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VOIP進入家庭應用的發(fā)展趨勢

VoIP技術在企業(yè)應用相對廣泛，而家庭應用卻發(fā)展緩慢，除了寬帶網絡普及不足的原因外，標準、功能特性定型以及半導體方案等方面還存在很大的制約因素。本文介紹了VoIP的應用現狀和技術平臺，并分析了VoIP相關的半導體和軟件的發(fā)展路線圖和未來VoIP技術的發(fā)展趨勢。 VoIP是通過分組交換網絡傳輸語音采樣。通常有三種VoIP業(yè)務類型，今天最常見的一種是通過IP電話卡來進行的通話，一般用于長途語音通信，使用者可能永遠都不知道他的通話是采用VoIP技術。第二種是PC至電話(或PC至PC)通話，是利用PC上運行的軟件電話來進行。通話者對著與PC相連的麥克風、手機或無繩電話講話。很明顯，這種模式不可能擴展到普通大眾，而僅限于熟悉計算機的用戶。使用筆記本及PDA上運行的軟件電話客戶程序，將隨著無線數據及語音接入業(yè)務的繼續(xù)融合變得更為流行。第三種是設備至電話業(yè)務，其中將標準電話插入模擬電話適配器(ATA)/語音路由器中，或采用實際IP電話，用戶借助寬帶連接通話。無需用PC來實現通話，且用戶體驗類似于常規(guī)電話業(yè)務，因而使其成為迄今VoIP技術提供商最感興趣的市場。 VoIP應用現狀盡管VoIP在去年獲得了廣泛關注，但其出貨量仍較低，尤其在美國。實際上，今天的大多數語音通信都屬于電話至電話或PC至電話。 VoIP發(fā)展成為主流消費類業(yè)務將推動電話業(yè)務向設備至電話的模式進行大規(guī)模轉移，且將隨著低成本、具有豐富特性的VoIP設備推出而獲得大量應用。而這決定于半導體廠商能否提供滿足市場需求的價格點、特性及功能的器件，而要滿足這些要求還有待時日。有意思的是，企業(yè)對VoIP的采用卻相對廣泛，這是因為企業(yè)中通常普及了以太網聯接，且采用VoIP能極大地減少電話開銷。IT經理們通常已經擁有專用數據網絡，且能方便地利用該網絡實現VoIP業(yè)務。特別是與專用分組交換機(PBX)解決方案相比，IP電話平均可將企業(yè)的服務成本降低20(。不僅能極大地減少通話成本，且VoIP所采用的會話發(fā)起協議(SIP)還能使通話雙方建立除語音以外的其它應用，包括語音、視頻和即時消息等。在服務質量(QoS)方面，VoIP在企業(yè)比在家庭中更容易得到滿足，因為數據網絡是一種封閉系統(tǒng)及受控環(huán)境，且客戶端管理也比較簡單，只需將電話插入現有數據網絡中即可。VoIP還為區(qū)域內通話漫游提供了一種移植到無線局域網語音(VoWLAN)的途徑。圖1. ATA、網絡IP電話和WiFi手機。今天的企業(yè)市場主要由少數幾家供應商(如Cisco、Avaya等)統(tǒng)治，但包括主要電話公司在內的其它設備與服務提供商也正轉向VoIP，以占領SOHO市場，它們首先推出低月度不受限通話計劃，并開放市場來讓大家競爭。如果能得到低成本及高性能設備廠商的支持，同樣的電話業(yè)務提供商甚至還能利用其設備及基礎設施投資來進入大眾市場。更低的成本以及增強特性，例如統(tǒng)一消息、個人(與位置無關)電話號碼、電話簿/目錄、呼叫轉移、會議以及其它特性，將有助于創(chuàng)造更多用戶需求。 VoIP產品平臺目前，三種VoIP平臺都已經出現潛在的應用(見圖1)。第一種是將VoIP功能增加到路由器或DSL/ 線纜調制解調器中，因此可稱為ATA、客戶端設備(CPE)或集成接入設備(IAD)。ATA平臺是其中最基本的一種，它能在一邊提供寬帶或以太網連接，而在另一邊則提供RJ11連接(亦稱為外部交換業(yè)務或FXS)，從而使得任何常規(guī)電話都能充當IP電話使用。盡管這是一種最簡單的配置，但目前業(yè)界開始轉向更高集成方案，譬如將VoIP功能與多端口有線或無線路由器整合的VoIP路由器等。更高集成度的解決方案甚至還包含VoIP ADSL路由器，它將所有三種功能都整合到一個可提供寬帶接入、LAN連接、電話適配器甚至撥號連接的設備盒中。未來這種設備盒還將增加視頻、存儲及其它外圍電路。第二種VoIP平臺是當前主要用于中小型企業(yè)的IP電話/ 網絡接入設備。IP電話外觀及使用的體驗類似常規(guī)電話，唯一的區(qū)別是它們與LAN連接而不是與PSTN線連接。通過IP電話/ 網絡接口，人們即可用同樣的終端來訪問數據業(yè)務、即時消息甚至網絡瀏覽器。幾乎以同樣的方式，隨著服務提供商開始在其無線語音網絡上增加數據業(yè)務，蜂窩電話已經發(fā)展成為一種多功能通信平臺。第三種VoIP平臺是無線局域網(WLAN)，亦稱為WiFi手機，它將移動性及可能的漫游功能與統(tǒng)一的消息傳送功能相結合。當越來越多的寬帶接入家庭采用無線接入點時，就可用來實現這種無線手機業(yè)務。所有可用數據業(yè)務都能被無線手機訪問，從而使其實現地址簿、電子日歷、瀏覽器等多功能集成。WLAN手機具有可移動、易配置及部署成本相對較低的特點。