成人欧美日韩高清不卡_IP電話(huà)邁向無(wú)線(xiàn)_voip

IP電話(huà)邁向無(wú)線(xiàn)

沈建苗編譯 2005/11/15

　　這幾乎就是不可抗拒的聯(lián)姻：IP語(yǔ)音傳輸（VoIP）提供了以低成本在網(wǎng)上打電話(huà)的方案，而Wi-Fi扔掉了連線(xiàn)。如果兩者相結合(現在這對組合已被稱(chēng)為VoFi)，就可以通過(guò)任何能夠訪(fǎng)問(wèn)的Wi-Fi連接，以低成本撥打無(wú)線(xiàn)電話(huà)。

　　VoIP和Wi-Fi的聯(lián)姻是天作之合。目前許多大公司已積極采用VoFi，明顯降低了長(cháng)途電話(huà)費，即便音質(zhì)并不總是能夠與普通老式電話(huà)（POTS）的音質(zhì)相媲美，但至少不是相差甚遠。

　　但如今VoFi正在進(jìn)入運行環(huán)境有些不太穩定的消費者領(lǐng)域。VoIP的開(kāi)拓者Vonage公司已在今年夏季開(kāi)始銷(xiāo)售一款便攜式Wi-Fi電話(huà)，這款電話(huà)必須在標準的802.11網(wǎng)絡(luò )上使用，而不能在經(jīng)過(guò)改動(dòng)和調整從而滿(mǎn)足實(shí)時(shí)語(yǔ)音需求的特殊的企業(yè)網(wǎng)絡(luò )上使用。VoFi在這種環(huán)境下音質(zhì)如何仍需拭目以待。

　　就連VoIP也要克服一些惡劣環(huán)境，才能在因特網(wǎng)上提供聲音自然的語(yǔ)音，VoFi就更不用說(shuō)了。根本性難度就在于，分組網(wǎng)絡(luò )如LAN、Wi-Fi和因特網(wǎng)本來(lái)就不是為語(yǔ)音通信而設計的。為了讓通話(huà)聲音自然，語(yǔ)音信號在通話(huà)方之間傳送時(shí)必須沒(méi)有明顯的延遲。然而在分組網(wǎng)絡(luò )上，卻無(wú)法保證含有語(yǔ)音數據的數據包能夠及時(shí)到達，或者能夠到達。Wi-Fi是一項無(wú)線(xiàn)技術(shù)，加上原本就不如LAN可靠，所以確保傳送及時(shí)、音質(zhì)良好就更不可能了。面向消費者的Wi-Fi往往工作在不太理想的環(huán)境下，因而這種情形更加讓人擔憂(yōu)。

　　幸運的是，在有線(xiàn)VoIP中，處理數據包傳送不穩定現象的技術(shù)已經(jīng)解決了諸多音質(zhì)問(wèn)題。之所以會(huì )出現音質(zhì)問(wèn)題，往往是因為因特網(wǎng)遇到異常問(wèn)題，或者大量數據流量造成局域網(wǎng)擁塞，所以無(wú)法優(yōu)先處理VoIP應用。

無(wú)線(xiàn)面臨的難題

　　不過(guò)，無(wú)線(xiàn)VoIP更為復雜。數據包傳送以及音質(zhì)會(huì )受到實(shí)際墻壁、微弱信號、電子干擾甚至無(wú)意中暫時(shí)成為射頻防護屏的行人的影響。雖然有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)VoIP系統處理數據包傳送問(wèn)題的方式實(shí)際上一模一樣，但無(wú)線(xiàn)系統遇到的問(wèn)題更頻繁、更嚴重。

　　與有線(xiàn)VoIP一樣，VoFi音質(zhì)方面的問(wèn)題主要集中在時(shí)延、抖動(dòng)和數據包丟失這三個(gè)方面。數據包到達目的地需要時(shí)間（時(shí)延），這個(gè)時(shí)間是個(gè)變量（抖動(dòng)），有些數據包永遠也無(wú)法到達目的地（數據包丟失）。Wi-Fi上的時(shí)延、抖動(dòng)和數據包丟失都比有線(xiàn)LAN上來(lái)得嚴重，因而帶來(lái)了更難以處理的音質(zhì)問(wèn)題。

