網(wǎng)絡(luò)電話是在因特網(wǎng)上采用以IP包(分組)為單位的包交換方式傳送的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，采用分組交換技術(shù)。下面先簡(jiǎn)單分析一下分組交換的基本特性。
**1。分組交換
分組交換( Packet Switching)是利用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行交換的。分組交換機(jī)首先將從終端設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)文接收、存儲(chǔ)，而后將報(bào)文劃分為一定長(zhǎng)度的分組，并以分組為單位進(jìn)行傳輸和交換。在每個(gè)分組中都有一個(gè)3~10個(gè)字節(jié)的分組頭，在分組頭中包含有分組的地址和控制信息，以控制分組信息的傳輸和交換數(shù)據(jù)通信具有很強(qiáng)的突發(fā)性，表現(xiàn)為在短時(shí)間內(nèi)會(huì)集中產(chǎn)生大量的信息。突發(fā)性的定量描述為峰值比特率和平均比特率之比，對(duì)于一般的數(shù)據(jù)傳輸，突發(fā)性可高達(dá)20；對(duì)于文件檢索和傳送，突發(fā)性也可達(dá)50。如果采用電路交換，若按峰值速率分配電路帶寬，則會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，若按平均速率分配帶寬，則會(huì)造成大量數(shù)據(jù)丟失。其次，在數(shù)據(jù)通信中，大量的數(shù)據(jù)終端為計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)型號(hào)繁多，速率相差很大，而電路交換只能定義若干種標(biāo)準(zhǔn)帶寬的電路，因此很難用有限類(lèi)型的電路將不同類(lèi)型和速率的數(shù)據(jù)終端有效地連接起來(lái)。另外，數(shù)據(jù)通信的基本要求是數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)地傳送到對(duì)端用戶，而對(duì)于傳送時(shí)延則無(wú)嚴(yán)格的要求，因此沒(méi)有必要為通信雙方事先分配一條專(zhuān)用的電路，而可根據(jù)用戶的要求和網(wǎng)絡(luò)可提供的帶寬，動(dòng)態(tài)分配帶寬，將突發(fā)數(shù)據(jù)按選定的路徑逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地接力前傳，數(shù)據(jù)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)允許暫存。由此可見(jiàn)，分組交換方式非常適合數(shù)據(jù)通信。
分組交換采用的是統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式，電路的利用率較高。但統(tǒng)計(jì)復(fù)用的缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生附加的隨機(jī)時(shí)延和存在丟失數(shù)據(jù)的可能。這是由于用戶傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間是隨機(jī)的，若多個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送分組數(shù)據(jù)，則必然有一部分分組需要在緩沖區(qū)中等待一段時(shí)間才能占用電路傳送，若等待的分組超過(guò)了緩沖區(qū)的容量，就可能發(fā)生部分分組的丟失。
分組交換有虛電路(面向連接)和數(shù)據(jù)報(bào)(無(wú)連接)兩種方式
(1)虛電路
所謂虛電路是指兩個(gè)用戶在進(jìn)行通信之前要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接，在建立連接時(shí)，主叫用戶發(fā)送“呼叫請(qǐng)求”分組，在該分組中，包括被叫用戶的地址及為該呼叫在出通路上分配的虛電路標(biāo)識(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都根據(jù)被叫地址選擇出通路，為該呼叫在出通路上分配虛電路標(biāo)識(shí)，并在節(jié)點(diǎn)中建立入通路上的虛電路標(biāo)識(shí)與出通路上虛電路標(biāo)識(shí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，向下一節(jié)點(diǎn)發(fā)送“呼叫請(qǐng)求”分組。被叫用戶如同意建立虛電路，可發(fā)送“呼叫連接”分組到主叫用戶。
