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語音壓縮及IP網(wǎng)上話音(VoIP)技術(shù)

2008/11/13

　　在利用IP網(wǎng)絡(luò)或租用專線實(shí)現(xiàn)語音交換機(jī)的全透明組網(wǎng)方案中，除了采用最先進(jìn)的信令系統(tǒng)外，在交換系統(tǒng)中集成內(nèi)置的語音壓縮平臺及其IP網(wǎng)上話音
　　
　　VoIP技術(shù)和網(wǎng)關(guān)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量語音通信的關(guān)鍵所在。內(nèi)置語音壓縮技術(shù)為節(jié)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)專網(wǎng)的通信費(fèi)用。語音壓縮方案可以在不改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造條件下，增加交換節(jié)點(diǎn)間的話務(wù)通過能力。 語音壓縮能用于租用線就象語音和數(shù)據(jù)多路復(fù)用器　。通過一條64kbit/s租用線連接兩個語音交換節(jié)點(diǎn)，64kbit/s帶寬其間可傳輸多個語音通道和1個專網(wǎng)信令數(shù)據(jù)通道。
　　
　　在最先進(jìn)的組網(wǎng)方案中，可以無需永久專網(wǎng)信令通道而實(shí)現(xiàn)行真正具有壓縮功能的VPN方案，專網(wǎng)信令可在B信道傳送，而這B信道僅在兩節(jié)點(diǎn)間有話務(wù)時按需建立，即按需建立專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，提供全部專網(wǎng)業(yè)務(wù)。 語音壓縮的另一個應(yīng)用是可降低兩個高話務(wù)量公司間的通信費(fèi)用。這一功能又稱為第二呼叫免費(fèi)業(yè)務(wù)。這免費(fèi)的第二呼叫也是按需建立的。憑借內(nèi)置語音壓縮平臺及語音網(wǎng)關(guān)，語音交換節(jié)點(diǎn)可以在IP網(wǎng)上傳送語音VoIP。
　　
　　一、語音壓縮平臺技術(shù) 目前先進(jìn)的語音交換機(jī)中內(nèi)置的語音壓縮平臺是由系統(tǒng)內(nèi)的鏈路優(yōu)化功能模塊實(shí)現(xiàn)的。具體選擇哪種功能板是由交換節(jié)點(diǎn)之間如何連接組網(wǎng)決定的。交換節(jié)點(diǎn)之間的連接可以是租用線，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)際上是一個語音、數(shù)據(jù)的多路復(fù)用器。在一個復(fù)用器上總是涉及三項(xiàng)內(nèi)容：語音接入；專網(wǎng)信令及數(shù)據(jù)；通過廣域網(wǎng)絡(luò)（也稱混合通道）組網(wǎng)。
　　
　　1.語音接入部分 先進(jìn)的內(nèi)置語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(rèn)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，微軟公司的通信應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)會議netmeeting也采用該標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　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語音被量定為4.2，G723.1算法被量定約為3.9，8kbit/s時的G729也為3.9，GSM為3.5。因?yàn)閴嚎s會引起延時，故內(nèi)置回聲消除技術(shù)。第三類傳真支持的最大速率為9600bit/s，傳真將被解調(diào)和再調(diào)制以避免使用廣域網(wǎng)的64kbit/s帶寬。Modem呼叫不經(jīng)過壓縮設(shè)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(bǔ)功能可避免語音幀的丟失。該功能在幀中繼網(wǎng)中非常有用，幀中繼網(wǎng)會在網(wǎng)絡(luò)飽和情況下丟棄幀。語音檢測，靜音壓制及靜音再生僅在發(fā)生時發(fā)送，這就意味著帶寬為動態(tài)分布，50%的時間被節(jié)約下來，可重新分配給其他話務(wù)如數(shù)據(jù)。為了損失盡量少的語音，即使語音是在幾個交換節(jié)點(diǎn)間傳送，也僅僅是執(zhí)行一次壓縮和解壓縮。
　　
　　2.數(shù)據(jù)部分 對語音壓縮平臺來說數(shù)據(jù)支持是非常重要的，這樣專網(wǎng)信令可在節(jié)點(diǎn)間交換。同時低速率HDLC數(shù)據(jù)也被支持。專網(wǎng)信令事實(shí)上也是HDLC數(shù)據(jù)，其不僅包括呼叫處理信號，同時包括對話務(wù)的管理，路由選擇，監(jiān)視等信息。先進(jìn)的語音壓縮平臺采用動態(tài)帶寬管理，如果沒有語音信號，則帶寬被用作傳送專網(wǎng)信令和數(shù)據(jù)。
　　
　　3.廣域網(wǎng)（WAN）部分 WAN的連接可以是租用線，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，語音及數(shù)據(jù)被復(fù)用。有兩種復(fù)用和管理WAN帶寬的方法：時分復(fù)用、幀／信元或包。
　　
　　TDM方式為每個通道預(yù)定一個固定的帶寬。其優(yōu)點(diǎn)為延時及延時抖動很小。但缺點(diǎn)是浪費(fèi)帶寬，這對于使用低速接入64Kbit/s 128Kbit/s　時是不能接受的，因?yàn)楫?dāng)通道未被使用或沒有語音話務(wù)，帶寬不能被其他話務(wù)如數(shù)據(jù)使用。在交換節(jié)點(diǎn)的內(nèi)置語音壓縮平臺，使用幀模式。這意著帶寬的分配是動態(tài)的。當(dāng)有一個或更多的語音通道沒有建立或處于通話的間隙階段，帶寬可被專網(wǎng)信令或數(shù)據(jù)所用。這意味著例如在夜間，沒有語音話務(wù)，計費(fèi)話單可以使用絕大多數(shù)的帶寬傳送。幀模式復(fù)用帶來的問題是延時和如何管理話務(wù)的優(yōu)先級，為了克服這些問題，先進(jìn)的交換節(jié)點(diǎn)可采取以下措施： 數(shù)據(jù)幀分割，用戶的數(shù)據(jù)幀可能很長，當(dāng)有一個很長的幀發(fā)送時，為避免長的延時，該長幀被分割成小段；幀被有規(guī)律的以最小延時及延時變化方式發(fā)送；語音優(yōu)先，幀內(nèi)首先安排語音信息送入WAN，帶寬內(nèi)剩余部分發(fā)送專網(wǎng)信令和用戶數(shù)據(jù)。 網(wǎng)絡(luò)中的時延：兩個節(jié)點(diǎn)端到端的音呼叫時延為40~90ms，每次傳送增加10~40ms。

