服務供應商競逐激烈 影響不同VoIP用戶端設備的設計

2005-05-26
隨著VoIP(Voice over IP)逐漸成為消費者和企業通訊的主要方式,服務供應商正努力蒐集客戶意見,希望從目前的用戶端設備身上學到一些經驗,然後運用這些知識改良下個世代的產品...
隨著VoIP(Voice over IP)逐漸成為消費者和企業通訊的主要方式,服務供應商正努力蒐集客戶意見,希望從目前的用戶端設備身上學到一些經驗,然後運用這些知識改良下個世代的產品,進而提升VoIP使用感受。  

有線電視業者、提供ADSL服務的電話公司(傳統電信業者)以及未提供寬頻服務的VoIP新創公司等三大服務供應商,分別採取不同策略爭取同一群客戶,這將對VoIP用戶端設備的設計造成重大影響。  

 

首先,針對有線電視業者、提供ADSL服務的電話公司(傳統電信業者)以及未提供寬頻服務的VoIP新創公司等三大VoIP服務供應商,介紹其各自在VoIP市場的發展現況。  

VoIP新創公司提供終端配接器  

許多公司在過去幾年裡成立,他們不靠傳統電信業者的既有電話網路,而是另闢蹊徑為消費者和企業提供電話服務,藉此與傳統電信業者競爭。這些新創公司的策略是透過現有寬頻線路提供VoIP服務給消費者和企業,這些寬頻線路可以是任何供應商提供的有線電視線路、銅線路或無線通訊。由於不需要租用線路或設備,所以傳統電信業者無法向這些新創公司收取任何費用。  

每當VoIP服務供應商爭取到一位新客戶,業者通常會把一部終端配接器(Terminal Adaptor)提供給消費者,讓他能夠使用VoIP服務。終端配接器其實只是標準類比電話和數位寬頻網路之間的橋接裝置,其功能之一是扮演類比電話所欲連接的電信局端設備,同時提供消費者預期的各種電話功能,包括電話電源供應、響鈴、把類比訊號轉換成數位以及把數位訊號轉成類比,這些功能通常是由用戶線路介面電路(Subscriber Line Interface Circuit,SLIC)和編碼解碼器(codec)提供。  

SLIC和編碼解碼器現有單獨元件可供採購,也有廠商將其整合為單一CMOS元件。終端配接器的另一項功能是做為介面連接到乙太網路等區域網路,讓類比電話用戶也能透過封包數據網路與外界通訊。圖1所示即為終端配接器的方塊圖。  

由於VoIP在全球日益流行,設備製造商為建立經濟規模優勢,已開始發展符合全球電信法規的產品,令其在所有地區都能正常操作。要達成此目標,製造商必須注意SLIC與全球電信規格的相容性。  

早期產品所用的獨立式固定功能SLIC元件若要滿足不同國家的電信規格,就必須更換多顆外部離散零件。把CMOS SLIC和編碼解碼器整合至單顆元件的新產品則提供更強大的軟體可程式能力,使得一套設計就能支援不同電信規格,不需更換任何外部零件。透過這類解決方案,VoIP服務供應商即可獲得符合全球電信法規的解決方案,讓用戶能夠帶著他們的設備到處旅行。  

終端配接器的另一趨勢是在VoIP服務和地區電信公司(RBOC)的標準電話服務之間做出區隔,此趨勢也適用於整個VoIP產業。迄今為止,更低價格以及由標準服務提供的更多功能仍是VoIP的市場區隔要素。提供寬頻電話是區隔VoIP服務與標準POTS服務的另一種方式,標準POTS電話的頻率響應範圍先天就受到200Hz到4kHz的頻寬限制,因此雖然人耳理論上能聽到20Hz至20kHz聲音,但多數人已接受電話系統的頻率響應範圍限制。  

VoIP服務供應商若能擴大其產品的頻率響應範圍,他們就能提供音質更佳的電話系統,進而為使用者帶來更真實的語音話質和音樂。標準寬頻產品把通話的頻率響應範圍增加至50Hz至7kHz,讓用戶享受傳真度更高的通話體驗。VoIP服務供應商現能改善使用者經驗,提供更多誘因讓消費者和企業改用VoIP服務。  

就在終端配接器獲得廣泛採用的同時,網路電話也開始流行。網路電話是一種數位電話,但它不需要SLIC元件,類比輸入會立即轉換成數位資料,所有常用的電話功能都由一顆中央處理器以數位方式執行。  

