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推動(dòng)VoIP飛速發(fā)展技術(shù)因素

2004/11/16

　　由于相關(guān)的硬件、軟件、協(xié)議和標準中的許多發(fā)展和技術(shù)突破，使得VoIP的廣泛使用很快就會(huì )變成現實(shí)。這些領(lǐng)域中的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展為創(chuàng )建一個(gè)更有效、功能和互操作性更強的VoIP網(wǎng)絡(luò )起著(zhù)推波助瀾的作用。本文簡(jiǎn)單列出了這些領(lǐng)域中的主要發(fā)展。將推動(dòng)VoIP飛速發(fā)展乃至廣泛應用的技術(shù)因素歸納為如下幾個(gè)方面。

　　1、 數字信號處理器

　　先進(jìn)的數字信號處理器（Digital Signal Processor ,DSP）執行語(yǔ)音和數據集成所要求的計算密集的任各。DSP處理數字信號主要用于執行復雜的計算，否則這些計算可能必須由通用CPU執行。它們的專(zhuān)門(mén)化的處理能力與低成本的結合使DSP很好地適合于執行VoIP系統中的信號處理功能。

　　單個(gè)語(yǔ)音流上G.729語(yǔ)音壓縮的計算開(kāi)銷(xiāo)開(kāi)常大，要求達到20MIPS，如果要求一個(gè)中央CPU在處理多個(gè)語(yǔ)音流的同時(shí)，還執行路由和系統管理功能，這是不現實(shí)的，因此，使用一個(gè)或多個(gè)DSP可以從中央CPU卸載其中的復雜語(yǔ)音壓縮算法的計算任務(wù)。另外，DSP還適合于語(yǔ)音的活動(dòng)檢測和回聲取消這樣的功能，困為它們實(shí)時(shí)處理語(yǔ)音數據流，并能快速訪(fǎng)問(wèn)板上內存，因此。在本章節中，比較詳細地介紹如何在TMS320C6201DSP平臺來(lái)實(shí)現語(yǔ)音編碼和回聲抵消的功能。

　　1 H.323 加權公平排隊法 DSP

　　2 MPLS標記交換 加權隨機早期檢測 高級ASIC

　　3 RTP, RTCP 雙漏斗通用信元速率算法 DWDM

　　4 RSVP 額定訪(fǎng)問(wèn)速成率 SONET

　　5 Diffserv, CAR Cisco快速轉發(fā) CPU處理功率

　　6 G.729, G.729a:CS-ACELP 擴展訪(fǎng)問(wèn)表 ADSL，RADSL，SDSL

　　7 FRF.11/FRF.12 令牌桶算法

　　8 Multilink PPP 幀中繼數據整流形

　　9 SIP 基于優(yōu)先級的CoS

　　10 Packet over SONET IP和ATM QoS/CoS的集成

　　2、 高級專(zhuān)用集成電路

　　專(zhuān)用集成電路（Application-Specific Integrated Circait, ASIC）發(fā)展產(chǎn)生了更快、更復雜、功能更強的ASIC。ASIC是執行單一應用或很小的一組功能專(zhuān)門(mén)的應用芯片。由于集中于很窄的應用目標，故它們可以對特定的功能進(jìn)行高度的優(yōu)化，通常雙通用CPU快一個(gè)或幾個(gè)數量級。就像精簡(jiǎn)指令集計算機（RSIC）芯片集中于快速執行扔限數目的操作一樣，ASIC被預先編程、使其能更快地執行有限數目的功能。一旦開(kāi)發(fā)完成，ASIC批量生產(chǎn)的成本并不高，被用于包括路由器和交換機這樣的網(wǎng)絡(luò )設備，執行路由查表、分組轉發(fā)、分組分類(lèi)和檢查以及排隊等功能。ASIC的使用使設備的性能更高，而成本更低。它們?yōu)榫W(wǎng)絡(luò )提供增加的寬帶和更好的QoS支持，所以對VoIP發(fā)展起著(zhù)很大的促進(jìn)作用。

　　3、 IP傳輸持術(shù)

　　傳輸電信網(wǎng)大多采用時(shí)分多路復用方式，因特網(wǎng)須采用的是統計復用變長(cháng)分組交換方式，二者相比，后者對網(wǎng)絡(luò )資源利用率高，互連互通簡(jiǎn)便有效、對數據業(yè)務(wù)十分適用，這是因特網(wǎng)得以飛速發(fā)展的重要原因之一。但是，寬帶IP網(wǎng)絡(luò )通信對QoS和延遲特性提出了茍刻的要求，因此，統計復用變長(cháng)分組交換的技術(shù)發(fā)展為人們所關(guān)注。目前，除已問(wèn)世的新一代IP協(xié)議--IPV6外，世界因特網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）提出了多協(xié)議標記交換技術(shù)（MPLS），這是一種基于網(wǎng)絡(luò )層選路的各種標記/標簽的交換，能提高選路的靈活性，擴展網(wǎng)絡(luò )層選路能力，簡(jiǎn)化路由器和基于信元交換的集成，提高網(wǎng)絡(luò )性能。MPLS既可以作為獨立的選路協(xié)議工作，又能與現有的網(wǎng)絡(luò )選路協(xié)議兼容，支持IP網(wǎng)絡(luò )的各種操作、管理和維護功能，使IP網(wǎng)絡(luò )通信的QoS、路由、信令等性能大大提高，達到或接近統計復用定長(cháng)分組交換（ATM）的水平，而又比ATM簡(jiǎn)單、高效、便宜、適用。IETF還地抓緊新的分組理理持術(shù)，以便實(shí)現QoS選路。其中正在研究"隧道技術(shù)"就是為了實(shí)現單向鏈路的寬帶傳送。 另外，如何選擇IP網(wǎng)絡(luò )傳輸平臺也是近年來(lái)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，先后出現了IP over ATM、IP over SDH、IP over DWDM等技術(shù)，目前公認的寬帶網(wǎng)絡(luò )分析模型如圖所示。


