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1、 1. 语音数据包封装的实现与CODEC 不论在呼叫控制信令上采用何种协议，语音包的传输基本上都基于RTP（real-time transport protocol RFC 1889RFC 3350 ）协议在网络上传输。这是一种为传输实时媒体流而由IETF 制定的协议。几乎所有的 VoIP 相关产品，都利用RTP收发语音信息。语音包的结构如下所示，在 IP 层上封装后被送出到网络上，Payload 部分的信息量多少取决于所采用的编码方式。一般说来，在 VoIP 的世界里采用 G.729 编码的较多，而在运营商提供的IP电话服务中则是 G.711 较多。 G.711 是在 ISDN网中也被使用的
2、CODEC， 音质较好，但与 G.729 相比信息量较多。而 G.729 则是一种压缩率高且音质也较好的CODEC。在传输一路语音信息时，G.711所需的带宽是 64kbps，而 G.729 只需要 8kbps。两者一般都以 20msec间隔（这个间隔可变）发送数据包，因此我们可以推算出实际的包大小。语音信息是一种模拟信号， 而将语音转换成数据包首先需要将模拟信号转换为数字信号（数 - 模转换）。相信大家对此都有所了解，将模拟式的语音信息用数字式传输的过程大致如下图所示。现有的电话交换网中采用的编码方式是G.711（PCM ），在通话的两端必须采用同样的方式分别进行编码/ 解码操作才能实现语音
3、通话， 这里的编码 / 解码功能合称为 CODEC(COder/DECoder)。VoIP 应用中常见的两种具有代表性的CODEC 如下：G.711（PCM 方式： PCM 脉码调制：Pulse Code Modulation） 采样率： 8kHz 信息量： 64kbpschannel 理论延迟： 0.125msec 品质： MOS 值 4.10 G.729 （CS-ACELP 方式：Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction） 采样率： 8kHz 信息量： 8kbpschannel 帧长： 10msec 理论延迟：
4、 15msec 品质： MOS 值 3.9 接下来就以这两种 CODEC 为基础进行探讨。光使用 CODEC 将语音信息数字化还不算是将语音数据包封装完成。为了完成封包工作， VoIP 终端内置了被称为DSP （Digital Signal Processor ）的芯片。简单地说，就是对模拟信号编码后产生的大量数字信息进行实时处理的芯片。实际的封包过程，还需要使用RTP协议将语音数据包发送到网络上去。RTP包中，包括载荷类别（ CODEC 的类别）、序列号（语音包的顺序）、时间戳（语音名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -
5、- 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 包的发送间隔） 等信息，接受方就以这些信息为基础将收到的数字信息还原为模拟的语音信号。2. 计算语音数据包的大小和所需带宽实际的语音信息在 IP 层上封装后的数据包格式如下。IP Header(20Byte)+UDP Header(8Byte)+RTP Header(12Byte)+Payload(净载部分，可变长 ) 将语音信息封装为 IP 包在 3 层以上就必然产生40Byte 的额外开销，那么使用G.711/G.729 CODEC 分别以 20msec周期封装语音信息包的话，所生成的
6、包长度如下。G.711时每秒送出的包为： 100020msec 50pps 一路语音信息所需的带宽64kbps 50ppsPayload 大小Payload 大小 64000501280bit 160byte 语音包的长度为 200byte。G.729时每秒送出的包为： 50pps 一路语音信息所需的带宽8kbps50ppsPayload 大小Payload 大小 800050 160bit 20byte 语音包的长度为 60byte 。在实际应用中具体应该使用哪种CODEC 呢？仅从语音通话业务的角度来看是用哪一种 CODEC 都没有问题的。但是， 如果需要利用传真服务或是与VoIP 运营商
7、互联的话，就必须使用 G.711。而拥有多处分支机构的企业，用于分支间互联的往往不会是与LAN等同的10/100Mbps的线路。多数分支甚至还在用128kbps的线路互联。此时如果选择 G.711 的话，光是语音信息就有可能把可用带宽消耗光。有些产品支持为不同的连接对象使用不同的CODEC。利用这一功能，就可以做到在窄带连接上使用 G.729，而在宽带连接上使用G.711。如果采用这类产品，为了统一运用管理策略，可以考虑使用“分支间采用G.729；同一 LAN内采用 G.711”的设计。但如果有需要在分支间使用传真服务，则必须在分支间也使用G.711。此外，在进行带宽计算时， 还必须考虑二层上
8、的开销。 具体到采用以太网传输时，必须加上以太帧的开销。以太网传输所需的额外开销包括 前同步 (Preamble) ：7byte （为了通知帧发送开始而取同步的信号） SFD ：1byte （Start Frame Delimiter：数据帧开始部分） 对端 MAC 地址： 6byte 源 MAC 地址： 6byte 协议： 2byte （VLAN 时包含于 802.1q）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 802.
9、1q ：4byte （使用 VLAN时） FCS ：4byte 下面再举两个实例。实例 1：以太帧带 VLAN Tag Preamble：7byte SFD ：1byte 对端 MAC 地址： 6byte 源 MAC 地址： 6byte 802.1q：4byte （使用 VLAN时） FCS ：4byte 根据实例 1 的计算可知，在使用VLAN功能的以太网上，每个三层的数据包需要加上 28byte 的开销。实例 2：不带 VLAN Tag的以太帧 Preamble：7byte SFD ：1byte 对端 MAC 地址： 6byte 源 MAC 地址： 6byte 协议类别： 2byte FC
10、S ：4byte 根据实例 2 的计算可知，无 VLAN环境下，每个 3 层包在以太网上需要的额外开销是 26byte。最后来简单计算一下不同CODEC 下所需的实际带宽。计算的前提是 RTP包送出间隔为 20msec且 2 层上不使用 VLAN ，此时每个包需要附加还必须加上 40Byte（3 层以上的开销） +26Byte（2 层的开销） =66Byte 的额外开销。而每一秒钟共产生50 个包 （50pps） ， 因此除了净载的语音信息 （64kbps）外开销部分所占用的带宽是66Byte850=26.4kbps。由此得出 G.711 在实际传输中需要占用90.4kbps 的带宽，而在实际
11、的网络设计中一般都是按照每路通话100kbps来进行估算的。G.729所占的带宽是 34.4kbps ，虽然加上额外开销后它所需的带宽仍远低于G.711，但考虑到消耗带宽中包头的开销和净载分别占用的比例，不免令人觉得有些遗憾。这样，就需要采用包头压缩等技术来进一步提高带宽的利用效率了Codec BR NEB G.711 64 Kbps 87.2 Kbps G.729 8 Kbps 31.2 Kbps G.723.1 6.4 Kbps 21.9 Kbps G.723.1 5.3 Kbps 20.8 Kbps G.726 32 Kbps 55.2 Kbps G.726 24 Kbps 47.2 K
12、bps G.728 16 Kbps 31.5 Kbps iLBC 15 Kbps 27.7 Kbps 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - BR = Bit rate NEB = Nominal Ethernet Bandwidth (one direction) 根据我的使用经验，8K 的 G.729 加上 IP 封装后达到32K, 为了防封杀，还有的用户使用IP Sec设备将语音做成VPN，这样 G.729 加上 IP 封装，再加上 VPN 会达到 60 多 K。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -