下一代網(wǎng)絡中分組話音接入的實現(xiàn)

黨梅梅　趙蘋 2004/12/24

圖1　VoATM over DSL解決方案

　　(2)VoIP over DSL解決方案。與VoATMover DSL網(wǎng)絡結構一樣，VoIPover DSL的網(wǎng)絡結構也是由IAD、網(wǎng)關和DSLAM組成(見圖2)。VoIPover DSL的IAD與VoATMover DSL的類似，可以提供多路POTS或者ISDN接口、以太網(wǎng)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與網(wǎng)關之間傳輸分組語音數(shù)據(jù)，IAD需要配置相應的IP地址。網(wǎng)關提供E1接口通過V5.2或者V5.1協(xié)議接入到PSTN網(wǎng)。與第一種方案不同的是，DSLAM不需要支持AAL2信元的識別，這里的DSLAM可以是ATMDSLAM或者是IP DSLAM。

圖2　VoIP over DSL解決方案

　　丟包率和時延會直接影響話音業(yè)務的服務質量。在上述兩種基于DSL接入的分組話音的實現(xiàn)方案中，只要DSL接入速率不超過線路上可以承受的最大速率，物理層的誤碼率一般可以控制在10-7之中。在DSL接入中，物理層的傳輸時延一般在ms級，因此采用DSL低層承載技術可以保證接入段的話音業(yè)務服務質量。

　　2.基于Ethernet接入

　　基于以太網(wǎng)(Ethernet)的接入技術包括以太網(wǎng)接入技術和無線局域網(wǎng)(WLAN)接入技術，物理層之上的媒質接入控制層(MAC)分別符合802.3MAC或802.11MAC協(xié)議。傳統(tǒng)的以太網(wǎng)接入技術和WLAN主要提供以因特網(wǎng)接入為主的數(shù)據(jù)業(yè)務，在向NGN演進過程中，利用以太網(wǎng)接入和WLAN技術可以方便地提供分組話音業(yè)務。網(wǎng)絡解決方案如圖3所示。

圖3　基于Ethernet接入的解決方案

　　如圖3左側所示，實現(xiàn)分組話音接入，可以保持目前以太網(wǎng)接入的用戶端設備(NT)功能不變，而局端設備具備接入媒體網(wǎng)關(AG)的功能，實現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)綜合接入。AG提供POTS接口和Ethernet接口，對話音進行分組化處理，通過H.248或SIP協(xié)議與軟交換進行交互，完成呼叫處理功能。

　　如圖3所示，通過IAD接入設備，同樣可以實現(xiàn)基于Ethernet的分組話音接入。IAD支持H.248，SIP或MGCP協(xié)議，支持呼叫處理、語音處理、媒質控制處理等功能。IAD放置在用戶家中，同時提供POTS和Ethernet接口，實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和寬帶多媒體的接入。IAD若為具備樓道交換機功能的設備，則物理上可以僅提供RJ45接口，通過在用戶家中安裝分線盒，將一個RJ45接口分線為一個RJ45接口和一個RJ11接口，分別提供與PC機和電話機的連接。

　　VoWLAN接入同樣可以有不同的實現(xiàn)方案，但是真正意義上的VoWLAN實現(xiàn)如圖3右側所示。在WLAN空中接口，采用Voiceover Ipover WLAN的協(xié)議棧，終端可以采用具備SIP功能的便攜WLAN雙模終端(同時支持話音和數(shù)據(jù))，或者在PC機上插入WLAN網(wǎng)卡，運行軟電話(Soft Phone)軟件實現(xiàn)SIP協(xié)議，實現(xiàn)話音的接入。

　　無論是有線以太網(wǎng)接入還是WLAN，由于在一個局域網(wǎng)內所有用戶都是共享網(wǎng)絡的，必然存在安全隱患。對于無線接入方式，由于沒有線纜的束縛，信號很容易被截取，無線鏈路級的安全問題更加突出。因此，與ADSL接入方式相比，在利用以太網(wǎng)接入提供分組話音業(yè)務時，需要采用定的接入控制策略或數(shù)據(jù)加密策略來保證用戶通信的安全。

　　在基于Ethernet接入的實現(xiàn)中，可以通過采用/EEE802.1p實現(xiàn)二層QoS保證。在WLAN上支持分組話音，還必須解決無線鏈路級的QoS問題。在802.11 WLAN中，采用了載波偵聽多路訪問/碰撞避免(CSMA/CA)協(xié)議，主要規(guī)定了利用分布式協(xié)調功能(DCF)實現(xiàn)共享媒質接入。當終端(STA)偵聽到信道空閑后，要隨機回退(Backoff)一段時間后再發(fā)送數(shù)據(jù)，通過這種方式盡量降低碰撞發(fā)生的概率。在DCF功能中，并不區(qū)分業(yè)務，不能保證話音業(yè)務的QoS。目前，正在制定的802.11e QoS標準是對MAC層的增強，采用增強的分布信道接入(EDCA)功能，將業(yè)務分成8個優(yōu)先級，對盡力而為業(yè)務、話音業(yè)務、視頻業(yè)務等采用了不同的MAC層處理機制．可以充分保證VoWLAN業(yè)務的服務質量。802.11e標準將在今年正式發(fā)布，Wi-Fi聯(lián)盟已經(jīng)將802.11e規(guī)定的功能列入互操作性認證計劃，這將極大地促進VoWLAN業(yè)務的發(fā)展。

