VoIP是什么

VoIP被稱為IP電話，從廣義上講，只要在話音的呼叫過程中涉及到了IP協議，就可以把這類呼叫統稱為VoIP。VoIP業務一般是指在以IP協議為網絡層協議的計算機網絡中進行的話音電信。

VoIP通常被稱為 IP 電話，是 Voice Over IP 的縮寫，從廣義上講，只要在話音的呼叫過程中涉及到了 IP 協議，就可以把這類呼叫統稱為 VoIP。VoIP 業務一般是指在以 IP 協議為網絡層協議的計算機網絡中進行的話音電信。由于 IP 電話業務在整個信息傳遞過程中，中間傳輸段采用 IP 包方式，信息根據 IP 協議分成一個一個分組進行傳輸，每個分組上都有目的地址與分組序號，分組沿不同的途徑到達目的地，到目的地后再還原成原來的信號。

VoIP 的特點

VoIP 技術是通過對模擬話音信號進行數字化編碼和壓縮處理后生成壓縮幀，然后轉換為 IP 數據包在 IP 網絡上進行傳輸，從而實現在 IP 網絡上進行話音電信的目的。由于 VoIP 技術的應用促進了網絡資源的利用，降低了話音業務的實現成本，從而節約用戶電信的費用。IP 電話業務具有下述特點：

(1)由于目前的 IP 網是為非實時數據業務設計的，因此在 IP 層面并不支持差錯檢出和糾錯的能力，IP 網這種“盡力而為”的特點，使得 VoIP 無法具有和傳統電話一樣高的可靠性和良好的話音質量，特別是在 IP 網絡發生擁塞時，話音質量難以保證。

(2)由于采用了復用技術，VoIP 業務中的話音信息的傳送不需要占用固定信道，同時壓縮技術的采用，甚至可以將話音信息壓縮到 8kbit／s，即使加上相應的開銷，其帶寬也不過為十幾 kbit／s，比其話音傳送所占用的帶寬相對較低。

(3)IP 電話采用信道利用率較高，由打包所帶來的各種協議開銷使實際的信道利用率平均在 60％左右。

(4)由于 IP 網絡的異步時分復用和存儲轉發的特點，使得 VoIP 的話音信息傳送延時一般較長，可達百毫秒量級，由于 IP 網絡中節點性能的不確定性，也使得分組信息的時延并不固定，并且在傳輸過程中可能出現分組信息丟失的現象。

(5)由于 IP 協議屬于無連接電信方式，因此不需要復雜的信令開銷，但這種特點也使得電信的服務服務質量(QoS)難于有效地保證。

(6)緊急呼叫等安全問題還有待進一步解決。

VoIP 的種類

(1)電話到電話(Phone-Phone)的 VoIP 業務

是指電話網中的一臺普通電話機到電話網中的另一臺普通電話機通過 IP 網絡進行通話。這種業務相當于把傳統電話業務將 IP 網絡作為中繼網絡。由于 IP 網絡復用的特點，能夠使得長途的中繼成本迅速降低。對用戶而言，這種電話與傳統電話的使用方法基本一樣，不需要任何附加的軟、硬件設備。在網絡上，為了實現 IP 網和傳統電信網的連接，將傳統網的話音信號轉換成數據分組，在 IP 網和傳統電信網之間需要配置 IP 電話***，這些***負責話音信號與話音分組間的轉換。其結構如圖所示。

由于這種類型的 VoIP 業務涉及到不同網絡，所以要在電信網絡上增設互通功能即***設備。它需解決的主要問題包括：***功能結構、PSTN 和 IP 電話系統的信令互通、編號與尋址、撥號方式(二次或者一次撥號)、選路(即 IP 網內如何選定下一跳 IP 電話***)等技術內容。

(2)PC-PC 的 VoIP 業務

PC-PC 的 VoIP 最早是指利用 PC 機在 IP 網上實現通話，連接在 IP 網上的計算機配置傳聲器、耳機、話音采集卡和 IP 電話軟件后，相互之間就可以進行話音電信，這就是 VoIP 產生的最初模型；隨著網絡的發展和技術的進步，目前的 PC-PC 則泛指所有能直接提供 IP 接口的終端間的電信，包括計算機或 IP 電話終端。其結構如圖所示。

