VoIP技术连载Word格式.docx

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用户只要在多媒体PC机上安装该软件，就可以通过Internet网和任何地方安装同样软件的联机用户进行通话。

这项技术上的突破引起全世界的瞩目，其背后的无限商机也使许多公司进行此项技术的研究，从而使IP电话技术得到迅速发展，人们把这种在Internet上实现电话业务称为Internet电话，应该说是IP电话的雏形。

经过五年的发展，IP电话成为信息技术进步带来的一项新型电话业务在全世界开展，并对传统电话业务形成越来越大的威胁。

IP电话从当初的PC到PC发展到今天的PC到PC、PC电话、电话到电话等多种业务形式，但不论是现在还是将来，电话到电话的应用将拥有最大的市场，IP电话承载网络可以是Internet，更多的是遵循TCP/IP协议的专用网或Internet。

因此对我们来说，IP电话/传真就是通过IP网络传送电话/传真业务。

IP网泛指基本TCP/IP协议的网络，包括因特网Internet和企业网Internet。

（2）IP电话迅速发展的背景，从最初的Internet联应用到可以利普通电话实现通话，IP电话在短短的几年间得到了非常迅速的发展。

IP电话为什么会在这样短的时间里引起全球电信界的关注，并且正在或将要对传统的通信方式产生巨大的冲击？

这除了IP电话采用语音压缩和统计复用技术节约宽带从而造成运营成本降低外，还有以下两个原因：

第一，电话业务历来都是各国管制最为严格的业务，但对于IP电话各国大多采取宽容甚至是扶植的态度，如美国将IP电话归类为增值业务，从而不必承担长途电话公司所受的管制规定，这样IP电话提供长途电话业务时，不必向本地电话公司交纳占长途电话费40%左右的接入费。

这样庞大的通信市场潜力，必然吸引众多传统和新型的电信公司加入到IP电话的研究、开发和经营的队伍中。

第二，各国国际长途电话费存在着严重的不平衡性，且国际长途电话业务在很多国家都是垄断经营的。

这样，国际话费低的国家电信运营者可以利用各国对IP电话的政策优惠，通过IP电话向国际话费高的国家渗透，直接或间接进入电信市场中尚未开放国家的国际长途业务经营领域；

而资费高的国家可以降低IP电话同国际回叫业务争夺用户，同时开拓新的用户群；

在国际电信业务垄断经营国家，新的电信或ISP运营者迫切希望进入这一高利润的垄断经营领域，IP电话的应运而生好正好为其提供了一条有效途径。

2.IP电话发展阶段IP电话在技术上大致经历这样的几个阶段：

（1）技术突破期（1995-1996）IP电话最早是作为Internet上的联机应用出现的，那时只要通放双方拥有同样的客户端应用软件就可以在Internet上进行实时通话了，当然语音质量存在很多问题。

最早推出这种客户端软件的是以色列的VocalTec公司，他们在1995年2月宣布推出"

，可以说是现代IP电话的雏形。

自从VocalTec推出了软件"

后，不少软件公司，包括很多在公司，都相继推出了类似的软件，比如微软的NetMeeting、IDT的Net2Phone、NetSpeak的WebPhone、英特尔的InternetVideoPhone等，用户只需在PC机上安装客户端软件，并配合麦克风、声卡、音响等设备，就可以在IP网上与同样安装了这些软硬件的用户通话了。

由于当时这种应用只限于在Internet上使用，因此那时人们通常将这种应用称为"

Internet电话"

这一时期，使用者大多数是Internet上的网迷，语音质量基本没有保证，技术还不完全成熟，人们对它的认识也比较稚嫩，我们也可以把这一时期IP电话发展的萌芽期。

（2）发展期（1996-1999）逐渐地，电信公司开始认识到利用Internet实现语音业务的巨大潜在市场，他们开始考虑如何将Internet和已有的PSTN结合起来，从而更加广泛的普通电话用户提供业务。

于是，用以连接Internet和PSTN的网关设备出现了，由于利用Internet代替传统的长途电话线路可以大大降低成本，许多产品制造商和业务商纷纷看好这一市场并开始制造设备和提供业务。

