棗IP電話剛開始實際上是作為Internet網(wǎng)上一種應用出現(xiàn)的。隨著Internet的不斷發(fā)展,從1997年起,IP電話開始作為業(yè)務向公眾提供。然而,IP電話作為一種業(yè)務在發(fā)展初期遇到了一些問題(,如目前還不具有普遍接入性和全球通達性,以及服務質(zhì)量保證等問題。其中服務質(zhì)量問題是IP電話業(yè)務實現(xiàn)當中面臨的主要挑戰(zhàn)。這里將著重分析一下IP電話的服務質(zhì)量問題。
1.1語音編碼質(zhì)量
棗這主要取決于所采用的語音壓縮編碼方案,通常用MOS(Mean Opinion Score平均評價分)值來評價語音編碼的質(zhì)量,5分為最優(yōu),0分為最劣。表2列出了幾種編碼方案的參考評價結(jié)果。目前在IP電話中采用較多的為G.729a與G.723.1兩種編碼方案,從表2中所列的MOS值可以看出,前者已接近未壓縮的G.711,即一般的PCM編碼質(zhì)量,后者則稍差。
表2 幾種語音編碼方案的參考MOS值
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1.2
延時與延時抖動
棗端到端的延時包括編、解碼造成的延時,打包與解包的延時及網(wǎng)絡傳送延時。延時抖動主要由網(wǎng)絡所引起。此項因素對IP電話的通話質(zhì)量影響甚大,它主要取決于網(wǎng)絡。指標要求:
①端到端延遲必須在250 ms以下;
②通常要求:
棗●網(wǎng)關(guān)延遲小于l00 ms。
棗●IP網(wǎng)延遲小于150 ms。
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1.3
回聲
棗回聲是由于通話兩端的阻抗不匹配所引起,在端到端延時較大的情況下,回聲的干擾影響尤為明顯。因此在IP電話設備中通常都必須采取消除回聲的措施。
1.4
包丟失率
棗包的丟失主要是由IP網(wǎng)絡所引起。為保證通話質(zhì)量,一般要求包丟失率應在5%以下。
在上述因素中,時延和時延抖動影響著聽覺感覺,而丟包和比特差錯影響著對話音包的解碼。協(xié)議處理影響著呼叫建立時間及呼叫建立成功率、計費正確率等指標。2、4兩項主要取決于網(wǎng)絡。但在當前的因特網(wǎng)中,對于這些因素無法加以控制,只能“盡力而為(do best effort)”,在Intranet中,則可以采取一定的措施來進行控制。目前,有的ISP或ITSP為了提供IP電話業(yè)務,采用專用的信道來組織網(wǎng)絡,這樣雖可保證一定的通話質(zhì)量,但在網(wǎng)絡規(guī)模、可擴性、以及應用范圍上均帶來一定限制。
2.1 時延是影響IP電話質(zhì)量的主要原因
產(chǎn)生時延的三個主要因素:
●語音應用對時延有一定要求,入耳超過400毫秒以下反應不甚強烈。但若超過400毫秒,就會感到斷斷續(xù)續(xù),無法忍受了。解決時延問題是實現(xiàn)IP電話的關(guān)鍵。
●分組傳輸?shù)乃俣龋壕托畔⒈旧矶,是以光速傳輸(shù)摹T诘厍蛏,無論是光纜還是電纜連接,都感覺不到遲滯,即便經(jīng)過太空的通信衛(wèi)星,時延也在可接受范圍之內(nèi)。以上兩種時延,對于語音應用可以忽略不計。
棗●各種處理,如路由、排隊等遲滯,是造成IP傳輸進延的主要原因。
棗語音應用對時延有一定要求,人耳對400毫秒以下反應不甚強烈,但若超過400毫秒,就會感到斷斷續(xù)續(xù),無法忍受了。解決時延問題是實現(xiàn)IP電話的關(guān)鍵。
2.2
無法提供QoS保證
棗由于互聯(lián)網(wǎng)IP業(yè)務遵循“盡力服務”的原則,對于所有的分組包都一視同但,統(tǒng)一排隊,以“先來先服務”的方式逐個處理。這種方式對于Email等非實時的應用非常合理,但對于語音等實時性要求很高的應用就不適應了。
棗在網(wǎng)絡傳輸中,成千上萬的分組包同時涌入一個路由節(jié)點,在每個節(jié)點不得不排隊等待發(fā)送,這稱作轉(zhuǎn)接,包從源到目的地要經(jīng)過十幾年轉(zhuǎn)接點,引起幾十到幾百毫秒的延遲。目前網(wǎng)路的狀態(tài)就是這樣,對IP電話傳輸而言,時延實在太大了。即使利用專用網(wǎng)傳輸語音業(yè)務,或是加大骨干帶寬,加強路由交換節(jié)點處理能力,還是無法徹底解決這個問題。