　　4.鏈路優(yōu)化語音壓縮功能模塊 以阿爾卡特OmniPCX4400綜合業(yè)務(wù)寬帶多媒體交換平臺為例，語音壓縮平臺的實(shí)現(xiàn)由LIOx系列模塊實(shí)現(xiàn)：LIOP， LIOB， LIOX。每板都有6個語音壓縮模塊，每個模塊動態(tài)處理一個語音或傳真。不同之處在于外部接口：LIOP帶有一個PRA接口，LIOB帶有一個串行口及4個BRAＡ網(wǎng)絡(luò)接口，LIOX沒有外部接口。 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)。專網(wǎng)話務(wù)按需建立通道和公網(wǎng)話務(wù)采用相同接口。PRA也可連接至G703/G7044的部分速率E1租用線。適用于兩地間高話務(wù)量要求。
　　
　　LIOB耦合板。LIOP是LIOX加1個BRA網(wǎng)絡(luò)接口加1個串行接口。LIOB可適用于新系統(tǒng)或已安裝的基于串行口要求的系統(tǒng)。LIOP板上的串行口可以是X24/V11或V36�？梢赃B接小容量的租用線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用和公用話務(wù)；BRA接口不能連接S0分機(jī)或S0 PC板，BRA接口只能接T0，不能接S0。 LIOX耦合板。LIOX板沒有外部接口，LIOX可以用作LIOP或LIOB板的擴(kuò)展板用戶不要更多的外部接口，只需要附加的語音壓縮資源　；LIOX可以安裝在已裝有PRA或BRA板的OmniPCX4400系統(tǒng)上。在語音壓縮資源的集中，語音壓縮資源在一節(jié)點(diǎn)內(nèi)集中，可被各個方向共享。優(yōu)點(diǎn)為：安全，某些壓縮資源發(fā)生故障不會影響全局；在中心節(jié)點(diǎn)壓縮資源的需要量大于遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的需要量。損失率應(yīng)該非常低。
　　
　　二、在租用線上 使用內(nèi)置語音壓縮技術(shù) 內(nèi)置語音壓縮可使用在租用專線上。這可使用戶減小實(shí)際租用線的帶寬，從而達(dá)到節(jié)省通信費(fèi)用的目的。阿爾卡特OmniPCX4400可以通過各種不同的接口連接：可以是X24/V11或V36或G703/G704 E1。
　　
　　1.內(nèi)置語音壓縮平臺以租用線連接。 串口連接Serial link leased line ；OmniPCX 4400可通過串口連接網(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64kbit/s接口可支持最多6個語音通道和專網(wǎng)信令；一個128kbit/s接口可支持最多12個語音通道和專網(wǎng)信令；如果需更多語音通道，需使用G703/G704租用線。 G703/G704 E1租用線。如所需的語音通道超過12，可使用部分速率租用線；物理接口為PRA。可使用LIOP板；使用256kbit/sE1 租用線可實(shí)現(xiàn)最多24個語音通道和專網(wǎng)信令。

