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網(wǎng)絡綜合具有很大的成本優(yōu)勢,因而促進了網(wǎng)絡運營商、業(yè)務提供商或局域網(wǎng)管理部門在基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)的網(wǎng)絡上進行語音數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡一體化面臨的主要挑戰(zhàn)是語音數(shù)據(jù)在IP 網(wǎng)絡上傳送之前,必須對串行時分多路復用(TDM)語音數(shù)據(jù)流進行分包處理。
典型情況下,分包處理通過一組數(shù)字信號處理器實現(xiàn),遺憾的是,DSP處理方法要以犧牲效率為代價,因而隨著網(wǎng)絡處理器在分包/拆包處理中的普及應用,它日益失去吸引力。網(wǎng)絡處理器通過從DSP中卸載一部分任務可以提高處理效率,但是,卸載卻帶來一些新問題。例如,如何分離被分離出來的任務?如何實現(xiàn)DSP與網(wǎng)絡處理器之間的接口?
無論傳輸方法如何,對語音數(shù)據(jù)進行完整VoIP分包處理都包含如下步驟:
1.語音處理:如有必要,該處理可包含雙音多頻(DTMF)生成/識別和回聲消除。某些情形中,這一步操作還可包含壓縮處理,但由于帶寬已經(jīng)唾手可得,因而對壓縮處理的要求越來越小。
2. 分包處理:這一步操作實際上是將TDM數(shù)據(jù)打包到IP分包數(shù)據(jù)凈荷中,并將表征特定電話號碼的TDM流時隙與源IP地址及目的IP地址相關聯(lián)。目的IP地址表征了TDM流中的一個時隙或目的電話號碼。
3. 在IP網(wǎng)絡上傳輸語音:這一步操作中VoIP分包數(shù)據(jù)只是網(wǎng)絡上的分包數(shù)據(jù),一般采用源端和目的端IP地址進行路由。
4. 有效性校驗:有效性校驗在IP分包數(shù)據(jù)目的端進行,以確認分包數(shù)據(jù)到達正確的目的端并包含有效的數(shù)據(jù)。
5. 實時協(xié)議報頭分析:在這一步操作中,報頭經(jīng)過分析,將數(shù)字化的語音凈荷導引至目的IP地址所指示的給定TDM流的給定時隙。
6. 拆包:該操作從分包數(shù)據(jù)包中卸下凈荷或數(shù)字化語音數(shù)據(jù)。
7.抖動緩沖:TDM數(shù)據(jù)對時間敏感,語音數(shù)據(jù)必須能在正確的時間出現(xiàn)在給定的TDM流的給定時隙,否則聲音質(zhì)量將很差或含糊不清。語音數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)絡上傳輸時,會受到分包數(shù)據(jù)的傳送時間間隔可變特性的影響。抖動緩沖操作存儲TDM數(shù)據(jù)的幾個時隙。當緩沖來自IP網(wǎng)絡的更新數(shù)據(jù)時,抖動緩沖中最早的TDM數(shù)據(jù)將傳送至TDM流。因為該操作的語音傳送延遲很小,從而保證了聲音質(zhì)量。抖動緩沖通常包括兩級,第一級是解壓縮,如果語音數(shù)據(jù)在傳送端進行了壓縮,則必須在此處解壓縮;第二級則將解壓縮數(shù)據(jù)傳送至TDM流。
在VoIP應用的“TDM-分包橋”實現(xiàn)中,所有上述操作均采用DSP場(DSP farm)中的DSP實現(xiàn)。該方法在實現(xiàn)中簡單易行,但單個DSP場的呼叫處理密度和所能處理的同步呼叫數(shù)目有限,因而效率極低。雖然可以通過添加DSP器件以增加每塊單板的呼叫處理密度,但固定的底板架構(gòu),如6U CompactPCI單板,在物理上限制了可添加的DSP數(shù)目。
盡管在DTMF生成/識別、回波消除和壓縮中DSP的效率極高,但在其他任務中則明顯不佳,尤其是那些涉及分包/拆包和分包數(shù)據(jù)處理的任務。DSP的一個顯著而強大的特性是其快速完成復雜浮點計算的功能,但是涉及密集分包數(shù)據(jù)處理的功能則完全不使用DSP的浮點計算功能。因此,在VoIP應用中,采用DSP對數(shù)據(jù)流進行分包處理完全是對DSP功能的不當使用,并極大地影響了可實現(xiàn)的處理密度和每個信道的最終成本。