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标题: 基于分组网络的语音连接技术CESoP与VoIP的比较 [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2005-11-23 12:25

作者: legend8179 标题: 基于分组网络的语音连接技术CESoP与VoIP的比较

基于IP网络的语音业务曾经是一个新鲜事物，用户为了节约几元钱话费必须要忍受较低的语音质量。今天，高质量分组网络语音业务已成为现实。

从电路交换到分组业务

CESoP采用与现在广泛部署的ATM同样的电路仿真方法，为分组网络传输电路交换业务提供了一种透明传输机制。TDM业务包括数据和信令,为非结构化租用线路数据或结构化Nx64kbps语音信道进行分组，这些分组然后通过以太网、IP或MPLS分组网络传输。在远端，利用接收抖动缓冲器对输入分组数据进行平滑缓冲处理，然后从分组中提取出TDM电路并馈送给TDM接口。

与之相反，VoIP采用相对而言较为陈旧的技术通过IP网络传输TDM语音信道，具体来说是用网关来终结公共交换电话网络(PSTN)信令和语音业务，然后网关单独为每条电路通过IP网络建立一条单通道连接，在远端由另一个网关将语音分组数据转换回TDM。

可以根据实现VoIP或CESoP互通功能(IWF)所需的软件和硬件对两种解决方案效率进行比较。一个通用IWF单元包括三种主要功能：

语音处理：包括回声消除、压缩、音频检测和生成，以及用于静音检测和抑制的语音活动检测(VAD)和舒适噪声产生(CNG)功能。

分组处理：包括TDM和分组数据间的转换(封包拆包)，实现分组网络协议栈、提供抖动缓冲器以补偿分组延迟变化及时钟恢复。

控制和信令：包括电话控制和信令功能，如随路信令(CAS)和共路信令(CCS)，以及分组网络呼叫控制，如H.323和SIP。

VoIP方案通常需要所有三种功能，而CESoP方案无需语音处理功能，从而降低了复杂性，而且CESoP方案对呼叫控制和信令的要求也有大幅降低。VoIP方案在每个IWF单元处终结PSTN信令，然后在两个IWF单元间完成等价的呼叫控制，需要在两个IWF单元或网关间利用H.323或SIP等控制协议实现完整的信令栈。

与之不同，CESoP方案通常并不终结PSTN信令，而是以“隧道方式”将CAS或CCS透明地通过分组交换网络传输。PSTN呼叫控制仍然由现有TDM设备完成，在两个CESoP IWF单元间不需要额外的复杂信令栈。一个CESoP连接对于PSTN信令来说是不可见的，并且不会影响PSTN信令。

VoIP方案通常会进行压缩以使所需分组网络带宽尽量小。与VoIP对语音业务流进行压缩不同，CESoP方案中带宽的节约是利用单个分组连接同时中继多个TDM信道来实现的。VoIP还可能需要VAD/CNG功能实现静音检测和抑制，而CESoP不需要此类带宽节约机制。

VoIP方案还要有语音回声消除，但对于CESoP来说，由于其分组过程所带来的延迟小，因此可以把端到端延迟保持在ITU-T G.131通话回声控制所规定的25ms标准以下，因而不一定需要回声消除。

保证语音质量

对于任何基于分组网络的电路传输方案来说，能否获得成功主要依赖于其能否提供与传统电话业务同样质量和可靠性的语音业务。除了通常由于延迟、压缩和回声等引起的质量问题外，基于IP的网络还会引入诸如分组丢失和抖动缓冲器滑动等问题。

对质量影响最大的是由于对语音信道进行分组化处理所带来的延迟。VoIP方案通常采用每个分组网络连接支持一个语音信道的方式，分组大小在10ms至40ms之间；CESoP方案则采用每个连接支持多个语音信道的方式，分组大小仅125μs至1ms。

根据G.131标准，要不想采用回声消除器单向延迟就必须低于25ms，或者根据ITU-T G.114对单向传输时间的要求，高质量语音服务单向延迟必须小于150ms，可以看到，CESoP引入的延迟远远低于VoIP方案。

