如何在广域网上实现语音与数据的集成

1/23/2008来源:网络协议人气:3449

一、目前我国计算机广域网上为什么很少有语音与数据集成的要求?
   
    由于历史原因和体制的原因,我们国家的很多部委(如铁路、民航、电力、石化等)建立了各部委的通讯专网。这些专网主要依靠于卫星和微波信道。这些专网在设计时主要是以语音通讯为主,计算机通讯为辅。语音通讯的传输技术基本上是以传统的TDM技术为主。目前在这些专网上实现的计算机网络互连采用的技术基本上都是从通讯专网里分出低速的n×64kbps线路实现网络互连。从技术来看待,这些通讯专网的语音通讯和计算机通讯还是两个分离的网络,通讯带宽的利用率很低。另外,这些通讯专网的覆盖面和延伸能力受限制,往往不能满足自己业务的要求。这些通讯专网是以电话通讯为主,由单位通讯部门组建,很少考虑语音与数据集成用什么技术。
    为了满足数据通讯的要求,也有建立数据专网的(如中国金融骨干网)。数据专网由单位计算机部门组建,在建立时往往也很少考虑语音与数据的集成。
    政府机关组建广域网时,更是很少考虑语音与数据的集成。
    中国电信是电话网、数据网(如ChinaDDN)、Internet网的提供商和服务运营商。电信局在组建自己的企业广域网时,带宽和光缆基本上是免费的,电话似乎也是免费的,所以电信局的广域网基本上都是高带宽、无语音数据集成要求。
    在全国范围或全省范围有分支机构的企业,由于支付不起中国电信的长途DDN费用,很少见到有企业建立广域网的,因此更谈不上语音与数据的集成技术。
    导致语音与数据集成技术在我国广域网上应用少的原因是通讯和计算机部门互相独立、各自为政,二是语音与数据集成降低的成本带来的收益与本部门无关,三是单位内部缺少通讯和网络全面的人才,四是缺少把握语音数据集成技术的集成商。
   
    二、语音与数据在广域网上的集成技术概述
   
    1、传统的以TDM复用器为基础的技术
    语音与数据在广域网上的集成其实很早以前就有应用了。最典型的应用就是申请一条长途专线,长途专线的两侧加复用器。复用器将长途专线的带宽分为两部分,一部分(可以用硬件压缩为4.8kbps支持一路语音)带宽支持语音,另外的带宽支持数据。这样就解决了语音与数据的集成。直到现在,很多跨国企业就是以这种方式来将全球的分支机构与总部建立语音和数据通讯的。这种方式的优点是语音质量有保证,缺点是广域网的带宽不能有效利用。这种方式在国内的典型应用就是北京诺威公司为中国工商银行山东济宁分行实现的语音、数据集成的广域网。
      如何在广域网上实现语音与数据的集成(图一)
    2、为什么Voiceoverip分组语音技术成为主流?
    所谓分组语音就是将语音信号数字化后进行压缩变成分组数据包,然后通过IP、FrameRelay或ATM网络进行传输。分组语音与传统的语音相比占用的通讯带宽非常低。传统的电话需要64kbps的带宽,分组语音只需8kbps的带宽。很多单位到电信局申请数据专线其实有一部分带宽可用来传输分组语音,这样在数据专线上通话就节省了单位的长途费。
    分组语音采用的压缩算法主要是G.729,该算法能将语音编码为8kpbs的数据流。该算法的通话质量能达到32kbpsADPCM的效果。
    语音压缩的质量可以用MOS(MeanOpinionScore)来衡量。MOS的范围是0至5,标准PCM的质量是4.4,G.729的质量是4.2。
    语音的压缩必然导致延迟,不同的压缩算法产生不同的延迟时间。
    延迟分为传播延迟和处理延迟。在13000英里的范围进行光纤通讯时传播延迟可达到70毫秒。在数据网络发生拥塞时,延迟甚至达到1秒钟,有时还产生延迟抖动。
    布署分组语音时只要妥善地解决了延迟和延迟抖动问题后,分组语音节省的费用是很可观的。
    在帧中继或ATM网络上,网络的延迟和延迟抖动通常是由交换机本身来解决的。通常情况下,延迟和延迟抖动是比较小的。
    在IP网络上传输语音时,为了解决延迟和延迟抖动问题,可以采用拥塞控制的算法WFQ(加权公平排队)对语音与数据混传时保证语音包能够按高优先级(IPPRecedence)发送处理;采用资源预留协议(RSVP)对语音包的全程路径保留带宽保证语音传输需要的最低带宽;为了防止大数据包与语音包在低速线路上混传时对语音包产生延迟,可采用MultilinkPPPwithFragmentationandInterleave技术将大数据包拆为多个小的数据包与语音包交替传输的方式减少语音传输的延迟;利用CRTP(实时协议的包头压缩)可以明显的减少语音包传输的包头开销;假如编解码的方式采用G.723.1则语音传输的静荷可降为5.3kbps到6.3kbps范围。
VoIP采用ITU的H.323标准(即在UDP上采用Real-TimeProtocol传输IP语音)。
    在分组语音的应用里,延迟是决定语音质量的重要因素。考虑到建立ATM广域网价格昂贵;VoiceoverFrameReleay虽然便于在FrameRelay的PVC上控制CIR以保证SNA和语音的实时性,但建立私用帧中继网造价高,VoFR缺少丰富的信令、寻址和路由功能;IP是无联接的,在优先级、资源预留、分组拆分等领域的进展相对比较新颍。IP象ATM一样拥有强大的信令、寻址和路由功能,IP可实用于各种线路(DDN,FrameRelay,ATM,Ethernet等),因此采用VoiceoverIP是扩展性和适用性比较好的技术。
   
