TDMOIP:通過IP延伸電路交換

2004/08/17

　　編者按：VoIP無疑是網(wǎng)絡通信領域的革新技術，也正在不斷完善之中。而在此過渡階段還有另外一種技術—TDMoIP(Time Division Multiplexing over IP)，可以利用IP完成電話服務。這種方法是把IP網(wǎng)絡作為原有TDM網(wǎng)絡的一種插入式替換，支持該技術的設備可以與所有的現(xiàn)有設備，如傳統(tǒng)PBX和交換機，實現(xiàn)無縫接入，提供上百種電話功能和用戶熟悉的PSTN質量。

　　不可否認，基于IP的高速網(wǎng)絡是通信領域的一次革新，這歸功于因特網(wǎng)的日益流行和該技術帶來的成本下降。據(jù)悉，對于許多應用來說，IP流量的費用已經(jīng)低于傳統(tǒng)TDM服務的價格，隨之而來的是全球范圍的數(shù)據(jù)流量超過了電話網(wǎng)絡的流量�？梢灶A見的是，許多現(xiàn)存的電話基礎設施將被基于IP的新機制取代。然而，這項革命性的工作并不會在短期內完成，今天的電路交換網(wǎng)絡，不論是VoIP準備取代的部分，還是VoIP必須與之連接的部分，都十分復雜……

VoIP的煩惱

　　從理論上講，在IP網(wǎng)絡上傳輸話音看起來并不難：數(shù)字化后的話音信號只是一種數(shù)據(jù)，可以和其他數(shù)據(jù)一樣由分組網(wǎng)絡傳輸。電話網(wǎng)絡的主要技術成就，如最低成本路由方法，在IP網(wǎng)絡中都可以找到與之相對應的部分。然而，如果想與TDM網(wǎng)絡進行競爭，VoIP必須切實解決兩個主要問題：即QoS和信令。

　　為了解決服務質量問題，使用了如隧道、抖動緩沖等技術，而有關話音質量的其他技術，如回聲抑制、話音壓縮，并不是數(shù)據(jù)網(wǎng)的固有功能，對VoIP技術來講需要添加到已有網(wǎng)絡中，這是麻煩之一。另外，幾乎所有在VoIP領域的研發(fā)努力都集中在解決QoS問題上，而信令問題包括如摘機、震鈴等基本的功能；接通正確的號碼和記賬所需的更高級的功能；來電顯示、呼叫轉移、電話會議等復雜的功能，以及目前智能網(wǎng)絡新增的功能等，再加上幾十個國家和地區(qū)的細微差別，則增加了復雜程度。


TDMoIP生存之道

　　為了解釋TDMoIP的原理，我們首先回憶一下有關TDM的知識。一個T1幀由24個單字節(jié)的時隙和1個單獨比特的同步位共193比特組成。一個E1幀由完整的32個字節(jié)（256比特）組成，其中一個字節(jié)用來保持同步，一個字節(jié)傳統(tǒng)上為信令保留。在這兩種情形下，幀速率為8000幀/秒。

　　TDMoIP最簡單的實現(xiàn)方法如下：通過附加適當?shù)膱箢^，用IP包封裝每個T1或E1幀。因為數(shù)據(jù)包提供分段，同步位/字節(jié)不必包括在內。因此對T1和E1的有效負載分別為24字節(jié)和31字節(jié)。對于可靠的、面向連接的服務，有人考慮使用TCP/IP協(xié)議，這需要20字節(jié)的TCP報頭、20字節(jié)的IP報頭，每個數(shù)據(jù)分組共需40字節(jié)。TCP提供了端到端的可靠連接，但這對話音分組用處不大，因為重傳的話音分組到達接收端時次序已亂，將被丟棄。更合理的選擇將是使用實時傳輸協(xié)議RTP，它的報頭至少12個字節(jié)，另加8字節(jié)的UTP報頭和IP的報頭，這與上面的開銷一致。而用40字節(jié)的額外開銷傳送24字節(jié)或31字節(jié)的有效負載實在是浪費，解決這一問題有兩個方法：
　　對原始幀的簡單封裝只是實現(xiàn)TDMoIP方法之一。其他方法則是首先對TDM數(shù)據(jù)在進行IP封裝前利用其他協(xié)議進行編碼。為什么要在TDM和IP之間加入另外一層協(xié)議呢？這可以有很多好處:當初始包含TDM數(shù)據(jù)的幀的尺寸不合適時，使用中間編碼可提供錯誤校驗、與其他系統(tǒng)實現(xiàn)互操作、以及實現(xiàn)話音壓縮或增強。

