语音压缩及IP网上话音(VoIP)技术

 

在利用ＩＰ网络或租用专线实现语音交换机的全透明组网方案中，除了采用最先进的信令系统外，在交换系统中集成内置的语音压缩平台及其ＩＰ网上话音

　 �煟郑铮桑屑际鹾�网关技术是实现高质量语音通信的关键所在。内置语音压缩技术为节点间的相互连接提供了一套新的解决方案，并且可以减少企业专网的通信费用。语音压缩方案可以在不改变现有的网络构造条件下，增加交换节点间的话务通过能力。 语音压缩能用于租用线�熅拖笥镆艉褪�据多路复用器�牎Ｍü�一条６４ｋｂｉｔ／ｓ租用线连接两个语音交换节点，６４ｋｂｉｔ／ｓ带宽其间可传输多个语音通道和１个专网信令数据通道。

　　 在最先进的组网方案中，可以无需永久专网信令通道而实现行真正具有压缩功能的ＶＰＮ方案，专网信令可在Ｂ信道传送，而这Ｂ信道仅在两节点间有话务时按需建立，即按需建立专网网络，提供全部专网业务。 语音压缩的另一个应用是可降低两个高话务量公司间的通信费用。这一功能又称为第二呼叫免费业务。这免费的第二呼叫也是按需建立的。凭借内置语音压缩平台及语音网关，语音交换节点可以在ＩＰ网上传送语音ＶｏＩＰ�牎�

　　 一、语音压缩平台技术
    目前�熛冉�的语音交换机中内置的语音压缩平台是由系统内的链路优化功能模块实现的。具体选择哪种功能板是由交换节点之间如何连接组网决定的。交换节点之间的连接可以是租用线，ＩＳＤＮ交换网络，帧中继及ＩＰ网络等。 所谓压缩平台实际上是一个语音、数据的多路复用器。在一个复用器上总是涉及三项内容：语音接入；专网信令及数据；通过广域网络（也称混合通道）组网。

　　 １．语音接入部分 先进的内置语音压缩平台使用的压缩算法为Ｇ７２３．１，压缩率约为６．４ ｋｂｉｔ／ｓ，这也是低速ＶｏＩＰ的默认压缩标准，微软公司的通信应用软件网络会议�煟睿澹簦恚澹澹簦椋睿纾犚膊捎酶帽曜肌�

　　 Ｇ７２３．１的质量由Ｍ．Ｏ．Ｓ�熎骄�评判得分�犃慷ā＃当硎局柿孔詈茫�Ｇ７１１�煟叮矗耄犛镆舯涣慷ㄎ�４．２，Ｇ７２３．１算法被量定约为３．９，８ｋｂｉｔ／ｓ时的Ｇ７２９也为３．９，ＧＳＭ为３．５。因为压缩会引起延时，故内置回声消除技术。第三类传真支持的最大速率为９６００ｂｉｔ／ｓ，传真将被解调和再调制以避免使用广域网的６４ｋｂｉｔ／ｓ带宽。Ｍｏｄｅｍ呼叫不经过压缩设备。ＭＦＱ２３代码的翻译，编码及重建也在另一端完成。这样就避免了信号的失真�煟眩玻辰邮芷鞣浅Ｃ舾校牎Ｒ攀е〉男薏构δ芸杀苊庥镆糁〉亩�失。该功能在帧中继网中非常有用，帧中继网会在网络饱和情况下丢弃帧。语音检测，静音压制及静音再生仅在发生时发送，这就意味着带宽为动态分布，５０％的时间被节约下来，可重新分配给其他话务如数据。为了损失尽量少的语音，即使语音是在几个交换节点间传送，也仅仅是执行一次压缩和解压缩。

　　 ２．数据部分 对语音压缩平台来说数据支持是非常重要的，这样专网信令可在节点间交换。同时低速率ＨＤＬＣ数据也被支持。专网信令事实上也是ＨＤＬＣ数据，其不仅包括呼叫处理信号，同时包括对话务的管理，路由选择，监视等信息。先进的语音压缩平台采用动态带宽管理，如果没有语音信号，则带宽被用作传送专网信令和数据。

　　 ３．广域网（ＷＡＮ）部分 ＷＡＮ的连接可以是租用线，ＩＳＤＮ通道，帧中继永久虚拟电路或ＩＰ网络。在ＷＡＮ网传送之前，语音及数据被复用。有两种复用和管理ＷＡＮ带宽的方法：时分复用、帧／信元或包。

