基于分組網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)音連接技術(shù)CESoP與VoIP的比較
2011/11/22
分組網(wǎng)絡(luò )電路仿真業(yè)務(wù)(CESoP)采用與VoIP不同且更為簡(jiǎn)單的方法通過(guò)分組網(wǎng)絡(luò )傳輸語(yǔ)音和進(jìn)行電路交換，同時(shí)還可支持更為廣泛的應用。本文對CESoP與VoIP進(jìn)行比較，為中國工程師選型時(shí)提供參考。
基于IP網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)音業(yè)務(wù)曾經(jīng)是一個(gè)新鮮事物，用戶(hù)為了節約幾元錢(qián)話(huà)費必須要忍受較低的語(yǔ)音質(zhì)量。今天，高質(zhì)量分組網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)音業(yè)務(wù)已成為現實(shí)。
從電路交換到分組業(yè)務(wù)
CESoP 采用與現在廣泛部署的ATM同樣的電路仿真方法，為分組網(wǎng)絡(luò )傳輸電路交換業(yè)務(wù)提供了一種透明傳輸機制。TDM業(yè)務(wù)包括數據和信令,為非結構化租用線(xiàn)路數據或結構化Nx64kbps語(yǔ)音信道進(jìn)行分組，這些分組然后通過(guò)以太網(wǎng)、IP或MPLS分組網(wǎng)絡(luò )傳輸。在遠端，利用接收抖動(dòng)緩沖器對輸入分組數據進(jìn)行平滑緩沖處理，然后從分組中提取出TDM電路并饋送給TDM接口。
與之相反，VoIP采用相對而言較為陳舊的技術(shù)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )傳輸TDM語(yǔ)音信道，具體來(lái)說(shuō)是用網(wǎng)關(guān)來(lái)終結公共交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )(PSTN)信令和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，然后網(wǎng)關(guān)單獨為每條電路通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )建立一條單通道連接，在遠端由另一個(gè)網(wǎng)關(guān)將語(yǔ)音分組數據轉換回TDM。
可以根據實(shí)現VoIP或CESoP互通功能(IWF)所需的軟件和硬件對兩種解決方案效率進(jìn)行比較。一個(gè)通用IWF單元包括三種主要功能：
- 語(yǔ)音處理：包括回聲消除、壓縮、音頻檢測和生成，以及用于靜音檢測和抑制的語(yǔ)音活動(dòng)檢測(VAD)和舒適噪聲產(chǎn)生(CNG)功能。
- 分組處理：包括TDM和分組數據間的轉換(封包拆包)，實(shí)現分組網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧、提供抖動(dòng)緩沖器以補償分組延遲變化及時(shí)鐘恢復。
- 控制和信令：包括電話(huà)控制和信令功能，如隨路信令(CAS)和共路信令(CCS)，以及分組網(wǎng)絡(luò )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(wú)需語(yǔ)音處理功能，從而降低了復雜性，而且CESoP方案對呼叫控制和信令的要求也有大幅降低。VoIP方案在每個(gè)IWF單元處終結PSTN信令，然后在兩個(gè)IWF單元間完成等價(jià)的呼叫控制，需要在兩個(gè)IWF單元或網(wǎng)關(guān)間利用H.323或SIP等控制協(xié)議實(shí)現完整的信令棧。
與之不同，CESoP方案通常并不終結PSTN信令，而是以“隧道方式”將CAS或CCS透明地通過(guò)分組交換網(wǎng)絡(luò )傳輸。PSTN呼叫控制仍然由現有TDM設備完成，在兩個(gè)CESoP IWF單元間不需要額外的復雜信令棧。一個(gè)CESoP連接對于PSTN信令來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的，并且不會(huì )影響PSTN信令。
VoIP 方案通常會(huì )進(jìn)行壓縮以使所需分組網(wǎng)絡(luò )帶寬盡量小。與VoIP對語(yǔ)音業(yè)務(wù)流進(jìn)行壓縮不同，CESoP方案中帶寬的節約是利用單個(gè)分組連接同時(shí)中繼多個(gè)TDM 信道來(lái)實(shí)現的。VoIP還可能需要VAD/CNG功能實(shí)現靜音檢測和抑制，而CESoP不需要此類(lèi)帶寬節約機制。
