【正文】 VoIP 的基本傳輸過程 傳統(tǒng)的電話網是以電路交換方式傳輸語音，所要求的傳輸寬帶為 64kbit/s。 回顧 IP電話的發(fā)展歷程，著名 IP 電話分析家 Jeff Pulver 做出了如下總結： 4） 語音質量良好。因此很多業(yè)務商建立了專用的 IP網或在 Inter上構建 VPN來提供語音業(yè)務，從而實現較好的語音質量，這時的 IP 電話也可以真正地稱為 IP 電話了。 （ 2） 發(fā)展期（ 19961999）逐漸地，電信公司開始認識到利用 Inter 實現語音業(yè)務的巨大潛在市場，他們開始考慮如何將 Inter和已有的 PSTN結合起來，從而更加廣泛的普通電話用戶提供業(yè)務。最早推出這種客戶端軟件的是以色列的 VocalTec公司，他們在 1995年 2 月宣布推出 Inter Phone，可以說是現代 IP 電話的雛形。這樣龐大的通信市場潛力，必然吸引眾多傳統(tǒng)和新型的電信公司加入到 IP電話的研究、開發(fā)和經營的隊伍中。因此對我們來說， IP電話 /傳真就是通過 IP網絡傳送電話 /傳真業(yè)務。 用戶只要在多媒體 PC機上安裝該軟件，就可以通過 Inter網和任何地方安裝同樣軟件的聯(lián)機用戶進行通話。因此在全球范圍內得到了迅速的發(fā)展，可以說是當仿世界上發(fā)展最快、普及最快的一門應用服務技術之一，也是計算機網絡界關注的熱點之一。正因為如此，IP電話技術將成為未來的電話技術。VoIP 基本概念 (1):發(fā)展簡史 IP電話發(fā)展簡史 IP 電話作為 下一代電話 而倍受矚目的原因，是與通信業(yè)務經營者所傳輸的語音量和IP信息量比率有關。 IP（ Inter Protocol）電話是一種數字電話，是技術創(chuàng)新的一種通信服 務業(yè)務。 1. IP 電話產生的背景 （ 1） IP 電話的產生 Inter 商業(yè)化以后，在全世界，特別是發(fā)達國家迅速發(fā)展起來。這項技術上的突破引起全世界的矚目，其背后的無限商機也使許多公司進行此項技術的研究，從而使 IP 電話技術得到迅速發(fā)展，人們把這種在 Inter上實現電話業(yè)務稱為 Inter電話，應該說是 IP電話的雛形。 IP網泛指基本 TCP/IP 協(xié)議的網絡，包括因特網 Inter和企業(yè)網 Inter。 第二， 各國國際長途電話費存在著嚴重的不平衡性，且國際長途電話業(yè)務在很多國家都是壟斷經營的。 自從 VocalTec推出了軟件 Inter Phone后，不少軟件公司，包括很多在公司，都相繼推出了類似的軟件，比如微軟的 NetMeeting、 IDT的 Net2Phone、 NetSpeak的 WebPhone、英特爾的 Inter Video Phone等，用戶只需在 PC機上安裝客戶端軟件，并配合麥克風、聲卡、音響等設備，就可以在 IP 網上與同樣安裝了這些軟硬件的用戶通話了。于是，用以連接 Inter 和 PSTN 的網關設備出現了，由于利用Inter代替?zhèn)?統(tǒng)的長途電話線路可以大大降低成本，許多產品制造商和業(yè)務商紛紛看好這一市場并開始制造設備和提供業(yè)務。 （ 3） 成熟期（ 2020~）也許再過幾年， IP 電話將步入成熟期，屆時 IP 電話將具有以下特點： 1） 技術成熟。 5） 大部份傳統(tǒng)電信運營公司開始提供 IP 電話業(yè)務。1995 年是業(yè)余家之年。1997 年是 IP 電話網關（ Gateway）年。1999 年是 IP電話應用年。而所謂的VoIP是以 IP分組交換網絡為傳輸平臺，對模擬的語音信號進行壓縮、打包等一系列的特殊處理，使之可以采用無連接的 UDP協(xié)議進行傳輸。從圖中可以發(fā)現 VoIP 設備是如何把語音信號轉換為 IP 數據流，并把這些數據流轉發(fā)到 IP目的地， IP目的地又把它們轉換回到語音信號。許多低 比特率的編碼器是采取以幀為單位進行編碼。源和目的地的語音編碼器必須實現相同的算法，這樣目的地的語音設備幫可以還原模擬語音信號。編碼后，將 4個壓縮的幀合成一個壓縮的語音包送入網絡處理器。 傳送 在這個通道中，全部網絡被看成一個從輸入端接收 語音包，然后在一定時間（ t）內將其傳送到網絡輸出端。 IP包 數據的轉換 目的地 VoIP 設備接收這個 IP數據并開始處理。其次，解碼器將經編 碼的語音包解壓縮后產生新的語音包，這個模塊也可以按幀進行操作，完全和解碼器的長度相同。 