語(yǔ)音壓縮及IP網(wǎng)上話(huà)音(VoIP)技術(shù)
2008/11/13
在利用IP網(wǎng)絡(luò )或租用專(zhuān)線(xiàn)實(shí)現語(yǔ)音交換機的全透明組網(wǎng)方案中，除了采用最先進(jìn)的信令系統外，在交換系統中集成內置的語(yǔ)音壓縮平臺及其IP網(wǎng)上話(huà)音
VoIP技術(shù)和網(wǎng)關(guān)技術(shù)是實(shí)現高質(zhì)量語(yǔ)音通信的關(guān)鍵所在。內置語(yǔ)音壓縮技術(shù)為節點(diǎn)間的相互連接提供了一套新的解決方案，并且可以減少企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)的通信費用。語(yǔ)音壓縮方案可以在不改變現有的網(wǎng)絡(luò )構造條件下，增加交換節點(diǎn)間的話(huà)務(wù)通過(guò)能力。
語(yǔ)音壓縮能用于租用線(xiàn)就象語(yǔ)音和數據多路復用器 。通過(guò)一條64kbit/s租用線(xiàn)連接兩個(gè)語(yǔ)音交換節點(diǎn)，64kbit/s帶寬其間可傳輸多個(gè)語(yǔ)音通道和1個(gè)專(zhuān)網(wǎng)信令數據通道。
在最先進(jìn)的組網(wǎng)方案中，可以無(wú)需永久專(zhuān)網(wǎng)信令通道而實(shí)現行真正具有壓縮功能的VPN方案，專(zhuān)網(wǎng)信令可在B信道傳送，而這B信道僅在兩節點(diǎn)間有話(huà)務(wù)時(shí)按需建立，即按需建立專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )，提供全部專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)。
語(yǔ)音壓縮的另一個(gè)應用是可降低兩個(gè)高話(huà)務(wù)量公司間的通信費用。這一功能又稱(chēng)為第二呼叫免費業(yè)務(wù)。這免費的第二呼叫也是按需建立的。憑借內置語(yǔ)音壓縮平臺及語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，語(yǔ)音交換節點(diǎn)可以在IP網(wǎng)上傳送語(yǔ)音VoIP。
一、語(yǔ)音壓縮平臺技術(shù) 目前先進(jìn)的語(yǔ)音交換機中內置的語(yǔ)音壓縮平臺是由系統內的鏈路優(yōu)化功能模塊實(shí)現的。具體選擇哪種功能板是由交換節點(diǎn)之間如何連接組網(wǎng)決定的。交換節點(diǎn)之間的連接可以是租用線(xiàn)，ISDN交換網(wǎng)絡(luò )，幀中繼及IP網(wǎng)絡(luò )等。
所謂壓縮平臺實(shí)際上是一個(gè)語(yǔ)音、數據的多路復用器。在一個(gè)復用器上總是涉及三項內容：語(yǔ)音接入；專(zhuān)網(wǎng)信令及數據；通過(guò)廣域網(wǎng)絡(luò )（也稱(chēng)混合通道）組網(wǎng)。
1.語(yǔ)音接入部分 先進(jìn)的內置語(yǔ)音壓縮平臺使用的壓縮算法為G723.1，壓縮率約為6.4kbit/s，這也是低速VoIP的默認壓縮標準，微軟公司的通信應用軟件網(wǎng)絡(luò )會(huì )議netmeeting也采用該標準。
G723.1的質(zhì)量由M.O.S平均評判得分 量定。5表示質(zhì)量最好，G711 64k語(yǔ)音被量定為4.2，G723.1算法被量定約為3.9，8kbit/s時(shí)的G729也為3.9，GSM為3.5。因為壓縮會(huì )引起延時(shí)，故內置回聲消除技術(shù)。第三類(lèi)傳真支持的最大速率為9600bit/s，傳真將被解調和再調制以避免使用廣域網(wǎng)的64kbit/s帶寬。Modem呼叫不經(jīng)過(guò)壓縮設備。MFQ23代碼的翻譯，編碼及重建也在另一端完成。這樣就避免了信號的失真Q23接受器非常敏感 。遺失幀的修補功能可避免語(yǔ)音幀的丟失。該功能在幀中繼網(wǎng)中非常有用，幀中繼網(wǎng)會(huì )在網(wǎng)絡(luò )飽和情況下丟棄幀。語(yǔ)音檢測，靜音壓制及靜音再生僅在發(fā)生時(shí)發(fā)送，這就意味著(zhù)帶寬為動(dòng)態(tài)分布，50%的時(shí)間被節約下來(lái)，可重新分配給其他話(huà)務(wù)如數據。為了損失盡量少的語(yǔ)音，即使語(yǔ)音是在幾個(gè)交換節點(diǎn)間傳送，也僅僅是執行一次壓縮和解壓縮。