Vonage和8x8等VoIP新創公司最早將VoIP服務大規模提供給消費者,他們目前在世界許多地區都擁有大部份市場,包括美國在內。  

有線電視業者提供具語音功能的纜線數據機  

有線電視業者近來對於推出VoIP服務相當積極,主要原因就在於有線電視業者的核心策略是徹底取代傳統電信業者。藉由提供傳統的有線電視節目、資料服務(纜線寬頻)和語音電話服務,有線電視業者現能讓消費者獲得「三重享受」。有線電視業者提供視訊和寬頻資料服務已有很長一段時間,足以讓他們將這兩種服務的可靠度提升至相當水準。就在有線電視業者建置以IP為基礎的系統以支援寬頻資料服務時,他們也同時獲得完整的基礎設施,很容易就能用來支援語音服務─儘管所採取的方法可能有別於傳統電信業者。有線電視業者當前面臨的最大挑戰在於他們必須使用以IP為基礎的基礎設施,同時讓其標準電話服務的品質和可靠度達到同樣水準。  

許多有線電視業者也和前述VoIP新創公司一樣利用終端配接器提供VoIP服務,這使其得以將多種功能整合至一組硬體,避免影響既有的視訊和資料服務,只不過隨著VoIP漸成主流,具備語音功能的纜線數據機終將成為實質標準(圖2)。  

隨著具備語音功能的纜線數據機獲得更廣泛採用,某些趨勢正在浮現,其中較顯著的之一是尋找成本更低的終端配接器,和具備語音功能的纜線數據機。有線電視業者和新進VoIP服務供應商一樣,通常會為使用者提供所需硬體,讓使用者不必自行購買語音纜線數據機,因此將硬體成本降至最低就等於增加利潤。有線電視業者的另一項趨勢是讓纜線數據機內建備用電池,為了提供高品質和可靠的服務,有線電視業者必須確保他們的電話在停電時仍能正常操作。許多大型纜線數據機製造商已開始提供不同款式的產品,它們會內建一顆或多顆電池,使其在停電時仍能提供數小時的通話服務。  

在此同時,採用更低功耗的電子零件也蔚為風潮。備用電池必須蓄存電力才能發揮作用;如果語音纜線數據機的零件消耗備用電池電力的速度太快,消費者就不可能感到滿意。雖然日益精密的半導體製程可以減少系統的數位零件功耗,但是含有大量類比電路的SLIC和編碼解碼器仍須改進其架構,才能進一步降低功耗。  

典型的SLIC和編碼解碼器系統至少需要由電池提供三組電源:一組3V或5V電源給編碼解碼器,一組高壓電源給SLIC做為電話的響鈴電壓,第三組則是中等電壓的電源,其幅度必須能讓聲音訊號在線路上傳送一段適當距離。傳統上,不具備程式設定能力的獨立式SLIC元件會使用兩組固定電壓電源,這可能導致大量電力浪費,因為設計這些固定電壓的電源時,必須確保它們在最大負載和最長迴路條件下仍能正常操作;但在多數情形下,用戶的電話線路並不會出現最大的負載或迴路長度,因此系統設計所預留的額外功率就會變成浪費,並以熱量形式散逸,這可能導致備用電池的電力大量流失,縮短系統在停電時的工作時間。  

解決這個問題的方法之一是採用電壓追蹤式電池電源(Tracking Battery Supply)。對於將CMOS SLIC和編碼解碼器整合為單一電源的產品,我們還能將直流轉換控制器整合至該元件,使其提供響鈴或透過線路傳送音訊所需的電池電壓。電池電源追蹤功能會偵測線路實際所需電壓,再將電池的輸出電源調整至該電壓值,使得通話過程的電力浪費減至最少。將追蹤式電池電源功能整合至SLIC/編碼解碼器元件可以增加備用電池的供電時間,讓用戶在停電時仍享有最長的通話服務時間。  

傳統電信業者擁有交換網路  

就VoIP服務而言,世界各地的傳統電信業者(ILEC)有可能是最大輸家。標準電話服務傳統上是由交換網路提供,傳統電信業者對於既有網路的龐大投資使他們必須儘可能利用這些網路,這也是傳統電信業者最慢提供VoIP服務的原因。然而傳統電信業者近年來已發現電話線路的數目正在下降,因此他們終於瞭解若要保住客戶,就必須提供產品對抗有線電視業者的三重服務。傳統電信業者短期內會與衛星電視供應商合作提供三重服務,但就長期而言,傳統電信業者會建置光纖基礎設施,並將線路接到住宅附近和家庭內,再經由它直接提供視訊服務。有趣的是,雖然傳統電信業者早就提供以交換網路為基礎的電話服務,透過電話設備提供VoIP服務卻也成為很重要的要求。傳統電信業者將VoIP定位為傳統POTS服務的附加功能,他們期望用戶付費使用標準POTS地面線路撥打市內電話,同時付費使用VoIP服務撥打某些長途電話,這樣傳統電信業者既能繼續利用他們在現有交換網路的投資,又能提供VoIP服務降低長途電話成本,進而對抗新進VoIP服務供應商和有線電視業者的步步進逼。  