PC-PC 的 VoIP 電話將是未來電信發展的一個方向：為了能夠實現不同 PC 終端間的電信，對這類 VoIP 業務的技術研究應當包括網絡的體系架構和部件功能、呼叫控制協議、網絡用戶管理和資源管理、編號與尋址、網絡的服務質量、媒體信息的封裝算法等內容。

(3)PC 到電話和電話到 PC 的 VoIP 業務

由于呼叫的雙方中，有一方采用了 IP 直接到終端的方式，因此在電信網只需要在電話一側引入***即可，這種 VoIP 可以實現 PC 終端通過 IP 網發送和接收來自傳統電話網的呼叫，分組話音經 IP 網傳輸后到達 IP 電話***(或用戶)，***負責分組話音與傳統話音信號之間的轉換，然后再經過傳統電信網到被叫用戶或從傳統電話網到電話***經過 IP 網到 PC 終端。

從某種意義上講，這種類型的 VoIP 也可以理解為這是一種傳統電信同 IP 網互通時的一種模式。因此對這類 VoIP 業務的研究除了要研究上面提到的技術外，還要額外考慮與互通相關的內容，包括不同終端設備間編號和地址的轉換等問題。

VoIP 的關鍵技術

VoIP 完全建立在 IP 網絡的基礎上。傳統的 IP 網絡主要用來傳輸數據業務，采用面向無連接技術，提供盡力而為的服務，存在丟包、失序到達和時延抖動等弱點。語音通信屬于實時業務，對時序和時延等有嚴格的要求，因此必須采取特殊措施來保證一定的服務質量。VoIP 的關鍵技術包括信令技術、編碼技術、實時傳輸技術、服務質量保證技術以及網絡傳輸技術等。

1．信令技術

信令技術是順利完成電話呼叫和保證話音質量的前提。目前 VoIP 的主要信令體系包括國際電信聯盟電信標準化部門(ITU-T)制定的 H．323 系列和互聯網工程任務組(Intemet Engineering Task Force，IETF)制定的 SIP。與 H．323 相比，SIP 的主要優點在于它的簡單性、靈活性和易擴展性。SIP 僅用于初始化呼叫，而不是傳輸多媒體數據，因而帶來的附加傳輸代價很小。因特網體系結構模型如圖所示。從圖中可以看出 SIP 在因特網協議棧中處于第 5 層，與 HTTP、FTP 和 SMTP 在同一層面。SIP 是基于文本的協議，可以集成到任何 HTTP 網頁上，這有助于 SIP 的加快實施。目前，在因特網上基于 SIP 的應用相當廣泛，如 Microsoft 已經選擇 SIP 作為其實時通信策略，并在 Microsoff XP、Pocket PC 和 MSN Messenger 中進行了部署。Microsoft 同時宣布 CE．net 的 F 一個版本將使用基于 SIP 的 VoIP 應用接口層，并承諾向用戶 PC 提供基于 SIP 的語音和視頻呼叫。SIP 的統一資源定位符(Uniform Resource Iocator，URI)甚至可以嵌入到 W 曲或其他超文本鏈路中，用戶只需用鼠標一點即可發出一個呼叫。SIP 還具有建立呼叫快、支持傳送電話號碼等特點。

2．語音處理技術

語音壓縮編碼技術是 VoIP 技術的重要組成部分。目前，主要有 ITU-T 定義的 G．729、G．723／G．723．1 以及 iIBC 等。由于在 IP 網絡中無服務質量保證，因而需要語音的編碼具有一定的靈活性，即編碼速率和編碼尺度應具有可變性和適應性。G．729 語音編碼標準早期是 8kbit／s，現在的工作范圍擴展至 6．4～11．8kbit／s，語音質量也在此范圍內有相應的變化。G．723．1 定義了一種同時支持兩種速率的語音編碼方法，這兩種速率分別是 6．3kbit／s 和 5．3kbit／s。iIBC 依靠線性預測碼(Iinear-Predictive Coding)算法，支持的兩種基本速率是 15．2kbit／s 和 13．3kbit／s。iIBC 是一種專為包交換網絡實時語音通信設計的編解碼方案，優于目前流行的 G．729 和 G．723．1 編碼，它對丟包進行了特殊處理。