　　2.針對租用線飽和溢出時的處理。
　　
　　如果2節(jié)點(diǎn)間所有的語音通道都忙如64kbit/s租用線上6個通道　，第七個呼叫溢出至公網(wǎng)，由于使用專網(wǎng)VPN用戶得到的仍是專網(wǎng)層的業(yè)務(wù)。
　　
　　３．多方向租用線的語音壓縮通信 使用租用線構(gòu)造了一個星形網(wǎng)，租用線點(diǎn)對點(diǎn)形式，一般情況下有多少遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)就需要在中心配置多少接口：如10個以64kbit/s租用線連接的節(jié)點(diǎn)，在中心節(jié)點(diǎn)需配置10個串口鏈路，需加上大量硬件。一些運(yùn)營商可提供多方向租用線：這意味著在中心節(jié)點(diǎn)的租用線為多方向的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(yuǎn)端可以E1或64kbit/s串聯(lián)鏈路連接依據(jù)運(yùn)營商。

　　4.語音及數(shù)據(jù)集成通信 下游的OmniPCX 4400連接至TDM復(fù)用器，替代通常在復(fù)用器上進(jìn)行的語音壓縮功能。在OmniPCX 4400內(nèi)部本身可以合成內(nèi)部語音壓縮，在TDM復(fù)用器上只需簡單集成語音及數(shù)據(jù)流可采用Newbridge復(fù)用器　。
　　
　　如果用戶不認(rèn)可由復(fù)用器提供語音壓縮，他可使用OmniPCX 4400完成內(nèi)置的語音壓縮，這樣仍保留ＴＤＭ復(fù)用器完成復(fù)用。LIOB板的串聯(lián)輸出可連接至復(fù)用器的同步串聯(lián)鏈路輸入端。由LAN網(wǎng)來的數(shù)據(jù)被一起復(fù)用，復(fù)用器接在OmniPCX 4400后端。若在OmniPCX 4400前端連接高速數(shù)據(jù)2Mbit/s　�？梢允褂肗64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。租用線帶寬在TDM模式下可由語音加專網(wǎng)信令和數(shù)據(jù)一起共享：B通道一些給語音，一些給數(shù)據(jù)。 OmniPCX 4400的內(nèi)置語音壓縮將減少語音通信的帶寬。節(jié)約下來的帶寬可被數(shù)據(jù)傳送使用，以便為數(shù)據(jù)用戶提供更好的服務(wù)。

　　在上游的OmniPCX 4400連接低速數(shù)據(jù)最大64kbit/s　。內(nèi)置語音壓縮平臺是語音數(shù)據(jù)復(fù)用器，它處理特殊數(shù)據(jù)專網(wǎng)信令。它還可以復(fù)用低速HDLC數(shù)據(jù)流，如連接一個小的分局路由器到總部的大路由器。使用64K租用線最極端情況，具有6個語音通道，專網(wǎng)信令和數(shù)據(jù)可使用64-6*7=22kbit/s。

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