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VOIP的时间同步要素(1)

点击次数:更新时间:2011-06-27 14:06:04【打印】【关闭】

 

当我们飞速进入VOIP的新世界的时候,我们以为可以摆脱有线电话的某些束缚,比如对时间同步的要求等,因为IP网络是不同步的。但是,IP电话操作中的许多方面都仍然要求时间的准确和同步。顾客对声音质量和服务可靠性的要求没有改变;因此,对时间准确的要求也就没有改变。设计出一种不需要考虑网络同步的VOIP系统是满足这些要求的最佳途径。

时间延迟

在实行VOIP系统中的最大问题是传统的PSTN系统对语音质量的要求有着极高的标准。而在无线电话中通话质量不是问题,较低的质量被看作是电话可移动性的代价,因而可以为用户所接受。VOIP的低质量则只节省了低廉的网络长途电话费。

VOIP系统声音质量的低级可能是来自于压缩技术、回声消除、数据包延迟等产生的失真。在所有这些中,延迟是特别麻烦的问题,因为它涉及到从头到尾的整个网络系统,而且这个系统的大部分处于VOIP解决方案设计者的控制之外。没有一个人愿意在说完每句话后再加一句 "OVER"。

延迟的一部分是来自于波动缓冲器。它是用来汇集位于PSTN网关或接收VOIP电话声音信号的数据包。增大缓冲器的规模可以减少数据包的丢失,但会导致更长时间的延迟。电信工业协会的TSB-116公告中有关于IP电话通话质量的更进一步的讨论。

延迟要素

使用VOIP技术的声音电话可以连接另一个VOIP电话或传统的PSTN系统上的电话。由于VOIP电话当前只在一小部分电话中使用,我们在这里着重研究后者的情况。从VOIP电话到PSTN电话的语音信号延迟在以下几个网络部分中发生:

-VOIP电话

-IP网络的路由器和转换器

-从IP到PSTN的网关

-电话线

-在PSTN系统中的其他延迟

在电话中,信号必须象实时协议数据包一样经过取样、编码和打包的过程。在IP网络中遇到的任何路由器都包含输入和输出缓冲器(output buffer, input buffer)。在网关处,数据包将遇到更多的缓冲器,包括波动缓冲器。解码和重组信号的过程会增加延迟时间。就传输延迟而言,仅从洛杉矶到纽约的传输时间就需要20毫秒。

最后,信号通过PSTN系统的过程包括信号分类进入ATM或者数据包中继,在经过光纤传输后,再进行重组。在这种情况下,会再次遇到输入和输出缓冲器。如果终端仍然是VOIP电话,那么电话将不得不再转换回RTP数据包,完成编码、解码和缓冲中继等。

延迟评估

ITU-T RECOMMENDATION G 114文件规定延迟的总时间要少于150毫秒。更长的延迟时间会导致声音质量的降低,可以明显感到质量低于PSTN系统。网络设计者通常会做延迟评估,包括编码时间+传输时间+波动缓冲器时间+解码时间。传输延迟包括了除波动缓冲器外的所有缓冲器的延迟、线路传输延迟等。高级压缩方案考虑通过减少声音信号的字节数量提高网络的使用效率。但是,信号缺乏复杂性会使声音信号容易因为数据包丢失而造成声音质量降低。这就必须有一个更大的波动缓冲器。它所带来的延迟可能比编码和解码的时间更长。因此,大多数商业VOIP系统使用ITU G 711,即非压缩编码解码器标准。

另一种减少与VOIP有关的网络流量的方法是加强路由器的功能,舍弃老的应用中不能有任何变化的RTP数据包。这种技术要求VOIP电话与路由器时间同步,使路由器能作出关于时间戳的决定。

延迟测量

对网络延迟进行合理的测量是确保较小延迟和可接受的QOS的基础。这就要求测量器之间有较高的同步程度,从而获得有意义的结果。一些测量方法使用HOP-BY-HOP圆形矩阵建立关于延迟和波动等的统计表。由于这种方法的信息性,它更多的促进了一种粉碎测量法,而不是通过电话间的谈话。

单向延迟测量法更好的反映了真实的QOS。一个更好的测量法是把单向测量同时从两端开始。它反映了正在进行的电话谈话。这种方法要求电话两端的同步性。现在,最普遍使用的同步法是软件时间转移法。然而,更好的方案是在两端都用准确的全球定位系统时间。由于全球定位系统的时间是普遍的,而且基于卫星上的原子钟,因此远距离的精确时间同步是可以实现的。数据包在发送和接受时可以被准确的盖上时间戳。从而可以得到有意义的测量数据。

超量预备前的延迟管理

VOIP承诺集合语音和数据于一体,通过减少传输成本而节省成本,以及应用新产品、新服务。此承诺与VOIP的顾客使用率有一定的关系,而使用率又与服务质量的可接受水平相关。在没有衡量、监督的情况下,提供足够的带宽不失为一个现实的解决方案。而超量预备带宽只能增加VOIP流量和增加成本,并不能保证质量。

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