【通信】业务融合

一、概述

融合包括有：3C（计算机、通信和消费电子）融合、三网（广电网、通信网和互联网）融合、ICT（IT、通信业）融合、FMC（固网移动网融合）、TMT（通信、媒体和新技术）融合。。。

二、分离的理念

软交换和硬交换

在软交换这个名词诞生之前，根本没有硬交换这个称谓，当软交换技术诞生的时候，为了和过去的技术对比，才有人形象地将过去的程控交换机的交换模式称为硬交换。

所谓的软和硬，都是用来形象地比喻交换的核心部件，交换芯片与控制软件是否分离：如果控制软件独立于交换芯片，则是软交换，反之则是硬交换。

软交换并不是一种简单地提高交换能力、或者用更先进交换原理替代原有交换原理的技术，而是由增值业务的新需求促成的、崭新的电信网体系架构的技术基础。

对电信网来说，应该能够承载在任何目前的传输网络上，也就是说，应该把交换的呼叫控制功能和具体承载在哪种类型的网络上独立开，也就是“呼叫控制与承载分离”。

同样，对电信网来说，应该提供开放的呼叫逻辑接口，供任何第三方调用，使业务真正独立于网络，也就是“业务与呼叫控制分离”。

软交换的理念，更多考虑的是业务的创新速度而非业务本身，从业务本身而言，软交换和硬交换都可以提供数量繁多的增值业务。既然交换的控制部分从交换中独立出来，只要将其标准化，就很容易被更多的人管理和控制。任何人根本不用关心底层交换过程如何，只要有满足市场需求的业务，规划好呼叫流程和商业模式，就可以按照标准定义的函数来写应用了。

以软交换思想为基础，电信专家提出了NGN的概念。

三、几种IP呼叫信令

NGN的承载，将主要采用IP网。

H.323协议简介

H.323是一系列协议组成的框架性结构规范，因为它包含了多种ITU标准。H.323定义了四个主要的组件，终端（Terminal）、网关（Gateway）、关守（Gatekeeper）、多点控制单元（Multi-point Control Unit）。

SIP简介

SIP与IP的关系将发展成为类似HTTP与Internet的关系。

软交换技术中最常用的IP呼叫协议，是H.323和SIP。H.323和SIP分别是通信领域与互联网两大阵营推出的建议。

H.323试图把IP电话当作是众所周知的传统电话，只是传输方式发生了改变，由电路交换变成了分组交换。而SIP侧重于将IP电话作为互联网上的一个应用，较其他应用增加了信令和QoS的要求。

H.323和SIP支持的业务基本相同，也都利用RTP作为媒体传输的协议，但H.323相对复杂。

MGCP与Megaco/H.248

MGCP（媒体网关控制协议）一般应用于分开的多媒体网关单元之间。通过MGCP呼叫组成的网络，有两个基本的部件--负责媒体控制的MGC，负责媒体处理和转换的MG。

MGC执行对媒体网关的管理和控制，而MG执行诸如由TDM语音到VoIP的转化。

Megaco/H.248看做是MGCP的升级版本。

为了实现呼叫和承载分离，网关必须分离，于是H.248和Megaco应运而生。这两个协议对MGCP进行扩展，提供控制媒体的建立、修改和释放机制，同时也可携带某些随路信令，支持传统网络终端的呼叫，是媒体网关和软交换之间的主流协议。

VoIP其实就是将语音的媒体流从TDM转换到IP网络的所有技术体制的总称。

四、NGN

在NGN被提出之前，并没有上一代网络之说，但是逻辑上的上一代网络，应该是以交换能力和封闭的业务功能为核心的电信网络。

NGN采用的核心技术是软交换。主要有两个重要特征：

承载与控制分离

业务与呼叫分离

从发展角度来说，NGN/软交换是从传统的以电路为主的PSTN逐渐迈向以分组交换为主的数据网络的产物，它可以承载原有PSTN的所有业务，并把大量的数据传输卸载到IP/MPLS网络中，以减轻PSTN的重荷，同时又由于采用IP技术而增加和增强了许多新老业务。