　　不管細節(jié)如何，重要的是TDMoIP技術不做任何數(shù)據(jù)解釋地透明傳輸TDM幀，這對時隙、信令通道等TDM內部內容的優(yōu)勢顯而易見。這樣一來，TDMoIP可以用來傳輸任意的T1/E1服務，即使有些通道是用來傳送數(shù)據(jù)的，或整個幀都是非結構化的數(shù)據(jù)流。類似地，TDMoIP的基本思想可以很容易地擴展到分檔T1或信道化的E1系統(tǒng)中。為了減少流量，在IP數(shù)據(jù)包中只包含載有信息的字節(jié)。

競爭和互補

　　總體來說，TDMoIP比VoIP簡單，因為它對話音、數(shù)據(jù)信令和協(xié)議是透明的，即使這些協(xié)議都是專用的。而VoIP則面臨新協(xié)議帶來的麻煩并且要實現(xiàn)信令格式的轉換，盡管VoIP承諾支持新的協(xié)議，但TDMoIP自動使用了現(xiàn)存PBX和CTI功能所具備的優(yōu)勢。至于帶寬優(yōu)化，VoIP使用DSP進行話音壓縮和靜音抑制從而滿足帶寬要求，但這是以降低通信質量和增加延遲為代價的。TDMoIP的簡單性轉化成為所有者最初的低投入和運行時的低成本利益。再有，一些企業(yè)用戶對替換傳統(tǒng)TDM設備和“forklift式升級”有關的培訓和維護費用不感興趣，因為TDMoIP可以為他們節(jié)省大量開支。

　　另外，TDMoIP 與 VoIP相比，一個很重要的特點是其出色的帶寬利用率。對VoIP來講，在單個IP包中只有一個語音信道，而TDMoIP因應用了TDMoIP多路復用器，可在單個IP包中攜帶多個語音信道，這個特點大大提高了帶寬利用率。畢竟在不同國家的市場上，每個端口的成本都不同，而與VoIP相比，TDMoIP占用帶寬較低的特點適用于任何市場，它可持續(xù)幫助用戶節(jié)省運營成本。另一方面，用在電信方或客戶端的TDM設備對任何協(xié)議和信號都很透明，就是說，使用TDMoIP不需對用戶原有的設備（比如說PBX或TDM設備）進行升級，同樣，也能節(jié)省運營成本（不需要培訓人員來維護客戶端需要升級的、有IP功能的TDM設備）�？偟膩碚f，TDMoIP相比VoIP的優(yōu)勢是：
　　從服務提供商的角度看，TDMoIP和VoIP是互補的。從用戶端到運營商POP之間通過IP網(wǎng)絡透明擴展TDM主干，使運營商在現(xiàn)有資源的POP上開發(fā)更大的、可擴展的VoIP網(wǎng)關和軟交換變得簡單容易，并為用戶在用戶端提供簡單的TDMoIP網(wǎng)絡終端單元(NTU)。這時TDMoIP電路可提供比VoIP更多的服務，如通常的PSTN接入，中央交換機、幀中繼和ISDN。

　　另外，具有競爭力的本地交換運營商（Competitive local exchange carriers-CLEC）可通過TDMoIP技術的優(yōu)勢，利用更多的連接點（POP），迅速、簡易、低成本地擴展其市場份額。現(xiàn)有的本地交換運營商（Incumbent local exchange carriers-ILEC）利用TDMoIP可以通過高性能價格比在光纖或無線鏈路上擴展T1或E1線路，直到CLEC的服務連接點，從而為CLEC批發(fā)提供基本的傳輸線路。

　　負責數(shù)據(jù)交換的本地交換運營商以及公用事業(yè)公司可以利用其無線或光纖數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，使用TDMoIP在位于不同地點的單位間擴展T1或E1線路，達到增加收入的目的。通過這種方法，服務提供商可以把專線服務捆綁到寬帶數(shù)據(jù)應用中，具體服務包括：
　　TDMoIP為CLEC提供了為其用戶擴展服務的又一選擇。通常CLEC需要從ILEC租用本地環(huán)路，但現(xiàn)在任何分組網(wǎng)絡都可以達到這一目的。所有從前運行在T1或E1線路上的話音和數(shù)據(jù)服務都可以自動地在IP上運行。這不但包括簡單的PSTN接入，而且包括PRI、集線、VoIP的話音服務和ATM、幀中繼、PPP、ISDN、SNA、X.25等數(shù)據(jù)服務。可使用的分組網(wǎng)絡不再局限于同步的ATM和SONET，而且可以同樣運行于10/100Base-T無線局域網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)或任何其他網(wǎng)絡之上。

計算機世界網(wǎng)(www.ccw.com.cn)

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