　　 ＴＤＭ方式为每个通道预定一个固定的带宽。其优点为延时及延时抖动很小。但缺点是浪费带宽，这对于使用低速接入�煟叮矗耍猓椋簦�ｓ�� １２８Ｋｂｉｔ／ｓ�犑笔遣荒芙邮艿模�因为当通道未被使用或没有语音话务，带宽不能被其他话务如数据使用。在交换节点的内置语音压缩平台，使用帧模式。这意着带宽的分配是动态的。当有一个或更多的语音通道没有建立或处于通话的间隙阶段，带宽可被专网信令或数据所用。这意味着例如在夜间，没有语音话务，计费话单可以使用绝大多数的带宽传送。

　　 帧模式复用带来的问题是延时和如何管理话务的优先级，为了克服这些问题，先进的交换节点可采取以下措施： 数据帧分割，用户的数据帧可能很长，当有一个很长的帧发送时，为避免长的延时，该长帧被分割成小段；帧被有规律的以最小延时及延时变化方式发送；语音优先，帧内首先安排语音信息送入ＷＡＮ，带宽内剩余部分发送专网信令和用户数据。 网络中的时延：两个节点端到端的音呼叫时延为４０～９０ ｍｓ，每次传送增加１０～４０ｍｓ。

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　　 ４．链路优化语音压缩功能模块 以阿尔卡特ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００综合业务宽带多媒体交换平台为例，语音压缩平台的实现由ＬＩＯｘ系列模块实现：ＬＩＯＰ， ＬＩＯＢ， ＬＩＯＸ。每板都有６个语音压缩模块，每个模块动态处理一个语音或传真。不同之处在于外部接口：ＬＩＯＰ带有一个ＰＲＡ接口，ＬＩＯＢ带有一个串行口及４个ＢＲＡ网络接口，ＬＩＯＸ没有外部接口。 ＬＩＯＰ耦合板。ＬＩＯＰ是２合１板，ＬＩＯＸ加ＰＲＡ板。ＰＲＡ接口可连接至公共ＩＳＤＮ网。专网话务�煱葱杞�立通道�牶凸�网话务采用相同接口。ＰＲＡ也可连接至Ｇ７０３／Ｇ７０４的部分速率Ｅ１租用线。适用于两地间高话务量要求。

　　 ＬＩＯＢ耦合板。ＬＩＯＢ是ＬＩＯＸ加４个ＢＲＡ网络接口加１个串行接口。ＬＩＯＢ可适用于新系统或已安装的基于串行口要求的系统。ＬＩＯＢ板上的串行口可以是Ｘ２４／Ｖ１１或Ｖ３６。可以连接小容量的租用线�煟叮矗猓椋簦�ｓ，１２８ｋｂｉｔ／ｓ�牷蛑≈屑掏�络；ＬＩＯＢ的串行接口不能被用作连接终端。该接口连接至网络。并且在串口上的压缩只能是使用ＬＩＯＢ，而不可以是ＬＩＯＸ加同步终端适配器；ＢＲＡ可连接至ＩＳＤＮ网上的Ｔ０接口。该接口可用作传送专用和公用话务；ＢＲＡ接口不能连接Ｓ０分机或Ｓ０ ＰＣ板，ＢＲＡ接口只能接Ｔ０，不能接Ｓ０。 ＬＩＯＸ耦合板。ＬＩＯＸ板没有外部接口，ＬＩＯＸ可以用作ＬＩＯＰ或ＬＩＯＢ板的扩展板�熡没Р灰�更多的外部接口，只需要附加的语音压缩资源�牐唬蹋桑希乜梢园沧霸谝炎坝校校遥粱颍拢遥涟宓模希恚睿椋校茫� ４４００系统上。在语音压缩资源的集中，语音压缩资源在一节点内集中，可被各个方向共享。优点为：安全，某些压缩资源发生故障不会影响全局；在中心节点压缩资源的需要量大于远端节点的需要量。损失率应该非常低。

　　 二、在租用线上
    使用内置语音压缩技术 内置语音压缩可使用在租用专线上。这可使用户减小实际租用线的带宽，从而达到节省通信费用的目的。阿尔卡特ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００可以通过各种不同的接口连接：可以是Ｘ２４／Ｖ１１或Ｖ３６或Ｇ７０３／Ｇ７０４�煟牛保牎�

