影响IP电话服务质量的主要因素

时间：2020-01-15 08:03 作者：admin 分享到：

目前IP电话技术存在的最大的问题就是服务质量，影响IP电话服务质量的主要因素是时延、时延抖动和数据报的丢失。
时延是指从说话人开始说话到受话人听到所说内容的时间，时延对语音通信的影响主要在于引入回声和交互性的丧失。
时延主要包括网关处理时延和IP网络传输时延两部分。网关处理时延包括算法时延、处理时延（编码器分析时间和解码器重建时间）、打包时延和抖动缓冲时延，这主要取决于网关所采用的语音编解码方法，以及为防止抖动设置的缓冲区的大小。IP网络传输时延主要来自IP包所经过的各路由器的处理的时延、包排队时间。
在我国的通信行业标准中要求端到端的时延必须在400 ms以内。其中，采用G. 723算法时，IP网络传输时延在200 ms以内，两侧网关处理时延之和在200 ms以内；当采用G. 729算法时，IP网络传输时延在250 ms以内，两侧网关处理时延之和在150 ms 以内。
时延抖动是指由于各种时延的变化导致网络中数据分组到达速率的变化。为了补偿时延抖动的影响，语音设备在接收设备上加入了缓冲区，该缓冲区保存数据分组足够长的时间，在接收到一定数量的语音分组后再以恒定的速率读出，从而消除抖动的影响。
影响网络分组丢失的原因有传输损伤、分组超时丢失和网络拥塞。典型的语音编解码可以允许包丢失率为3%，采取一些特殊措施后.包丢失率达到8%〜10%时语音质量也还可以容忍。
在IP网络中解决分组时延、时延抖动和分组丢失的主要措施是通过改善网络的环境来实现，目前采用的主要措施是：资源预留技术、业务区分技术、多协议标签交换MPLS 和超量工程法。
资源预留协议RSVP类似于电路交换系统的信令协议，RSVP为每一个数据流向其所经过的每个节点（IP路由器）发出请求，要求路由器根据用户的需要和网络资源可用性为每个呼叫保留所需的带宽，藉此保证服务质量。但是在采用资源预留协议时，要求网络屮的每一个路由器都必须支持资源预留协议，同时路由器要为每一个数据流保留相应信息，应用于大型网络较为困难，这种方法目前一般用于专用网或较小的网络，如LAN和企业网等。
业务区分技术的原理是边界路由器根据业务数据流的行为特性和服务要求将其划分为芯干类别并为每一个数据报加上业务类型标记，核心路由器根据类别业务类型标记对业务流提供不同等级的服务，执行不同的处理策略，以保证优先级别高的业务流得到高质量的服务。此项技术能支持大型网络，受到人们的普遍重视。
多协议标签交换技术MPLS是下一代最具竞争力的通信网络技术，是一种在开放的通信网上，利用标签引导数据高速、高效传输的技术。它在一个无连接的网络中引入了连接模式的特性，减少了网络的复杂性，兼容现有的各种主流网络技术，在提供IP业务时能够确保QoS和安全性，并具有流量工程能力。
超量工程法是指在网络规划时预留足够的带宽，并限制进入网络的流量，使得任何时候都能获得可接受的QoS。这种方法十分简单，不需要对IP网络进行改造就能在较大范围内支持实时业务，提供可接受的服务质量。这种方法的缺点是在IP电话网络中呼叫较少时，数据通信业务不能利用空闲的带宽，另外，也不利于支持多媒体业务，不利于向下一代网络的发展。
随着基于TCP/IP协议的互联网的普及，出现了 IP地址的短缺的问题，为了解决IP 地址的短缺的问题，出现了私有网络（简称私网）。为了能够让这些设备可以访问私网外部的资源，NAT(网络地址转换）技术也就应运而生。私网内部设备试图访问外部网络时 NAT技术可以将其私有的IP地址转换成合法的IP地址。但是在IP电话系统中使用信令协议SIP(SDB)、H.323(H. 245)和H.248的信令消息中要携带用于后续信令通信和媒体通信的IP地址和端口号。当用户在私网内发出这些消息时，这类消息内容中使用了私有地址，由于NAT只替换网络层(IP地址）和传输层（端口地址）的数据，对属于应用层的SIP、H. 323和H. 248信令消息的私有地址不能更换，该消息到达对端设备后无法正确处理，正确的通话信令流程无法建立。
NAT设备可分为完全NAT、受限NAT、端口受限NAT和对称NAT四类工作方式•不同工作方式的NAT都会对软交换业务造成影响，对采用不同工作方式的NAT的解决方案不同。
综合考虑信令穿越和媒体穿越，形成了各种穿越解决方案。典型的穿越方案有代理 (Proxy)方案、简单的UDP消息通过地址转换设备（STUN，Simple Traversal of UDP Through NAT)方案、应用层网关（ALG，Application Level Gateway)方案和信令穿越技术加媒体代理方式。
代理方案是通过对私网内用户呼叫的信令做代理，对用户媒体做中继的方式解决 NAT穿越问题。代理技术⑴以支持SIP、H. 323、H.248、MGCP等各种协议的穿越。
信令媒体全代理方案是目前适宜运营商使用的面对所有用户的解决方案。在运营商的软交换网络组织中，通过利用该方案中设备进行软交换应用层协议处理和媒体转发的特点，⑴以将设备功能进行扩展，完成软交换安全防护、软交换业务质量区分标记、媒体定向等方面，将穿越代理设备扩展成为软交换网络的边缘汇聚设备，用于接入软交换网络中的不可信任设备，对通过不HJ•信任设备接入到软交换网络中的用户进行接入和业务控制，具有安全防护、媒体管理、地址转换、私网穿越等功能，配合软交换核心设备实现用户管理、业务管理、配合承载网实现QoS管理。
STUN协议的工作原理是通过STUN客户端与位于公网上的STUN Server通信来获得自己的外部地址信息，并判断自己在网络中的状况。STUN技术不需要对NAT网关进行升级就能达到私网穿越的目的，因而得到了广泛的应用。但需要NGN终端集成 STUN客户端功能，另外，从以上原理说明可看出，STUN方案仅适用于完全NAT。
应用层网关(ALG)方案需要增设一个应用级网关来配合NAT完成应用协议消息体屮的地址字段翻译。ALG方案主要定位是企业级的穿越解决方案，通过购买独立的 ALG设备或含有ALG功能的FW/NAT.⑴以实现企业内部网与外界一个或多个软交换运营商的通信。