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IP传送话音(VOIP)的技术


  1. 网络协议

  Internet采用TCP/IP协议,这是一个协议族,其中主要的TCP协议通过重传出错信息保证了消息的可靠传输,而IP协议可提供消息的路由,检测IP数据包的丢失。另外,TCP还利用滑动窗机制进行流量和拥塞机制,即一次窗口中传的数据越多,等待收方发回确认传送消息确认的时间越长,而只有确认上一次传送正确才可开始下一次传送。由于语音于数据特性不同,前者前后样值有冗余性,所以允许有少量的传输差错,但它有严格的实时性要求,这是电话通信的交互性所要求的。由于普通电话线路上存在的2/4线转换,会产生回波,回波声如与主声源的发生间隔时间较长,人耳就能感觉出来,因此ITU-T规定,线路上端到端声音传输的时延不得超过30ms(在没有回波抵消系统的情况下),而数据传输不允许出现差错,但对传输时延要求不高。所以TCP协议采用的重传差错信息可保证可靠传输,但其采用的流量拥塞控制机制则不适合于语音。

  语音在Internet上的传输利用TCP/IP协议族中的UDP/IP协议,即传输层采用用户数据包协议,UDP原是设计用于传输较短的无确认消息的,并且也没有TCP那样的流量和拥塞控制机制,因此与目前的电话网比较,基于Internet的语音通信不能保证传输的话音质量,这是因为:

  (1) 基于电路交换的网路,一旦建立连接,在整个通信过程中,信道带宽资源便得到确保,并且是由于同步转移模式STM(Synchronous Transfer Mode)传输方式,收方可从接收的信息中提取同步信息,保证发收双方同步比较容易。另外,网中不同通信业务间互不影响。

  (2) Internet网中由于采用线路统计复用,资源没有预留给某一通信方,故带宽没有保证,可能有拥塞,所以信息包可能会丢失。而且由于各个信息包在传输节点上的排队,导致分组到达收方的时间间隔不等,对话音这种等时业务,带来了收发同步和收方等时回放的困难。网络中各种业务,相互也有影响,如相互抢占带宽资源,导致传输时间变化,可能产生拥塞等。为了提高Internet上实时通信业务的质量,Internet工程任务组正在研究制定综合业务体系ISA标准,以便提供对IP网上传输的业务进行质量控制的能力。

  2. 网络结构

  Internet是国际互联网,其覆盖的范围包括全球,被互联起来的各个子网本身又各种各样。如果通话的双方相据越远,则传送的语音分组可能经过的路由器或交换节点越多,分组被处理次数越多,所需传输时间越长,丢失的可能性也就越大,通话质量越难得到保证。

  3. VoIP

  VoIP是指用互联网间协议实时处理话音信号传输的技术。在发送端,首先要把模拟的话音信号经过编码变成数字形式的数据信号,并且把它分段组成"分组",在每个分组上加上接收人的地址(IP地址)。然后用"存储-转发"的技术到互联网上去传输;到达接收者所在地区后,要把收到的所有分组合并,并经过解码恢复成话音信号。如果在传输时还应用了数字压缩技术,那么在编码和解码中还应当加上数字压缩算法这一部分。这些过程都会产生"时延"。"时延"是指从发话人开始讲话到接收人听到话音的时间,这是电话通信服务质量的一项指标。在交互式的电话通信中,如果时延大于100ms,用户就能觉察出时延,感到很不自然;如果时延更长就会出现"回波"干扰的现象,即发话人讲话后能听到自己讲话的"回音"需要应用"回波抵消"的技术来克服。在IP电话技术中,时延是一个难以解决的问提,因为它与网络的负荷有关,在业务繁忙时,分组等待电路空闲的时间就越长,时延就大,而在业务轻闲时时延就小。在互联网业务很繁忙时甚至还会产生分组发送不出去而丢失的现象,这时就会出现通话断续、音质降低甚至听不懂等问提。

  这些缺点在传输数据信息时是有解决措施的,例如互联网的传输协议能保障数据传输的正确性,如果发现传输有差错,协议就要求这些分组重新发送。但是这类措施对实时传送的电话通信是不适用的。目前正在研究保证IP电话质量的技术方法,已经有一些新的技术,例如资源预备协议(RSVP)等已在应用,但还没有达到通用的程度。

 

转载地址:http://www.voipchina.cn/technology/2004-03-22/36611.shtml

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