从这个意义上讲，NGN/软交换是基于TDM的PSTN语音网络和基于IP/MPLS分组网络融合的产物，它使得大量语音、视频、数据相结合的业务类型在NGN/软交换上得以轻松实现。

软交换的技术实现

最基本的VoIP运营系统就是由软交换、落地和终端组成。绝大部分的VoIP虚拟运营商采用这种简单的体系，向用户提供分支机构互连、拨打固定电话或者移动电话的业务，赚取客户拨打电话费用和运营商落地结算费用之间的差价。

五、RTP

TCP是面向连接的，所有开发VoIP的人往往首先想到TCP，但是由于TCP经常重发IP层因差错而抛弃的部分，这反倒让实时的VoIP通话失败率更高。而恰恰是不被看好的UDP，却承担了VoIP的大任。

UDP是无连接的，使得IP传送语音包经常发生错乱情况，影响语音通信的正常进行。那么就需要一些新的工具，规避或者尽量规避错乱现象的发生，比如在起点给每个语音包打上标签，标上号码，到达终点后按照标签号码重新排列。

六、IP网络的语音编码

在IP网络上传送语音，可以对数字语音编码进行压缩后传送，好处是：节省带宽资源，减少语音时延，在无法保证质量的IP网络上尽可能完好的传送语音信号，让通话双方更满意。但是，节约了带宽，也不可避免地损失了声音的信息，其质量自然会有所损失，无法与非压缩的语音质量相媲美。

G.711

G.711编码是指一个64kbit/s未压缩通道传输语音信号，在IP网络质量完全有保障的情况下，使用G.711格式，音质与PSTN是没有区别的，在IP网络质量无保障的情况下，使用G.711格式会有较大隐患，IP网络稍有问题，如某个时刻发生网络拥塞，语音质量将严重下降。

G.729

G.729是ITU-T制定的，它提供了分组化语音应用所需的“静音抑制”算法，G.729对语音进行编码和压缩，使语音的传输速率降低为8kbit/s即可。

G.723

G.723也是ITU-T制定的，不过它是双速率语音编码，它可以工作在5.3kbit/s和6.3kbit/s两个方式上。

实际上，大量的VoIP系统都采用G.711、G.723和G.729混合编码。

iLBC

iLBC编码格式是一种特别适合互联网传送的编码方式。无论在高丢包率条件下还是在没有丢包的条件下，iLBC的语音质量都优于目前流行的G.723、G.729等标准的编解码，而且丢包率越大，使用iLBC的语音质量优势越明显。

通常情况下，为了衡量IP网络语音质量，将>=5%丢包率的网络情况定义为VoIP的极限网络条件。经过语音质量测试，即使在5%丢包率的情况下，iLBC仍然能够提供相当于GSM手机的语音质量。

很多人知道iLBC，都是通过Skype这个即时通信软件，正是这种语音编码的巨大优势，是Skype获得了快速发展。

G.726

ITU-T的G.726语音压缩编码，学名“自适应差分脉冲编码调制（ADPCM，Adaptive Differential Pulse Code Modulation）”

ADPCM是针对16位声音波形数据的一种有损压缩算法，它将声音流中每次抽样的16位数据以4位存储，压缩包1:4，压缩/解压缩算法非常简单，是一种低空间消耗、高质量、高效率声音获得的好途径。保存声音的数据文件后缀名为.aud的，大多是用ADPCM压缩的。

VoIP各种编码所需IP带宽计算方法

PCM的语音采用64kbit/s的带宽，这个值非常恒定。但一路VoIP语音的带宽，就没这么简单了。除了语音压缩后本身需要的带宽，还有大量的IP网络的开销也需要算进去。