當(dāng)主叫用戶收到該分組時(shí)，表示主叫用戶和被叫用戶之間的虛電路已建立，可進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸階段在數(shù)據(jù)傳輸階段，主、被叫之間可通過(guò)數(shù)據(jù)分組相互通信，在數(shù)據(jù)分組中不再包括主被叫地址，而是用虛電路標(biāo)識(shí)表示該分組所屬的虛電路，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)根據(jù)虛電路標(biāo)識(shí)將該分組送到在呼叫建立時(shí)選擇的下一通路，直到將數(shù)據(jù)傳送到對(duì)方。同一報(bào)文的不同分組是沿著同一路徑到達(dá)終點(diǎn)的。數(shù)據(jù)傳送完畢后，每一方都可釋放呼叫，網(wǎng)絡(luò)釋放為該呼叫占用的資源虛電路不同于電路交換中的物理連接，而是邏輯連接。虛電路并不獨(dú)占電路，在一條物理線路上可以同時(shí)建立多個(gè)虛電路，以達(dá)到資源共享。虛電路方式在一次通信過(guò)程中具有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和釋放呼叫3個(gè)階段，有一定的處理開(kāi)銷(xiāo)，但一旦虛電路建立，數(shù)據(jù)分組按照已建立的路徑通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，分組能按照發(fā)送順序到達(dá)終點(diǎn)，在每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)不需要進(jìn)行復(fù)雜的選路，數(shù)據(jù)量較大時(shí)通信效率高，但對(duì)故障較為敏感，當(dāng)傳輸鏈路或交換節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)可能引起虛電路的中斷幀中繼和ATM采用的是面向連接的通信方式。
(2)數(shù)據(jù)報(bào)
數(shù)據(jù)報(bào)方式是獨(dú)立地傳送每一個(gè)數(shù)據(jù)分組，每一個(gè)數(shù)據(jù)分組都包含終點(diǎn)地址的信息，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都要為每一個(gè)分組獨(dú)立地選擇路由，因此一份報(bào)文包含的不同分組可能沿著不同的路徑到達(dá)終點(diǎn)。數(shù)據(jù)報(bào)方式在用戶通信時(shí)不需要呼叫建立和釋放階段，對(duì)短報(bào)文傳輸效率比較高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)能力較強(qiáng)，但由于屬于同一報(bào)文的多個(gè)分組獨(dú)立選路，接收端收到的分組可能失去順序。在IP網(wǎng)絡(luò)中采用的是數(shù)據(jù)報(bào)(無(wú)連接)方式。
2。因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特性。
因特網(wǎng)采用的是無(wú)連接的通信方式。下面簡(jiǎn)單分析一下因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特性。因特網(wǎng)在計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)的機(jī)理可以歸納為兩點(diǎn)：第一點(diǎn)是采用自適應(yīng)的路由和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制；第二點(diǎn)是傳輸?shù)膶?duì)象采用以分組為單位的數(shù)據(jù)報(bào)。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和自適應(yīng)的路由機(jī)制意味著數(shù)據(jù)報(bào)根據(jù)特定時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)狀況(如擁塞、鏈路故障等)在網(wǎng)絡(luò)上可能選取不同的傳輸路由。這種路由機(jī)制使每個(gè)數(shù)據(jù)分組都能轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前最佳的路由，但可能會(huì)導(dǎo)致目的用戶所收到的數(shù)據(jù)報(bào)和發(fā)送的順序不同，而且還會(huì)導(dǎo)致接收端數(shù)據(jù)報(bào)的到達(dá)速率不一樣；數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)的時(shí)延也不相同。傳輸?shù)膯挝皇欠纸M，這就意味著在接收端點(diǎn)還需進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)的重組。根據(jù)因特網(wǎng)的傳輸機(jī)理，將其特性歸納如下
(1)因特網(wǎng)是一個(gè)無(wú)連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
因特網(wǎng)無(wú)連接的概念和自適應(yīng)路由概念密切相關(guān)，它就意味著因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)之間并沒(méi)有緊密的聯(lián)系，因此因特網(wǎng)不保存用戶傳輸過(guò)程中的信息，而且從源主機(jī)到目的主機(jī)之間無(wú)須建立固定路徑進(jìn)行交換。由于多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)可能沿不同的路徑到達(dá)目的主機(jī)源主機(jī)發(fā)送的多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)不能按照順序到達(dá)目的主機(jī)。