另一个问题是，对于VoIP时间来说同步通常没有作为关键参数来对待，因此会由于抖动缓冲器滑动而导致“咔嗒”声。在CESoP方案中，由于还要支持数据业务，因此时间同步是关键要求，CESoP会利用自适应或差分时钟恢复技术来保证TDM电路保持同步，从而避免缓冲器滑动。

支持的分组网络类型

VoIP方案主要是利用IP作为第3层协议而实现的，而CESoP可同样好地应用于IP、MPLS或以太网网络，并且为同时通过IP或MPLS网络的语音、传真、MODEM和数据业务提供了很高的灵活性。

VoIP方案最适合于带宽有限的环境，需要采用压缩技术和VAD/CNG功能来保证所需要的分组带宽最小。CESoP方案利用Nx64中继来降低带宽要求，与多个G.729 8 kbps VoIP连接相比，一个提供G.711 Nx64信道中继的CESoP连接可达到同样甚至更好的带宽节约效果。

由于VoIP对于网络的质量要求很低，因此VoIP方案可在受控或非受控网络(甚至因特网)上都可实现，但在语音质量方面没有保证。CESoP方案需要在受控分组网络上才能保证网络性能水平对于仿真TDM电路上的数据或语音业务是足够的。

成本因素

考虑到开发IWF以及升级现有TDM设备等因素，CESoP方案的实现成本比VoIP要小。对于CESoP IWF开发来说，由于不需要语音处理功能，因此降低了硬件要求和知识产权使用许可费用。与利用H.323和SIP呼叫控制的VoIP方案相比，CESoP对于CAS和CCS信令的透明性还降低了对IWF软件信令栈的要求。

对于已经进行了大量网络投资的最终客户来说，这种透明性还意味着可继续使用现有TDM设备。CESoP提供了将TDM业务转移到分组网络传输所需要的附加功能，同时无需更换或大幅升级现有TDM设备。

本文结论

CESoP和VoIP方案都是利用分组交换网络来承载语音和电路交换业务，CESoP更容易实施，可通过任意受控网络支持更为广泛的应用，同时其语音质量能够保证为最终用户提供与传统PSTN没有区别的服务。

时间: 2005-11-24 13:03

作者: legend8179

CESoP的基本思想就是在分组交换网络上搭建一个“通道”，在其中实现TDM电路(如T1或E1)，从而使网络任一端的TDM设备不必关心其所连接的网络是否是一个TDM网络。分组交换网络被用来仿真TDM电路的行为，故而称为“电路仿真”(

时间: 2005-11-24 13:05

作者: legend8179

电路仿真要求在分组交换网络的两端都要有交互连接功能。在分组交换网络入口处，交互连接功能将TDM数据转换成一系列分组，而在分组交换网络出口处则利用这一系列分组再重新生成TDM电路。有两种基本方法来实现这种交互功能模块，包括结构化仿真和非结构化仿真或结构不可知(Structure-Agnostic)。

　　结构化方法使用了TDM电路中所固有的时隙结构。首先将帧结构(如DS1中的F位)从数据流中提取出来，然后按顺序将每个时隙加入到分组的有效载荷内，后面跟着下一帧的同一时隙，如此反复。有效载荷全部填满后，再加上一个分组头，该分组就被发送到分组交换网络中。有效载荷一般包含大约八帧TDM数据(一个DS1包含192个八位位组)。在分组网络的出口处，TDM数据流被重新产生，并使用新的帧结构。

　　非结构化的传输方式忽略TDM电路中可能存在的任何结构，将数据看作给定数据速率的纯位流。从TDM位流中按顺序截取一系列八位位组来构成分组的有效载荷。因此，构成每个分组有效载荷的八位位组的数量是随机的。一般选取有效载荷的长度使分组构成时间在1ms左右，对于T1电路，该长度为193个八位位组

时间: 2005-11-24 13:06

作者: legend8179

CESoP是VoIP的替代方案

　　CESoP是VoIP最具竞争力的替代方案。分析显示，CESoP成本低、复杂度低、易于实现，并支持在更多分组网络上的更广泛的应用，能够向最终用户保证业务质量。CESoP相比于VoIP具有一下特点：

