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網絡綜合具有很大的成本優勢,因而促進了網絡運營商、業務提供商或局域網管理部門在基于互聯網協議(IP)的網絡上進行語音數據傳輸。網絡一體化面臨的主要挑戰是語音數據在IP 網絡上傳送之前,必須對串行時分多路復用(TDM)語音數據流進行分包處理。
典型情況下,分包處理通過一組數字信號處理器實現,遺憾的是,DSP處理方法要以犧牲效率為代價,因而隨著網絡處理器在分包/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DSP與網絡處理器之間的接口?
無論傳輸方法如何,對語音數據進行完整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數據打包到IP分包數據凈荷中,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。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網絡上傳輸語音:這一步操作中VoIP分包數據只是網絡上的分包數據,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分包數據目的端進行,以確認分包數據到達正確的目的端并包含有效的數據。
5. 實時協議報頭分析:在這一步操作中,報頭經過分析,將數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:該操作從分包數據包中卸下凈荷或數字化語音數據。
7.抖動緩沖:TDM數據對時間敏感,語音數據必須能在正確的時間出現在給定的TDM流的給定時隙,否則聲音質量將很差或含糊不清。語音數據在IP網絡上傳輸時,會受到分包數據的傳送時間間隔可變特性的影響。抖動緩沖操作存儲TDM數據的幾個時隙。當緩沖來自IP網絡的更新數據時,抖動緩沖中最早的TDM數據將傳送至TDM流。因為該操作的語音傳送延遲很小,從而保證了聲音質量。抖動緩沖通常包括兩級,第一級是解壓縮,如果語音數據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據傳送至TDM流。
在VoIP應用的“TDM-分包橋”實現中,所有上述操作均采用DSP場(DSP farm)中的DSP實現。該方法在實現中簡單易行,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,如6U CompactPCI單板,在物理上限制了可添加的DSP數目。
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/拆包和分包數據處理的任務。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據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對數據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的處理密度和每個信道的最終成本。