2.數據部分 對語(yǔ)音壓縮平臺來(lái)說(shuō)數據支持是非常重要的，這樣專(zhuān)網(wǎng)信令可在節點(diǎn)間交換。同時(shí)低速率HDLC數據也被支持。專(zhuān)網(wǎng)信令事實(shí)上也是HDLC數據，其不僅包括呼叫處理信號，同時(shí)包括對話(huà)務(wù)的管理，路由選擇，監視等信息。先進(jìn)的語(yǔ)音壓縮平臺采用動(dòng)態(tài)帶寬管理，如果沒(méi)有語(yǔ)音信號，則帶寬被用作傳送專(zhuān)網(wǎng)信令和數據。
3.廣域網(wǎng)（WAN）部分 WAN的連接可以是租用線(xiàn)，ISDN通道，幀中繼永久虛擬電路或IP網(wǎng)絡(luò )。在WAN網(wǎng)傳送之前，語(yǔ)音及數據被復用。有兩種復用和管理WAN帶寬的方法：時(shí)分復用、幀／信元或包。
TDM方式為每個(gè)通道預定一個(gè)固定的帶寬。其優(yōu)點(diǎn)為延時(shí)及延時(shí)抖動(dòng)很小。但缺點(diǎn)是浪費帶寬，這對于使用低速接入64Kbit/s
128Kbit/s 時(shí)是不能接受的，因為當通道未被使用或沒(méi)有語(yǔ)音話(huà)務(wù)，帶寬不能被其他話(huà)務(wù)如數據使用。在交換節點(diǎn)的內置語(yǔ)音壓縮平臺，使用幀模式。這意著(zhù)帶寬的分配是動(dòng)態(tài)的。當有一個(gè)或更多的語(yǔ)音通道沒(méi)有建立或處于通話(huà)的間隙階段，帶寬可被專(zhuān)網(wǎng)信令或數據所用。這意味著(zhù)例如在夜間，沒(méi)有語(yǔ)音話(huà)務(wù)，計費話(huà)單可以使用絕大多數的帶寬傳送。幀模式復用帶來(lái)的問(wèn)題是延時(shí)和如何管理話(huà)務(wù)的優(yōu)先級，為了克服這些問(wèn)題，先進(jìn)的交換節點(diǎn)可采取以下措施：
數據幀分割，用戶(hù)的數據幀可能很長(cháng)，當有一個(gè)很長(cháng)的幀發(fā)送時(shí)，為避免長(cháng)的延時(shí)，該長(cháng)幀被分割成小段；幀被有規律的以最小延時(shí)及延時(shí)變化方式發(fā)送；語(yǔ)音優(yōu)先，幀內首先安排語(yǔ)音信息送入WAN，帶寬內剩余部分發(fā)送專(zhuān)網(wǎng)信令和用戶(hù)數據。
網(wǎng)絡(luò )中的時(shí)延：兩個(gè)節點(diǎn)端到端的音呼叫時(shí)延為40~90ms，每次傳送增加10~40ms。
4.鏈路優(yōu)化語(yǔ)音壓縮功能模塊 以阿爾卡特OmniPCX4400綜合業(yè)務(wù)寬帶多媒體交換平臺為例，語(yǔ)音壓縮平臺的實(shí)現由LIOx系列模塊實(shí)現：LIOP，
LIOB， LIOX。每板都有6個(gè)語(yǔ)音壓縮模塊，每個(gè)模塊動(dòng)態(tài)處理一個(gè)語(yǔ)音或傳真。不同之處在于外部接口：LIOP帶有一個(gè)PRA接口，LIOB帶有一個(gè)串行口及4個(gè)BRAＡ網(wǎng)絡(luò )接口，LIOX沒(méi)有外部接口。
LIOP耦合板。LIOP是2合1板，LIOX加PRA板。PRA接口可連接至公共ISDN網(wǎng)。專(zhuān)網(wǎng)話(huà)務(wù)按需建立通道和公網(wǎng)話(huà)務(wù)采用相同接口。PRA也可連接至G703/G7044的部分速率E1租用線(xiàn)。適用于兩地間高話(huà)務(wù)量要求。
LIOB耦合板。LIOP是LIOX加1個(gè)BRA網(wǎng)絡(luò )接口加1個(gè)串行接口。LIOB可適用于新系統或已安裝的基于串行口要求的系統。LIOP板上的串行口可以是X24/V11或V36。可以連接小容量的租用線(xiàn)64bit/s，128kbit/s或幀中繼網(wǎng)絡(luò )；LIOB的串行接口不能被用作連接終端。該接口連接至網(wǎng)絡(luò )。并且在串口上的壓縮只能是使用LIOB，而不可以是LIOX加同步終端適配器；BRA可連接至ISDN網(wǎng)上的TO接口。該接口可用作傳送專(zhuān)用和公用話(huà)務(wù)；BRA接口不能連接S0分機或S0
PC板，BRA接口只能接T0，不能接S0。 LIOX耦合板。LIOX板沒(méi)有外部接口，LIOX可以用作LIOP或LIOB板的擴展板用戶(hù)不要更多的外部接口，只需要附加的語(yǔ)音壓縮資源 ；LIOX可以安裝在已裝有PRA或BRA板的OmniPCX4400系統上。在語(yǔ)音壓縮資源的集中，語(yǔ)音壓縮資源在一節點(diǎn)內集中，可被各個(gè)方向共享。優(yōu)點(diǎn)為：安全，某些壓縮資源發(fā)生故障不會(huì )影響全局；在中心節點(diǎn)壓縮資源的需要量大于遠端節點(diǎn)的需要量。損失率應該非常低。