簡而言之，語音信號在 IP 網絡上的傳送要經過從模擬信號到數字信號的轉換、數字語音 封裝成 IP分組、 IP分組通過網絡的傳送、 IP分組的解包和數字語音還原到模擬信號等過程。表 22 簡單列出了這些領域中的主要發(fā)展。它們的專門化的處理能力與低成本的結合使 DSP很好地適合于執(zhí)行 VoIP 系統(tǒng)中的信號處理功能。 表 22 推動 VoIP 的主要技術進展 協(xié)議和標準 軟件 硬件 加權公平排隊法 DSP MPLS標記交換 加權隨機早期檢測 高級 ASIC RTP, RTCP 雙漏斗通用信元速率算法 DWDM RSVP 額定訪問速成率 SONET Diffserv, CAR Cisco 快速轉發(fā) CPU 處理功率 , :CSACELP 擴展訪問表 ADSL， RADSL， SDSL SIP 基于優(yōu)先級的 CoS Packet over SONET IP 和 ATM QoS/CoS 的集成 協(xié)議和標準 軟件 硬件 加權公平排隊法 DSP MPLS 標記交換 加權隨機早期檢測 高級 ASIC RTP, RTCP 雙漏斗通用信 元速率算法 DWDM RSVP 額定訪問速成率 SONET Diffserv, CAR Cisco快速轉發(fā) CPU 處理功率 , :CSACELP 擴展訪問表 ADSL，RADSL， SDSL 級的 CoS Packet over SONET IP 和 ATM QoS/CoS 的集成 高級專用集成電路 專用集成電路（ ApplicationSpecific Integrated Circait, ASIC）發(fā)展產生了更快、更復雜、功能更強的 ASIC。一旦開發(fā)完成，ASIC批量生產的成本并不高，被用于包括路由器和交換機這樣的網絡設備，執(zhí)行路由查表、分組轉發(fā)、分組分類和檢查以及排隊等功能。但是，寬帶 IP網絡通信對 QoS和延遲特性提出了茍刻的要求，因此，統(tǒng)計復用變長分組交換的技術發(fā)展為人們所關注。其中正在研究 隧道技術 就是為了實現單向鏈路的寬帶傳送。用戶層提供接入形式（ IP接入和寬帶接入）和服務內容形式。波分多路復用的名稱是從單股光纖上傳送多個波長的光（ LASER）而得來的。 大多數新的光纖網絡以（ ）的速度運行 OC192，在與 DWDM 結合時，在一對光纖上產生 150Gbit/s以上的容量。從長期發(fā)展看，用戶接入的終極目標是光纖到戶（ FTTH）。日本堅持不懈攻關十多年，采取一系列措施，將無源光網絡成本降低至與銅纜和金屬雙絞線相近的水平，并大量使用。這些接入技術各有特點，其中發(fā)展最快的是 ADSL和 CM； CM(Cable Modem)采用 同軸電纜，傳輸速率高、抗干擾能力強；但是不能雙向傳輸，無統(tǒng)一標準。 中央處理單元技術 中央處理單元（ CPU）在功能、功率和速度方面繼續(xù)發(fā)展。 VoIP 基本概念 (3):IP 電話的國際組織及相關標準 研究 IP 電話的國際標準化組織主要包括國際電信聯(lián)盟電信標準部（ International Telemunications Union Telemunications Standardization section， 1TUT）、歐洲電信技術標準所（ European Telemunications Standards Institue， ETSI）、因特網工程任務組（ Inter Engineering Task Force， IETF）、國際多媒體電視會議聯(lián)合會（ IMTC）和 INOW。其示意圖如圖 13所示。 圖 16 第四階段 IP網通過電路交換網至 IP 網的示意圖 3. IMTC 和 IETF 國際多媒體電視會議聯(lián)合會（ IMTC）是一個非盈利性組織，由大約140個成員組成。 ITXC 的網絡中采用了朗訊和 VocalTec兩定公司的產品。對于 IP電話而言，保證其 QoS就怎樣保證語音傳輸的最低延遲及怎樣減少丟包率。從網絡核心到網絡邊緣， QoS解決方案各具特色，但其能否滿足 IP電話這個基本原則，能否保證 IP電話的語音質量，還必須經過實踐的檢驗。在 IP有一點非常清晰： IP 網絡必須發(fā)展與 PSTN同樣的功能甚至超過 PSTN， PSTN發(fā)展 100 年，IP網絡要走的路決不是坦途，電信服務質量、通用業(yè)務、全球互通， 6個 9 的（ %）可靠性、內容豐富的服務及收費質量等，這些要求在 PSTN中實現起來也許很容易，但在以包交換為基礎的 IP電話網絡中能實現嗎？