IP电话前景展望

1、实现的技术环节

  

2、存在问题与发展前景

 

IP Phone技术是一项全新的应用技术,是目前互联网应用的焦点,它的发展势头强劲,廉价的IP电话正在以不断完善的技术和服务向传统电信业挑战。

1、实现的技术环节

1.1骨干网与交换方式

各种网络应用对带宽的要求不断增加,现有的互联网主干道已经不能满足要求,人们希望有更快的网络速度。骨干网要达到这个目标,首先要有足够的带宽,其次要尽量减少网络中起路由或交换作用的节点,并且考虑尽量向“三网合一”的未来趋势过渡。

目前互联网主干线的容量,根据自身经济能力和社会需求的不同,各个国家并不相同。

美国的MCI通信公司建立的骨干网。1994年10月速度就达到45Mb/s,而且迅速地提升,1996年4月为155Mb/s,1996年12月为622Mb/s,1997年为1.2Gb/s,1998年升级为2.5Gb/s,目前已向10Gb/s甚至更高速率迈进。

在我国,就Chinanet而言,原来大区域节点间速率为10Mb/s,区域内节点间为2Mb/s,直到去年,才在一些节点间逐步升级,如,北京-广州间升为155Mb/s,杭州-上海间升为45Mb/s,但同我国网络发展需求势头相比,还是远落在后面的。

骨干网有多种实现方式:ATM技术已成熟,性能优异,被看作构建数据通信主干网的首选。如今ATM正日益成为互联网的主干,在美国,Internet数据传输的67%以上都是经由ATM设备转发的,并且大量的ATM交换机正在安装之中,即将投入使用。

ATM可以解决两个难题:日益增长的难以控制的网络复杂性和难以接受的网络性能,容易方便地进行网络服务管理。而且ATM是多种服务的集成技术,模糊了LAN和WAN的界限,用户不必更换他们现有的E1多路转换器、PBX(集成交换机)或帧中继路由器,就可完成平滑升级。

另外一种高速网络是G级以太网。较之ATM,G级以太网更容易部署,而且它与目前的应用程序、业务类型及软件接口等更能向后兼容。但G级以太网有个致命的弱点,即传输距离太短。不过,依然有其用武之地,比如大楼内的集团用户要构建高性能网络,G级以太网就是最佳选择。

单纯的ATM还是不够的,高速的互联网络还需要改进的IP交换通信技术。IP交换最初由Ipsilon网络技术公司提出,它是一种直接路由机制。IP交换技术对数据流分组标签。标签的分组数据流能够快速的通过路由器,从而减少,甚至避免路由器设备一个分组接一个分组外理数据的情况。

IP交换技术是一个相当好的想法。很快,其他供应商也提出类似的概念。如Cisco公司的标签交换技术(Tag Switching),3Com公司的FastIP技术。但这些都有一定的缺陷,尤其是IP交换的机制不能保证网络带宽,对特定的应用不能进行基于QoS类型的流量分配,这是不能接受的。

MPOA(ATM上的多种协议)是目前被看好的一种直接接路由技术,它允许在ATM网络和所有类型的LAN之间进行通信。包含了三种技术:局域网仿真(LANE)、下一跳解析协议(NHR1)和虚拟路由。MPOA技术较好地弥补了IP交换的不足,迈出高速交换坚实的一步。

另外,IETF正着手进行一项面向大型骨干网的多协议标签交换(MPLS)的标准化工作,以建立一个行业技术标准,除了IP以外,MPLS还可支持其它网络协议。它可在多种物理网(ATM、FR、LAN等)上运行,通过RSVP提供QoS保证。MPLS是介于第二层与第三层之间的一种协议。MPLS将网络层(第三层)的数据包头和链路层(第二层)数据包头之间插入固定长度的标签,网络根据标签选择路由并进行转发。这样就解决了路由表中不同长度的路由表在路由判决时所耗费时间,同时在网络中将网络层的数据包交换转换到链路层实现,使网络能充分发挥链路层的效率和优势。

MPLS实现了第三层数据包到第二层的映射,因而可利用MPLS来实现QoS。在应用MPLS的网络中,可根据IP层数据包的优先级类别,将其映射到一些特殊的链路层标签上。对于这些特殊标签的数据,链路层提供特殊的传输通道以满足这些数据包对时延及带宽的需求。这样,通过链路层定义的特殊标签实现了网络层上不同的QoS业务需求。