　　3.分組話音接入的協(xié)議棧模型

　　圖4給出了上述幾種分組話音接入解決方案的協(xié)議棧。

圖4　實現(xiàn)分組話音接入的協(xié)議棧模型

四、不同實現(xiàn)方案的特點

　　1.VoDSL解決方案特點

　　VoATM over DSL是基于ATM技術提供話音業(yè)務，話音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務分別通過AAL2和AAL5進行封裝。AAL2技術是專為在ATM網(wǎng)絡上傳輸語音而設計的，在分組語音數(shù)據(jù)的封裝處理、多個分組語音數(shù)據(jù)如何在一條VC上傳送等有著嚴格的定義，它不需要為IAD配置IP地址。因此，VoATM是一種在ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)上提供語音的解決方案，語音業(yè)務必須在AAL2信元中傳輸，只能應用于ATM網(wǎng)絡，不能應用于以IP網(wǎng)絡為主的數(shù)據(jù)網(wǎng)。

　　由于VoIP本身是基于IP的，因此對承載網(wǎng)沒有限制，可以是ATM的，也可以是其他鏈路的。VoIP over DSL的解決方案中，除了可以承載在ADSL，G.shdsl外，還可以是VDSL等，而且DSLAM也更靈活，除了ATMDSLAM，也可以是IPDSLAM等。因此，VoIPover DSL解決方案非常方便接入下一代網(wǎng)絡，有著很強的適應性和發(fā)展前景。另外，與VoATMover DSL相比，VoIPover DSL這種解決方案不需要DSLAM和IAD支持AAL2識別，封裝和解封裝，這對于DSLAM來說是非常重要的，因為目前大多數(shù)ATMDSLAM都不支持AAL2，利用這種方案不需要改動已有的DSLAM，可以直接提供話音業(yè)務。

　　VoATM over DSL的解決方案是基于BLES協(xié)議，建立在ATM網(wǎng)絡基礎上只解決話音業(yè)務的方案，不論從網(wǎng)絡技術，還是業(yè)務發(fā)展都不具備進一步發(fā)展空間，特別是在國內缺乏網(wǎng)絡支撐的情況下。由于VoIP的IAD支持MGCP，H.248或者SIP，天然具備向NGN演進的能力。當網(wǎng)絡演進到NGN時，可以修改IAD配置接入到NGN網(wǎng)絡，直接與軟交換進行通信。

　　2.基于Ethernet接入的解決方案特點

　　基于Ethernet接入提供分組話音歸根到底仍然是VoIP的解決方案，利用IAD支持H.248或SIP協(xié)議，可以順利地實現(xiàn)網(wǎng)絡的演進。VoIP over DSL和VoIP over Ethernet都適應了整個網(wǎng)絡技術和業(yè)務發(fā)展的趨勢，最終可以過渡到以軟交換為核心的NGN網(wǎng)絡架構上。

　　由于低層承載技術的不同，會對VoIP的應用產(chǎn)生一定影響。對于VoWLAN技術，由于WLAN工作在免許可頻段，會受到同頻段其他設備的干擾。WLAN無線信道數(shù)量有限，同一熱點內如果AP過多，會存在系統(tǒng)自干擾的問題，會影響話音的質量。WLAN MAC層本身由于存在頭開銷、控制幀開銷、回退機制以及可能的碰撞，有效負荷基本上為標稱速率的50%左右，即802.11a在標稱11Mbit/s情況下，有效負荷約為5Mbit/s：802.11a在標稱54Mbit/s情況下，有效負荷約為30Mbit/s。對于VoIP，在話音封裝過程中引入了RTP/UDP/IP的開銷(RTP包頭12字節(jié)，UDP包頭8字節(jié)，IP包頭20字節(jié))，又降低了有效的帶寬利用率。因此，在WLAN上支持話音，還會面臨帶寬的問題。傳統(tǒng)WLAN終端是為Internet接入設計的，新的業(yè)務對WLAN終端也提出了新的要求，要求采用雙模終端，且體積小、省電、符合用戶的使用習慣等。

五、結束語

　　從當前IP電話業(yè)務市場的迅猛發(fā)展可以看到，利用分組技術傳送電話業(yè)務越來越成為一項較成功的技術。對于傳統(tǒng)的運營商來說，利用DSL提供分組話音，可以充分利用已有的銅線資源，利用一個網(wǎng)絡同時提供話音和數(shù)據(jù)綜合接入，同時降低對網(wǎng)絡的維護費用。以太網(wǎng)接入技術，尤其是WLAN接入技術發(fā)展迅速，無論對于傳統(tǒng)運營商還是新興運營商，如果在個網(wǎng)絡上可以提供綜合的業(yè)務，則能夠最大限度地挖掘網(wǎng)絡的潛力，快速爭取用戶，提供自己的競爭力。從本文的技術分析可以看到，目前最具發(fā)展?jié)摿Φ腄SL接入技術和以太網(wǎng)接人技術都可以通過設備的改造升級逐步演進到下一代網(wǎng)絡，提供分組話音業(yè)務。

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