    三、如何利用Cisco产品在广域网上实现语音与数据的集成
   
    1、电信服务商利用VoIP技术为社会提供服务的IP电话
      如何在广域网上实现语音与数据的集成(图二)
    这种方案需要在各城市布署CiscoAS5300,AS5300以E1接口接到当地PSTN网上的电话交换机上,AS5300之间通过IP广域网(也可借助CHINANET)相连。
    用户只需在当地的PSTN网上拨打服务提供商提供的特服号,输入卡号和口令即可拨通各地的电话号码。
    由于这种网络的规模大,需要网闸(Gatekeeper)完成地址翻译,呼叫控制、带宽控制、域的治理、原始计费信息的采集。
    为社会提供服务的IP电话涉及到收费问题,目前只有中国电信、中国联通、吉通公司可以经营这种业务。中国电信的IP电话实验网采用的是以色列VocalTec公司的产品。
   
    2、企业广域网上利用VoIP技术实现通讯专网
    如何在广域网上实现语音与数据的集成(图三)
    在总部配置Cisco7204/7206/7505/7507/7513中心路由器通过DDN专线与各分支机构的Cisco2610路由器相连,中心路由器通过FastEthernetSwitch与Cisco3640或AS5300相连。Cisco3640或AS5300充当IP语音网关。Cisco3640最多可以提供12路模拟线路与总部的PBX相连,AS5300可以提供2个E1数字接口(60路电话)与总部的PBX相连。
    各分支机构配置Cisco2610。Cisco2610的Ethernet口与分支机构的局域网相连,Cisco2610的WIC槽上配置WIC-1T同步口与总部的中心路由器通过DDN(64kbps或128kbps)相连,Cisco2610可以配置NM-1V(提供2路语音)或NM-2V模块(提供4路语音),Cisco2610的语音接口与本地的PBX相连(也可接电话)。
    建立好拨号策略后,即可通过广域网实现各分支机构与总部的PBX相连,各PBX之间的通讯旁路了长话呼叫。假如将语音网关(Cisco2610,Cisco3640,AS5300)接到当地市话网,这样还可以实现本地用户跨过VoIP广域网拨到对端的市话网上的任何电话。这样节省的费用是相当可观的。
   
    3、企业广域网上利用VoFR技术实现通讯专网
    工行潍坊分行的语音,SNA,TCP/IP综合网是北京诺威公司与美国Cisco公司于98年10月在中国工行建立的第一个分组语音,SNA,TCP/IP综合网。


如何在广域网上实现语音与数据的集成(图四)

     由于潍坊工行的应用是以SNA的业务为主,为了保证SNA和语音实时性有充分的保证。诺威公司为潍坊工行建立了从市行到14个支行的帧中继专用网。在工行潍坊分行配置了Cisco的IGX8410帧中继交换机,14个支行配置Cisco3810多服务路由器。分组语音采用VoFR技术。这样各支行的Cisco3810定义3条PVC,一条PVC实现SNA,一条PVC实现语音,一条PVC实现TCP/IP传输。在IGX8410帧中继交换机上完成对3条PVC的控制。
    目前基于SNA的储蓄、会计业务系统,基于TCP/IP的办公自动化系统,基于分组的语音通讯系统(市行到各支行的电话交换机已全部互连)已正常开通,另外在该网络上还开通了银行与证券,电力系统的连网。该网络已于98年10月20号正式投入运行。Cisco7507全面取代IBM3746-950的备用方式已于99年4月3号成功运行5天,Ciscco7507的起动速度明显快于IBM3746-950,性能高,速度快。分组语音技术的采用每年可为潍坊工行节约240万电话通讯费。该项目已通过山东省科委组织的鉴定,中国工商银行科技保障部领导亲临现场参观,予以充分肯定。Cisco完善的端到端产品,IOS网间网操作系统提供的全程的QoS,以及全面的网管功能降低了用户的总体拥有成本。CiscoTAC中心完备的服务手段,诺威公司优质的服务,以及用户的积极配合是该系统成功的可靠保证。
   
    四、迎接语音、数据、视频集成应用的来临
   
    虽然我们在上面只提到广域网上语音与数据的集成技术和解决方案,没有视频的集成技术。其实在广域网上实现视频应用只需广域网的带宽达到64kbps-128kpps就可以实现带胶片显示的音频应用,假如带宽达到128kbps-500kbps就可实现初级质量的视频应用,带宽达到1Mbps-1.5Mbps就可以实现高质量的视频应用。采用Cisco公司提供的IP/TV产品很轻易构建性价比合适的视频应用。
    目前我国建立的很多广域网都没有考虑语音与数据的集成,这主要是对新产品新技术了解不深引起的。为了单位的利益着想,我们建议各单位组建广域网时带宽在64kbps以上一定要考虑语音与数据集成应用,带宽在128kbps一定要考虑初级的视频应用。新建广域网时分支机构选取的路由器不支持语音接口以后是很被动的。