可以说，这时IP电话进入快速的发展阶段。

由于利用公司的Internet传输实时的语音存在很多不足，难以保证用户接受的语音质量，这对一项业务来说显然是不行的。

因此很多业务商建立了专用的IP网或在Internet上构建VPN来提供语音业务，从而实现较好的语音质量，这时的IP电话也可以真正地称为IP电话了。

（3）成熟期（2000~）也许再过几年，IP电话将步入成熟期，届时IP电话将具有以下特点：

1）技术成熟。

2）统一标准。

3）全球网络实现互通。

4）语音质量良好。

5）大部份传统电信运营公司开始提供IP电话业务。

6）向IP传输多媒体业务过渡。

目前，IP电话正处于发展期，各个设备制造商纷纷推出IP电话网关产品，众多电信运营公司开始经营IP电话业务，IP电话正以强大的吸引力吸引着传统和新型的电信公司。

VoIP技术连载之二：

VoIP原理及技术

通过因特网进行语音通信最根本的技术是VoIP,因此有必要首先分析VoIP的基本原理，以及VoIP中的相关技术问题。

通过因特网进行语音通信是一个非常复杂的系统工程，其应用面很广，因此涉及的技术也特别多，其中最根本的技术是VoIP（VoiceoverIP）技术，可以说，因特网语音通信是VoIP技术的一个最典型的、也是最有前景的应用领域。

因此在讨论用因特网进行语音通信之前，有必要首先分析VoIP的基本原理，以及VoIP中的相关技术问题。

　　一、VoIP的基本传输过程

　　传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s。

而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。

　　为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。

最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能的设备组成，这一设备通过一个IP网络连接。

VoIP模型的基本结构图如下图所示。

从图中可以发现VoIP设备是如何把语音信号转换为IP数据流，并把这些数据流转发到IP目的地，IP目的地又把它们转换回到语音信号。

两者之音的网络必须支持IP传输，且可以是IP路由器和网络链路的任意组合。

因此可以简单地将VoIP的传输过程分为下列几个阶段。

1、语音-数据转换

　　语音信号是模拟波形，通过IP方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，道貌岸首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行8位或6位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择。

许多低比特率的编码器是采取以帧为单位进行编码。

典型帧长为10~30ms。

考虑传输过程中的代价，语间包通常由60、120或240ms的语音数据组成。

数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编码标准主要有ITU-TG.711。

源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语音设备帮可以还原模拟语音信号。

　　2、原数据到IP转换

　　一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码。

大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用15ms的帧，则把从第一来的60ms的包分成4帧，并按顺序进行编码。

每个帧合120个语音样点（抽样率为8kHz）。

编码后，将4个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。

网络处理器为语音添加包头、时标和其它信息后通过网络传送到另一端点。

语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接（一条线路），并在端点之间传输编码的信号。

IP网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地。

　　3、传送

　　在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间（t）内将其传送到网络输出端。

t可以在某全范围内变化，反映了网络传输中的抖动。

网络中的同间节点检查每个IP数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据报转发到目的地路径上的下一站。

网络链路可以是支持IP数据流的任何拓结构或访问方法。

　　4、IP包-数据的转换

　　目的地VoIP设备接收这个IP数据并开始处理。

网络级提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。

该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大小。

小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。

其次，解码器将经编码的语音包解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以按帧进行操作，完全和解码器的长度相同。

若帧长度为15ms，，是60ms的语音包被分成4帧，然后它们被解码还原成60ms的语音数据流送入解码缓冲器。

在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的原数据，然后把这个原数据提供给解码器。

　　5、数字语音转换为模拟语音

　　播放驱动器将缓冲器中的语音样点（480个）取出送入声卡，通过扬声器按预定的频率（例如8kHz）播出。

简而言之，语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。

VoIP技术连载之三：

国际标准化组织

研究IP电话的国际标准化组织主要包括国际电信联盟电信标准部（InternationalTelecommunicationsUnion-TelecommunicationsStandardizationsection，1TU-T）、欧洲电信技术标准所（EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitue，ETSI）、因特网工程任务组（InternetEngineeringTaskForce，IETF）、国际多媒体电视会议联合会（IMTC）和INOW。