　　 １．内置语音压缩平台以租用线连接。 串口连接Ｓｅｒｉａｌ ｌｉｎｋ ｌｅａｓｅｄ ｌｉｎｅ；ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００可通过串口连接网络；物理接口为Ｘ２４／Ｖ１１或Ｖ３６。需使用ＬＩＯＢ板；接口速率为６４ｋｂｉｔ／ｓ或１２８ｋｂｉｔ／ｓ；一个６４ｋｂｉｔ／ｓ接口可支持最多６个语音通道和专网信令；一个１２８ｋｂｉｔ／ｓ接口可支持最多１２个语音通道和专网信令；如果需更多语音通道，需使用Ｇ７０３／Ｇ７ ０４租用线。 Ｇ７０３／Ｇ７０４ Ｅ１租用线。如所需的语音通道超过１２，可使用部分速率租用线；物理接口为ＰＲＡ。可使用ＬＩＯＰ板；使用２５６ｋｂｉｔ／ｓ Ｅ１租用线可实现最多２４个语音通道和专网信令。 ２．针对租用线饱和溢出时的处理。

　　 如果２节点间所有的语音通道都忙�熑纾叮矗耄猓椋簦�ｓ租用线上６个通道�牐�第七个呼叫溢出至公网，由于使用专网ＶＰＮ，用户得到的仍是专网层的业务。


　　 ３．多方向租用线的语音压缩通信 使用租用线构造了一个星形网，租用线点对点形式，一般情况下有多少远端节点就需要在中心配置多少接口：如１０个以６４ｋｂｉｔ／ｓ租用线连接的节点，在中心节点需配置１０个串口链路，需加上大量硬件。一些运营商可提供多方向租用线：这意味着在中心节点的租用线为多方向的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。远端可以Ｅ１或６４ｋｂｉｔ／ｓ串联链路连接�熞谰菰擞�商�牎�

　　 ４．语音及数据集成通信 下游的ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００连接至ＴＤＭ复用器，替代通常在复用器上进行的语音压缩功能。在ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００内部本身可以合成内部语音压缩，在ＴＤＭ复用器上只需简单集成语音及数据流�熆刹捎茫危澹鳎猓颍椋洌纾甯从闷鳎牎�

　　 如果用户不认可由复用器提供语音压缩，他可使用ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００完成内置的语音压缩，这样仍保留ＴＤＭ复用器完成复用。ＬＩＯＢ板的串联输出可连接至复用器的同步串联链路输入端。由ＬＡＮ网来的数据被一起复用，复用器接在ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００后端。若在ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００前端连接高速数据�煟玻停猓椋簦�ｓ�牎？梢允褂茫微潱叮垂δ苣？榘辶�接路由器，提供Ｅ１或部分速率Ｅ１可使带宽最大为２Ｍｂｉｔ／ｓ。租用线带宽在ＴＤＭ模式下可由语音加专网信令和数据一起共享：Ｂ通道一些给语音，一些给数据。 ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００的内置语音压缩将减少语音通信的带宽。节约下来的带宽可被数据传送使用，以便为数据用户提供更好的服务。 [Page]

　　 在上游的ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００连接低速数据�熥畲螅叮矗耄猓椋簦�ｓ�牎Ｄ谥糜镆粞顾跗教ㄊ怯镆羰�据复用器，它处理特殊数据专网信令。它还可以复用低速ＨＤＬＣ数据流，如连接一个小的分局路由器到总部的大路由器。使用６４Ｋ租用线最极端情况，具有６个语音通道，专网信令和数据可使用６４－６×７＝２２ｋｂｉｔ／ｓ。但由于可对带宽实现动态分配和静声抑制，当６个通道忙时，数据可使用６４－６×３�煟担剑常叮耄猓椋簦�ｓ。在夜间没有语音通信的情况下，整个６４Ｋ可被数据传输使用。数据设备必须连接至同步６４ｋｂｉｔ／ｓ终端适配器。数据交换必须是ＨＤＬＣ，如果从路由器来的数据流量为ＰＰＰ或是帧中继，数据流量必须遵从ＨＤＬＣ规范，ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００对ＨＤＬＣ规范透明。语音的优先级高于专网信令和ＨＤＬＣ数据。而专网信令又高于ＨＤＬＣ数据。注：当租用线为１２８Ｋ并提供串联链路连接，需使用ＴＤＭ复用器。其中６４Ｋ用作数据，６４Ｋ用作压缩语音。

　　 该种语音数据集成模式仅工作在租用线。当ＷＡＮ的链路是ＩＳＤＮ或帧中继时，就不可能集成语音和数据。对于用ＩＳＤＮ组网方式，路由器间的数据链路永久连接与按需建立专网网络不相容。 对于采用帧中继组网方式，ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００不是ＦＲＡＤ，因此ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００不能复用不同的ＦＲ数据流，数据被集成在ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００之外。