VoIP方案還要有語(yǔ)音回聲消除，但對于CESoP來(lái)說(shuō)，由于其分組過(guò)程所帶來(lái)的延遲小，因此可以把端到端延遲保持在ITU-T G.131通話(huà)回聲控制所規定的25ms標準以下，因而不一定需要回聲消除。
保證語(yǔ)音質(zhì)量
對于任何基于分組網(wǎng)絡(luò )的電路傳輸方案來(lái)說(shuō)，能否獲得成功主要依賴(lài)于其能否提供與傳統電話(huà)業(yè)務(wù)同樣質(zhì)量和可靠性的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。除了通常由于延遲、壓縮和回聲等引起的質(zhì)量問(wèn)題外，基于IP的網(wǎng)絡(luò )還會(huì )引入諸如分組丟失和抖動(dòng)緩沖器滑動(dòng)等問(wèn)題。
對質(zhì)量影響最大的是由于對語(yǔ)音信道進(jìn)行分組化處理所帶來(lái)的延遲。VoIP方案通常采用每個(gè)分組網(wǎng)絡(luò )連接支持一個(gè)語(yǔ)音信道的方式，分組大小在10ms至40ms之間；CESoP方案則采用每個(gè)連接支持多個(gè)語(yǔ)音信道的方式，分組大小僅125μs至1ms。
根據G.131標準，要不想采用回聲消除器單向延遲就必須低于25ms，或者根據ITU-T G.114對單向傳輸時(shí)間的要求，高質(zhì)量語(yǔ)音服務(wù)單向延遲必須小于150ms，可以看到，CESoP引入的延遲遠遠低于VoIP方案。
另一個(gè)問(wèn)題是，對于VoIP時(shí)間來(lái)說(shuō)同步通常沒(méi)有作為關(guān)鍵參數來(lái)對待，因此會(huì )由于抖動(dòng)緩沖器滑動(dòng)而導致“咔嗒”聲。在CESoP方案中，由于還要支持數據業(yè)務(wù)，因此時(shí)間同步是關(guān)鍵要求，CESoP會(huì )利用自適應或差分時(shí)鐘恢復技術(shù)來(lái)保證TDM電路保持同步，從而避免緩沖器滑動(dòng)。
支持的分組網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型
VoIP方案主要是利用IP作為第3層協(xié)議而實(shí)現的，而CESoP可同樣好地應用于IP、MPLS或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )，并且為同時(shí)通過(guò)IP或MPLS網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)音、傳真、MODEM和數據業(yè)務(wù)提供了很高的靈活性。
VoIP 方案最適合于帶寬有限的環(huán)境，需要采用壓縮技術(shù)和VAD/CNG功能來(lái)保證所需要的分組帶寬最小。CESoP方案利用Nx64中繼來(lái)降低帶寬要求，與多個(gè) G.729 8 kbps VoIP連接相比，一個(gè)提供G.711 Nx64信道中繼的CESoP連接可達到同樣甚至更好的帶寬節約效果。
由于VoIP對于網(wǎng)絡(luò )的質(zhì)量要求很低，因此VoIP方案可在受控或非受控網(wǎng)絡(luò )(甚至因特網(wǎng))上都可實(shí)現，但在語(yǔ)音質(zhì)量方面沒(méi)有保證。CESoP方案需要在受控分組網(wǎng)絡(luò )上才能保證網(wǎng)絡(luò )性能水平對于仿真TDM電路上的數據或語(yǔ)音業(yè)務(wù)是足夠的。
成本因素
考慮到開(kāi)發(fā)IWF以及升級現有TDM設備等因素，CESoP方案的實(shí)現成本比VoIP要小。對于CESoP IWF開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，由于不需要語(yǔ)音處理功能，因此降低了硬件要求和知識產(chǎn)權使用許可費用。與利用H.323和SIP呼叫控制的VoIP方案相比，CESoP 對于CAS和CCS信令的透明性還降低了對IWF軟件信令棧的要求。
對于已經(jīng)進(jìn)行了大量網(wǎng)絡(luò )投資的最終客戶(hù)來(lái)說(shuō)，這種透明性還意味著(zhù)可繼續使用現有TDM設備。CESoP提供了將TDM業(yè)務(wù)轉移到分組網(wǎng)絡(luò )傳輸所需要的附加功能，同時(shí)無(wú)需更換或大幅升級現有TDM設備。
本文結論
CESoP和VoIP方案都是利用分組交換網(wǎng)絡(luò )來(lái)承載語(yǔ)音和電路交換業(yè)務(wù)，CESoP更容易實(shí)施，可通過(guò)任意受控網(wǎng)絡(luò )支持更為廣泛的應用，同時(shí)其語(yǔ)音質(zhì)量能夠保證為最終用戶(hù)提供與傳統PSTN沒(méi)有區別的服務(wù)。
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