　　1.ITU-T国际电联是世界是制定通信标准最具有权威性和影响力的组织，ITU-T第16研究组制定的H.323协议已经提到计算机业和传统电信业的广泛支持，目前，H.323v2已经完成，并已经开始H.323v2的研究的制定工作。

第16组于1999年5月在智利会议上提出H.gcp草案，并开始研究MGCP与H.gcp的进一步融合。

　　2.ETSIETSITIPHON项目研究组在业务互操作、网络结构、编号和寻址、服务质量等方面研究得比较深入，其目的是结合电信和Internet技术，提出IP网上传输语音的标准，TIPHON将研究过程分为四个阶段：

　　第一阶段的重点是由IP网到电路交换网络，即IP网中的一个用户向PST/ISDN、GSM中的发起呼叫，其目的是使IP网的用户能够接入PST/ISDN、GSM，并使用电路交换网络所能提供的业务，如补充业务和基本的IP业务。

其示意图如图所示。

第二阶段的重点是电路交换网到IP网，即PSTN/ISDN、GSM中的用户向IP网中的一个用户发起呼叫，其关键是如何将E-164地址转换成IP地址，示意图如图所示。

第三阶段的重点是电路交换网通过IP网至电路交换网，即实现以Internet作为传送手段进行通信的目的，其示意图如图所示。

第四阶段的重点是IP网电路交换网至IP网，其示意图如图所示。

　　3.IMTC和IETF国际多媒体电视会议联合会（IMTC）是一个非盈利性组织，由大约140个成员组成。

IMTC目前与ETSITIPHON合作重点研究互通问题，以保证设备的互操作性；

　　IETF中的IPTEL、PINT、MEGACO等研究组正在进行IP电话方面厂家，主要研究IP电话的新协议（如MGCP、SIP等）、IP电话网与PSTN和IN的互通等。

　　4.INOWINOW是由ITXC发起的。

ITXC是一个IP电话业务批发商，它拥有一个覆盖全球的IP电话网，目前已经建立127个网关接入点。

ITXC的网络中采用了朗讯和VocalTec两定公司的产品。

　　1986年6月，ITXC、朗讯和VocalTec宣布开发可以在ITXC网络上互通产品，并于1998年11月向人们公开了产品规范，目前已经公布第二版的规范书，这一举动引起了许多厂家，标准化组织的电信公司的关注。

VoIP技术连载之四：

IP电话的五项基本原则

　　IP电话系统建设应遵循五项基本原则，它们是：

延时400毫秒的基本原则，99.9999%可靠电信原则，网络的开发原则，后方管理的保障原则。

　　1、延迟400毫秒的基本原则能否将语音业务集成到数据网络中，关键就是如何保证QoS。

对于IP电话而言，保证其QoS就怎样保证语音传输的最低延迟及怎样减少丢包率。

据专家介绍，只有端到端延迟降低到400毫秒以下，将丢包率降低到5%-8%，才能使IP电话与传统电话相媲美，实现"

收费质量"

的语音业务，而且必须自始至终保证这两项指标。

　　IP电话虽然有了标准，但实现起来并不容易。

目前，从电信厂商到网络厂商，都已根据自己的强项技术的产品，提出解决QoS的办法。

从网络核心到网络边缘，QoS解决方案各具特色，但其能否满足IP电话这个基本原则，能否保证IP电话的语音质量，还必须经过实践的检验。

经过较长时间的讨论与发展。

许多厂家都推出了产品。

　　2、99.9999%可靠电信原则IP网络已成发展潮流，已成为网络应用的热点。

在IP有一点非常清晰：

IP网络必须发展与PSTN同样的功能甚至超过PSTN，PSTN发展100年，IP网络要走的路决不是坦途，电信服务质量、通用业务、全球互通，6个9的（99.9999%）可靠性、内容丰富的服务及收费质量等，这些要求在PSTN中实现起来也许很容易，但在以包交换为基础的IP电话网络中能实现吗？

专家的建议是，实现IP电话网络的电信质量，在建设电信级的IP电话业务及承载网络之外，还需采用负载分担，路由备份等技术来保障网络的可靠性、可用性及服务质量，同时还必须保证IP网络的可管理性、可综合性、可扩展性。

