宽带语音（VoBB）技术及其应用

慈航 · 发表于 2003-8-3 01:01:00

摘要
　
　　本文主要介绍宽带语音（VoBB）技术，同时结合国内的市场情况分析了这种技术在国内市场的应用，并给出了几种典型的应用方式。文章最后还提出以宽带语音为纽带，将电信运营商和宽带运营商有机地联合起来，取长补短，最终实现双赢局面的双赢观点。　
　　关键词宽带语音（VoBB） DSLAM VoATM

1 前言

　　现有电路交换网在传输电话业务方面是基本胜任的，而且电信运营商的主要收入也来源于这里。我国的电信运营市场中语音和传真的业务收入占总收入的70%左右。虽然说在中国，基于IP的宽带网的发展已经有非常大的规模了，而且也有许许多多的宽带运营商，但是这些企业的实际用户开通率还不足10%。

　　因而不论是对于宽带运营商（长城宽带、蓝波万维等）还是对于电信运营商而言，怎样去充分地利用现有的网络资源，增加企业收入；提高市场占有率，增强企业竞争力是至关重要的。在现有网络的基础上采用一种投资少，且能给运营商在短时间内实现低成本市场扩张的新技术是必要的，宽带语音（VoBB）技术就是这样一种能让运营商投资少，见效快的新技术。

2 宽带语音（VoBB）的概念

　　宽带语音（Voice over Broadband，VoBB）是利用宽带网络（包括宽带IP网络、ATM网络、无线宽带网络和有限电视网络等宽带数据网络）向用户提供高质量的语音服务。它很好地做到了语音与数据服务的统一。宽带语音的范围比较广，它包括VoIP、VoDSL、VoATM等几种表现形式，根据运营商不同的宽带网络来选择不同的宽带语音解决方案。宽带语音有以下几种接入方式：

1. xDSL接入方式：利用一个已有的DSL环路（即用一对铜线）捆绑高速的语音和数据服务。

2. LAN接入方式：利用已有的以太网接入方式，为用户提供可靠的数据和语音服务。

3. Cable接入方式：通过广电系统的有线电视网为广大用户提供可靠的视频、数据和语音服务。

4. Wireless（无线）接入方式：通过LMD或U-NII无线宽带网络，向用户提供可靠的数据和语音服务，无需使用铜线。
以上的接入方式都有可靠的技术保证语音质量。宽带语音的传输方式有两种：ATM和IP两种传输方式。ATM传输方式是以ATM宽带网络作为承载网络进行语音和数据的捆绑传输。IP传输方式是以IP宽带网络作为承载网络进行语音和数据的捆绑传输。本文重点介绍宽带语音以ATM宽带网络为承载网的ATM传输方式。

3 宽带语音实现之原理（以VoATM为例）

　　VoATM是宽带语音的一种形式，它是以ATM宽带网为承载网，以多种接入方式为手段来向用户提供可靠的数据、语音服务。以ATM宽带网作为承载网，原因是ATM网络有可靠的QoS质量保证，它能够向客户提供高质量的语音和数据服务。VoATM工作原理是利用IAD（综合接入设备）完成话音以AAL2格式打包接入，通过ATM宽带网络传输到语音网关，然后再由语音网关转换成传统语音向电信PSTN传送，从而实现了宽带语音服务。

3.1 网络接入方式

　　网络接入方式如图1所示。在图1中，SCX-1000 GW是一台语音网关，它分为基于IP网络的语音网关和基于ATM网络的语音网关两种，在本文中以基于ATM网络的语音网关为例来说明宽带语音技术的实现（以下就简称为语音网关）。在局端，语音网关通过E1（V5协议）和PSTN的C5交换机相连，另外一端通过155Mbit/s的ATM端口和宽带网络的ATM交换机相连接。在用户端，运用多种接口的IAD（综合接入设备），一端接宽带网络，另一端接用户电话机。每个IAD使用一个传输链路PVC（永久虚电路）提供拨号音给标准的本地电话机（POTS）并提供数据服务。

　　实现原理：本文中以DSL接口的IAD为例，IAD一端和用户电话机连接，另一端通过DSLAM接入ATM宽带网络。IAD将语音压入ATM信元的AAL2单元，将数据压入ATM信元的AAL5单元，然后将信元传送到ATM网络上，语音网关然后再从收到的ATM信元中的AAL2单元里面释放出语音并将还原完毕的模拟语音信号传送到传统的电话网（PSTN）上，从而实现了语音在宽带网上的传输。