棗為什么語音分組包在本該到達目的地的時間內(nèi)未到達呢?關(guān)鍵是沒有一種優(yōu)先級機制。像語音這樣實時性應用,無法得到及時的處理,保證實時性。
棗實現(xiàn)業(yè)務傳輸優(yōu)先級保證的關(guān)鍵在于引入一種服務質(zhì)量機制(QoS),允許網(wǎng)絡將不同類型的業(yè)務置于特定的QoS隊列中,使得語音業(yè)務的傳輸優(yōu)先級高于數(shù)據(jù)業(yè)務,從而降低隊列延時,實時性得到保障。
2.3
帶寬限制了應用,接入手段需要極大的改善
棗足夠的帶寬也是確保語音數(shù)據(jù)包無延時地到達目的地所必須的。如果網(wǎng)絡正面臨阻塞問題時,就需要更大的網(wǎng)絡帶寬來解決這個問題,僅僅采用優(yōu)先機制無法消除分組包的丟失問題,假如不希望丟棄任何數(shù)據(jù)包的話,就必須增加帶寬了。
2.4
軟件標準的頗多爭議
棗網(wǎng)絡電話還有一個先天不足,就是各自操自己的標準,相互間很難交流?蛻舳塑浖谡f明文件中往往都指明通話雙方安裝同一種軟件,而且最好為同一個版本。這是因為歷史的原因,最初各家公司的軟件都有自己的壓縮方式和傳輸手段,無法互相通話也實屬正常。不過網(wǎng)絡電話,包括視頻部分,已經(jīng)有統(tǒng)一的標準H.323。由ITU(國際電信聯(lián)盟)制定,如果各種產(chǎn)品遵循這種標準,就可以實現(xiàn)互連互通。
對于用戶而言,IP電話必須具備與PSTN相當?shù)馁|(zhì)量,企業(yè)用戶才樂于使用,因為用戶畢竟不是使用自己的電話。要得到較為優(yōu)越的音質(zhì),必須考慮以下幾個方面的問題。
棗(1)語音編碼
棗必須綜合考慮MOS值、處理時延、編碼速率,隨著DSP技術(shù)的不斷發(fā)展,可用算法的復雜性來換取性能的提高。G.729規(guī)定的CS-ACELP是一種較好的選擇。
棗(2)回波抑制
棗由于VoIP存在不可忽略的時延,回聲問題不容忽視。在遠端混合線圈阻抗不匹配造成的回聲在發(fā)端可清晰地聽到。在網(wǎng)關(guān)設備中必須采用DSP技術(shù)實現(xiàn)回波抑制。
棗(3)網(wǎng)絡時延與抖動
棗這兩者是影響語音質(zhì)量至關(guān)重要的因素,通常在接收端采用抖動緩沖器來消除抖動,但是會帶來附加的時延。VoIP在企業(yè)網(wǎng)上比Internet上優(yōu)越的原因就是因為前者在抖動這個因素上有較好的控制。企業(yè)路由器將語音包的優(yōu)先級在隊列中高于普通包,網(wǎng)關(guān)運行RSVP協(xié)議。由于DSP的作用,語音編碼的速率低,并且采用靜音抑制技術(shù),故語音占用的帶寬資源很少。對于企業(yè)連接LAN的WAN,因其專用性,抖動性能較Internet要好。
棗另一個影響時延的因素是打包,打包的實時性與打包效率是一對矛盾。實際上,究竟聚集了多少語音信息量再打包與帶寬密切相關(guān),在企業(yè)網(wǎng)上,這些因素的透明度較高,比較容易尋找到一個合適的門限。
(1)、對于IP電話服務質(zhì)量等級的評價,可參照ETSI TIPHON給出的標準(見表)。
等 級
性 能
延 時
最 好
有潛力提供與PSTN相當或更好的質(zhì)量
小于150
高
類似PSTN的質(zhì)量或目前在好的無線條件下無線移動電話的質(zhì)量
小于250
中 等
類似于普通無線移動電話的質(zhì)量
小于350
盡力而為
可用的通信,但語音質(zhì)量有巨大損傷,且端到端的延遲不定。
(2)、服務質(zhì)量解決方案
棗為解決IP電話服務質(zhì)量問題,可以采用以下三種解決方案,當然其提供的服務質(zhì)量等級是不同的。
棗(1)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(Interanet)
棗它可提供極好的特性,主要是因為它是一個可管理的網(wǎng),可以滿足IP電話網(wǎng)絡的需求。
棗(2)虛擬專用網(wǎng)(VPN)
棗●服務提供來自通信廠商;
棗●管理方面是托管的;
棗●可提供極好的性能。
棗(3)互聯(lián)網(wǎng)Internet
棗●通常隨著設備的升級,性能得到改進;
棗●不能保證商用通信的質(zhì)量。
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