为了弄清楚每路语音到底占用多大带宽，可以使用下列公式：

带宽 = 包长度 x 每秒包数 = 包长度 x （1/打包周期）

= （Ethernet头 + IP头 + UDP头 + RTP头 + 有效载荷） x （1/打包周期）

= （208bit + 160bit + 64bit + 96bit + 有效载荷） x （1/打包周期）

= （528bit + （打包周期 x 每秒的比特数）） x （1/打包周期）

= （528/打包周期） + 每秒的比特数

按照上面的公式：

G.711： 20ms打包，带宽为 （528/20 + 64）kbit/s = 90.4kbit/s，比64kbit/s高50%。

G.729： 20ms打包，带宽为（528/20 + 8）kbit/s = 34.4kbit/s，约为64kbit/s的一半。

G.723： 5.3kbit/s，30ms打包，带宽为（528/30 + 5.3）kbit/s = 22.9kbit/s，约为64kbit/s的1/3。

七、IMS--移动网中的软交换

承载与控制分离，业务与呼叫分离，这并不是固网的专利，在移动网中，需求同样存在。只是在移动网中，不成为软交换，而叫做IMS（多媒体子系统）。

之所以称为子系统，是从整个移动通信网的总体来讲，IMS只是其中的一个IP多媒体子网，是为移动通信这一大网服务的。

传统的移动网络和PSTN都是“大一统”架构，由交换机和智能网配合，提供增值服务。PSTN已经有了软交换技术解决业务发展的问题，而移动网对应的是IMS，可以将其理解为移动网中的软交换。

由于IMS出现得比软交换要晚一些，因此业界讨论更加充分，规划也更加合理和理性。论据之一就是全部采用SIP作为呼叫控制盒业务控制的信令，而不像软交换那样多协议并存。

如果整个移动网络是一部汽车，那么IMS将成为其增值业务的发动机，是移动数据业务的触发器。

从IMS的技术机理上说，它对控制层功能作了进一步分解，实现了会话控制和承载控制在功能上的分离，使网络架构更为开放、灵活，IMS实际上比传统软交换更软。

IMS是不是只能支持移动的终端呢？其实不然，IMS与软交换一样，采用业务、控制、承载完全分离的水平架构，业务与接入是无关的。移动终端能接入，固定终端、WiFi、LAN、xDSL自然更是没有问题，那么IMS就成了移动-固网融合（FMC）演进的技术支撑和基础。

 

八、IP-PBX

传统的电路交换的语音交换机--PBX发展了几十年，但是已经很难适应新的客户需求。以TCP/IP技术为核心的互联网的高速发展，催生了大量业务，而传统的以TDM为核心的PBX很难满足新时代的需求。

IP的开放性和通用性给PBX的演进带来了新的思路。以IP交换为核心的IP-PBX，不但能够完成传统语音交换功能，实现所有传统PBX支持的业务，如呼叫转移、DID、会议、共振等，还可以实现语音邮箱、按需录音、与CRM等结合、IP旁路、定制彩铃等。

最为重要的一点，在IP-PBX上开发新业务，速度快，效率高，通过与NGN的结合实现业务推送，可以实现更为丰富的增值业务。

全球最流行的通信开源软件Asterisk，为IP-PBX的快速发展提供了重要的来源。据不完全统计，目前全世界有几千个小商家基于Asterisk开发自己的IP-PBX产品。

1999年，一个美国人马克-斯宾塞开发出了最原始的一个软件PBX，他给这个软件起了个名字，叫做星号，即Asterisk，这个名字很有趣，在Linux中，星号是通配符，在电话上也有*键，他起这个名字表达什么都能做的意思。

 

IP技术给我们带来的变化是深刻的，你很难用传统的通信概念来理解今天的基于IP技术的产品，今天我们流行与时俱进，而古人的话则更为简练而深刻，欲穷千里目，更上一层楼。