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語音壓縮及IP網上話音(VoIP)技術

2008/11/13

　　在利用IP網絡或租用專線實現語音交換機的全透明組網方案中，除了采用最先進的信令系統(tǒng)外，在交換系統(tǒng)中集成內置的語音壓縮平臺及其IP網上話音
　　
　　VoIP技術和網關技術是實現高質量語音通信的關鍵所在。內置語音壓縮技術為節(jié)點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)專網的通信費用。語音壓縮方案可以在不改變現有的網絡構造條件下，增加交換節(jié)點間的話務通過能力。 語音壓縮能用于租用線就象語音和數據多路復用器　。通過一條64kbit/s租用線連接兩個語音交換節(jié)點，64kbit/s帶寬其間可傳輸多個語音通道和1個專網信令數據通道。
　　
　　在最先進的組網方案中，可以無需永久專網信令通道而實現行真正具有壓縮功能的VPN方案，專網信令可在B信道傳送，而這B信道僅在兩節(jié)點間有話務時按需建立，即按需建立專網網絡，提供全部專網業(yè)務。 語音壓縮的另一個應用是可降低兩個高話務量公司間的通信費用。這一功能又稱為第二呼叫免費業(yè)務。這免費的第二呼叫也是按需建立的。憑借內置語音壓縮平臺及語音網關，語音交換節(jié)點可以在IP網上傳送語音VoIP。
　　
　　一、語音壓縮平臺技術 目前先進的語音交換機中內置的語音壓縮平臺是由系統(tǒng)內的鏈路優(yōu)化功能模塊實現的。具體選擇哪種功能板是由交換節(jié)點之間如何連接組網決定的。交換節(jié)點之間的連接可以是租用線，ISDN交換網絡，幀中繼及IP網絡等。 所謂壓縮平臺實際上是一個語音、數據的多路復用器。在一個復用器上總是涉及三項內容：語音接入；專網信令及數據；通過廣域網絡（也稱混合通道）組網。
　　
　　1.語音接入部分 先進的內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的默認壓縮標準，微軟公司的通信應用軟件網絡會議netmeeting也采用該標準。
　　
　　G723.1的質量由M.O.S平均評判得分　量定。5表示質量最好，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。因為壓縮會引起延時，故內置回聲消除技術。第三類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的64kbit/s帶寬。Modem呼叫不經過壓縮設備。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音幀的丟失。該功能在幀中繼網中非常有用，幀中繼網會在網絡飽和情況下丟棄幀。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如數據。為了損失盡量少的語音，即使語音是在幾個交換節(jié)點間傳送，也僅僅是執(zhí)行一次壓縮和解壓縮。
　　
　　2.數據部分 對語音壓縮平臺來說數據支持是非常重要的，這樣專網信令可在節(jié)點間交換。同時低速率HDLC數據也被支持。專網信令事實上也是HDLC數據，其不僅包括呼叫處理信號，同時包括對話務的管理，路由選擇，監(jiān)視等信息。先進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信令和數據。
　　
　　3.廣域網（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網絡。在WAN網傳送之前，語音及數據被復用。有兩種復用和管理WAN帶寬的方法：時分復用、幀／信元或包。
　　
　　TDM方式為每個通道預定一個固定的帶寬。其優(yōu)點為延時及延時抖動很小。但缺點是浪費帶寬，這對于使用低速接入64Kbit/s 128Kbit/s　時是不能接受的，因為當通道未被使用或沒有語音話務，帶寬不能被其他話務如數據使用。在交換節(jié)點的內置語音壓縮平臺，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，帶寬可被專網信令或數據所用。這意味著例如在夜間，沒有語音話務，計費話單可以使用絕大多數的帶寬傳送。幀模式復用帶來的問題是延時和如何管理話務的優(yōu)先級，為了克服這些問題，先進的交換節(jié)點可采取以下措施： 數據幀分割，用戶的數據幀可能很長，當有一個很長的幀發(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，幀內首先安排語音信息送入WAN，帶寬內剩余部分發(fā)送專網信令和用戶數據。 網絡中的時延：兩個節(jié)點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)務寬帶多媒體交換平臺為例，語音壓縮平臺的實現由LIOx系列模塊實現：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網絡接口，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。專網話務按需建立通道和公網話務采用相同接口。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量要求。
　　
　　LIOB耦合板。LIOP是LIOX加1個BRA網絡接口加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或幀中繼網絡；LIOB的串行接口不能被用作連接終端。該接口連接至網絡。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網上的TO接口。該接口可用作傳送專用和公用話務；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板沒有外部接口，LIOX可以用作LIOP或LIOB板的擴展板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)點內集中，可被各個方向共享。優(yōu)點為：安全，某些壓縮資源發(fā)生故障不會影響全局；在中心節(jié)點壓縮資源的需要量大于遠端節(jié)點的需要量。損失率應該非常低。
　　
　　二、在租用線上 使用內置語音壓縮技術 內置語音壓縮可使用在租用專線上。這可使用戶減小實際租用線的帶寬，從而達到節(jié)省通信費用的目的。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可通過串口連接網絡；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個語音通道和專網信令；一個128kbit/s接口可支持最多12個語音通道和專網信令；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�？墒褂肔IOP板；使用256kbit/sE1 租用線可實現最多24個語音通道和專網信令。

　　2.針對租用線飽和溢出時的處理。
　　
　　如果2節(jié)點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，由于使用專網VPN用戶得到的仍是專網層的業(yè)務。
　　
　　３．多方向租用線的語音壓縮通信 使用租用線構造了一個星形網，租用線點對點形式，一般情況下有多少遠端節(jié)點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，在中心節(jié)點需配置10個串口鏈路，需加上大量硬件。一些運營商可提供多方向租用線：這意味著在中心節(jié)點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。遠端可以E1或64kbit/s串聯(lián)鏈路連接依據運營商。

　　4.語音及數據集成通信 下游的OmniPCX 4400連接至TDM復用器，替代通常在復用器上進行的語音壓縮功能。在OmniPCX 4400內部本身可以合成內部語音壓縮，在TDM復用器上只需簡單集成語音及數據流可采用Newbridge復用器　。
　　
　　如果用戶不認可由復用器提供語音壓縮，他可使用OmniPCX 4400完成內置的語音壓縮，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網來的數據被一起復用，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N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信令和數據一起共享：B通道一些給語音，一些給數據。 OmniPCX 4400的內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據傳送使用，以便為數據用戶提供更好的服務。

　　在上游的OmniPCX 4400連接低速數據最大64kbit/s　。內置語音壓縮平臺是語音數據復用器，它處理特殊數據專網信令。它還可以復用低速HDLC數據流，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，專網信令和數據可使用64-6*7=22kbit/s。

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