IP電話技術(shù)與分組交換技術(shù)

分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，出現(xiàn)了傳送話音業(yè)務(wù)的電路交換網(wǎng)絡(luò)和傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分組交換網(wǎng)絡(luò)兩大網(wǎng)絡(luò)共存的局面，語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分網(wǎng)傳送，促使人們思考一種新的技術(shù)來同時(shí)提供電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，并且同時(shí)向用戶提供統(tǒng)一的服務(wù)，包括話音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和圖像信息，由此在20世紀(jì)80年代末由原CCITT提出了寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的概念，并提出了一種全新的技術(shù)——異步傳輸模式(ATM)。ATM技術(shù)將面向連接機(jī)制和分組機(jī)制相結(jié)合，在通信開始之前需要根據(jù)用戶的要求建立一定帶寬的連接，但是該連接并不獨(dú)占某個(gè)物理通道，而是和其他連接統(tǒng)計(jì)復(fù)用某個(gè)物理通道，同時(shí)所有的媒體信息，包括語音、數(shù)據(jù)和圖像信息都被分割并封裝成固定長度的分組在網(wǎng)絡(luò)中傳送和交換。ATM另一個(gè)突出的特點(diǎn)就是提出了保證QoS的完備機(jī)制，同時(shí)由于光纖通信提供了低誤碼率的傳輸通道，所以可以將流量控制和差錯(cuò)控制移到用戶終端，網(wǎng)絡(luò)只負(fù)責(zé)信息的交換和傳送，從而使傳輸時(shí)延減少，ATM非常適合傳送高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。從技術(shù)角度來講，ATM幾乎無懈可擊，但ATM技術(shù)的復(fù)雜性導(dǎo)致了ATM交換機(jī)造價(jià)極為昂貴，并且在ATM技術(shù)上沒有推出新的業(yè)務(wù)來驅(qū)動(dòng)ATM市場，從而制約了ATM技術(shù)的發(fā)展。ATM交換機(jī)主要用在骨干網(wǎng)絡(luò)中，主要利用ATM交換的高速和對(duì)QoS的保證機(jī)制，并且主要是提供半永久的連接。

ATM技術(shù)雖然ATM技術(shù)沒有讓人們實(shí)現(xiàn)“綜合業(yè)務(wù)”的夢想，但人們一直在尋找一種途徑試圖實(shí)現(xiàn)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上提供各種業(yè)務(wù)，電信運(yùn)營商也希望能夠充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源，盡量為用戶提供豐富的業(yè)務(wù)。首先提出的技術(shù)就是綜合交換機(jī)技術(shù)，主要是通過對(duì)現(xiàn)有的電路交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，來達(dá)到同時(shí)支持電路交換和寬帶交換(包括ATM交換和IP交換)的目的。許多廠家也先后開發(fā)了綜合交換機(jī)，并且相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《綜合交換機(jī)技術(shù)規(guī)范》也已經(jīng)制定和頒布。綜合交換機(jī)具有窄帶交換機(jī)的功能，同時(shí)還要具有寬帶交換機(jī)的功能。綜合交換機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種：一種是采用混合交換節(jié)點(diǎn)的方式，在交換機(jī)內(nèi)部配置有多個(gè)獨(dú)立交換矩陣，即電路交換矩陣、ATM和IP分組交換模塊，傳統(tǒng)的PSTN呼叫還主要由電路交換模塊進(jìn)行處理，和寬帶相關(guān)的業(yè)務(wù)則交由寬帶分組處理模塊進(jìn)行處理，當(dāng)兩個(gè)模塊之間需要交互時(shí)需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。另一種是采用融合交換節(jié)點(diǎn)的方式，綜合交換機(jī)內(nèi)部基本上只有一個(gè)單一的ATM或IP交換矩陣，例如上海貝爾的寬帶交換機(jī)S12 P3S即直接采用ATM技術(shù)作為核心交換技術(shù)，所有的媒體信息都轉(zhuǎn)換成ATM信元在交換機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理，對(duì)外則同時(shí)支持電路交換網(wǎng)、ATM網(wǎng)和IP網(wǎng)。采用融合方式的綜合交換機(jī)由于內(nèi)部已改為統(tǒng)一的交換平臺(tái)，在靈活快速的業(yè)務(wù)部署方面有很大的優(yōu)勢。綜合交換機(jī)由于綜合多種功能，所以造價(jià)也比較高，主要用在業(yè)務(wù)量較大的關(guān)口局和端局，不適合全網(wǎng)推行。