傳統電信業者和有線電視業者一樣,多半會利用終端配接器在不影響既有設施的情況下迅速提供VoIP服務,但由於傳統電信業者是透過ADSL提供寬頻服務,因此具備語音功能的ADSL數據機(圖3)勢將成為全球傳統電信業者所採用的標準硬體;事實上,這種現象已在日本出現,Yahoo Broadband和其他業者早就在當地提供VoIP服務一段時間了。  

傳統電信業者可以透過交換網路提供穩定可靠的電話服務,這是他們勝過VoIP新創公司和有線電視業者的優勢。消費者早已習慣家裡的電話隨時暢通,就算停電或惡劣天氣也是如此,美國和歐洲的消費者對此要求尤其嚴格。除此之外,交換網路還會在通話雙方之間提供一條專用線路,因此通話過程幾乎不會出現任何的延遲或回音。IP網路原本是用來傳輸資料,而非即時語音,再加上語音封包不一定會按順序到達接收端,所以需要進行重組,這些問題可能增加通話過程的延遲時間,甚至出現回音。雖然目前的VoIP通話品質已遠超過早期VoIP服務,但它仍無法達到標準交換網路的穩定性,因此傳統電信業者可利用其線路品質優勢提供標準電話服務,再以VoIP做為加值服務。相形之下,有線電視業者或VoIP新創公司只能提供VoIP服務,他們還無法證明自己有能力提供可靠的電話服務。  

觀察傳統電信業者提供VoIP服務時所使用的硬體即可發現,它們有數個地方不同於其他VoIP服務供應商所使用的硬體。傳統電信業者正如所預料的,也在尋找最低成本的解決方案,因為終端配接器和具備語音功能的ADSL數據機都是由廠商提供給用戶,不另外收取費用。然而這些產品並不像語音纜線數據機一樣提供備用電池功能,因為它們可直接從標準電話線路取得所需電源,這表示當VoIP服務無法使用時,消費者仍可繼續使用電話服務。從全球能源消耗的觀點來看,減少用戶端設備功耗仍然相當重要,因此SLIC功能最好使用追蹤式電池電源。傳統電信業者也想支援寬頻音訊,這不僅是為了和標準電話產品競爭,也因為他們必須和有線電視業者和VoIP新創公司一較高下。  

傳統電信業者的用戶端設備會內建一組或多組DAA電路,這或許是它們與其他廠商產品之間的最大差異。電信業者將DAA導入終端配接器和VoDSL數據機設計做為標準電話服務和VoIP的匯合點,使得這些VoIP產品同時擁有數位介面和電話線路介面─前者用來連接至封包網路,後者則能連接至地區電話公司的傳統交換網路。  

什麼是DAA?  

DAA(Direct Access Arrangement)是一種電話線路介面,它能做為傳統雙絞線電話線路的末端,同時在類比數據機、傳真機、電話和答錄機等應用中模擬類比電話功能。DAA將用戶端設備和電話線路/局端設備的電路隔離,這樣當某一端發生故障時,另一端比較不會受到永久性影響。DAA對於許多功能的實作也很重要,例如來電號碼顯示、響鈴偵測和數字撥號。VoIP設備的DAA可將用戶連接至交換網路和撥打普通電話,它還能將以數位封包為基礎的數據網路電話轉換成地區交換網路所使用的類比訊號,反之亦然。DAA必須符合各國主管單位所制定的電氣規格要求,產品也要通過測試和取得認證,確保它們符合每個國家的要求,然後才能在當地銷售。  

將DAA整合於VoIP用戶端設備  

把DAA整合至VoIP用戶端設備後,消費者就能享受更簡單的產品操作和更強大的安全防護等多項好處,例如DAA可於寬頻服務無法使用或過份壅塞時提供備用的標準電話服務,或是在停電時將線路轉接到交換網路。電話公司的局端設備會提供電池備用電源,因此就算發生停電,這些電話還是能繼續使用。  

連線至交換網路對許多其他應用也很重要,例如撥打「911」緊急電話、為地區性服務(Location Ser-vice)提供電話轉接功能,以及讓電話設備相容於住宅保全系統。當民眾撥打緊急電話時,業者必須確保該電話立即接通,不能出現通話被切斷或是線路品質不良的現象。許多消費者較傾向由用戶端設備偵測緊急電話是否已經撥出,他們還希望用戶端設備將緊急電話經由DAA連接至交換網路,而不是透過IP網路連接他們的緊急電話。在美國,當民眾透過交換網路撥打911緊急電話時,警方立即就能找出撥號者位置;VoIP電話卻不一定如此,因為民眾可在世界許多地區用同一組VoIP號碼撥打電話,不受所在位置的影響。某些VoIP服務供應商允許用戶申請服務時登記他們的所在位置,只要用戶隨後沒有移動,VoIP服務供應商就能將911電話轉接至緊急服務,並向警方報告該號碼的位置。  

