入的實(shí)現

黨梅梅　趙蘋(píng) 2004/12/24

圖1　VoATM over DSL解決方案

　　(2)VoIP over DSL解決方案。與VoATMover DSL網(wǎng)絡(luò )結構一樣，VoIPover DSL的網(wǎng)絡(luò )結構也是由IAD、網(wǎng)關(guān)和DSLAM組成(見(jiàn)圖2)。VoIPover DSL的IAD與VoATMover DSL的類(lèi)似，可以提供多路POTS或者ISDN接口、以太網(wǎng)接口，上行可以是ADSL或者G.shdsl接口、VDSL接口，直接接入DSLAM。不同的是，IAD與網(wǎng)關(guān)之間傳輸分組語(yǔ)音數據，IAD需要配置相應的IP地址。網(wǎng)關(guān)提供E1接口通過(guò)V5.2或者V5.1協(xié)議接入到PSTN網(wǎng)。與第一種方案不同的是，DSLAM不需要支持AAL2信元的識別，這里的DSLAM可以是ATMDSLAM或者是IP DSLAM。

圖2　VoIP over DSL解決方案

　　丟包率和時(shí)延會(huì )直接影響話(huà)音業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。在上述兩種基于DSL接入的分組話(huà)音的實(shí)現方案中，只要DSL接入速率不超過(guò)線(xiàn)路上可以承受的最大速率，物理層的誤碼率一般可以控制在10-7之中。在DSL接入中，物理層的傳輸時(shí)延一般在ms級，因此采用DSL低層承載技術(shù)可以保證接入段的話(huà)音業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量。

　　2.基于Ethernet接入

　　基于以太網(wǎng)(Ethernet)的接入技術(shù)包括以太網(wǎng)接入技術(shù)和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)接入技術(shù)，物理層之上的媒質(zhì)接入控制層(MAC)分別符合802.3MAC或802.11MAC協(xié)議。傳統的以太網(wǎng)接入技術(shù)和WLAN主要提供以因特網(wǎng)接入為主的數據業(yè)務(wù)，在向NGN演進(jìn)過(guò)程中，利用以太網(wǎng)接入和WLAN技術(shù)可以方便地提供分組話(huà)音業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò )解決方案如圖3所示。

圖3　基于Ethernet接入的解決方案

　　如圖3左側所示，實(shí)現分組話(huà)音接入，可以保持目前以太網(wǎng)接入的用戶(hù)端設備(NT)功能不變，而局端設備具備接入媒體網(wǎng)關(guān)(AG)的功能，實(shí)現話(huà)音和數據綜合接入。AG提供POTS接口和Ethernet接口，對話(huà)音進(jìn)行分組化處理，通過(guò)H.248或SIP協(xié)議與軟交換進(jìn)行交互，完成呼叫處理功能。

　　如圖3所示，通過(guò)IAD接入設備，同樣可以實(shí)現基于Ethernet的分組話(huà)音接入。IAD支持H.248，SIP或MGCP協(xié)議，支持呼叫處理、語(yǔ)音處理、媒質(zhì)控制處理等功能。IAD放置在用戶(hù)家中，同時(shí)提供POTS和Ethernet接口，實(shí)現語(yǔ)音、數據和寬帶多媒體的接入。IAD若為具備樓道交換機功能的設備，則物理上可以?xún)H提供RJ45接口，通過(guò)在用戶(hù)家中安裝分線(xiàn)盒，將一個(gè)RJ45接口分線(xiàn)為一個(gè)RJ45接口和一個(gè)RJ11接口，分別提供與PC機和電話(huà)機的連接。

　　VoWLAN接入同樣可以有不同的實(shí)現方案，但是真正意義上的VoWLAN實(shí)現如圖3右側所示。在WLAN空中接口，采用Voiceover Ipover WLAN的協(xié)議棧，終端可以采用具備SIP功能的便攜WLAN雙模終端(同時(shí)支持話(huà)音和數據)，或者在PC機上插入WLAN網(wǎng)卡，運行軟電話(huà)(Soft Phone)軟件實(shí)現SIP協(xié)議，實(shí)現話(huà)音的接入。

