LTE基礎知識

2021-03-04 00:56:04 字數 3589 閱讀 1377

cs語音:在2g/3g網路中,語音一般由電路域交換(circuit switch,cs)系統提供,因此我們一般也稱之為cs語音。

ims語音: 當ip多**子系統(ip multi-media subsystem,ims)出現後,我們將ims提供的語音業務稱之為ims語音,一般也可以稱之為ps(分組域交換,packet switch)語音,這是因為ims需要通過分組域交換網路提供的ip通道與使用者終端進行互動。一般認為,ims語音是lte/eps階段提供的標準語音服務方案。

全ip網路:隨著ip技術的發展,電信網路逐漸廢棄了傳統七号信令網路,而全面轉向全ip網路,以第三代夥伴專案(3gpp,3rd generation partnership project)組織為例,lte 將採用全ip 化核心網,拋棄了當前2g/3g系統中的電路交換域,而將分組交換域進行研究,從而定義了全ip的長期演進/演進分組系統網路lte/eps(long term evolution/evolved packetsystem[1])。因此在lte/eps網路中cs語音將不可用。

由於語音業務對時延的要求比較高, 在目前的3g 及其以前的系統中, 都通過電路域承載。利用專用資源。

語音業務通過ip 承載已經成為發展趨勢。在lte( long term evolution) 系統中, 只存在分組域, 語音業務通過voip( voice over inter*** protocol) 承載。

lte 將採用全ip 化核心網,從而帶來對傳統電路域語音業務承載的變革。

cs回退(cs fallback)技術。使用cs 回退技術可把語音業務從lte 網路轉移到傳統的2g 或3g 網路,通過傳統的電路域進行語音承載。缺點:

cs 回退過程中將發生inter- rat 小區選擇或切換,因此帶來較大的呼叫建立延遲,且cs 回退要求2g/3g 網路與e- utran 網路重疊覆蓋,沒有傳統2g/3g 網路的新興運營商無法採用此方案。

sr- vcc 方案。一般認為,ims語音是lte/eps階段提供的標準語音服務方案,但是基於ims 的voip技術只支援在存在分組域的網路發起語音業務,無法保證使用者從e-utran 移動到geran/utran/cdma2000 1x網路後的語音連續性。為此3gpp 提出了基於ims 的sr- vcc 方案,此方案支援將分組域的語音業務切換到電路域,但需要運營商部署ims系統。

volga 方案。考慮利用lte 接入網路,以資料報方式封裝語音資料並透明傳輸到cs 域的msc伺服器,從而實現在即使不存在utran/geran/cdma2000 1x等傳統接入網路的情況下,利用e- utran接入網和傳統的cs 域核心網來提供cs 語音業務。此方案需在網路側增加volga 接入網路控制器(vanc)來實現語音業務管理。

voip建立在ip技術上的分組化、數位化傳輸技術,其基本原理是:通過語音壓縮演算法對話音進行壓縮編碼處理,然後把這些語音資料按ip等相關協議進行打包,經過ip網路把資料報傳輸到目的地,再把這些語音資料報串起來,經過解碼解壓處理後,恢復成原來的語音頻號,從而達到由ip網路傳送話音的目的。

表1 ip**服務與傳統**服務的比較

傳統的**網是以電路交換方式傳輸語音,所要求的傳輸寬頻為64kbit/s.而所謂的voip是以ip分組交換網路為傳輸平台,對模擬的語音頻號進行壓縮、打包等一系列的特殊處理,使之可以採用無連線的udp協議進行傳輸。

為了在乙個ip網路上傳輸語音頻號,要求幾個元素和功能。最簡單形式的網路由兩個或多個具有voip功能的裝置組成,這一裝置通過乙個ip網路連線。voip模型的基本結構圖如圖下圖所示。

從圖中可以發現voip裝置是如何把語音頻號轉換為ip資料流,並把這些資料流**到ip目的地,ip目的地又把它們轉換回到語音頻號。兩者之音的網路必須支援ip傳輸,且可以是ip路由器和網路鏈路的任意組合。因此可以簡單地將voip的傳輸過程分為下列幾個階段。

1、語音-資料轉換

語音頻號是模擬波形,通過ip方式來傳輸語音,不管是實時應用業務還是非實時應用業務,首先要對語音頻號進行模擬資料轉換,也就是對模擬語音頻號進行8位或6位的量化,然後送入到緩衝儲存區中,緩衝器的大小可以根據延遲和編碼的要求選擇。許多低位元率的編碼器是採取以幀為單位進行編碼。典型幀長為10~30ms.

