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VoIP技术不仅在固定网络中获得了巨大的成功,在移动网络中也在稳步前进,特别是在向3G迈进的今天,可以预见VoIP在未来会成为话音的主流技术。 VoIPoW(VoIPoverWireless)即在移动网络中的VoIP在有着广阔发展前景的同时,也面临着一些挑战,比如QoS和如何有效的利用频谱等。VoIP在GPRS,UMTS中的应用框架和关键技术,最后再谈谈其QoS的问题。
1、VoIPinGPRS
VoIP在GPRS网络中应用,需要解决的2个关键技术是头部压缩和非标准的TBF。
1.1头部压缩技术
IP包头过长是影响其在无线网络中应用的一个重要问题,解决这一问题的方案是采用头部压缩技术(RFC2508,低速串行链路下IP/UDP/RTP数据包头的压缩)。
头部压缩技术的原理是:语音编码器生成的语音数据被逐层封装成RTP,UDP和IP包。这样的语音帧头部长度达到40B,但是有效载荷只有15~30B。这样对于一个相同的语音流来说,在连续的语音包中就有较高的冗余度。要降低这种冗余,必须使用压缩算法。
IETF提供了多种包头压缩的标准,cRTP就是最有影响力的一种,他可以将40B的包头最小压缩至2B。用cRTP进行头部压缩,必须维护上下文信息(Context,即未压缩的在通路两端上一次发送的包头),这样,头部仅仅携带上下文信息的变化即可。但是如果发生丢包或包被损坏,接收端就无法正确地更新上下文信息。所以必须提供相应的机制去监测上下文错误并去修复他。cRTP可以发送上下文更新请求来修复上下文,但是链路上的往返时间会影响这种修复机制的效率。
另一种高效且更适应蜂窝应用的方法是ROCOO(RobustChecksum-basedheaderCompression)。ROCCO在包头提供了解压缩器以及足够的信息,使得可以在本地来修复上下文,即使在多个连续的包流失或损坏的情况下也是如此,这样就消除了cRTP中会造成一些负面作用。
比较而言,ROCOO比cRTP具有更高的健壮性、压缩比和容量,正是因为这些压缩技术,才使得VoIP成为新的无线语音业务的选择变得切实可行。
1.2非标准的TBF
TBF(TemporaryBlockFlow)是建立在移动站和网络之间的临时数据通道,在理想情况下他的上行时间为100~150ms,下行时间为60~100ms。TBF假定大的应用数据包会在一个TBF中发送,当发送完毕后,他会释放。当语音包连续发送时,频繁地释放和重建。这样显然无法满足实时应用(如VoIP)端到端最小时延的要求,所以必须对TBF的释放机制进行修改。
一种选择是建立一条半永久的TBF,即通话开始建立TBF,通话结束释放TBF。在非活动状态下(如静音),分配给TBF的资源可以被别的应用复用。此外,还可以有永久性的TBF,他相当于电路交换方式,即给MS分配一条永久性的PDTCH(PacketDataTrafficChannel)。永久性的TBF可以被优化,来使实时数据(realtimedata)和普通数据(besteffortdata)仍可被复用。
UMTS(UniversalMobileTelecommunicationSystems)是3G组织提出的全球可漫游的移动通信系统。在UMTS中应用VoIP,结果是在UMTS中产生一个端到端的、高带宽的IP会话,这相当于为移动终端用户打开一个多媒体业务的集合,而这正是UMTS致力的一个目标。
在UMTS中应用VoIP,需要下列的网络元素:MSCServer,SIPServer,UTRANMG,PSTNMG,SG,HSS,AAA,同时在网络中使用SIP作为呼叫控制协议。
MGC通过H.248来控制MG,同时他也完成SIP和ISUP的信令转换。UMTS使用GPRS来传输数据流,对于语音他使用GPRS隧道协议GTP(GPRSTunnelingProtocol),这是针对分组交换移动终端的,移动性问题可以通过GPRS协议来解决。用户的个性业务可以通过两种方式提供给虚拟家庭环境(VHE),一种是在SIPServer上开发SSP,并把SIP的呼叫状态模型映射到IN/CAMEL状态模型(IN的移动版本,CustomizedApplicationforMobileNetworksEnhancedLogic),这种SSP叫做SoftSSP,这样VoIP就可以支持INAP和CAMELApplicationProtocol(CAP),当IN业务需要时就可以触发给SCP;另一种则是通过强大的第三方呼叫控制机制来定义新业务,如CGI和CPL(CallProcessingLanguage)。
除了上述的网络元素和协议外,AAA(Authentication,AuthorizationandAccounting)功能也是必备的。使用AAA功能可以满足多个目的,如用户的安全性、QoS和帐户/计费框架。AAA可以在自治域中为SIP呼叫建立提供QoS,也可以在用户帐户信息的基础上来计费。OSP(OpenSettlementProtocol)协议可以被业务提供者用来授权和计费。IPsec协议用来为IP电话网关授权。许可控制策略可以用COPS(CommonOutsourcingProtocolService)作为许可策略。QoS策略可以被策略对讲服务器安装到路由器(push方式),也可以由边缘路由器向策略对讲服务器来询问(pull方式)。
3、3G中VoIP的业务质量