今天，WLAN手機主要部署在一些垂直細分市場，如醫(yī)院、大型商店及校園等。要使家庭及SOHO WiFi手機應用成為現實，其價格必須低于50美元。IEEE 802.11e標準的最終敲定，也為WLAN語音傳輸提供了必要的QoS保證。In-Stat MDR預計，全球WiFi手機的出貨量將從2003年的6萬部增長到2007年的350萬部，到2008年將達到550萬部。最新的一種平臺可能是同時具有蜂窩及WLAN功能的雙模式手機。蜂窩網絡運營商可能將WLAN嵌入到手機中，使其既能作為采用WLAN的VoIP手機，又能作為常規(guī)手機使用。這樣運營商將獲得更多利益，因為這樣一來，在用戶密集地區(qū)只需增加網絡帶寬而無需擴大整個蜂窩基礎設施，降低了通信實現成本。這種電話具有充分的智能，如果有可用的接入點，它即會將IP通話通過成本較低的WLAN，否則通過蜂窩網絡來傳輸語音通信。這種平臺的主要設計挑戰(zhàn)是：兩種模式共處而不互相干擾；可無縫地從一種模式切換到另一種模式；基于WLAN的VoIP通話能滿足QoS要求。據In-Stat資料，這些平臺的市場預計將從去年的1100萬端口迅速增長至2007年的3600萬端口，將為技術提供商及ODM提供廣闊的市場機會。與IP電話相比，適配器盒將繼續(xù)擁有更大的出貨量，因為它們是一種能擴展路由器功能及采用傳統(tǒng)電話的更為直接的VoIP實現途徑。但這些數字卻沒有考慮集成WLAN/蜂窩手機所具有的巨大增長潛力，預計到2007及2008年手機市場規(guī)模將達到6億部，以如此巨大的市場基數，即使僅10(至20(的手機集成了WLAN，其市場潛力也十分巨大。 VoIP實現的語音處理基本上可以下列三種方式來實現：采用DSP語音處理器；采用集成了主處理器與DSP內核的集成度更高的器件；采用運行語音處理軟件的功能更強大的主處理器。隨著嵌入式主處理器的功能更加強大，它們能實現更多的語音處理功能，從而可以不需要專用DSP內核，有助于減少產品尺寸和更好的功耗管理。迄今為止，采用語音協處理器對于那些VoIP作為附加功能的應用來說不失為一種最佳策略，而IP電話及WiFi手機則可利用集成SoC解決方案或軟件來實現。同時擁有DSP內核及軟VoIP能力的半導體廠商，將能更好地定位以滿足迅速發(fā)展的需求，并能為每種應用在基于主機、基于嵌入式DSP或基于語音協處理器的實現之間進行最佳折衷選擇。 VoIP設備中集成越來越多特性和語音處理功能，這些通?？梢苑殖扇悾凑Z音處理、呼叫控制及應用。語音處理主要任務包括各種語音編碼器、回音消除器以及音調檢波器與發(fā)生器。語音編碼器包括：G.729，它能以市話(或長途電話)質量在低于8 kbps的速率上編碼語音信號；G.722，它能以自適應差分脈沖編碼調制(ADPCM)方案來在48kbps、56kbps及64kbps速率上對7kHz帶寬的語音信號進行編碼。此外，還有其它很多種語音增強功能，像舒適噪聲發(fā)生(CNG)及語音信號檢測(VAD)和幀丟失隱藏等，VAD通過只傳輸人耳能聽到的聲音來提高帶寬利用率，幀丟失隱藏可補償分組網絡中丟失數據幀，以及可吸收分組網絡中延時變化的動態(tài)抖動補償等功能。值得注意的是，這些增強功能對所感覺的語音質量具有很大影響，同時也是區(qū)分各種解決方案優(yōu)劣的關鍵。其它必須考慮的功能包括傳真、調制解調器直通、IP傳真(T.38)、IP Modem(V.150)以及IP文本(V.151)等功能。有許多專利權問題與各種IP編碼器有關，這可能會直接或間接地增加產品成本。在定義產品特性集以及選擇技術提供商時，開發(fā)商必須清楚這些問題。通話控制功能是一組協議，它能利用各種網絡元素(如各種類型的網關)來實現并超越一般的PSTN電話特性。此外，它還能提供用于建立并端接通話(或多媒體對話)以及橋接PSTN與分組交換網絡的手段。目前已經開發(fā)了幾種協議，包括H.323、媒體網關控制協議(MGCP)以及SIP等，早期采用H.323及SIP由于其相對簡單、可擴展及特性豐富而獲得了最多支持。應用軟件將最終決定設備的功能，無論是IP電話、ATA還是任何其它類似設備。同時，軟件還決定用戶界面、設備配置與管理，以及整體功能和可用模式。由于上述三種主要設備的發(fā)展有些互相獨立且經常改變，因此采用分層軟件架構很重要。這種分層架構還必須足夠模塊化，以便于集成、定制，以及便于由芯片提供商或系統(tǒng)集成商(或任何其它IP供應商)所設計的組件的發(fā)展。外部交換局(FXO)是VoIP設備需支持的新功能之一，它實際上是與PSTN線的接口。FXO不僅能在IP網絡掉線時使通話方可以使用PSTN，而且還能在同一設備中實現在PSTN與VoIP之間切換，還能使ATA盒接受遠程撥號，并根據所撥號碼或其它參數來將長途及國際呼叫接到更便宜的IP網絡上。最便宜的通話、遠程終端呼叫以及呼叫轉移等功能結合，充分利用了早期采用相同電話接口的模擬調制解調器技術經驗。

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