　　图1中的ATM网络架构允许ICP使用分组数据网络扩展从一个已有的C5交换机发出的本地拨号音。从这点上看，作为一个环路扩展器，VoBB的功能类似于传统的数字载波设备（DLC），这时由主C5交换机提供实际的拨号音、本地信令服务（Custom Local Area Signaling Services）和呼叫功能。

　　在IP网络中，拨号音由IAD自身提供，本地信令服务和呼叫功能由C5交换机提供。当IAD接入IP网络之后，由SCX-1000语音网关识别其MAC地址，通过认证之后，分配给IP地址和电话号码。然而，不像传统的DLC那样，在交换中心提供物理的电话用户线接口，而将接口放在电话用户处。

　　利用ATM网络架构的好处是：由于在靠近电话的地方进行模拟到数字的转换，具有良好的语音质量。可更有效地使用C5交换机和电话用户之间的铜线资源。

3.2 分组网络配置及宽带语音电话之实现过程
　
　　语音网关通过ATM骨干网络传递语音，其中宽带数据的数据格式为AAL5，而语音数据的数据格式为AAL2。在分组ATM网络上（见图2），语音通过宽带网需要最少两个永久虚电路（PVC）以便连接IAD（在ATM和帧中继网络中）到宽带网络。这两条PVC电路的功能如下：

（1）第一个PVC传送所有连接的电话用户的语音和管理数据。这个语音PVC被配置为可变比特率实时PVC（Variable Bit Rate-real time-VBR-rt）并具有比数据PVC高的优先级。

（2）第二个PVC用于数据传输。这个数据PVC典型地被配置为未定比特率（Unspecified Bit Rate，UBR）PVC。

　　语音对于网络延迟比数据敏感，所以这种配置可确保语音传送总是有比数据传送更高的优先级。这种配置只有当通话进行时，语音传输才占用带宽。一般情况下，很少有电话用户同时使用电话，所以主要的带宽通常用于数据传输。
　　例如，通过一个单768kbit/s的对称SDSL连接,一个ICP可以支持8个电话用户同时使用电话,采用2∶1压缩率,仍能在550kbit/s平均速度下传送数据。

　　在分组IP骨干网络，IP语音包可以加入识别标头，以便网络和用户端设备识别后给予优先。
　　以ATM 接入方式为例，下面是连接在IAD端口上的电话用户作为主叫时和作为被叫用户时的呼叫、接收过程。
分机用户发起一个呼叫时的情况见图3。
（1）分机电话摘机，通知IAD。
（2）IAD检测到摘机状态后，通知SCX-1000语音网关。
（3）网关再将此消息送交C5交换机。
（4）C5交换机通过E1分配一个时隙给SCX-1000语音网关。
（5）C5交换机通过SCX-1000语音网关、 IAD，将信号音送给电话用户。
（6）SCX-1000语音网关通知C5交换机连接已建立，可以准备收号。
（7）电话用户拨号，通过IAD、SCX-1000语音网关，送至C5交换机。
（8）C5交换机收号，停送信号音，做号码分析后，向PSTN发起连接请求，并建立连接。
（9）电话用户通过IAD、SCX-1000语音网关、C5交换机与其他外界用户构成话音通路。
电话用户接收到一个呼叫时网络的交互过程见图4。
（1）C5交换机通过E1（V5协议）TMC发送一个呼入请求消息给SCX-1000语音网关。
（2）C5交换机分配一个时隙。
（3）SCX-1000语音网关发送设置消息到IAD,检查带宽和端口的有效性。
（4）SCX-1000语音网关连接一个时隙到一个IAD端口。
（5）IAD开始向被叫电话振铃。
（6）当第一个振铃完成且分机已连接到主机时IAD通过SCX-1000语音网关通知主C5交换机。
（7）C5交换机通过SCX-1000语音网关发送一个主叫号码给IAD。
（8）分机应答后，SCX-1000语音网关发一个呼叫已连接（call connected）消息给主C5交换机。
（9）当呼叫结束时，主C5交换机通知SCX-1000语音网关。
（10）分机挂机时，SCX-1000语音网关通知C5交换机。