1.2 接入手段的对比

目前的接入方式,绝大部分是拨号上网,利用普通电话线加调制解调器,受线路和模数转换的限制,网络速率最多只能到下行56kb/s,上行33.6kb/s,已经远不能达到语音、视频等实时应用的带宽要求。

由于现有的普通电话双绞线及有线电视同轴电缆占资产的很大一部分,所以在发展接入技术时,保护现有投资的考虑使得解决方案各具特点。电信和有线电视运营商根据已有网络,分别扩展新业务,结果是xDSL和HFC接入技术的相继出现。

对于普通用户而言,ADSL技术或许更有价值。它提供非对称的速率连接,带宽大约是:下行1.5M-10M,上行20K-640K,具体的数值取决于线路的质量和用户与接入点的距离。

ADSL的不对称性和高速的下行通道,可以为基于互联网的应用带来更高的接入带宽,大大提高Web浏览,文件下载、Web视音频和基于多点广播技术的视讯会议等应用的性能,同时,还可以满足电视会议、远程医疗、远程教学和协同工作等宽带IP业务对带宽的要求。

HFC(Hybrid Fiber Coaxial混合光纤同轴电缆)技术将对应于原来线电视网干线的部分改用光纤技术进行数据传送,而在配线和引入线部分仍然用原来的树型分支模拟同轴电缆方式,以频分复用方式在同轴承电缆上传送传统电话、数据等双向业务及模拟或数字视频等多种业务。

同轴承电缆入户后,完成同终端设备连接的是电缆调制解调器(Cable Modem),理论上连接速度 可以达到30Mb/s,但实际为10Mb/s左右。原因是网络带宽由许多用户共用,如同局域网络上用户共享带宽一样。但是,由于传统有线电视网为单向网络(只收看电视),或要进行通信,需要双向网络,改造费用大,而且还有反向噪声漏斗效应的抑制问题。

随着光纤链路向用户端的推进,如FTTC和FTTB的采用,HFC的现实性将日益昭然。HFC加Cable Modem方案同样具有广阔市场,信息家电、机顶盒等正在被广大用户认可,它们采用的接入网首当其冲的就是有线电视网。可以说HFC和xDSL是目前可以采用的两种主要高速接入手段。

在已采用的接入部分,还有很大一部分是原来的数据局域网,如以太网等。以太网作为接入网的一种方式,不但性价比很高,而且能为未来的发展作出铺垫。在中国,居民住宅分布密集,以太网接入完全可行,而且易扩充、易管理,是一种很好的方案。

此外,还有较高速率的无线接入方式和目前被广泛使用的低速率接入方式。

第一个是Hughes Network System的DrectPC可以从同步通信卫星上直接将数据传送到用户的碟形天线上。直接的卫星广播减少了厂商对基础设施的投资,但用户得自己购买所需的卫星接收设备,各种成本比较高,并且安装接收设备需要专业的人员。

通过DirectPC访问Internet的收费将根据数据通信量而定。网络的传输速度为非对称的:上行通信采用传统的模拟modem通过拨号接通本地的ISP。下行速度为400kb/s,上行的速度为≤33.6kb/s。下行的速度比较快,但与电缆modem或ADSL所能传输的速度相比,还差了一大截。

另外一种是局域性多点分布式服务(LMDS),这是一种双向数字式广播系统。LMDS将会使用1GHz的波段,最高的频率是28GHz。由于频率如此之高,所以用户的碟形天线就可以比DirectPC小。用户的天线要指向建在附近屋顶或塔顶上的集线站,集线站中有许多用来和网络中心通信的转发器。这个通信中心和有线电视系统的head-end有类似的作用,它处理所有的路径选择、线路交换以及桥接到Internet的问题。

LMDS是非对称的系统,正交相移键控(QPSK)的调制方式能产生1.3Gb/s的下行速率和240Mb/s的上行速率。根据网络设计的要求,LMDS会将许多用户指定到不同的信道上,每一个信道原本可以传送32到64MHz的原始带宽,但由于要处理纠错以及其它问题,因此真正可用的带宽只剩下25到50MHz了。用户需要一个比较特殊的LMDS modem来接到以太网通信接口上。像cable modem一样,因为可能有很多人同时使用,实际的通信速率将达不到理论的带宽。