二、在租用線(xiàn)上 使用內置語(yǔ)音壓縮技術(shù) 內置語(yǔ)音壓縮可使用在租用專(zhuān)線(xiàn)上。這可使用戶(hù)減小實(shí)際租用線(xiàn)的帶寬，從而達到節省通信費用的目的。阿爾卡特OmniPCX4400可以通過(guò)各種不同的接口連接：可以是X24/V11或V36或G703/G704
E1。
1.內置語(yǔ)音壓縮平臺以租用線(xiàn)連接。 串口連接Serial link leased line ；OmniPCX 4400可通過(guò)串口連接網(wǎng)絡(luò )；物理接口為X24/V11或V36。需使用LIOB板；接口速率為64kbit/s或123kbit/s；一個(gè)64kbit/s接口可支持最多6個(gè)語(yǔ)音通道和專(zhuān)網(wǎng)信令；一個(gè)128kbit/s接口可支持最多12個(gè)語(yǔ)音通道和專(zhuān)網(wǎng)信令；如果需更多語(yǔ)音通道，需使用G703/G704租用線(xiàn)。
G703/G704 E1租用線(xiàn)。如所需的語(yǔ)音通道超過(guò)12，可使用部分速率租用線(xiàn)；物理接口為PRA。可使用LIOP板；使用256kbit/sE1
租用線(xiàn)可實(shí)現最多24個(gè)語(yǔ)音通道和專(zhuān)網(wǎng)信令。
2.針對租用線(xiàn)飽和溢出時(shí)的處理。
如果2節點(diǎn)間所有的語(yǔ)音通道都忙如64kbit/s租用線(xiàn)上6個(gè)通道 ，第七個(gè)呼叫溢出至公網(wǎng)，由于使用專(zhuān)網(wǎng)VPN用戶(hù)得到的仍是專(zhuān)網(wǎng)層的業(yè)務(wù)。
３．多方向租用線(xiàn)的語(yǔ)音壓縮通信 使用租用線(xiàn)構造了一個(gè)星形網(wǎng)，租用線(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)形式，一般情況下有多少遠端節點(diǎn)就需要在中心配置多少接口：如10個(gè)以64kbit/s租用線(xiàn)連接的節點(diǎn)，在中心節點(diǎn)需配置10個(gè)串口鏈路，需加上大量硬件。一些運營(yíng)商可提供多方向租用線(xiàn)：這意味著(zhù)在中心節點(diǎn)的租用線(xiàn)為多方向的G703/G704
E1 接口。在E1中有些B通道指定去向方向A，有些去向方向B。遠端可以E1或64kbit/s串聯(lián)鏈路連接依據運營(yíng)商。
4.語(yǔ)音及數據集成通信 下游的OmniPCX 4400連接至TDM復用器，替代通常在復用器上進(jìn)行的語(yǔ)音壓縮功能。在OmniPCX
4400內部本身可以合成內部語(yǔ)音壓縮，在TDM復用器上只需簡(jiǎn)單集成語(yǔ)音及數據流可采用Newbridge復用器 。
如果用戶(hù)不認可由復用器提供語(yǔ)音壓縮，他可使用OmniPCX 4400完成內置的語(yǔ)音壓縮，這樣仍保留ＴＤＭ復用器完成復用。LIOB板的串聯(lián)輸出可連接至復用器的同步串聯(lián)鏈路輸入端。由LAN網(wǎng)來(lái)的數據被一起復用，復用器接在OmniPCX
4400后端。若在OmniPCX 4400前端連接高速數據2Mbit/s 。可以使用N64功能模塊板連接路由器，提供E1或部分速率E1可使帶寬最大為2Mbit/s。租用線(xiàn)帶寬在TDM模式下可由語(yǔ)音加專(zhuān)網(wǎng)信令和數據一起共享：B通道一些給語(yǔ)音，一些給數據。
OmniPCX 4400的內置語(yǔ)音壓縮將減少語(yǔ)音通信的帶寬。節約下來(lái)的帶寬可被數據傳送使用，以便為數據用戶(hù)提供更好的服務(wù)。
在上游的OmniPCX 4400連接低速數據最大64kbit/s 。內置語(yǔ)音壓縮平臺是語(yǔ)音數據復用器，它處理特殊數據專(zhuān)網(wǎng)信令。它還可以復用低速HDLC數據流，如連接一個(gè)小的分局路由器到總部的大路由器。使用64K租用線(xiàn)最極端情況，具有6個(gè)語(yǔ)音通道，專(zhuān)網(wǎng)信令和數據可使用64-6*7=22kbit/s。
ZDnet
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