　　1. 简单性

　　由于CESoP是一种隧道技术，故不需要专门信令功能，而只使用分组交换网络已有的那些功能就可以了。TDM控制信令和控制与数据一起通过隧道传输到远端的TDM设备。与此相反，VoIP则需要基于H.284(Megaco，媒体网关控制协议)或会话启动协议(SIP)的完备信令栈和网守(gatekeeper)功能。

　　2. 更粗粒度

　　CESoP是一种比VoIP粒度更粗的技术。本质上，CESoP不是在单个通道级上进行交换，而是在电路级进行交换，这些交换的电路可以是T1/E1、T3/E3，甚至是OC3/STM-1或更高，这使网络管理和控制效率得以提高。

　　与此相比，VoIP则提供了对单个通道目的端的更多控制。这些通道均单独进行交换，即每一通道可以在分组网络内路由到一个不同的目的节点。当在同一对端点之间存在多个通道需要一起进行交换时，最适合使用电路仿真。

　　3. 较短延迟和较窄带宽

　　仿真电路的延迟时间通常较短，这是因为仿真电路可以在很短的时间内组建一个大的分组。例如，一个T1连接包括24个通道，于是构造包含192个字节的有效载荷需要占用八帧(1毫秒)。而在传统的VoIP上构造同样大小的有效载荷则需要占用192帧，或24毫秒。这种对信息进行分组化所带来的延迟必须加到端到端的等待时间中，这意味着VoIP连接几乎肯定需要回声消除。

　　然而，虽然CESoP带宽开销低，但考虑到与分组头开销相比，VoIP分组较大，故而VoIP带宽效率可能更高。这是因为在单个语音通道级上工作使它可以利用带宽节省技术，如静音抑制或其它压缩方法，如ADPCM和CS-ACELP。相比之下，CESoP仍是恒定位速率，未能利用分组网络统计上的多路复用能力(即不同分组流的活动高峰不会同时出现这一统计特性)。

　　4. 电路仿真灵活性更高

图4：电路仿真接入网络组成示意图

　　电路仿真不关心网络上传输的通信业务是何种类型，语音、视频或分组数据都可以传输。电路仿真透明地传输各数据位，TDM链路远端重新生成的数据尽可能忠实地再现原始数据。这使CESoP成为一种非常灵活的数据处理技术。

　　VoIP假定所传输的数据是由语音采样组成，可能会使用语音回声消除及专门用于语音的压缩技术来减少带宽占用，这就破坏了其它类型数据业务，而使提供给最终用户的业务质量降低。

　　5. CESoP需要时钟恢复或时钟分配机制

　　如前所述，时钟和同步是制约任何通过分组实现电路交换的主要技术障碍。传输的每一位都必须按其进入分组网络的同样速率从分组网络输出，否则目的节点的抖动缓冲器就会被填满或被清空。除非存在一种方法来向两端分配共同时钟，否则必须要有时钟恢复功能，否则将破坏数据完整性。

　　通过电路仿真方法，同步“内置”于网络中。TDM电路携带时钟，自适应或差分时钟恢复用来在目的节点处保证TDM电路保持同步，不出现任何缓冲器滑动。

　　VoIP也是恒定速率业务，因此可以使用相似的时钟和同步机制。但在实际应用中，VoIP会偶尔丢掉或插入一个语音数据采样。如果时钟足够接近，则这种处理对语音质量的影响微不足道。如果对数据业务也使用同样技术则会产生严重的影响，会导致分组重传，从而使有效数据速率降低。

　　总之，与VoIP相比，CESoP是一种在实现上更简单的技术，主要适用于需要向同一地点传送多个通道数据的情况。CESoP不需要信令网关和回声消除，在传输数据的类型上更为灵活。其面临的主要技术困难是需要外部时钟分配机制，或者要有精确而稳定的时钟恢复功能来从接收的分组流中提取时钟。

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