(2)傳統(tǒng)的因特網(wǎng)是一個(gè)“盡力而為”( best effort)的傳輸網(wǎng)絡(luò)
所謂“盡力而為”是指因特網(wǎng)會(huì)盡量去傳送業(yè)務(wù)流量，但如果發(fā)生了問(wèn)題(由于噪聲引起的比特差錯(cuò)、路由器中的擁塞等)或無(wú)法找到目的主機(jī)，數(shù)據(jù)就會(huì)被丟棄。在數(shù)據(jù)通信的大多數(shù)情況下，發(fā)送端主機(jī)上的TCP會(huì)重新發(fā)送已丟失或損壞的數(shù)據(jù)報(bào)，但是語(yǔ)音通信的時(shí)延不能太大，不能通過(guò)重發(fā)來(lái)解決丟失或損壞的數(shù)據(jù)報(bào)。
(3)傳輸延遲的不確定性
由于傳輸路徑的不確定，存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間的不確定，因此造成數(shù)據(jù)報(bào)往返時(shí)間波動(dòng)，數(shù)據(jù)報(bào)往返時(shí)間(RTT)是指發(fā)送一個(gè)分組到目的節(jié)點(diǎn)再?gòu)脑摴?jié)點(diǎn)收到響應(yīng)所需要的時(shí)間。RTT包括在兩個(gè)方向上的傳輸時(shí)間和目的節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)間
3。選擇因特網(wǎng)傳送語(yǔ)音業(yè)務(wù)的原因
從上述對(duì)因特網(wǎng)性能分析來(lái)看，因特網(wǎng)傳送語(yǔ)音業(yè)務(wù)并不是最佳選擇。但為什么仍然選擇這樣一種技術(shù)來(lái)支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)呢?主要有以下幾個(gè)方面的原因。
(1)多媒體業(yè)務(wù)的集成：使IP網(wǎng)絡(luò)同時(shí)支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像的傳輸，為將來(lái)全面提供多媒體業(yè)務(wù)打下了基礎(chǔ)。
(2)信道利用率較高：采用異步時(shí)分復(fù)用傳輸并采用語(yǔ)音壓縮編碼，信道利用率較高。
(3)有利于發(fā)展以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的采用分組交換技術(shù)的下一代網(wǎng)絡(luò)：IP及相關(guān)協(xié)議在用戶和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中已經(jīng)大量存在。由于數(shù)據(jù)通信的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)將逐漸成為通信網(wǎng)中的主要業(yè)務(wù)，運(yùn)營(yíng)商希望將各種不同的業(yè)務(wù)綜合到一個(gè)以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的采用分組交換技術(shù)的下一代網(wǎng)絡(luò)中。
(4)可以方便地集成智能：網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)繼承了計(jì)算機(jī)網(wǎng)的智能模塊，可以靈活地控制信令和連接，有利于各種增值業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)。
(5)有利于運(yùn)營(yíng)商開(kāi)拓新的市場(chǎng)：因特網(wǎng)迅速發(fā)展后，許多因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)應(yīng)運(yùn)而生，但是大多數(shù)ISP只是提供因特網(wǎng)接入，并未提供實(shí)質(zhì)性的業(yè)務(wù)，因此多處于虧損狀態(tài)。IP網(wǎng)絡(luò)電話推出后，ISP可以很方便地將網(wǎng)絡(luò)電話業(yè)務(wù)與接入服務(wù)結(jié)合起來(lái)，增加運(yùn)營(yíng)收入。另外，傳統(tǒng)的電話網(wǎng)由于設(shè)備投資大、網(wǎng)絡(luò)規(guī)范復(fù)雜，一般運(yùn)營(yíng)商很難進(jìn)入。引入網(wǎng)絡(luò)電話后，一些新成立的小型公司都可以很容易地進(jìn)入電信經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域，既有利于電信市場(chǎng)的開(kāi)放，也可促進(jìn)傳統(tǒng)電信業(yè)的改造。
(6)語(yǔ)音自身有一定錯(cuò)誤容限能力：語(yǔ)音傳輸對(duì)誤碼有很強(qiáng)的耐受力，偶爾有一個(gè)包丟失了，并不會(huì)嚴(yán)重影響語(yǔ)音的保真度。由于因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，下一代網(wǎng)絡(luò)的傳送層將主要采用IP網(wǎng)絡(luò)。
