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基於封包網路的語音連接技術─CESoP與VoIP的比較

上網時間: 2004年01月31日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:VoIP  CSSoP  packet switched network  voice  IWF 

封包網路電路模擬業務(CESoP)採用與VoIP不同且更為簡單的方法透過封包網路傳輸語音和進行電路交換,同時還可支援更為廣泛的應用。本文對CESoP與VoIP進行比較,為工程師提供參考。

基於IP網路的語音業務曾經是一個新鮮事物,用戶為了節省幾元通話費必須要忍受較低的語音品質。今天,高品質封包網路語音業務已成為現實。

從電路交換到封包業務

CESoP採用與現在廣泛部署的ATM同樣的電路模擬方法,為封包網路傳輸電路交換業務提供了一種透明傳輸機制。TDM業務包括數據和信號,為非結構化租用線路數據或結構化Nx64kbps語音訊息通道進行封包,這些封包之後會透過乙太網路、IP或MPLS封包網路傳輸。在遠端,利用接收抖動緩衝器對輸入封包數據進行平滑緩衝處理,然後從封包中擷取出TDM電路並饋送給TDM介面。

與之相反,VoIP採用相對而言較為陳舊的技術透過IP網路傳輸TDM語音訊息通道,具體來說是用網路閘道來終結公共交換電話網路(PSTN)信號和語音業務,然後網路閘道單獨為每條電路透過IP網路設立一條單通道連接,在遠端由另一個網路閘道將語音封包數據轉換回TDM。

可以根據實現VoIP或CESoP互通功能(IWF)所需的軟體和硬體對兩種解決方案效率進行比較。一個通用IWF單元包括三種主要功能:

語音處理:包括回聲消除、壓縮、音訊檢測和產生,以及用於靜音檢測和抑制的語音活動檢測(VAD)和舒適噪音產生(CNG)功能。

封包處理:包括TDM和封包數據間的轉換(封包拆包),實現封包網路協定堆疊、提供抖動緩衝器以補償封包延遲變化及時脈恢復。

控制和信號:包括電話控制和信號功能,如隨路信號(CAS)和共路信號(CCS),以及封包網路呼叫控制,如H.323和SIP。

VoIP方案通常需要所有三種功能,而CESoP方案無需語音處理功能,因而降低了複雜性,而且CESoP方案對呼叫控制和信號的要求也有大幅降低。VoIP方案在每個IWF單元處終結PSTN信號,然後在兩個IWF單元間完成等價的呼叫控制,需要在兩個IWF單元或網路閘道間利用H.323或SIP等控制協議實現完整的信號堆疊。

與之不同,CESoP方案通常並不終結PSTN信號,而是以‘隧道方式’將CAS或CCS透明地經過封包交換網路傳輸。PSTN呼叫控制仍然由現有TDM設備完成,在兩個CESoP IWF單元間不需要額外的複雜信號堆疊。一個CESoP連接對於PSTN信號來說是不可見的,並且不會影響PSTN信號。

VoIP方案通常會進行壓縮以使所需封包網路頻寬盡量小。與VoIP對語音業務流進行壓縮不同,CESoP方案中頻寬的節約是利用單個封包連接同時中繼多個TDM訊息通道來實現的。VoIP還可能需要VAD/CNG功能實現靜音檢測和抑制,而CESoP不需要此類頻寬節約機制。

VoIP方案還要有語音回聲消除,但對於CESoP來說,由於其封包過程所帶來的延遲小,因此可以把端到端延遲保持在ITU-T G.131通話回聲控制所規定的25ms標準以下,因而不一定需要回聲消除(圖2)。

保證語音品質

對於任何基於封包網路的電路傳輸方案來說,能否獲得成功主要依賴於其能否提供與傳統電話業務同樣品質和可靠性的語音業務。除了通常由於延遲、壓縮和回聲等引起的品質問題外,基於IP的網路還會導入諸如封包丟失和抖動緩衝器滑動等問題。

對品質影響最大的是由於對語音訊息通道進行封包化處理所帶來的延遲。VoIP方案通常採用每個封包網路連接支援一個語音訊息通道的方式,封包大小在10ms至40ms之間;CESoP方案則採用每個連接支援多個語音訊息通道的方式,封包大小僅125μs至1ms。

根據G.131標準,要不想採用回聲消除器單向延遲就必須低於25ms,或者根據ITU-T G.114對單向傳輸時間的要求,高品質語音服務單向延遲必須小於150ms,可以看到,CESoP導入的延遲遠遠低於VoIP方案。

另一個問題是,對於VoIP時間來說同步通常沒有作為關鍵參數來對待,因此會由於抖動緩衝器滑動而導致‘喀嗒’聲。在CESoP方案中,由於還要支援數據業務,因此時間同步是關鍵要求,CESoP會利用自適應或差分時脈恢復技術來保證TDM電路保持同步,因而避免緩衝器滑動。

支援的封包網路類型

VoIP方案主要是利用IP作為第3層協議而實現的,而CESoP可同樣好地應用於IP、MPLS或乙太網路網路,並且為同時通過IP或MPLS網路的語音、傳真、MODEM和數據業務提供了很高的靈活性。

VoIP方案最適合於頻寬有限的環境,需要採用壓縮技術和VAD/CNG功能來保證所需要的封包頻寬最小。CESoP方案利用Nx64中繼來降低頻寬要求,與多個G.729 8 kbit/s VoIP連接相較,一個提供G.711 Nx64訊息通道中繼的CESoP連接可達到同樣甚至更好的頻寬節約效果。

由於VoIP對於網路的品質要求很低,因此VoIP方案可在受控或非受控網路(甚至網際網路)上都可實現,但在語音品質方面沒有保證。CESoP方案需要在受控封包網路上才能保證網路性能水準對於模擬TDM電路上的數據或語音業務是足夠的。

成本因素

考慮到開發IWF以及升級現有TDM設備等因素,CESoP方案的實現成本比VoIP要小。對於CESoP IWF開發來說,由於不需要語音處理功能,因此降低了硬體要求和知識產權使用授權費用。與利用H.323和SIP呼叫控制的VoIP方案相較,CESoP對於CAS和CCS信號的透明性還降低了對IWF軟體信號堆疊的要求。

對於已經進行了大量網路投資的最終客戶來說,這種透明性還意味著可繼續使用現有TDM設備。CESoP提供了將TDM業務轉移到封包網路傳輸所需要的附加功能,同時無需更換或大幅升級現有TDM設備。

本文結論

CESoP和VoIP方案都是利用封包交換網路來承載語音和電路交換業務,CESoP更容易實施,可透過任意受控網路支援更為廣泛的應用,同時其語音品質能夠保證為最終用戶提供與傳統PSTN沒有區別的服務。

作者:Peter Meyer


應用工程師


peter.meyer@zarlink.com


Zarlink半導體公司





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