下一代网络可以提供各种各样的业务,如话音、互联网接入、视频会议、流媒体等,因此下一代网络的业务呈现出多样性。话音业务作为一种基础电信业务,将始终构成运营商业务收入的主要来源。近年来,随着分组交换技术的发展,传统电路交换形式的话音业务比重呈下降趋势,分组话音业务的比重则逐年上升。接入网是现有电信网中网络规模投资最大的部分,因此接入网向下一代网络的平滑演进过程中,必须适应业务综合化和话音分组化的趋势。在接入网中,可以采用不同的方式实现分组话音接入。不同的实现方式对接入技术提出了不同的要求,本文将分析和比较不同的分组话音接入实现方案。
二、分组话音业务的特征
分组话音业务是在分组交换网络上实现的话音业务,目前最常用的是VoIP,即IP电话业务。在分组交换网络上进行话音数据流的传送,可以充分利用网络统计复用的特征,提高系统的容量。采用数字信号处理技术进行语音压缩、话音静默检测/消除、回声消除技术等,比固定传送速率、固定电路分配的PSTN网络更具优势。因此,分组话音业务的成本,尤其是在长途业务上,将远低于传统PSTN话音业务的成本。分组话音业务具有以下基本特征:
(1)采用话音压缩编码技术,如G.711, G.723,G.728,G.729等。不同的话音编码算法占用的带宽不一样,话音质量也不一样,引入的时延也不同。
(2)话音业务是实时业务,对时序性有严格要求,要求采用能支持实时传输的协议。
(3)对端到端时延、时延抖动、包丢失率比较敏感。端到端时延包括编解码时延、包封装与解包时延、网络传送时延等。时延抖动则主要由网络引起,在网络中彻底消除分组话音包的时延抖动是不可能的,但应尽量降低网络的时延抖动对话音业务的不利影响。
三、分组话音接入的实现方案
1.基于DSL接入
国内的宽带接入技术发展很快,xDSL技术就是其中之一。基于xDSL接入的分组话音的实现方案可以分为VoATMoverDSL和VoIPoverDSL两种。
(1)VoATMoverDSL解决方案。VoATMeverDSL是在ATMoverDSL技术基础上提供话音业务的一种解决方案。整个网络是由综合接入设备(IAD)、网关和ATM DSLAM构成(见图1)。IAD向用户提供多路POTS或者ISDN接口、以太网接口,上行可以是ADSL或者G.shdsl接口,直接接入DSLAM。话音业务采用AAL2封装,由网关进行PVC终结。数据业务采用AAL5封装,通过ATMPVC连到宽带接入服务器(BAS)。话音业务的信令通过BLES(Broad-band Loop Emulation Service)协议完成,网关通过V5.2或者V5.1接入到PSTN网。IAD的主要作用是在用户端对媒介进行适配和信令适配。所谓媒介适配就是将话音数字化,并且进行压缩;信令适配就是将传统的用户信令采用BLES协议进行传送。网关的主要作用是把分组话音转换成64kbit/s的PCM数字信号接入到PSTN网络;终结BLES协议,将信令转换成传统的PSTN网络的信令。ATM DSLAM的主要作用就是将封装在AAL2的话音业务和AAL5的数据业务分别送到网关和BAS。这里ATMDSLAM的网关都需要支持AAL2信元的识别。
图1 VoATM over DSL解决方案
(2)VoIP over DSL解决方案。与VoATMover DSL网络结构一样,VoIPover DSL的网络结构也是由IAD、网关和DSLAM组成(见图2)。VoIPover DSL的IAD与VoATMover DSL的类似,可以提供多路POTS或者ISDN接口、以太网接口,上行可以是ADSL或者G.shdsl接口、VDSL接口,直接接入DSLAM。不同的是,IAD与网关之间传输分组语音数据,IAD需要配置相应的IP地址。网关提供E1接口通过V5.2或者V5.1协议接入到PSTN网。与第一种方案不同的是,DSLAM不需要支持AAL2信元的识别,这里的DSLAM可以是ATMDSLAM或者是IP DSLAM。
图2 VoIP over DSL解决方案
丢包率和时延会直接影响话音业务的服务质量。在上述两种基于DSL接入的分组话音的实现方案中,只要DSL接入速率不超过线路上可以承受的最大速率,物理层的误码率一般可以控制在10-7之中。在DSL接入中,物理层的传输时延一般在ms级,因此采用DSL低层承载技术可以保证接入段的话音业务服务质量。
图3 基于Ethernet接入的解决方案
如图3左侧所示,实现分组话音接入,可以保持目前以太网接入的用户端设备(NT)功能不变,而局端设备具备接入媒体网关(AG)的功能,实现话音和数据综合接入。AG提供POTS接口和Ethernet接口,对话音进行分组化处理,通过H.248或SIP协议与软交换进行交互,完成呼叫处理功能。
图4 实现分组话音接入的协议栈模型
四、不同实现方案的特点
从当前IP电话业务市场的迅猛发展可以看到,利用分组技术传送电话业务越来越成为一项较成功的技术。对于传统的运营商来说,利用DSL提供分组话音,可以充分利用已有的铜线资源,利用一个网络同时提供话音和数据综合接入,同时降低对网络的维护费用。以太网接入技术,尤其是WLAN接入技术发展迅速,无论对于传统运营商还是新兴运营商,如果在个网络上可以提供综合的业务,则能够最大限度地挖掘网络的潜力,快速争取用户,提供自己的竞争力。从本文的技术分析可以看到,目前最具发展潜力的DSL接入技术和以太网接人技术都可以通过设备的改造升级逐步演进到下一代网络,提供分组话音业务。
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