　　 三、基于IP网络的语音压缩技术及其VoI
    P 所谓ＩＰ电话，就是在ＩＰ网上通过ＴＣＰ／ＩＰ协议实时传送语音信息的应用。ＩＰ电话发展迅速、受到人们关注的主要原因是ＩＰ电话能大量节省打长途电话的费用，尤其是打国际长途电话时更为显著。ＩＰ电话可以比普通的长途电话节省很多费用是因为普通的长途电话是通过电话网传送的，而ＩＰ电话是利用因特网传送的。 电话网和因特网的传送有很大的区别。电话网是采用电路交换方式，即电话通信的电路一旦接通后，电话用户就占用了一个信道，无论用户是否在讲话，只要用户不挂断，信道就一直被占用着。一般情况下，通话双方总是一方在讲话、另一方在听，听的一方没有讲话也占用着信道，而且讲话过程中也总会有停顿的时间。因此用电路交换方式时线路利用率很低，至少有５０％以上的时间被浪费掉。而因特网的信息传送是采用分组交换方式，所谓分组交换，是把数字化的信息，按一定的长?quot;分组"、打"包"，每个"包"加上地址标识和控制信息，在网络中以"存储-转发"的方式传送，即遇到电路有空就传送，并不占用固定的电路或信道，因此被称为是"无连接"的方式。这种方式可以在一个信道上提供多条信息通路，此外在因特网上传送信息通常还采用数据压缩技术，被压缩的语音信息分组在到达目的地后再复原、合成为原来的语音信号送到接收端的用户。因此，利用因特网传送语音信息要比电话网传送语音的线路利用率提高许多倍，这也是电话费用大大降低的重要原因。

　　 ＶｏＩＰ是建立在ＩＰ技术上的分组化、数字化传输技术，其基本原理是：通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按ＩＰ等相关协议进行打包，经过ＩＰ网络把数据包传输到接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解码解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由ＩＰ网络传送语音的目的。

　　 ＩＰ电话系统把普通电话的模拟信号转换成计算机可联入因特网传送的ＩＰ数据包，同时也将收到的ＩＰ数据包转换成声音的模拟电信号。

　　 要使企业语音交换机上的普通电话机或企业局域网ＩＰ电话机利用ＩＰ网进行通话或实现交换机组网，网关及语音压缩技术尤为重要。所谓网关，是一个Ｈ．３２３标准实体，它能够提供在不保证质量的网络上的Ｈ．３２３终端之间实现实时双向通信，网关起到连接ＩＰ网络与ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ网络的关闸作用。它将来自语音交换机的话音信号经数字化和压缩处理后转化成ＩＰ网络上传送的ＩＰ包，并将它送到ＩＰ网上，在对端的网关上又将这些ＩＰ包还原成话音信号并传送到语音网上。

　　 话音网关是把因特网（或ＩＰ专网）和电话网这两种不同特性的网络互联起来的设备，它的作用就好比是ＩＰ网和电话网之间的桥梁。任务是解决电话呼叫接续过程在这两种网络之间的各种转换问题，包括把用户拨号的电话号码转换成ＩＰ地址，把模拟话音信号转换为数据信号，把数据信号分段打包成为分组，选择路由发送分组，以及在接收时把发来的话音分组按次序合并、解码恢复成原来的模拟信号等工作，因此网关设备需要具备话音信号处理、信令转换、呼应答、选择路由等多种功能，它是因特网电话技术中的主要设备。 [Page]

　　 ＶｏＩＰ所涉及的技术包括信令技术、编码技术、传输技术、服务质量（ＱｏＳ）控制等。下图以阿尔卡特ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００为例，内置一体化的语音压缩和Ｈ３２３语音网关，同时完成来自语音交换网络的语音信号的压缩和分组工作。在这基础上，跨越ＩＰ网络的各语音交换节点，可组成全透明的综合业务企业通信专网，从而实现了高质量的ＩＰ网上话音（ＶｏＩＰ）业务。 其中作为语音压缩和分组的一体化平台ＩＮＴ－ＩＰ的功能特 点： １．实现语音压缩功能，一个模块可提供６０个语音压缩信道（Ｇ．７２３．１或Ｇ．７２９Ａ或Ｇ．７１１），Ａ律或μ律； ２．实现Ｈ３２３网关�煟纾幔簦澹鳎幔��牴δ埽熛嗟庇�"ＩＰ中继线"�牐�通过广域网互连ＯｍｎｉＰＣＸ ４４００节点；使普通电话机能与 Ｈ３２３ 终端对话； ３．作为局域网上ＩＰ电话机接入语音系统的通信接口，完成语音信号与ＩＰ数据包之间的转换工作。

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