寬帶IP網(wǎng)絡(luò )的分層模型

　　第一層是基礎層，提供高速的數據傳輸骨干。IP層向IP用戶(hù)提供高質(zhì)量的，具有一定服務(wù)保證的IP接入服務(wù)。用戶(hù)層提供接入形式（IP接入和寬帶接入）和服務(wù)內容形式。在基礎層，以太網(wǎng)作為IP網(wǎng)絡(luò )的物理層，是理所當然的事情，但是IP overDWDM卻上最新技術(shù)，并具有很大的發(fā)展潛力。

　　密集波分多路復用（Dense Wave Division MultipLexing,DWDM）為光纖網(wǎng)絡(luò )注入新的活力，并在電信公司鋪設新的光纖主干網(wǎng)中提供驚人的帶寬。DWDM技術(shù)利用光纖的能力和先進(jìn)的光傳輸設備。波分多路復用的名稱(chēng)是從單股光纖上傳送多個(gè)波長(cháng)的光（LASER）而得來(lái)的。目前的系統能夠發(fā)送和識別16個(gè)波長(cháng)，而將來(lái)的系統能夠支持40~96全波長(cháng)。這具有重要意義，因為每增加一個(gè)波長(cháng)，就增加了一個(gè)信息流。因此可以將2.6Gbit/s（OC-48）網(wǎng)絡(luò )擴大16倍，而不必鋪設新的光纖。

　　大多數新的光纖網(wǎng)絡(luò )以（9.6Gbit/s）的速度運行OC-192，在與DWDM結合時(shí)，在一對光纖上產(chǎn)生150Gbit/s以上的容量。另外，DWDM提供了接口的協(xié)議和速度無(wú)關(guān)的特征，在一條光纖上可同時(shí)支持ATM、SDH和千兆以太網(wǎng)信號的傳輸，這樣和現在已建成的各種網(wǎng)絡(luò )都可以兼容，因此DWDM既可以保護已有的設資，還可以以其巨大帶寬為ISP和電信公司提供了功能更強的主干網(wǎng)，并使寬帶成本更低和訪(fǎng)問(wèn)性更強，這對VoIP解決方案的帶寬要求提供強有力的支持。增加的傳輸速率不僅可以提供更粗的管道，使阻塞的機會(huì )更少，而且使延時(shí)降低了許多，因此可以在很大程度上減少I(mǎi)P網(wǎng)絡(luò )上的QoS要求。

　　4、 寬帶接入技術(shù)

　　IP網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)接入已成為制約全網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。從長(cháng)期發(fā)展看，用戶(hù)接入的終極目標是光纖到戶(hù)（FTTH）。光接入網(wǎng)從廣義上講包括光數字環(huán)路載波系統和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )兩類(lèi)。前者主要在美國，結合開(kāi)放口V5.1/V5.2，在光纖上傳送其綜合系統，顯示了很大的生命力。后者主要在目本和德國。日本堅持不懈攻關(guān)十多年，采取一系列措施，將無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )成本降低至與銅纜和金屬雙絞線(xiàn)相近的水平，并大量使用。特別是近年ITU提出以ATM為基礎的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )（APON），將ATM與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )優(yōu)勢互補，接入速率可達622M bit/s，對寬帶IP多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展十分有利，且能減少故障率和節點(diǎn)數目，擴大覆蓋范圍。目前ITU已完成了標準化工作，各廠(chǎng)家正在積極研制，不久會(huì )有商品上市，將成為面向21世紀的寬帶接入技術(shù)的主要發(fā)展方向。

　　目前主要采用的接入技術(shù)有:PSTN、IADN、ADSL、CM、DDN、 X.25和 Ethernet以及寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統列等。這些接入技術(shù)各有特點(diǎn)，其中發(fā)展最快的是ADSL和CM；CM(Cable Modem)采用同軸電纜，傳輸速率高、抗干擾能力強；但是不能雙向傳輸，無(wú)統一標準。ADSL（Asymmetrical Digital Loop）獨享接入寬帶， 充分利有現有電話(huà)網(wǎng)，提供非對稱(chēng)的傳輸速率，用戶(hù)側的下載速率可以達到8 Mbit/s，用戶(hù)側的上載速率可以達到1M bit/s。ADSL為企業(yè)和各個(gè)用戶(hù)提供必要的寬帶，并極大地降低成本。使用較低成本的ADSL地區環(huán)路，現在公司能以更高的速度訪(fǎng)問(wèn)因特網(wǎng)和基于因特網(wǎng)服務(wù)供應商的VPN，允許更高的VoIP呼叫容量。

　　5、 中央處理單元技術(shù)

　　中央處理單元（CPU）在功能、功率和速度方面繼續發(fā)展。這使多媒體PC能夠廣泛應用，并提高了受CPU功率限制的系統功能的性能。PC處理流式音頻和視頻數據的能力在用戶(hù)中期待已久，所以在數據網(wǎng)絡(luò )上傳送語(yǔ)音呼叫理所當然成為下一步的目標。這個(gè)計算功能使先進(jìn)的多媒體桌面應用和網(wǎng)絡(luò )組件中的先進(jìn)功能都支持語(yǔ)音應用。

中寬網(wǎng)


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