电路交换和分组交换

        PSTN发展为电路交换网是为了更好地满足语音通信的需要,而像Internet这样的数据网发展为分组交换网是为了更好地满足数据通信的需要。尽管我们已经讨论过语音通信和数据通信的区别,但现在我们还要更精确地说明一下语音通信和数据通信在需求上的区别。这些区别十分显著,以至于在VoIP出现之前,一直用分离的物理网(具有独立的网络节点和链接)分别进行语音和数据传输。之所以很难在分组数据网上传输语音是因为语音传统上是使用电路交换技术进行传输的。电话用户和计算机用户在使用网络方面的区别如表4-1所示。
表4-1   电话用户和计算机用户使用网络的对比
电话用户和计算机用户使用网络的对比
       表4-1仅仅列出了在两人打电话时和两台计算机传输文件时的一些非常明显的区别。数字语音最多需要64kbit/s,这样的带宽在今天并不算什么。向语音提供高于64kbit/s的带宽也并不会使语音网络的功能变得更好。但是,在数字传输中,通常是受益于大带宽的,一些应用程序可以轻易占用1Gbit/s(1000Mbit/s)的带宽。传输速率的变化通常被称为突发量,在电路语音网中不存在突发量,但是在数据网中则很常见,在数据网中,有时候不同情况下运行同样的应用程序(例如:一个网络浏览器程序),其传输速率是不一样的,可能很低,也可能很高。
       数据突发比可从100:1达到1000:1。这意味着在客户机和服务器之间传送数据的平均比特速率可以低至IMbit/s,但是应用程序可以要求更短的传输周期,此时的比特速率可高达100Mbit/s或更高,但应用程序也可能被挂起和冻结或者运行失败。
       语音网的容错能力很好,这是因为人们可以自已进行错误识别和纠正,可以使用一些短语,诸如“好吧”,“我明白了”的,来进行肯定确认,或者使用“什么?”,“你能重复一遍吗?”之类的短语进行否定确认,这是对话双方之间的错误识别和矫正方式。这样就使得语音网免去了为了进行差错控制而增加的开销了。但是在文件传输中,却不能这样。如果一份文件传输到对端时发生差错,那么它就不能正确工作。就差错控制而言因为语音不能重传,所以如果要在语音网中进行差错控制是很困难的。数如文件传输就可以忍受),那么重传就可用作差错控制的手段。
网络时延
       对语音而言,网络时延必须很短,而且要稳定。对大多数数据网而言,它们希望时延能尽量低,但可以是不稳定的。没有人会在意文件的开头是否比文件结尾更快地到达了。因为不管怎样,在收到整个文件之前,我们都不会作任何处理。为了保证稳定的低时延,语音网络传统上采用了面向连接的方式,以此来提供,条可靠的传输链路。而数据网由于只需考虑保证实现最短的传输时延,所以通常采取无连接的传输方式。
       以上这些区别浓缩为一点就是:建立独立的网络去分别传输语音和数据比在一种网络上实现二者更容易一些。分离的数据网和语音网是需要的,但不是最理想的。如果链路和网络节点可以在语音和数据间更容易的共享,那么将会有更多吸引人的地方,如通过共享增加效率和节省传输费用等等。目前已经有一些融合语音和数据的方案,如ATM。但是这必须组建一种新的网络-ATM网络-一种对语音和数据都不是最佳的网络(所以ATM对这二者的细节需求都不甚关心)。从移植性和向上兼容性来看(更不用说从劳动量和花费上来看),把分组放在电路交换上,或是把电路传输的语音放在分组交换上,相比把两者都放在一个新的ATM交换上会更好一些。问题在于尝试哪一种方法以及如何实现。
       事实上,每当一个用户使用调制解调器把PC机和Internet连接时,他就是在利用电路交换网传输分组。在语音电路上发送分组已经出现了些问题,因为固定带宽的PSTN不能从容地处理突发数据的问题,取而代之的是,将适合语音的低带宽捆绑在一起,再提供给数据应用程序。结果,数据传输得很慢,并长时间地占用电路,从而导致PSTN拥塞。简单地说,VoIP是这样一种方式:把语音进行分组,使用分组交换网而不是PSTN进行传输。同时,VoIP已经尽最大努力,来提供PSTN语音用户早已认可了的服务水平。
       为什么语音和数据的融合如此困难呢?指出语音应用和数据应用的区别,并且为各自建立独立的网络是一回事,但是真正理解内含在网络中(像PSTN和Internet)的结构差别,并在很广范围内,注意到进行分组化语音之前要处理的基本问题,则是另外一回事了。

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