IP网络电话关键技术浅析.doc

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1、IP网络电话关键技术浅析随着Internet的普及基于TCP/IP网络技术的不断发展，IP的应用越来越丰富。IP网络电话的成功开发和应用预示了以IP为基础的新一代信息网络的出现，IP网络电话技术主要涉及语音处理、通信协议、网络安全管理技术。现对其进行逐一浅要的分析，有助于对TP电话技术的认识和了解。一、语咅处理技术IP网络电话涉及的语音处理技术主要是两个方面：一是在保证一定语音质最的前提下尽可能降低语音编解码比特率；二是在IP网络环境下保证一定的语音通话质量。前者主要是语咅编解码技术，包括静音检测；品者主要是分纟H.丢失补

2、偿和冋波抵消技术。在语音通话过程屮，时延过大会使声音冇不连续的感觉，而时延抖动感觉不是很明显。1、语音编解码忖前在PSTN屮普遍应用的是PCM语音编码，其比特率为64Kbit/s,语音采样频率是SKHzo它属于波形编码类型，其编码的最低比特率一般为32Kbit/s,即ADPCM,若要进一步降低其比特率，特别是低于16Kbit/s的低比特率编码方案，必须采用新的编码原理，这就是参数编码，乂称声码器技术Vocoder技术。它通过模拟人的发声器官，提取模型参数来降低话音信息编码率，IP网络电话推荐使用ITU-T定义的低比特率编码

3、，其比特率为5.3〜16Kbit/s,均为屮低复杂度编码算法，语音分组长度在30ms以下，语音质量良好。2静音检测静音检测又称语音活动性检测（VAD-VoiceActivityDetection）,它是一种静音压缩技术。在电话通信屮，每一方说话的时间和听对方说话的时间大体各占一半。即使在说话时还有停顿时隙，因此任一方对线路的占用率大约只有40%在电路交换屮，即使通话者不说话,也要占JU64Kbit/s的信道；在分组交换中市于传输通道是统计复川的，因此在通话者不讲话时可以不发送话音分组从而进一步降低话音比特率，这一技术的关键

4、就是如何检测说话者处于不发声状态，即VAD；检测的基木原理是判断话音信号能量，当低于一定门限值就认为静默状态。静音检测有两个技术难点：一是如何在噪声较大的环境中检测静音；二是“剪音”问题。所谓剪音是指话音还原时有一部分被剪切掉了，使人感到失真。解决这一问题的方法是在一组突发话音分纟R前增加一个话音分纟R进行平滑，话音突发后沿剪音也可用同种方法解决。在实际使用屮还有一个问题，如果静音期不发任何分组，即完全无声收听者反而会感到不白然，因此实用的静音压缩算法有两部分组成：1语音活动性检测器（VAD）：制定输入信号是话音还是背景噪

5、音。如果信号被确认为话音，就以编码算法规定的固定比特率对其编码，若是噪音，就以非常低的比特率对其编码,或者根木就不发送任何比特。2舒适噪音生成器（CNG）：接收方采用某种机制重构背景噪音的主要特征。噪声生成方法的设计必须保证解码器和编码器之间的同步。3分组丢失补偿在IP网络屮分组丢失是不可避免的。丢失的原因可能是线路误码或网络路由故障，更常见的原因则是传输时延过长或网络拥塞导致分纟fl被丢弃。由于低比特率声码器部是基于线性预测编码原理，当其值是通过以前历史值线性组合而得，因此通过内插的方法不难得到丢失分组的近似估计值。IT

6、U・T定义的标准编码的解码器部分都已包含分组丢失补偿这一功能。4回波抵消对于纯IP电话系统来说，由于语音信号的接收和发送经由不同的物理线路，也就是所谓的四线制，因此不存在冋音的问题。若IP网和PSTN互连通信双方至少一方是二线制电话，涉及有混合线圈的2/4线转换电路，就会产生I叶音。理论讲，混合线圈对端间的衰耗应为无穷大，这样IP电话发出的语音信号只能送到PSTN电话，不会串到对端。由于实际很难做到完全平衡，这样一部分将漏到对端返冋IP电话，如果传输时延过大，发话者就会感到明显的冋音，严重干扰通话。按照电话网的严格规定，单

7、向时延大于25ms就需考虑冋波问题，实际上单向时延达到100〜150ms人耳感觉尚可容忍。目前冋波控制均采用I川波抵消方法，即通过H适应方法估计冋波信号的大小，然后在接收信号屮减去此佔计值，此方法已专门芯片推出。在IP网络和PSTN互通情况下，冋波抵消功能一般由网关完成。二、IP语音通信协议IP语音通信协议应包含以下儿个方面：1语音通信控制协议语音通信控制协议就是电信网屮的呼叫控制信令，它包含地址信息、用户状态信息、音信号、DTMF信号等，这些信息是以控制分组的形式发送的。由于信令的重要性，采川可靠的传送方式，如果发生差错

8、可通过重发机制校正，因此此类协议采用TCP协议。2语音信息传送协议语音信息协议规定了语音分组应如何封装、复用和传送，包括具有语音检测功能的各种语音编码分组如何封装和标识。由于话音分组需要实时传送，不允许有大的时延，因此无法采用重发校错机制，即语音分组只能采用UDP协议。3会议电话控制协议会议电话应用一般