IP電話技術(shù)綜合交換機(jī)主要是采用對(duì)電路交換機(jī)進(jìn)行改造的方式來支持分組交換的方式，在探索電路交換技術(shù)和分組交換技術(shù)融合的過程中，人們同時(shí)也希望能夠利用分組網(wǎng)絡(luò)來傳送話音業(yè)務(wù)，此時(shí)基于Web應(yīng)用的出現(xiàn)，Internet網(wǎng)絡(luò)以驚人的速度發(fā)展起來，并最終發(fā)展成為一個(gè)全球性的網(wǎng)絡(luò)，人們使用Internet網(wǎng)絡(luò)來得到各種服務(wù)。Internet網(wǎng)絡(luò)是基于IP技術(shù)，屬于分組交換技術(shù)，采用盡力而為的方式，對(duì)每個(gè)分組根據(jù)路由信息和網(wǎng)絡(luò)情況獨(dú)自進(jìn)行傳輸和選路。Internet網(wǎng)絡(luò)主要用來傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，伴隨著Internet的巨大成功，已使IP技術(shù)成為未來信息網(wǎng)絡(luò)的支柱技術(shù)，基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅成為傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主導(dǎo)技術(shù)，而且傳統(tǒng)的電信運(yùn)營商開始嘗試使用IP技術(shù)來傳送話音業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)的電信運(yùn)營商一般都組建了自己的IP網(wǎng)絡(luò)，除了在IP網(wǎng)絡(luò)上提供利潤相對(duì)較低的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之外，運(yùn)營商希望能夠充分利用現(xiàn)有資源向用戶提供豐富的業(yè)務(wù)，最主要的是話音業(yè)務(wù)，目前話音業(yè)務(wù)仍然屬于運(yùn)營上最主要的收入來源，最早出現(xiàn)的在分組網(wǎng)上傳送語音業(yè)務(wù)的應(yīng)用就是IP電話技術(shù)。IP電話技術(shù)已經(jīng)成為人們比較熟悉的業(yè)務(wù)，主要采用H.323系列協(xié)議，包括負(fù)責(zé)呼叫建立的信令協(xié)議H.225和負(fù)責(zé)建立媒體通道的H.245 協(xié)議，語音業(yè)務(wù)采用RTP分組的方式在IP網(wǎng)中進(jìn)行傳輸。IP電話的語音質(zhì)量雖然沒有傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)向用戶提供的語音質(zhì)量高，但H.323協(xié)議被普遍認(rèn)為是目前在分組網(wǎng)上支持語音、圖像和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最成熟的協(xié)議，在IP電話領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。世界上有很多利用H.323協(xié)議組建的VoIP網(wǎng)絡(luò)正在運(yùn)營。但H.323的有些缺點(diǎn)也很明顯。首先，H.323協(xié)議中的呼叫控制信令是以Q.931為基礎(chǔ)的。Q.931協(xié)議是一種基于UNI接口的協(xié)議，協(xié)議本身比較簡單，沒有關(guān)于NNI接口的定義。這在專用網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)的呼叫沒有問題，但要提供全國性業(yè)務(wù)及PSTN-to-PSTN連接則必須依賴NNI接口。其次，H.323網(wǎng)絡(luò)中使用的是集中式的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)要同時(shí)處理媒體流和信令流，在處理能力上也限制了H.323網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。ITU-T借鑒IETF相關(guān)規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)一步擴(kuò)展和修訂H.323系列協(xié)議。另外，和SIP相比較，H.323協(xié)議的可擴(kuò)展性較差，并且為了在H.323網(wǎng)絡(luò)提供類似在電路交換網(wǎng)絡(luò)上向用戶提供的業(yè)務(wù)，許多廠家都對(duì)H.323協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展，所以不同廠家的H.323設(shè)備之間的互聯(lián)也是一個(gè)H.323網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所面臨的一個(gè)重要問題。但是IP電話的成功應(yīng)用和相當(dāng)程度的市場占有份額讓人們看到業(yè)務(wù)融合的曙光，人們逐漸認(rèn)識(shí)在分組網(wǎng)上可以傳送話音業(yè)務(wù)，并且可以達(dá)到較為理想的通信效果。并且分組交換具有很多潛在的性能優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是高效利用傳輸通道的通信能力，尤其是對(duì)突發(fā)傳輸更是如此。盡管語音所表現(xiàn)出的突發(fā)性沒有交互式數(shù)據(jù)那么突出，但還是以突發(fā)期/靜音期的方式表現(xiàn)出一定的突發(fā)性。平均突發(fā)期的長度取決于所使用的靜音偵測器，在典型的電話交談中，單個(gè)語音源只有大約35-45%的時(shí)間里是活動(dòng)的。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是統(tǒng)計(jì)復(fù)用，這樣呼叫阻塞是所需平均帶寬，而不是峰值帶寬的函數(shù)。因此在傳輸控制，計(jì)費(fèi)等方面的可以更靈活。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，因特網(wǎng)語音應(yīng)用，尤其是IP電話，已經(jīng)成為“三網(wǎng)合一”大潮中最引人注目的應(yīng)用之一。隨著IP電話技術(shù)的發(fā)展，通信業(yè)內(nèi)基本上達(dá)成了未來電信網(wǎng)絡(luò)的核心將采用分組交換技術(shù)的共識(shí)，并且在這種共識(shí)之下，針對(duì)IP電話技術(shù)所存在的缺點(diǎn)從技術(shù)角度進(jìn)行了改進(jìn)，首先是將網(wǎng)關(guān)呼叫控制和媒體交換的功能相分離，并最終提出了軟交換的概念。軟交換技術(shù)雖然仍然采用分組網(wǎng)絡(luò)作為承載網(wǎng)絡(luò)，但是從技術(shù)角度來講，軟交換技術(shù)仍然可以看作是交換技術(shù)發(fā)展的又一個(gè)里程碑。傳統(tǒng)的電路交換和分組交換網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上都集中了太多的智能，在電路交換網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅要負(fù)責(zé)呼叫控制，處理所有和呼叫相關(guān)的信息，同時(shí)還需要負(fù)責(zé)進(jìn)行話音通路的建立，同時(shí)，在電路交換網(wǎng)絡(luò)中，許多業(yè)務(wù)都需要在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上配置相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯，許多業(yè)務(wù)都需要在端局上作數(shù)據(jù)，這樣也制約了業(yè)務(wù)的及時(shí)提供。在以H.323網(wǎng)絡(luò)為代表的分組交換網(wǎng)絡(luò)中，如上所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備也需要同時(shí)進(jìn)行呼叫控制和媒體流的建立，分組的處理。