專家的建議是，實現 IP電話網絡的電信質量，在建設電信級的 IP 電話業(yè)務及承載網絡之外，還需采用負載分擔，路由備份等技術來保障網絡的可靠性、可用性及服務質量，同時還必須保證 IP網絡的可管理性、可綜合性、可擴展性。最終，基于 IP的業(yè)務功能將超來 PSNT，可提供一體化信息處理，在高速線上提供多條虛擬線路，并提供多媒體會議、智能代理（ Intelligent Agent）及信息業(yè)務等。開放的環(huán)境引來眾多廠商大顯身手，尋求商機。由于 IP電話網絡的開放性，用戶今后可以隨時買到最先進的程序或者自己編寫需要的程序，而不是必須依賴于某些廠商，增大了用戶應用的自由度。網絡管理在企業(yè)網內進行。在網絡管理與安全方面的矛盾將日益突出，成為今后需要重點研究的課題之一。 一、 的體系結構 為了能在不保證 QoS的分組交換網絡上展開多媒體會議，由 ITU 的第 15研究組 SG15于 1996 年通過 建議的第一版，并在 1998 年提出了 的第二版。 PBN（如 IP 網絡）提供多媒體通信標準。更高速率的處理器、日益增強的圖形器件和強大的多媒體加速芯片使提 PC成為一個越來越強大的多媒體平臺。這些分組網絡包括 LAN、 WAN、 Inter/因特網以及使用 PPP等分組協(xié)議通過 GSTN或 ISDN的撥號連接或點對點連接。 系統(tǒng)中各個邏輯組成部份稱為 的實體，其種類有：終端、網關、多點控制單元（ MCU）、多點控制器（ MC）、多點處理器（ MP）。其體系結構如圖 61 所示。 、視頻或數據終端協(xié)同工作所需的操作模式。 音頻編解碼（ 等）：完成語音信號的編解碼，并在接收端可選擇地加入緩沖延遲以保證語音的連續(xù)性。所采用的協(xié)議為 （多媒體通信控制協(xié)議），它定義了請求、應答、信令和指示四種 信息，通過各種終端間進行通信能力協(xié)商，打開 /關閉邏輯信道，發(fā)送命令或指示等操作，完成對通信的控制。為網絡電話和可視電話會議系統(tǒng)的進一步發(fā)展和系統(tǒng)的兼容性提供了良好的條件。編碼器使用的音頻標準必須由 。 。所有的 終端也必須支持 標準， 標準用于控制信道使用情況和信道性能。這種功能包括傳輸格式（如 到 ）和通信規(guī)程的轉換（如 到 ）。 關守是 系統(tǒng)的一個可組選件，其功能是向 節(jié)點提供呼叫控制服務。由單一關守管理的所有終端、網關和多點控制單元的集合稱之為 。 MC 并不直接處理任何媒體信息流，而將它留給 MP來處理。 ITU標準。 終端應能對本身所具有的音頻編解碼能力進行非對稱操作，如以 發(fā)送，以 接收。數據會議 是可選功能。系統(tǒng)控制功能是 終端的核心，它提供了 終端正確操作的信令。 對傳輸的控制流進行格式化，以便輸出到網絡接口，同時從網絡接口輸入報文中檢索出接收到控制流?？煽康膫鬏敱ＷC了數據數據包傳輸時的流量控制、連續(xù)性以及正確性，但也可能引起傳輸時延以及占用網絡寬帶。 在有多個視頻流和音頻流的多媒體通信系統(tǒng)中，基于 UDP 和不可靠傳輸利用 IP多點廣播和由 IETF 實時傳輸協(xié)議 RTP 處理視頻和音頻信息。實時控制協(xié)議 RTCP 用于 RTP 的控制。雖然 RSVP 不是 成部份，但大多數 ，因為寬帶的預流對 IP網絡上多媒體通信的成功至關重要， RSVP 需要得到終端、網關、裝有多點處理器的 MCU 以及中間路由器或交換機的支持。如果在整個因特網上使用 ，通信性能將會下降。如果終端要向某個關守注冊，它必須知道這個關守的年限（ Vintage）。其中：版本號是必須的，非標準信息是可選的。進行注冊、認可和狀態(tài)通信的不可靠通道稱為 RAS 通道。當使用可靠的 ， 終端可以通過不可靠 通道發(fā)送音頻、視頻數據。音頻、視頻數據和呼叫信號不會在同一個通道里傳輸，并且不使用同樣的消息結構。 一個可靠的傳輸地址用于終端與終端之間的呼叫建立，也可以用于關守之間，可靠的呼叫信號連接必須按照下例規(guī)則進行。諸如顯示信息等 信息可以在端到端之間傳輸。同一時間可以打開多個 通道，因此同一個終端可以同時參加多個會議。例如，資源只能被一個事件使用。這要求每一個終端的接收和解碼能力必須被對方終端知道。發(fā)送必須確保所發(fā)送的性能集的內容是自己能夠做到的。例如