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VoIP技術(shù)不僅在固定網(wǎng)絡(luò)中獲得了巨大的成功,在移動網(wǎng)絡(luò)中也在穩(wěn)步前進(jìn),特別是在向3G邁進(jìn)的今天,可以預(yù)見VoIP在未來會成為話音的主流技術(shù)。 VoIPoW(VoIPoverWireless)即在移動網(wǎng)絡(luò)中的VoIP在有著廣闊發(fā)展前景的同時,也面臨著一些挑戰(zhàn),比如QoS和如何有效的利用頻譜等。VoIP在GPRS,UMTS中的應(yīng)用框架和關(guān)鍵技術(shù),最后再談?wù)勂銺oS的問題。
1、VoIPinGPRS
VoIP在GPRS網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用,需要解決的2個關(guān)鍵技術(shù)是頭部壓縮和非標(biāo)準(zhǔn)的TBF。
1.1頭部壓縮技術(shù)
IP包頭過長是影響其在無線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的一個重要問題,解決這一問題的方案是采用頭部壓縮技術(shù)(RFC2508,低速串行鏈路下IP/UDP/RTP數(shù)據(jù)包頭的壓縮)。
頭部壓縮技術(shù)的原理是:語音編碼器生成的語音數(shù)據(jù)被逐層封裝成RTP,UDP和IP包。這樣的語音幀頭部長度達(dá)到40B,但是有效載荷只有15~30B。這樣對于一個相同的語音流來說,在連續(xù)的語音包中就有較高的冗余度。要降低這種冗余,必須使用壓縮算法。
IETF提供了多種包頭壓縮的標(biāo)準(zhǔn),cRTP就是最有影響力的一種,他可以將40B的包頭最小壓縮至2B。用cRTP進(jìn)行頭部壓縮,必須維護(hù)上下文信息(Context,即未壓縮的在通路兩端上一次發(fā)送的包頭),這樣,頭部僅僅攜帶上下文信息的變化即可。但是如果發(fā)生丟包或包被損壞,接收端就無法正確地更新上下文信息。所以必須提供相應(yīng)的機(jī)制去監(jiān)測上下文錯誤并去修復(fù)他。cRTP可以發(fā)送上下文更新請求來修復(fù)上下文,但是鏈路上的往返時間會影響這種修復(fù)機(jī)制的效率。
另一種高效且更適應(yīng)蜂窩應(yīng)用的方法是ROCOO(RobustChecksum-basedheaderCompression)。ROCCO在包頭提供了解壓縮器以及足夠的信息,使得可以在本地來修復(fù)上下文,即使在多個連續(xù)的包流失或損壞的情況下也是如此,這樣就消除了cRTP中會造成一些負(fù)面作用。
比較而言,ROCOO比cRTP具有更高的健壯性、壓縮比和容量,正是因?yàn)檫@些壓縮技術(shù),才使得VoIP成為新的無線語音業(yè)務(wù)的選擇變得切實(shí)可行。
1.2非標(biāo)準(zhǔn)的TBF
TBF(TemporaryBlockFlow)是建立在移動站和網(wǎng)絡(luò)之間的臨時數(shù)據(jù)通道,在理想情況下他的上行時間為100~150ms,下行時間為60~100ms。TBF假定大的應(yīng)用數(shù)據(jù)包會在一個TBF中發(fā)送,當(dāng)發(fā)送完畢后,他會釋放。當(dāng)語音包連續(xù)發(fā)送時,頻繁地釋放和重建。這樣顯然無法滿足實(shí)時應(yīng)用(如VoIP)端到端最小時延的要求,所以必須對TBF的釋放機(jī)制進(jìn)行修改。
一種選擇是建立一條半永久的TBF,即通話開始建立TBF,通話結(jié)束釋放TBF。在非活動狀態(tài)下(如靜音),分配給TBF的資源可以被別的應(yīng)用復(fù)用。此外,還可以有永久性的TBF,他相當(dāng)于電路交換方式,即給MS分配一條永久性的PDTCH(PacketDataTrafficChannel)。永久性的TBF可以被優(yōu)化,來使實(shí)時數(shù)據(jù)(realtimedata)和普通數(shù)據(jù)(besteffortdata)仍可被復(fù)用。
UMTS(UniversalMobileTelecommunicationSystems)是3G組織提出的全球可漫游的移動通信系統(tǒng)。在UMTS中應(yīng)用VoIP,結(jié)果是在UMTS中產(chǎn)生一個端到端的、高帶寬的IP會話,這相當(dāng)于為移動終端用戶打開一個多媒體業(yè)務(wù)的集合,而這正是UMTS致力的一個目標(biāo)。
在UMTS中應(yīng)用VoIP,需要下列的網(wǎng)絡(luò)元素:MSCServer,SIPServer,UTRANMG,PSTNMG,SG,HSS,AAA,同時在網(wǎng)絡(luò)中使用SIP作為呼叫控制協(xié)議。
MGC通過H.248來控制MG,同時他也完成SIP和ISUP的信令轉(zhuǎn)換。UMTS使用GPRS來傳輸數(shù)據(jù)流,對于語音他使用GPRS隧道協(xié)議GTP(GPRSTunnelingProtocol),這是針對分組交換移動終端的,移動性問題可以通過GPRS協(xié)議來解決。用戶的個性業(yè)務(wù)可以通過兩種方式提供給虛擬家庭環(huán)境(VHE),一種是在SIPServer上開發(fā)SSP,并把SIP的呼叫狀態(tài)模型映射到IN/CAMEL狀態(tài)模型(IN的移動版本,CustomizedApplicationforMobileNetworksEnhancedLogic),這種SSP叫做SoftSSP,這樣VoIP就可以支持INAP和CAMELApplicationProtocol(CAP),當(dāng)IN業(yè)務(wù)需要時就可以觸發(fā)給SCP;另一種則是通過強(qiáng)大的第三方呼叫控制機(jī)制來定義新業(yè)務(wù),如CGI和CPL(CallProcessingLanguage)。
除了上述的網(wǎng)絡(luò)元素和協(xié)議外,AAA(Authentication,AuthorizationandAccounting)功能也是必備的。使用AAA功能可以滿足多個目的,如用戶的安全性、QoS和帳戶/計費(fèi)框架。AAA可以在自治域中為SIP呼叫建立提供QoS,也可以在用戶帳戶信息的基礎(chǔ)上來計費(fèi)。OSP(OpenSettlementProtocol)協(xié)議可以被業(yè)務(wù)提供者用來授權(quán)和計費(fèi)。IPsec協(xié)議用來為IP電話網(wǎng)關(guān)授權(quán)。許可控制策略可以用COPS(CommonOutsourcingProtocolService)作為許可策略。QoS策略可以被策略對講服務(wù)器安裝到路由器(push方式),也可以由邊緣路由器向策略對講服務(wù)器來詢問(pull方式)。
3、3G中VoIP的業(yè)務(wù)質(zhì)量