3．計算機電話集成(Computer TeIephony Integrity，CTI)技術

CTI 是通過一些硬件和軟件將計算機與電話集成為一體，它是 IP 電話技術的基礎。目前，CTI 的構成可分為兩種方式：(1)PC 與電話綜合，以 PC 為基礎，交換網絡與計算機網絡并未綜合在一起；(2)PC 與電話間沒有直接聯系，而是采用 CIient／Server 結構，將性能卓越的 CTI 服務器連接到用戶級交換機(Private Branch Exchange，PBX)、大型計算機的數據庫或分布式結構的服務器上。第 2 種方式所使用的軟件較為復雜，但當用戶人數較多時，可以降低每個使用者的成本。

4．實時傳輸技術和 QoS 保障技術

數據包的實時性是保證語音通信最重要的因素。實時傳輸協議(ReaI-time Transfer ProtocoI，RTP)是為保證實時性而采用的主要傳輸技術。RTP 是包括音頻在內的端到端實時數據傳輸協議，它包括數據傳輸和控制兩部分，控制部分即實時傳輸控制協議(ReaI-time Transfer ControI ProtocoI，RTCP)。RTP 提供時間標簽和不同數據流的同步機制，可以保證接 I{支端重組實時的數據包。除此之外，VoIP 網絡中提供 QoS 保障的途徑還有過度建設、優先級、隊列、避免擁塞和傳輸整形等。VoIP 中主要采用資源預留協議(Resourcere Ser Vation ProtocoI，RSVP)來保證語音數據包的優先級，并采用隨機早期檢測技術和加權技術來避免網絡擁塞，保障通話質量。

5．網絡管理技術

網絡管理技術是 IP 電話從試驗走向運營的保障。IP 電話網絡管理系統主要包括呼叫管理系統(CaII Management System，CMS)、流量分析系統(Traffic AnaIysis System，TAS)、網絡管理系統(Network Management System，NMS)和網絡監視系統。對一個實時性要求很高的通信系統來說，其網絡質量直接影響通信質量。通過網絡管理技術，可以迅速處理網絡故障，保證網絡及各個節點穩定、高效運行。

面向 VoIP 的 Wi-Fi 網絡

VoIP 業務既可以利用有線方式承載，也可以通過無線網絡傳輸，現在，人們對采用 802．11 網絡傳輸分組語音和數據也非常感興趣。采用 802．11 網絡傳輸語音業務又被稱為基于無線局域網的語音業務(VoWLAN)、VoFi 和 VoWi-Fi。這主要歸因于基于無線網絡的語音業務有下列優點：

• 熱點基礎設施比起蜂窩網絡只需要更少的設備投資。

• 企業正在考慮采用基于 802．11 網絡的無線語音業務來降低蜂窩電話上的開銷，這是因為有些員工雖然暫時不在座位上，但仍然處于企業內部。

• 如果手機能夠同時支持蜂窩接入和 Wi-Fi，那么用戶就可以只使用一部電話機；在家里替代有線的家用電話；出門時在提供 Wi-Fi 的地方可以替代蜂窩電話。

在真正普及之前，基于無線網絡的語音業務還必須面對很多來自技術和商業方面的障礙，其中包括以下方面：

• 在呼叫過程中實現 WLAN 和蜂窩網絡之間的無縫漫游。

• 在 Wi-Fi 網絡上提供足夠的語音質量和容量。

• 提高手機上的電池壽命。

• 與蜂窩運營商進行競爭。為了能夠與 Wi-Fi 和其他固定無線業務競爭，蜂窩運營商們正在開發和實施更高速、更廣泛的通信技術。

• 保證用戶手機信號在同一無線局域網內部的各個接入點之間漫游時沒有延遲。

• 在全球的各個提供商之間簽訂計費和漫游協議。

Skype、Vonage、BT Telcom(英國通信)和 Net2Phone 以及其他寬帶 VoIP 運營商正在嘗試利用其寬帶因特網業務提供語音業務，它們都處在測試和實施 802．11 手機的不同階段。有線電視和傳統的電話公司也正希望在未來能夠提供 Wi-Fi 手機業務，這些 Wi-Fi 手機將可以在蜂窩網絡和 WLAN 網絡上使用。