　　當然，任何VoIP或者VoFi應用都存在一定的時(shí)延。譬如說(shuō)，因特網(wǎng)ping測試可能會(huì )顯示波士頓和達拉斯之間來(lái)回一趟的時(shí)延為67毫秒；波士頓和瑞士日內瓦之間來(lái)回一趟的時(shí)延為133毫秒；波士頓和澳大利亞阿德萊德之間來(lái)回一趟的時(shí)延為262毫秒。國際電信聯(lián)盟（ITU）在G.114標準中推薦：想獲得良好的通話(huà)質(zhì)量，單向時(shí)延要低于150 毫秒。照這個(gè)音質(zhì)標準來(lái)衡量，所有上述時(shí)間都是可以接受的。

　　但如果時(shí)延變長(cháng)（見(jiàn)圖2），就會(huì )出現問(wèn)題。因特網(wǎng)時(shí)延變化極大，很難預測，有時(shí)會(huì )突然增加。LAN上的數據擁塞也會(huì )導致時(shí)延很長(cháng)，通常的VoIP處理（譬如語(yǔ)音編碼和解碼）也會(huì )增加時(shí)延。如果單向時(shí)延超過(guò)大約200 毫秒，語(yǔ)音流就會(huì )受到干擾：參與方往往會(huì )中斷對方的說(shuō)話(huà)，并在同一時(shí)間通話(huà)。長(cháng)時(shí)延還會(huì )引起回聲。

　　最經(jīng)常遇到的VoIP問(wèn)題就是抖動(dòng)，即語(yǔ)音數據包以沒(méi)有規律的時(shí)間間隔到達目的地（見(jiàn)圖3）。抖動(dòng)明顯（超過(guò)大約50毫秒）的后果就是聲音斷斷續續。嚴重的抖動(dòng)其實(shí)會(huì )導致語(yǔ)音數據包不按順序到達目的地，從而導致聲音混亂無(wú)序。

　　抖動(dòng)現象在無(wú)線(xiàn)LAN中特別普遍，因而對VoFi來(lái)說(shuō)是個(gè)嚴重問(wèn)題。據Global IP Sound公司負責技術(shù)的副總裁Jan Linden聲稱(chēng)，802.11b 網(wǎng)絡(luò )上的抖動(dòng)出現50到200毫秒的標準偏差并非罕見(jiàn)。相比之下，企業(yè)LAN卻很少出現超過(guò)幾毫秒的抖動(dòng)。

　　不過(guò)，最嚴重的音質(zhì)問(wèn)題不是由于抖動(dòng)，而是由于數據包丟失。只要有一個(gè)語(yǔ)音數據包未到達目的地，至少會(huì )丟失20或者30毫秒的通話(huà)——具體時(shí)間取決于采用哪種語(yǔ)音編解碼器。在有些情況下，哪怕丟失1%的數據包，也會(huì )導致語(yǔ)音質(zhì)量嚴重下降。

　　而遺憾的是，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )往往會(huì )丟失許多數據包，原因是Wi-Fi用戶(hù)和Wi-Fi接入點(diǎn)間的連接質(zhì)量經(jīng)常不好。如果數據包沒(méi)有從發(fā)送方傳到接收方，網(wǎng)絡(luò )當然可以重新發(fā)送，但重新發(fā)送語(yǔ)音包只會(huì )導致時(shí)延和抖動(dòng)問(wèn)題更嚴重。而且，如果重新發(fā)送數據包導致時(shí)延過(guò)長(cháng)，VoFi系統就會(huì )干脆把它丟棄。

VoFi的解決之道

　　確實(shí)有一些辦法可以解決VoFi的許多問(wèn)題。諸多技術(shù)不僅可以處理時(shí)延、抖動(dòng)和數據包丟失，還可以處理回聲及傳統電話(huà)的其他常見(jiàn)問(wèn)題。VoFi還有眾多語(yǔ)音編解碼器可以使用，它們能壓縮語(yǔ)音、減小帶寬需求，同時(shí)仍提供良好的音質(zhì)。

　　為了盡量減小抖動(dòng)產(chǎn)生的影響，VoIP系統采用了抖動(dòng)緩沖器。抖動(dòng)緩沖器接收進(jìn)來(lái)的語(yǔ)音包，語(yǔ)音包可能以沒(méi)有規律的時(shí)間間隔到達，但經(jīng)抖動(dòng)緩沖器處理后，可以按有規律的間隔重新發(fā)送，從而讓優(yōu)先處理的語(yǔ)音數據聲音自然。

