从电信运营的角度来看,目前的电信网是一种过渡型电信网,采用的是TDM电路交换与分组交换相混合的数字通信技术,是多业务网、多业务承载网的体系结构。随着VoIP网络在未来与PSTN网络互通话务量的增多,话务模型会向传统话务模型靠近。与传统电信网承载电话相比,通过IP网络承载语音时如何保证可靠的语音质量是VoIP技术的关键。所谓语音质量,是指复制语音的保真度和可理解性,即从对话中提取话音信息的能力。在VoIP网络中,衡量语音质量的参数主要有以下几个:1)清晰度:指从会话过程中可提取出的信息量,清晰度可通过感知语音质量测量(PSQM)或平均判分(MOS)等方法来测量;2)端到端延迟:指可能影响人们感受的会话延迟;3)DTMF音调分析:如果使用低比特率语音编解码器,DTMF音调就不能正确再现,DTMF重要的失真参数包括放大和频移。
目前的VoIP电话系统主要采用两类方法来保证话音质量,第一类是在VoIP电话终端上采用相关技术:因为IP电话是在IP网络中实现传输和交换,对数据的带宽和时延有严格的要求。传统电话网上采用64kb/s的PCM技术和32kb/s的ADPCM技术,而IP电话的语音带宽一般要小于上述数值,为了不影响通话的质量,VoIP系统中采用了语音压缩、静噪抑制、回声消除和抖动处理技术;第二类是在IP网络上采用适用于VoIP的QoS技术,这个问题是影响VoIP话音质量的最根本的原因,也是数十年来互联网研究和应用领域的重点。
服务质量要求
传统的Internet是一种尽力而为的服务方式,很难适应IP电话等实时多媒体业务的服务质量要求。人们为了解决IP网络的QoS问题进行了十多年的研究,很多解决方案都基于IETF提出的两种Internet QoS业务模型:一种是综合服务模型(IntServ),采用RSVP协议实现;另一种是区分服务模型(DiffServ)。
综合服务模型以RSVP协议为基础,RSVP协议是为改善网络对业务流的控制能力而设计的资源预留协议,这种协议在网络的各个节点之间交换信息,数据发送端将其服务请求通过RSVP协议发送给网络,服务请求通过网络中的路由协议传递到目的节点,传递过程中RSVP协议收集各个节点的可用资源情况,目的节点根据这些信息以及接受到的QoS请求在返回的信息中在各个节点上申请预留资源,并在无法提供足够的资源预留时发出错误信息。
对于VoIP网络而言,目前大部分的商业网是建立在H.323体系结构下的,要想在H.323体系结构下应用RSVP协议,首先要对通信双方的QoS能力进行评估,也就是说,通过H.323协议建立QoS机制,实现方法是通过H.245协议的交互操作来实现QoS参数的交换;其次是通过H.323的呼叫建立过程建立满足QoS请求的连接,可以通过H.225协议实现,当H.323终端与网守进行呼叫请求时,必须在H.225协议消息中提供资源预留信息,由网守和H.323终端进行协商来确认预留的资源。
区分服务模型是为了解决综合服务模型的扩展性差和管理困难等问题而提出的,是一种更简单的QoS解决方案。在区分服务模型中,作为边缘路由器的网关和路由器设备与Internet上的核心交换设备被区别对待,边缘路由器将根据各种状态信息确定业务的服务级别,并在IP数据包的TOS字段进行标记,而Internet上的核心交换设备则根据这些信息判断业务的服务级别,并进行相应的转发处理。对VoIP话音而言,也就是为VoIP实时处理数据包划分比较高的等级,这样可以保证数据包的传输特性。
我们在IP网络中应用QoS策略的目的是为了提供高品质的VoIP通话质量,其关键特征在于网络所能提供的带宽、延时和抖动特性。
从通信网的综合成本来考虑,VoIP以降低传输资源的使用效率达到降低网络节点设备复杂度的方法,也达到了降低通信网的综合成本的目的,是一种十分合理的选择。但是,对电信商业网来说,决不能只顾网络系统的价格便宜,而不顾作为商业网必须考虑的问题,VoIP话音的服务质量(QoS)问题、网络的安全性和可信任性问题等是必须考虑并予以解决的。
多年来,IT界一直在努力改进IP网络的性能,相应标准与设备产品也不断制造出来,一切努力都没有使问题发生本质上的改变,反复研究表明,IP技术在电信业务中遇到的问题不是出在IP技术本身,而是出在Internet的设计理念与电信网设计理念之间的差距。Internet是以用户为核心,以用户自律为基础的非赢利性网络,没有中心,无需管理,网络的运营者不负责网络的安全,也不负责业务的赢利。而电信网则一开始就是以商业经营为目的的网络,它必须具有商业经营所必备的全部属性。这二者的差异决定了从Internet到用于电信目的的IP网络,不会是一个简单的借用过程,在设计上必需发生质的改变,建立优质量的IP网络是VoIP电话得以商用、推广并彻底取代传统电话的一个重要前提。