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传统的数字公共电话系统目前正在向分组电话系统转变，本文将概述此一转变带来的一些基本技术问题，以及当前最流行的分组语音(VoP)协议如何克服这些挑战或如何被它们所影响。此外，本文还对各种不同的VoP协议在分组语音时代的前景进行了分析。 目前，在电信网络的通信量中，占据最大份额的是数据而非语音。此外，主要因互联网的成长而产生的数据流量，其增长速度远远快于语音流量。据预测，到2010年，语音流量在整个网络通信量中所占的份额将只有约1%。基于这样的事实，经济压力以及营运压力将迫使所有语音网络和通信最终被数据网络所覆盖或传输。 今天，出于某些原因，业界并存着诸如VoIP和VoATM等数种VoP协议。鉴于每种协议在解决传统电话系统转变过程中遇到的问题方面都有自己独特的优势和缺点，因此这些协议在今后许多年里将继续共存。不过，互联网的基础协议是IP，这一事实将使之获得不可抗拒的发展动力。因此，VoIP最终将占据分组语音领域的主导地位。 假设我们讨论的对象是现有的传统TDM电话网络，那么很重要的一点是要理解清楚与向分组语音技术转变相关的一些关键技术难题和挑战。本文大体上分为两个部分： 第一部分集中讨论与语音处理和传输本身有关的分组语音问题，而不是诸如信令或时序同步等其它重要的外围问题。特别地，讨论将围绕两个最基本的承载业务问题为中心，即语音编码和延迟，它们相互关联，而且同时创造了机遇和挑战。 本文的第二部分讨论各种最流行的VoP协议如何解决这些基本问题以及每一种协议需要多大的带宽。 语音编码和延迟 电话语音业务由传统的TDM网络过渡到分组网络会引起大量的技术难题和挑战。语音编码和传输延迟是本文要探讨的两个问题，它们与大部分基本语音承载业务有关。而诸如时序恢复与同步、信令和服务质量等其它问题和挑战与承载业务没有直接关系，所以在文中不会涉及。 表1总结出普通VoP协议(VoAAL1、VoAAL2和VoIP)分别对应的语音编码和传输延迟状况。 编码器——在编码器方面，VoAAL1一般仅支持波形编码器G.711和G.726。VoAAL2 和VoIP支持所有常用语音编码器：如G.711/G.726等波形编码器或者诸如G.723、G.728、G.729和EFR(也指低比特率编码器)等复杂的声音编码器。 延迟——在延迟方面，VoAAL1是唯一能避免采用通用回波消除措施的VoP协议，因为它产生的延迟很小。在VoAAL2网络中，产生的延迟大多数时候处于临界状态。根据系统设计或配置的不同，可以规定使用或不使用通用回波消除。在VoIP网络中，因为产生的延迟达到典型量级，所以通常规定使用通用回波消除。此外，当VoIP采用复杂的声码器(G.723、 G.728和G.729)时，必须十分谨慎地控制整个端到端网络的系统设计，以避免传输延迟超过150-200ms的阈值，否则交叉语音干扰将开始变成无法从技术上弥补的质量损伤。 带宽需求 表2总结和比较了VoAAL1、VoAAL2和VoIP协议的绝对带宽性能。作为参考，表中还纳入了传统TDM网络的性能，它们通常为语音预留了64 kbps的带宽。 G.711/G.726——当使用G.711或G.726编码器时，VoAAL1理论上可提供最佳的性能。但在中继应用中，只有当所有信道都在一条VoAAL1线路上激活时，上述说法才能成立。在实际应用中，因为在一条中继线上的所有信道通常决不会被全部激活，所以，VoAAL1的效率事实上比VoAAL2和VoIP低。在使用静音抑制的情况中，VoAAL1的效率变得更低，因为静音抑制是该协议不支持的一种特性。其结果是，VoAAL2和VoIP总比VoAAL1效率高。典型情况下，VoAAL2的效率略高于VoIP，因为相对于标准的有效载荷而言，ATM数据包拥有比IP数据包更小的报头。 复杂的声音编码器——VoAAL1不支持复杂声音编码器，因此它不在讨论之列。从表2可轻易看出，在其它性能相同(如相等的延迟)的条件下，VoAAL2可提供比VoIP更好的带宽性能。这是因为ATM数据包具有比IP数据包更小的报头，还因为VoAAL2支持中继应用。然而，尽管上述比较是令人感兴趣的，但这些有利于VoAAL2的性能差异对于哪种协议/编码器组合将得到广泛应用的影响却非常有限。与延迟、回波损伤和协议普及度等更密切相关的其它因素将占据主导地位。 其它带宽考虑因素 VoAAL1是对传统TDM电话传输系统的最接近的仿真，它也表现出了一个TDM系统的优势和弱点。VoAAL2和VoIP则不同，二者提供了各种不同的改进，尤其在带宽管理和带宽效率方面。VoIP和VoAAL2所提供的更普遍和更长期的改进在于带宽管理方面。在这两种情况中，当信道闲置时带宽不再被浪费，这与TDM和VoAAL1正好相反。在TDM中继线(如T1/E1)或VoAAL1网络中，当某些信道不被使用或激活时，带宽仍将保留而被浪费掉。当采用VoAAL2或VoIP后就会不再有这种情况。 VoAAL2和VoIP在带宽利用方面带来的其它改进缘自于它们对低比特率编码器和静音抑制的支持。如果替代静音的背景噪声插入方案能提供足够高的质量，那么静音抑制是一项真正具有持久潜力的技术，它可节省一半的带宽而实际上不需要付出任何成本或质量的代价。低比特率编码器能充分地提高带宽利用率，但为了节省这些带宽是否值得引入额外的延迟仍有待评断。在带宽极度受限或者带宽费用很高(如无线传输)的情况中，使用低比特率编码器既是合理，也是必要的。在带宽可轻易获得(如有线传输)的其它情况中，低比特率编码器可能给电信网络引入的额外成本、尤其是质量损失(过长的延迟)，使它难以被普遍和广泛采用。 前景展望 尽管VoAAL2和VoIP在带宽管理和效率上都优于VoAAL1，但VoAAL2可能受限于已经部署了ATM的应用领域。范例之一是VoDSL网络，在其中，DSLAM大部分是围绕ATM核心技术来设计的。类似地，VoAAL2也已经被用于诸如UMTS(3G蜂窝)无线接入网络等应用中。在这种特定的应用中，VoAAL2要优于VoIP，因为它具有略高的带宽效率、QoS和中继性能。 VoIP可以改善带宽效率和带宽管理，但在本文中讨论的语音损伤问题(过长的延迟)必须通过校正性和预防性的措施来解决。使用通用回波消除来补偿造成回波问题的额外分组和处理延迟是一种必需的特定校正措施，以便为用户提供与目前传统电话系统相同的语音质量。 限制低比特率编码器(G.723、G.728和G.729等)的使用是一种为避免产生过长的传输延迟(大于150-200ms)而需要采取的预防性措施，否则将造成从技术上无法弥补的性能损伤。因此，低比特率编码器的应用通常被局限于带宽不足或带宽费用昂贵(如蜂窝市场的无线频段)的网络领域，或者端到端网络拓朴处于严格工程约束之下的情形。 尽管VoAAL2系统的出货量目前高于VoIP系统，但这并不表示它将成为未来的主导协议。显而易见，VoIP的部署率将逐渐赶上并超过VoATM，而且最终将主导并占有整个VoP市场。 作者：Michel Laurence CEO Doug Morrissey 副总裁 产品和技术部 Octasic Semiconductor Corp.