　　然而，抖動(dòng)緩沖器是把雙刃劍。雖然抖動(dòng)緩沖器可以消除進(jìn)入數據包的抖動(dòng)，不過(guò)它是以增加整體時(shí)延為代價(jià)的。小容量緩沖器帶來(lái)的時(shí)延低于大容量緩沖器，但一旦抖動(dòng)明顯，就會(huì )發(fā)生溢出、丟失語(yǔ)音數據包等現象，從而導致音質(zhì)下降。另一方面，大容量緩沖器雖然丟失的數據包較少，但會(huì )導致時(shí)延讓人無(wú)法接受。

　　動(dòng)態(tài)抖動(dòng)緩沖器可以解決緩沖器大小問(wèn)題。動(dòng)態(tài)抖動(dòng)緩沖器用軟件實(shí)現，檢測到變化的網(wǎng)絡(luò )條件后，就會(huì )相應調整緩沖器大小。通常可以對動(dòng)態(tài)抖動(dòng)緩沖器進(jìn)行配置，規定最多允許丟失多少比例的數據包。其實(shí)，動(dòng)態(tài)抖動(dòng)緩沖器會(huì )在抖動(dòng)和數據包丟失之間進(jìn)行折衷處理，以便盡量提高音質(zhì)。

　　數據包丟失會(huì )對音質(zhì)產(chǎn)生大小不一的影響，這要看數據包是如何丟失的。據一些人士聲稱(chēng)，丟失多達10%的語(yǔ)音數據包照樣能獲得可以接受的音質(zhì)。不過(guò)另一些人士認為，哪怕丟失1%的數據包也會(huì )導致音質(zhì)極差。顯然，出現這種不一致是因為數據包丟失有的呈隨機性，有的呈突發(fā)性。有時(shí)，一個(gè)VoIP系統會(huì )在幾秒鐘時(shí)間內丟失20%至30%的數據包，這種情況就會(huì )導致非常明顯的音質(zhì)問(wèn)題。

　　為了處理數據包丟失問(wèn)題，VoIP和VoFi系統采用了名為數據包丟失隱藏（packet loss concealment）的一種技術(shù)。這種技術(shù)并不找回丟失的數據包，只是把丟失數據包對語(yǔ)音產(chǎn)生的不利影響掩蓋起來(lái)。讓人驚訝的是，這種方法的效果非常好：在某些情況下最多允許可以丟失30%的數據包

　　Global IP Sound公司的Jan Linden認為，實(shí)際上，數據包丟失隱藏技術(shù)就是為每個(gè)傳送的語(yǔ)音包添加了來(lái)自前一個(gè)語(yǔ)音包的一些信息。然后，如果某語(yǔ)音包沒(méi)有成功到達接收端，接收端就會(huì )等到接到下一個(gè)語(yǔ)音包，然后使用該語(yǔ)音包中的信息來(lái)描述前一個(gè)語(yǔ)音包。

　　最常用的數據包丟失隱藏方法僅僅是用整個(gè)前一個(gè)語(yǔ)音包取代丟失的數據包。因為語(yǔ)音內容前后有所關(guān)聯(lián)，所以你能得到與以前內容類(lèi)似的內容。不過(guò)，這有個(gè)缺點(diǎn)——由于轉換效應，音質(zhì)不是非常好。

　　一種更有效的隱藏數據包丟失問(wèn)題的方法就是，把一系列語(yǔ)音數據分成兩部分，然后按單獨的數據包連續發(fā)送。通過(guò)適當的數據采樣，每個(gè)數據包中含有大致相同的聲音序列。如果兩個(gè)數據包同時(shí)到達，接收端就可以使用這兩個(gè)數據包，完美再現聲音序列。如果有一個(gè)數據包丟失，系統就會(huì )使用另一個(gè)數據包再現同樣的聲音，只是音質(zhì)稍差罷了，不過(guò)仍可以接受。