看来，唯有经过漫长、艰苦的变革，VOIP才能成为下一代电信基础设施结构的核心。

　　3、多媒体应用发展原则IP电话影响深远、引人注目，因为"

三网合一"

正式开始，用户翘首期盼的也是IP电话的更高境界--多媒体应用。

IP电话的应用领域应该说是十分广阔的，它还可提供多媒体功能和呼叫管理功能，如交互式WEB商务、呼叫中心、LANPBX、协商计算、企业传真等。

最终，基于IP的业务功能将超来PSNT，可提供一体化信息处理，在高速线上提供多条虚拟线路，并提供多媒体会议、智能代理（IntelligentAgent）及信息业务等。

节省费用只是IP电话众多优点中的一小部份，但在目前IP网络基础设施阶段，设备成本才基本电话功能的可用性促成了IP电话替代传统电话的最初应用。

IP电话从廉价呼起叫步，逐步与视频及数据通信技术紧紧结合，向多媒体应用发展，才会带动网络融合。

　　4、网络的开放原则传统的卢信网络作为专用网络设计，它具有封闭式结构的协议，而IP电话网络则不同，它会在一个开放的环境中逐步成熟。

开放的环境引来众多厂商大显身手，寻求商机。

目前，各厂商的IP电话还不能完全互能，如不能解决这个问题，IP电话的发展必将大打折扣。

有鉴于此，国际电信组织下促进各厂商使用标准协议，不仅要使IP电话产品的互通，还要使IP电话能与现有的传统电话很好地"

合作"

此外，使用标准协议还有利于各厂商开发设计出开放的应用程序，服务IP电话系统。

由于IP电话网络的开放性，用户今后可以随时买到最先进的程序或者自己编写需要的程序，而不是必须依赖于某些厂商，增大了用户应用的自由度。

当然，开放、灵活的同时会给IP网络的管理、集成测试、验证等带来非常严峻的挑战，作为开放的环境必然会带来开放的竞争推动技术创新和技术改造。

可以说，在网络开放的原则下，IP电话技术发展会有一个相当快的步伐，为广大用户提供一个很好的环境。

5、后台管理的保存障原则在LAN、WAN和Internet数据领域中，后方管理不用过多考虑，计费是按统一费率进行的。

网络管理在企业网内进行。

随着数据和语音的综合，从数据领域遗留下来的这一问题便会成为不利的包袱，并且成为运营商环境中的长期障碍。

大规模的语音业务需要后方管理工具和措施以支撑其商业运作，其服务，内容包括用户管理、认证授权，异地漫游、精确到秒或字节的可靠计费系统、网络管理和大规模的业务管理、管理安全性、大规模网络配置和监控等，都是运商必须具备的条件，才能提高网络运营效率。

实现这些管理的难点在于，骨干网技术基于分组而不是电路。

在网络管理与安全方面的矛盾将日益突出，成为今后需要重点研究的课题之一。

VoIP技术连载之五：

H.323协议简介

在传统电话系统中，一次通话从建立系统连接到拆除连接都需要一定的信令来配合完成。

同样，在IP电话中，如何寻找被叫方、如何建立应答、如何按照彼此的数据处理能力发送数据，也需要相应的信令系统，一般称为协议。

目前在国际上，比较有景响的IP电话方面的协议包括ITU-T提出的H.323协议和IETE提出的SIP协议，本节主要介绍目前用得最广泛H.323协议。

一、H.323的体系结构

为了能在不保证QoS的分组交换网络上展开多媒体会议，由ITU的第15研究组SG-15于1996年通过H.323建议的第一版，并在1998年提出了H.323的第二版。

H.323制定了无QoS（服务质量）保证的分组网络PBN（packetBasedNetworks）上的多媒体通信系统标准，这些分组网络主宰了当今的桌面网络系统，包括基于TCP/IP、IPX分组交换的以太网、快速以太网、令牌网、FDDI技术。

因此，H.323标准为LAN、WAN、Internet、因特网上的多媒体通信应用提供了技术基础和保障。

H.323是ITU多媒体通信系列标准H.32x的一部份，该系列标准使得在现有通信网络上进行视频会议成为可能，其中，H.320是在N-ISDN上进行多媒体通信的标准：