1.3 QoS的保证

互联网的现状,就好比是纵横交错的高速公路网络,公路上车满为患,但不论车辆的任务是否紧急都没有优先行驶的权力,一旦进入交通高峰大家谁都快不了。我们可以设想在高速公路上开辟出一条特别车道,允许某些有特殊任务或需要的车辆在高峰期能以高速在特别车道上前进。对于Internet来说,QoS就是这样特别车道,它为有特殊要求的业务提供了服务质量保证。

在网络阻塞的情况下,几乎所有的网络在数据包延迟了一个较长的时间之后,就会将这个数据分组丢弃。在UDP方式下,发送方对此是一无所知的,而从目的方的角度来看,其结果是网络通信中断了。在TCP的情况下,客户机在发出了数据分组之后,无法获得相应的确认(ACK)消息,于是只好选择重发,但是仍然失败,结果是放弃发送。这在电子邮件和数据库系统的客户端是经常发生的,尤其是在一个饱和的网络上,所以最好的选择就是将重要和紧急的应用分配一个足够高的优先级,从而在很拥挤的网络上保持通信畅通。

IEEE已经在解决以太网上的优先机制问题,它为这种服务机制提供了两种标准草案:一个是802.1p,即802.1D桥接标准的扩展草案,而802.1D是专门描述如何在MAC层桥上实现优先机制的;另一个是虚拟局域网(VLAN)提供的802.1Q草案,其中特别提到了要为以太网增加优先服务机制。

 

2、存在问题与发展前景

IP电话发展到现在,已经取得很大的进展,有了许多成功的范例。但是,就其技术本身来说,仍然有一些问题未能得到很好的解决。

第一个是业务质量问题。在现在的网络条件下,必须在时延和分组丢失之间进行权衡。

第二是计费问题。目前网关可为本地用户计费,但PC到PC方式尚不能按呼叫计费,而且IP网的实时业务计费方式尚无标准。

第三是IP地址/电话号码映射问题。这必须采用动态分布数据库技术,其映射方式也尚无标准。

第四,增值业务和人机关系,目前基于PC的电话厅开展多媒体信息检索、话音邮件、白板书写、号码簿服务等增值业务。但由于接入带宽限制,家庭用户很难使用。而且为了接收呼叫,PC不能关机,始终连网,也不能移动或无绳化。此外,使用网关结构可用普通电话,使用方便,但增值业务实现困难。

第五,和现有IN互通问题。这涉及及到如何提供IN业务及如何和IN互通。目前ITU和其它标准化组织正在这方面进行积极的探索,并提出了一些概念模型。

若能较好地解决上述问题,再加上IP电话的诸多优势(如采用压缩编码、静音检测、统计复用而带来的资源节省,成本大幅度降低;可做完全加密;提供用户身份认证;人机接口智能化;支持先进业务,在不改变网络前提下可扩展成多媒体通信),IP电话的发展前景将是非常令人瞩目的。

从市场驱动来看,IP技术最好地支持了今后的电信业务,包括话音和数据业务。IP网可快速而灵活地引入新的复杂的业务,而且由于IP over SDH、IP overWDM和IP over optical等技术的成熟更使IP网容易建设,使新的运营者容易切入电信业务,可结束电信垄断。VoIP从长途电话业务开始,因为现在的收费政策对VoIP有利。

这一切必将导致越来越多的用户和商用通信设备转向IP,利用IP网络实现家庭电话、移动电话、寻呼、邮件等业务。IP电话只是IP网中的第一个实时通信业务,以后会出现其它新业务,如可视电话,可视电话会议,远程医疗、远程教育和远程工作等。而且VoIP允许新的通信方式,可以提供多媒体内容,这将是推动IP发展的最终决定性因素。

下一世纪的网将可能是主要基于IP的网络。IP电话会获得巨大发展,分流PSTN电话业务。与此同时,ATM电话将投入商用,出现IP,ATM和PSTN互通和互补、话音业务和非话业务相融合的局面,形成未来的多业务网(Mulit-service Network)。

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