基于分組網(wǎng)絡(luò)的語音連接技術(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不同且更為簡單的方法通過分組網(wǎng)絡(luò)傳輸語音和進行電路交換，同時還可支持更為廣泛的應(yīng)用。本文對CESoP與VoIP進行比較，為中國工程師選型時提供參考。
基于IP網(wǎng)絡(luò)的語音業(yè)務(wù)曾經(jīng)是一個新鮮事物，用戶為了節(jié)約幾元錢話費必須要忍受較低的語音質(zhì)量。今天，高質(zhì)量分組網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務(wù)已成為現(xiàn)實。
從電路交換到分組業(yè)務(wù)
CESoP 采用與現(xiàn)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(shù)據(jù)和信令,為非結(jié)構(gòu)化租用線路數(shù)據(jù)或結(jié)構(gòu)化Nx64kbps語音信道進行分組，這些分組然后通過以太網(wǎng)、IP或MPLS分組網(wǎng)絡(luò)傳輸。在遠端，利用接收抖動緩沖器對輸入分組數(shù)據(jù)進行平滑緩沖處理，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IP網(wǎng)絡(luò)傳輸TDM語音信道，具體來說是用網(wǎng)關(guān)來終結(jié)公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)信令和語音業(yè)務(wù)，然后網(wǎng)關(guān)單獨為每條電路通過IP網(wǎng)絡(luò)建立一條單通道連接，在遠端由另一個網(wǎng)關(guān)將語音分組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回TDM。
可以根據(jù)實現(xiàn)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行比較。一個通用IWF單元包括三種主要功能：
- 語音處理：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音活動檢測(VAD)和舒適噪聲產(chǎn)生(CNG)功能。
- 分組處理：包括TDM和分組數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換(封包拆包)，實現(xiàn)分組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、提供抖動緩沖器以補償分組延遲變化及時鐘恢復(fù)。
- 控制和信令：包括電話控制和信令功能，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方案無需語音處理功能，從而降低了復(fù)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IWF單元處終結(jié)PSTN信令，然后在兩個IWF單元間完成等價的呼叫控制，需要在兩個IWF單元或網(wǎng)關(guān)間利用H.323或SIP等控制協(xié)議實現(xiàn)完整的信令棧。
與之不同，CESoP方案通常并不終結(jié)PSTN信令，而是以“隧道方式”將CAS或CCS透明地通過分組交換網(wǎng)絡(luò)傳輸。PSTN呼叫控制仍然由現(xiàn)有TDM設(shè)備完成，在兩個CESoP IWF單元間不需要額外的復(fù)雜信令棧。一個CESoP連接對于PSTN信令來說是不可見的，并且不會影響PSTN信令。
VoIP 方案通常會進行壓縮以使所需分組網(wǎng)絡(luò)帶寬盡量小。與VoIP對語音業(yè)務(wù)流進行壓縮不同，CESoP方案中帶寬的節(jié)約是利用單個分組連接同時中繼多個TDM 信道來實現(xiàn)的。VoIP還可能需要VAD/CNG功能實現(xiàn)靜音檢測和抑制，而CESoP不需要此類帶寬節(jié)約機制。
VoIP方案還要有語音回聲消除，但對于CESoP來說，由于其分組過程所帶來的延遲小，因此可以把端到端延遲保持在ITU-T G.131通話回聲控制所規(guī)定的25ms標準以下，因而不一定需要回聲消除。
保證語音質(zhì)量
對于任何基于分組網(wǎng)絡(luò)的電路傳輸方案來說，能否獲得成功主要依賴于其能否提供與傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)同樣質(zhì)量和可靠性的語音業(yè)務(wù)。除了通常由于延遲、壓縮和回聲等引起的質(zhì)量問題外，基于IP的網(wǎng)絡(luò)還會引入諸如分組丟失和抖動緩沖器滑動等問題。
對質(zhì)量影響最大的是由于對語音信道進行分組化處理所帶來的延遲。VoIP方案通常采用每個分組網(wǎng)絡(luò)連接支持一個語音信道的方式，分組大小在10ms至40ms之間；CESoP方案則采用每個連接支持多個語音信道的方式，分組大小僅125μs至1ms。
根據(jù)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(jù)ITU-T G.114對單向傳輸時間的要求，高質(zhì)量語音服務(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。
另一個問題是，對于VoIP時間來說同步通常沒有作為關(guān)鍵參數(shù)來對待，因此會由于抖動緩沖器滑動而導(dǎo)致“咔嗒”聲。在CESoP方案中，由于還要支持數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此時間同步是關(guān)鍵要求，CESoP會利用自適應(yīng)或差分時鐘恢復(fù)技術(shù)來保證TDM電路保持同步，從而避免緩沖器滑動。
支持的分組網(wǎng)絡(luò)類型
VoIP方案主要是利用IP作為第3層協(xié)議而實現(xiàn)的，而CESoP可同樣好地應(yīng)用于IP、MPLS或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并且為同時通過IP或MPLS網(wǎng)絡(luò)的語音、傳真、MODEM和數(shù)據(jù)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功能來保證所需要的分組帶寬最小。CESoP方案利用Nx64中繼來降低帶寬要求，與多個 G.729 8 kbps VoIP連接相比，一個提供G.711 Nx64信道中繼的CESoP連接可達到同樣甚至更好的帶寬節(jié)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))上都可實現(xiàn)，但在語音質(zhì)量方面沒有保證。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(shù)據(jù)或語音業(yè)務(wù)是足夠的。
成本因素
考慮到開發(fā)IWF以及升級現(xiàn)有TDM設(shè)備等因素，CESoP方案的實現(xiàn)成本比VoIP要小。對于CESoP IWF開發(fā)來說，由于不需要語音處理功能，因此降低了硬件要求和知識產(chǎn)權(quán)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)進行了大量網(wǎng)絡(luò)投資的最終客戶來說，這種透明性還意味著可繼續(xù)使用現(xiàn)有TDM設(shè)備。CESoP提供了將TDM業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到分組網(wǎng)絡(luò)傳輸所需要的附加功能，同時無需更換或大幅升級現(xiàn)有TDM設(shè)備。
本文結(jié)論
CESoP和VoIP方案都是利用分組交換網(wǎng)絡(luò)來承載語音和電路交換業(yè)務(wù)，CESoP更容易實施，可通過任意受控網(wǎng)絡(luò)支持更為廣泛的應(yīng)用，同時其語音質(zhì)量能夠保證為最終用戶提供與傳統(tǒng)PSTN沒有區(qū)別的服務(wù)。
電子工程世界
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