　　無(wú)論是有線(xiàn)以太網(wǎng)接入還是WLAN，由于在一個(gè)局域網(wǎng)內所有用戶(hù)都是共享網(wǎng)絡(luò )的，必然存在安全隱患。對于無(wú)線(xiàn)接入方式，由于沒(méi)有線(xiàn)纜的束縛，信號很容易被截取，無(wú)線(xiàn)鏈路級的安全問(wèn)題更加突出。因此，與ADSL接入方式相比，在利用以太網(wǎng)接入提供分組話(huà)音業(yè)務(wù)時(shí)，需要采用定的接入控制策略或數據加密策略來(lái)保證用戶(hù)通信的安全。

　　在基于Ethernet接入的實(shí)現中，可以通過(guò)采用/EEE802.1p實(shí)現二層QoS保證。在WLAN上支持分組話(huà)音，還必須解決無(wú)線(xiàn)鏈路級的QoS問(wèn)題。在802.11 WLAN中，采用了載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/碰撞避免(CSMA/CA)協(xié)議，主要規定了利用分布式協(xié)調功能(DCF)實(shí)現共享媒質(zhì)接入。當終端(STA)偵聽(tīng)到信道空閑后，要隨機回退(Backoff)一段時(shí)間后再發(fā)送數據，通過(guò)這種方式盡量降低碰撞發(fā)生的概率。在DCF功能中，并不區分業(yè)務(wù)，不能保證話(huà)音業(yè)務(wù)的QoS。目前，正在制定的802.11e QoS標準是對MAC層的增強，采用增強的分布信道接入(EDCA)功能，將業(yè)務(wù)分成8個(gè)優(yōu)先級，對盡力而為業(yè)務(wù)、話(huà)音業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)等采用了不同的MAC層處理機制．可以充分保證VoWLAN業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。802.11e標準將在今年正式發(fā)布，Wi-Fi聯(lián)盟已經(jīng)將802.11e規定的功能列入互操作性認證計劃，這將極大地促進(jìn)VoWLAN業(yè)務(wù)的發(fā)展。

　　3.分組話(huà)音接入的協(xié)議棧模型

　　圖4給出了上述幾種分組話(huà)音接入解決方案的協(xié)議棧。

圖4　實(shí)現分組話(huà)音接入的協(xié)議棧模型

四、不同實(shí)現方案的特點(diǎn)

　　1.VoDSL解決方案特點(diǎn)

　　VoATM over DSL是基于A(yíng)TM技術(shù)提供話(huà)音業(yè)務(wù)，話(huà)音業(yè)務(wù)和數據業(yè)務(wù)分別通過(guò)AAL2和AAL5進(jìn)行封裝。AAL2技術(shù)是專(zhuān)為在A(yíng)TM網(wǎng)絡(luò )上傳輸語(yǔ)音而設計的，在分組語(yǔ)音數據的封裝處理、多個(gè)分組語(yǔ)音數據如何在一條VC上傳送等有著(zhù)嚴格的定義，它不需要為IAD配置IP地址。因此，VoATM是一種在A(yíng)TM數據網(wǎng)上提供語(yǔ)音的解決方案，語(yǔ)音業(yè)務(wù)必須在A(yíng)AL2信元中傳輸，只能應用于A(yíng)TM網(wǎng)絡(luò )，不能應用于以IP網(wǎng)絡(luò )為主的數據網(wǎng)。

　　由于VoIP本身是基于IP的，因此對承載網(wǎng)沒(méi)有限制，可以是ATM的，也可以是其他鏈路的。VoIP over DSL的解決方案中，除了可以承載在A(yíng)DSL，G.shdsl外，還可以是VDSL等，而且DSLAM也更靈活，除了ATMDSLAM，也可以是IPDSLAM等。因此，VoIPover DSL解決方案非常方便接入下一代網(wǎng)絡(luò )，有著(zhù)很強的適應性和發(fā)展前景。另外，與VoATMover DSL相比，VoIPover DSL這種解決方案不需要DSLAM和IAD支持AAL2識別，封裝和解封裝，這對于DSLAM來(lái)說(shuō)是非常重要的，因為目前大多數ATMDSLAM都不支持AAL2，利用這種方案不需要改動(dòng)已有的DSLAM，可以直接提供話(huà)音業(yè)務(wù)。