考慮傳輸過程中的代價,語音包通常由60、120或240m s的語音資料組成。數位化可以使用各種語音編碼方案來實現,目前採用的語音編碼標準主要有itu-t g.711.

源和目的地的語音編碼器必須實現相同的演算法,這樣目的地的語音裝置幫可以還原模擬語音頻號。

2、原資料到ip轉換

一旦語音頻號進行數字編碼,下一步就是對語音包以特定的幀長進行壓縮編碼。大部份的編碼器都有特定的幀長,若乙個編碼器使用15ms的幀,則把從第一來的60ms的包分成4幀,並按順序進行編碼。每個幀合120個語音樣點(抽樣率為 8khz)。

編碼後,將4個壓縮的幀合成乙個壓縮的語音包送入網路處理器。網路處理器為語音新增包頭、時標和其它資訊後通過網路傳送到另一端點。語音網路簡單地建立通訊端點之間的物理連線(一條線路),並在端點之間傳輸編碼的訊號。

ip網路不像電路交換網路,它不形成連線,它要求把資料放在可變長的資料報或分組中,然後給每個資料報附帶定址和控制資訊,並通過網路傳送,一站一站地**到目的地。

3、傳送

在這個通道中,全部網路被看成乙個從輸入端接收語音包,然後在一定時間(t)內將其傳送到網路輸出端。t可以在某全範圍內變化,反映了網路傳輸中的抖動。網路中的同間節點檢查每個ip資料附帶的定址資訊,並使用這個資訊把該資料報**到目的地路徑上的下一站。

網路鏈路可以是支援ip資料流的任何拓結構或訪問方法。

4、 ip包-資料的轉換

目的地voip裝置接收這個ip資料並開始處理。網路級提供乙個可變長度的緩衝器,用來調節網路產生的抖動。該緩衝器可容納許多語音包,使用者可以選擇緩衝器的大小。

小的緩衝器產生延遲較小,但不能調節大的抖動。其次,解碼器將經編碼的語音包解壓縮後產生新的語音包,這個模組也可以按幀進行操作,完全和解碼器的長度相同。若幀長度為15ms,,是60ms的語音包被分成4幀,然後它們被解碼還原成60ms的語音資料流送入解碼緩衝器。

在資料報的處理過程中,去掉定址和控制資訊,保留原始的原資料,然後把這個原資料提供給解碼器。

5、數字語音轉換為模擬語音

**驅動器將緩衝器中的語音樣點(480個)取出送入音效卡,通過揚聲器按預定的頻率(例如8khz)播出。簡而言之,語音頻號在ip網路上的傳送要經過從模擬訊號到數碼訊號的轉換、數字語音封裝成ip分組、ip分組通過網路的傳送、ip分組的解包和數字語音還原到模擬訊號等過程。

語音編碼標準:itu-t g.711,資料速率為64kbit/s。

壓縮編碼標準:有itu-t g.723.

1和itu-t g.729,以及amr等,其中itu-t g.723.

1的資料速率為5.3kbit/s或6.3kbit/s,而itu-t g.

729的資料速率為8 kbit/s。

注:g.711往往需要進一步壓縮,因此它是其它語音編碼演算法的輸入源。

語音傳輸技術:先利用rtp/trcp協議進行處理,再交給udp進行傳輸。

voip利用rtp實時傳輸協議傳送資料。rtp是乙個基於無連線udp的應用協議,udp是無連線的,它不會對資料報的傳送提**答和跟蹤,這樣rtp也不會重新傳送網路的丟包,這就要求網路傳輸中應盡可能減少資料報的丟失;此外,按照tcp的應用協議,rtp也沒有直接的碰撞控制,以致於因為傳送者傳送太多太快的資料報,接收者將被淹沒。為了克服這個問題,rtp應用程式總是以固定速率傳送資料報,這就要求網路能夠盡量以固定的速率傳輸資料報。

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