3.3 宽带语音网关所具有的呼叫功能

SCX-1000和C5交换机配合，给电话用户提供下面功能:
· 挂机状态消息发送，提供铃音 (caller ID)；
· 挂机状态消息发送，不提供铃音：
——可视消息等待指示 ( Visual Message Waiting Indication，VMWI )，
——其他消息服务，比如股票报价；
· 摘机状态发送：
——主叫号码（caller ID），
——呼叫等待（call waiting）；
· 拍插簧（flash）功能：
——呼叫等待，
——三方会议，
——呼叫保持，
——呼叫转移；
· 内部电话功能（In-band）：
——消息等待提示用断续拨号音（stutter dial tone for message waiting），
——code-activated features，
——呼叫前转（call forwarding），
——呼叫返回（call return）；
· 特色振铃；
· 环路控制（Loop battery control）：
——应答监听（answer supervision），
——话费报警（toll alerting），
——主叫方通话控制（calling-party control）；
· 114电话号码查询；
· 110 紧急情况求助；
· 拒绝匿名呼叫；
· 自动回叫；
· 呼叫阻塞（call blocking）；
· 遇忙前转（call forward busy）；
· 呼叫无应答前转（call forward no answer）；
· 操作员插话（operator barge in）；
· 免打扰—号码阻塞（privacy support - number blocking）；
· 可选的呼叫前转（selective call forwarding）；
· 快速呼叫（speed calling）；
· 来电显示。

3.4 本地网络访问管理

　　在上述的解决方案中，实行的是集中式管理模式。即在宽带语音网关设备通过局域网连接一台网管服务器，在这台服务器上安装了一套管理软件，这套管理软件对语音网关和用户端的综合接入设备（IAD）进行集中管理，管理范围有告警管理、配置管理、性能管理、安全管理、计费管理和系统管理，这样的管理模式能够有效地帮助网络服务提供商充分挖掘其网络的优势，为客户提供满意的服务。

4 宽带语音的应用

　　SCX-1000语音网关是由北京信都伟业数字通信技术有限公司开发的一款电信级的宽带语音网关系统。该产品应用业界独创的宽带语音（VoBB）技术，使通过宽带数据网络提供运营商级的语音服务成为可能。下面介绍几种典型的应用案例。

1. 多媒体公话
如图5所示，多媒体终端是一种集语音和图像为一体的用户终端设备，通过数据网与对方进行语音图像通信。采用IAD，在一条宽带线路上可以支持多个多媒体电话，提高了带宽利用率、节约宽带接入线路。

2. 公用电话
用宽带接入提供公用电话服务（见图6），可以在不牺牲话音质量的前提下，大大提高线路利用率，一条线路可以通过提供多个电话接口。降低公用电话的运营成本。

3. IP电话超市/网络超市
在流动人口密集的地区，可设置IP电话传真超市，充分发挥IP电话价格低的优势，用宽带语音打IP电话，还可以节约市话费。相比IP长途的低费率, 市话费对用户来说已经不可忽视 (见图7 )。
同时在超市内提供网络接口，用户可以自备计算机上网，为出差人员提供一个方便的移动网上办公环境。
通过VoBB技术实现IP电话传真超市简单易行，只要有宽带网络到达的地点就可以实现4~16路语音及数据业务，投资少，见效快。

5 总结

　　现在几乎所有的运营商都在关心下一代网络的重要技术——软交换（SoftSwitch），而软交换系统要在全国范围内全面实现还需要一段时间，况且各个软交换生产厂商的软交换设备的兼容性也将是一个非常重要的问题，因为软交换技术的标准到目前为止还没有制定完全，再者，即使现在软交换系统在中国建成，花费几十年建成的固定电话网等传统电话网也不会而且也不可能立刻推出历史舞台，传统的电话网和软交换网络将在很长的一段时间内共存。目前在中国市场上，电信的主要收入是语音业务，虽然最近几年中国的宽带市场得到了长足的发展，而且每年的宽带收入也增长很快，但与语音业务相比相差甚远。尤其是一些规模比较小的电信运营商和一些宽带网络运营商，由于其规模较小，资金相对比较短缺，目前运营都比较困难，更不用说再大规模地投资下一代的网络建设。很好地利用和盘活现有的网络资源，尽可能运用一切经营手段，大力拓展市场，提高收入，增强企业的市场竞争力才是当前最重要的。利用宽带语音平台，将缺少电话网的电信运营商和只有宽带网络的各宽带网络运营商联系在一起，借助宽带网络运营商的宽带网络资源，使得规模比较小的电信运营商向各城市的各种用户提供语音服务，从而实现电信运营商和宽带网络运营商双赢的结果。

《很抱歉，示意图没有粘贴上，请各位读者谅解！》

宽带语音（VoBB）技术及其应用

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