H.321是在B-ISDN上进行多媒体通信的标准：

H.322是在有服务质量保证的LAN上进行多媒体通信的标准：

H.324是在GSTN和无线网络上进行多媒体通信的标准。

H.323为现有的分组网络PBN（如IP网络）提供多媒体通信标准。

若和其它的IP技术如IETF的资源预留协议RSVP相结合，就可以实现IP网络的多媒体通信。

基于IP的LAN正变得越来越强大，如IPoverSDH/SONET、IPoverATM技术正在快速发展以及LAN宽带正在不断的提高。

由于能提供设备与设备、应用与应用、供应商与供应商之间的互操作能力，因此，H.323能够保证所有H.323兼容设备的互操作性。

更高速率的处理器、日益增强的图形器件和强大的多媒体加速芯片使提PC成为一个越来越强大的多媒体平台。

H.323可提供PBN与别的网络之间进行多媒体通信的互连互通标准。

许多计算机、网络通信公司，如Inter、Microsoft和Netscape都支持H.323标准。

H.323标准包括在无QoS保证的分组网络中进行多媒体通信所需的技术要求。

这些分组网络包括LAN、WAN、Internet/因特网以及使用PPP等分组协议通过GSTN或ISDN的拨号连接或点对点连接。

从整体上来说，H.323是一个框架性建设，它涉及到终端设备、视频、音频和数据传输、通信控制、网络接口方面的内容，还包括了组成多点会议的多点控制单元（MCU）、多点控制器（MC）、多点处理器（MP）、网关以及关守等设备。

它的基本组成单元是"

域"

，在H.323系统中，所谓域是指一个由关守管理的网关、多点控制单元（MCU）、多点控制器（MC）、多点处理器（MP）和所有终端组成的集合。

一个域最少包含一个终端，而且必须有且只有一个关守。

H.323系统中各个逻辑组成部份称为H.323的实体，其种类有：

终端、网关、多点控制单元（MCU）、多点控制器（MC）、多点处理器（MP）。

其中终端、网关、多点控制单元（MCU）是H.323中的终端设备，是网络中的逻辑单元。

终端设备是可呼叫的和被呼叫的，而有些实体是不通被呼叫的，如关守。

H.323包括了H.323终端与其它终端之间的、通过不同网络的、端到端的连接。

VoIP技术连载之六：

语音编码器

本章综述在IP语音技术（VOIP）中常用的编码解码器（codess）。

它们常被称为编码解器、语音编码器或者简称为编码器。

有关这方面的知识很多。

　　本章首先简要介绍编码器的主要功能、编码器的分类，然后阐述以及用于VOIP的三种编码器：

IUT-TG.723语音编者按码器、ITU-TG.729语音编码器。

　　一、语音编码器的功能语音编码器的主要功能就是把用户语音的PCM（脉冲编码调制）样值编码成少量的比特（帧）。

这种方法使得语音在连路产生误码、网络抖动和突发传输时具有健壮性（Robustness）。

在接收端，语音帧先被误码为PCM语音样值，然后再转换成语音波形。

　　二、语音编器的分类语音编码器分为三种类形：

（a）波形编器；

（b）声码器；

（c）混合编码器。

波形编码器会尽可能构出包括背景噪单在内的模拟波形。

由于波形编码器作用于所有输入信号，因此会产生高质量的样值。

然而，波形编码器工作在高比特率。

例如：

ITU-G.711规范（PCM）用的比特率为64Kbps。

　　声码器（vocoder）不会再生原始波形。

这组编码器会提取一组参数，这组参数被送到接收端，用来导出语音产生模形。

线性预测编码（LPC）用来获取一时变数字滤波器的参数。

这个滤波器用来模拟说话人的声道输出[WEST96]。

在电话系统中使用声码器，语音质量不够好。

合成分析操作

低比特率编码器的MOS得分--比特率关系曲线（WEST96）

　　在VOIP中常用的语音编码器是混合编码器，它融入了波形编码器和声器的长处，它的另一特点是它工作在非常低