數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的回聲消除技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)在全球的普及導(dǎo)致了創(chuàng)新和應(yīng)用的爆炸性發(fā)展。這個(gè)趨勢(shì)還將繼續(xù)（主要由消費(fèi)需求推動(dòng)），因此電信運(yùn)營(yíng)商注定要在數(shù)據(jù)通信占主導(dǎo)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中支持話音業(yè)務(wù)。
　　盡管數(shù)據(jù)通信現(xiàn)在已經(jīng)超過(guò)了話音業(yè)務(wù)，服務(wù)提供商的主要收入仍然來(lái)自傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)。為了保護(hù)這個(gè)收入來(lái)源，電信運(yùn)營(yíng)商必須保持當(dāng)前話音業(yè)務(wù)的質(zhì)量，并且創(chuàng)建支持各種新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。下一代網(wǎng)絡(luò)需要在這些新型業(yè)務(wù)到來(lái)時(shí)，能夠利用這些業(yè)務(wù)的優(yōu)點(diǎn)。
　　話音業(yè)務(wù)在無(wú)線、有線、電路交換以及分組交換網(wǎng)絡(luò)中，均至關(guān)重要，而話音質(zhì)量作為一個(gè)保持因素，是一項(xiàng)基本要求。
　　什么是回聲？
　　回聲是由于聲波反射導(dǎo)致的聲音重復(fù)。在電信網(wǎng)絡(luò)中，如果說(shuō)話人聽(tīng)到自己講話的延遲后的聲音，則存在回聲問(wèn)題。
　　呼叫者是否聽(tīng)到回聲，依賴于電路中網(wǎng)絡(luò)延遲的程度和回聲幅度（音量）。端到端延遲（也稱為"等待時(shí)間"）是最重要的因素，它是從呼叫的一端產(chǎn)生聲音到聲音被另一端接收所經(jīng)歷的時(shí)間。往返延遲是回聲反射所花費(fèi)的時(shí)間，它大約是端到端延遲的兩倍。
　　如果往返延遲超過(guò)10毫秒(ms)，則人耳就會(huì)注意到回聲的存在，因而導(dǎo)致話音質(zhì)量下降。
　　回聲源
　　在電信網(wǎng)絡(luò)中存在兩種類(lèi)型的回聲：電氣回聲和聲學(xué)回聲。
　　電氣回聲
　　電氣回聲是由于模擬本地環(huán)中的阻抗不匹配造成的。舉例來(lái)說(shuō)，如果使用了混合規(guī)格的電線，或者存在未使用的分接頭和負(fù)載線圈（用于延長(zhǎng)信號(hào)傳輸距離的裝置），則會(huì)產(chǎn)生電氣回聲。在公共交換電話網(wǎng)(PSTN)中，電氣回聲主要是由于轉(zhuǎn)換器造成的。
　　轉(zhuǎn)換器將2線本地環(huán)分接成兩對(duì)獨(dú)立的線。一對(duì)用于發(fā)送路徑，另一對(duì)用于接收路徑。轉(zhuǎn)換器傳遞了大部分信號(hào)。但是，2線環(huán)路與4線設(shè)備之間的差別導(dǎo)致了接收信號(hào)的一小部分"泄漏"到發(fā)送路徑上。由于遠(yuǎn)端在接收信號(hào)的同時(shí)又返回了一部分信號(hào)，因此說(shuō)話者聽(tīng)到自己說(shuō)話的回聲。
　　電氣回聲在本地呼叫上不成為問(wèn)題，這是因?yàn)橄鄬?duì)較短的路徑不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的時(shí)間延遲。
　　在今天的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中，2線分接成4線的位置通常也是模/數(shù)轉(zhuǎn)換的位置。無(wú)論轉(zhuǎn)換器或者模/數(shù)轉(zhuǎn)換是在同一臺(tái)設(shè)備還是兩臺(tái)不同設(shè)備中進(jìn)行，2線－4線轉(zhuǎn)換造成阻抗不匹配，因而導(dǎo)致回聲。

　　聲學(xué)回聲
　　聲學(xué)回聲也稱為"多徑回聲"，它是由電話機(jī)揚(yáng)聲器與話筒之間的聲學(xué)耦合問(wèn)題導(dǎo)致的。在無(wú)線電話和有線電話，或者在揚(yáng)聲器電話的免提設(shè)備中都會(huì)出現(xiàn)這種回聲。這些問(wèn)題是由低質(zhì)量的電話聽(tīng)筒、周?chē)h(huán)境中的回聲（例如在汽車(chē)、旅館或工廠中）或者電話聽(tīng)筒串話造成的。
　　回聲傳播時(shí)間
　　如前面所討論的，當(dāng)話音電路的往返延遲大于20ms時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生回聲問(wèn)題。在PSTN中，大部分延遲是由傳輸媒介的傳播時(shí)間導(dǎo)致的，傳輸媒介也就是長(zhǎng)途中繼線中的傳輸設(shè)備和傳輸器件。這個(gè)延遲被稱為"網(wǎng)絡(luò)延遲"或"傳播延遲"。
　　傳輸系統(tǒng)的速度是決定是否能感覺(jué)到回聲的重要因素。這就是在本地PSTN呼叫中通常聽(tīng)不到回聲的原因，盡管實(shí)際上本地呼叫確實(shí)存在由于轉(zhuǎn)換器和其他因素導(dǎo)致的電氣回聲。
　　在分組網(wǎng)絡(luò)話音的情況下，還有其他幾種重要延遲（除了網(wǎng)絡(luò)延遲之外）來(lái)源，包括：處理延遲（例如分組、壓縮/解壓等）、交換/路由選擇延遲以及緩存延遲。由于存在這些附加的延遲來(lái)源，在電路交換網(wǎng)絡(luò)中可能聽(tīng)不到的回聲在等效的分組網(wǎng)絡(luò)中會(huì)引人注意。因此，電路交換網(wǎng)絡(luò)與分組網(wǎng)絡(luò)之間的連接需要進(jìn)行高質(zhì)量的回聲消除。
　　什么是回聲消除？
　　回聲消除器是一種在來(lái)自遠(yuǎn)端的信號(hào)在本地端設(shè)備發(fā)出回聲后檢測(cè)并消除其回聲的裝置。
　　在電路交換長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)中，回聲消除器位于與長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)連接的大城市中心局。這些回聲消除器消除由長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)延遲造成的明顯的電氣回聲。
　　當(dāng)話音呼叫延遲超過(guò)可接受的界限（例如在一個(gè)長(zhǎng)途呼叫中），電信運(yùn)營(yíng)商將在呼叫的兩端提供兩個(gè)回聲消除器。每個(gè)消除器保護(hù)遠(yuǎn)端，防止其接收到在本地端產(chǎn)生并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)返回的任何回聲。
　　回聲消除器"指向"回聲源（轉(zhuǎn)換器）的方向，并且遠(yuǎn)離從該回聲消除器的工作中受益的一端。
　　回聲消除器包含三個(gè)主要功能組件：