　　VoATM over DSL的解決方案是基于BLES協(xié)議，建立在A(yíng)TM網(wǎng)絡(luò )基礎上只解決話(huà)音業(yè)務(wù)的方案，不論從網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，還是業(yè)務(wù)發(fā)展都不具備進(jìn)一步發(fā)展空間，特別是在國內缺乏網(wǎng)絡(luò )支撐的情況下。由于VoIP的IAD支持MGCP，H.248或者SIP，天然具備向NGN演進(jìn)的能力。當網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)到NGN時(shí)，可以修改IAD配置接入到NGN網(wǎng)絡(luò )，直接與軟交換進(jìn)行通信。

　　2.基于Ethernet接入的解決方案特點(diǎn)

　　基于Ethernet接入提供分組話(huà)音歸根到底仍然是VoIP的解決方案，利用IAD支持H.248或SIP協(xié)議，可以順利地實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)。VoIP over DSL和VoIP over Ethernet都適應了整個(gè)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的趨勢，最終可以過(guò)渡到以軟交換為核心的NGN網(wǎng)絡(luò )架構上。

　　由于低層承載技術(shù)的不同，會(huì )對VoIP的應用產(chǎn)生一定影響。對于VoWLAN技術(shù)，由于WLAN工作在免許可頻段，會(huì )受到同頻段其他設備的干擾。WLAN無(wú)線(xiàn)信道數量有限，同一熱點(diǎn)內如果AP過(guò)多，會(huì )存在系統自干擾的問(wèn)題，會(huì )影響話(huà)音的質(zhì)量。WLAN MAC層本身由于存在頭開(kāi)銷(xiāo)、控制幀開(kāi)銷(xiāo)、回退機制以及可能的碰撞，有效負荷基本上為標稱(chēng)速率的50%左右，即802.11a在標稱(chēng)11Mbit/s情況下，有效負荷約為5Mbit/s：802.11a在標稱(chēng)54Mbit/s情況下，有效負荷約為30Mbit/s。對于VoIP，在話(huà)音封裝過(guò)程中引入了RTP/UDP/IP的開(kāi)銷(xiāo)(RTP包頭12字節，UDP包頭8字節，IP包頭20字節)，又降低了有效的帶寬利用率。因此，在WLAN上支持話(huà)音，還會(huì )面臨帶寬的問(wèn)題。傳統WLAN終端是為Internet接入設計的，新的業(yè)務(wù)對WLAN終端也提出了新的要求，要求采用雙模終端，且體積小、省電、符合用戶(hù)的使用習慣等。

五、結束語(yǔ)

　　從當前IP電話(huà)業(yè)務(wù)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展可以看到，利用分組技術(shù)傳送電話(huà)業(yè)務(wù)越來(lái)越成為一項較成功的技術(shù)。對于傳統的運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，利用DSL提供分組話(huà)音，可以充分利用已有的銅線(xiàn)資源，利用一個(gè)網(wǎng)絡(luò )同時(shí)提供話(huà)音和數據綜合接入，同時(shí)降低對網(wǎng)絡(luò )的維護費用。以太網(wǎng)接入技術(shù)，尤其是WLAN接入技術(shù)發(fā)展迅速，無(wú)論對于傳統運營(yíng)商還是新興運營(yíng)商，如果在個(gè)網(wǎng)絡(luò )上可以提供綜合的業(yè)務(wù)，則能夠最大限度地挖掘網(wǎng)絡(luò )的潛力，快速爭取用戶(hù)，提供自己的競爭力。從本文的技術(shù)分析可以看到，目前最具發(fā)展潛力的DSL接入技術(shù)和以太網(wǎng)接人技術(shù)都可以通過(guò)設備的改造升級逐步演進(jìn)到下一代網(wǎng)絡(luò )，提供分組話(huà)音業(yè)務(wù)。

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