但由於VoIP設備是一種可攜式產品,又能連接至任何寬頻網路,所以服務供應商針對特定電話號碼所記錄的實際位置可能有誤,主管單位也無法保證他們知道VoIP緊急電話是從那裡撥出。曾有報導指出許多住宅保全系統無法和VoIP系統搭配,因此消費者若想讓他們的保全系統發揮作用時,就必須在VoIP服務之外提供另一條暢通的標準電話線路。傳統電信業者視此為其優勢,VoIP新創公司和有線電視業者則非如此。  

DAA還能協助架設VoIP通話伺服器(Call Server),讓消費者以低成本撥打長途電話到一個或多個地方。消費者若想經常撥打電話到某個地區,那麼無論他們在世界任何地點,都可以先撥VoIP電話到一部能接聽封包電話的通話伺服器,等到通話伺服器接聽電話後,再由其透過交換網路以市內費率完成最後一段連線,後面這個部份就要用到DAA介面。若採用專用數據網路,那麼除了維護這些專用數據網路所需的成本之外,這些VoIP通話等於完全免費。  

電話公司的寬頻語音設備會利用DAA提供IP和傳統電話服務,此時,下列DAA功能就變得非常重要:  

‧斷線入侵偵測(On-hook Intrusion Detection):協助判斷另一隻並聯手機是否已被拿起  

‧第一類和第二類來電號碼顯示  

‧極性反轉偵測:在世界某些地區,此功能對於來電號碼顯示服務很重要  

‧符合全球電信法規:使得同一部用戶端設備能夠銷售至世界各地,這對於用戶端設備製造商減少設計數量和它們所攜帶的SKU極為重要。通常只有矽晶DAA才具備這項能力。  

‧高突波電壓保護:用戶端設備有許多功能,其價值通常超過普通電話,因此DAA對於高突波電壓的抵抗能力就變得極為重要,例如暴雨閃電所導致的瞬間突波,這樣才能減少產品的回修率。  

‧強大的軟體可程式能力,讓產品滿足世界各地區的不同要求,同時適應不斷改變的電信法規。它還能讓用戶端設備提供現場升級能力。  

由消費者決定最終優勝者  

到最後,消費者最重視的功能會決定誰能取得優勢。為了讓消費者相信有線電視比衛星電視更可靠,有線電視業者早就將衛星電視容易受到大雨影響的弱點做為其廣告活動的主要訴求。諷刺的是,有線電視業者現在卻要用可靠性不如傳統電信業者的技術提供語音服務,而這些電信業者卻是衛星電視公司的合作夥伴。為了發揮他們在語音服務可靠性的優勢,傳統電信業者在用戶端設備中使用DAA的頻率會越來越高,以便將交換網路服務的可靠性以及IP服務的低成本優勢結合在一起。  

由於IP語音服務需要寬頻網路連線,這也給傳統電信業者一個機會銷售他們的ADSL服務。傳統電信業者的最終目標是提供比過去更多的服務,進而從消費者身上創造更大營收;經由這種方式,消費者將願意為他們所得到的更大價值付出更多費用。但另一方面,這也表示傳統電信業者必須繼續投資發展基礎設施,使其得以透過現有電話線路提供ADSL服務,否則就要承受客戶流失至VoIP新創公司或有線電視業者的更糟後果。  

雖然消費者可以分開選擇他們的語音、視訊和資料服務,但是考慮到訂購多種服務的優惠價格以及未來只有一份帳單的方便性,若能由一家供應商同時提供三種服務(或是由多家供應商合作提供,例如VoIP新創公司或傳統電信業者與衛星電視供應商的合作),消費者將能享受更多好處。若消費者只要最低成本的VoIP服務,而不在意收到多份不同服務的帳單,那麼VoIP新創公司可能就是他們的選擇。  

消費者若很重視語音服務的可靠性,那麼合理選擇是由傳統電信業者(加上衛星電視供應商)為其提供語音、視訊和資料服務。如果消費者想要避免電視服務受到大雨的影響而出現任何中斷,那麼有線電視業者所提供的語音、視訊和資料服務就是最佳選擇。最終而言,由不同類型的公司提供這些服務可以降低價格,鼓舞創新,消費者也將因此獲益。  

(本文作者任職於Silicon Lab.)  

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