802.11e確保QoS

　　VoIP 和VoFi還可以借助即將予以批準的802.11e標準，從而在提高音質(zhì)方面得到一些改進(jìn)。802.11e規定了服務(wù)質(zhì)量（QoS）方面的要求。802.11本身不會(huì )對流量類(lèi)型區別對待，所以不會(huì )為實(shí)時(shí)語(yǔ)音數據提供高于其他數據（如電子表格文件）的優(yōu)先級。不過(guò)，802.11e提供了不同的流量類(lèi)別和優(yōu)先級別，從而使高優(yōu)先級的語(yǔ)音數據遇到的延遲比較低（因而抖動(dòng)和數據包丟失現象比較少）。

　　然而，802.11e不能保證語(yǔ)音數據總是盡可能快速、有規律地到達目的地，不過(guò)它確實(shí)增加了這種可能性。另外，要獲得非常好的效果，使用802.11e的網(wǎng)絡(luò )必須從源地發(fā)送到目的地的過(guò)程中一路傳達QoS需求，這種傳達依賴(lài)符合802.11e的所有網(wǎng)絡(luò )部件。

　　對VoIP 和VoFi應用而言，擁有足夠的帶寬也很重要，即便帶寬通常不是主要的約束條件。畢竟，連802.11b網(wǎng)絡(luò )也能達到11Mbps，而 802.11a和802.11g更是可以提供54Mbps。往往連接速度最慢的居民寬帶因特網(wǎng)連接提供的速度通常至少也有1Mbps。

　　不過(guò)，帶寬仍是個(gè)因素，因為無(wú)線(xiàn)LAN根本提供不了規定的數據速率。譬如，不盡如人意的條件很可能把802.11b的數據速率降到2Mbps甚至1Mbps。如果再加上一些繁重的網(wǎng)絡(luò )流量，帶寬就可能限制音質(zhì)。

　　各種語(yǔ)音編解碼器可以降低VoIP和VoFi對帶寬的需求，不過(guò)在使用時(shí)一定要小心。在傳統電話(huà)中，符合ITU G.711標準的編解碼器可以把語(yǔ)音編碼成64kbps的數據流。在VoIP當中，G.729編解碼器只需要8kbps，卻能獲得幾乎完全相同的音質(zhì)。不過(guò)，壓縮率越高，數據包丟失現象就越明顯，因為每個(gè)數據包含有更多的語(yǔ)音數據。

未來(lái)漫游

　　好像嫌所有這些難題還不夠嚴重，VoFi將來(lái)從一個(gè)Wi-Fi接入點(diǎn)漫游到另一個(gè)接入點(diǎn)，甚至在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )和蜂窩網(wǎng)絡(luò )之間進(jìn)行漫游時(shí)，還面臨其他一些問(wèn)題。在企業(yè)VoFi系統中，Wi-Fi漫游已經(jīng)實(shí)現，但這些系統都針對VoFi進(jìn)行了認真配置，而面向消費者的網(wǎng)絡(luò )卻不是這樣。在蜂窩網(wǎng)絡(luò )市場(chǎng)，幾個(gè)無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商目前正在對可以與VoFi-蜂窩雙模電話(huà)協(xié)同工作的系統進(jìn)行評估。

　　漫游會(huì )影響音質(zhì)，原因是VoFi連接不會(huì )在瞬間從一個(gè)接入點(diǎn)切換至另一個(gè)接入點(diǎn)。切換過(guò)程需要一定的時(shí)間，而如果切換不夠快，通話(huà)質(zhì)量就會(huì )受到影響。

　　當然，蜂窩網(wǎng)絡(luò )從來(lái)就沒(méi)有提供過(guò)良好的音質(zhì)，但大多數用戶(hù)為了獲得移動(dòng)性這一好處，甘愿忍受稍差的音質(zhì)。Wi-Fi和蜂窩技術(shù)的聯(lián)姻也會(huì )帶來(lái)移動(dòng)功能，但VoFi本身不只是與蜂窩網(wǎng)絡(luò )相競爭，還會(huì )與音質(zhì)幾乎總是非常好的傳統固定電話(huà)相競爭。

　　恐怕唯有時(shí)間才能表明用戶(hù)會(huì )不會(huì )重視成本和便利、輕視音質(zhì)；或者換一種說(shuō)法，VoFi的音質(zhì)會(huì )不會(huì )逐漸趕上傳統電話(huà)。不管怎樣，未來(lái)人撥打的許多電話(huà)將會(huì )在網(wǎng)上進(jìn)行。

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