【正文】 。因此對我們來說， IP電話 /傳真就是通過 IP網(wǎng)絡(luò)傳送電話 /傳真業(yè)務(wù)。因此在全球范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展，可以說是當(dāng)仿世界上發(fā)展最快、普及最快的一門應(yīng)用服務(wù)技術(shù)之一，也是計算機網(wǎng)絡(luò)界關(guān)注的熱點之一。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(wù)經(jīng)營者所傳輸?shù)恼Z音量和IP信息量比率有關(guān)。 1. IP 電話產(chǎn)生的背景 （ 1） IP 電話的產(chǎn)生 Inter 商業(yè)化以后，在全世界，特別是發(fā)達(dá)國家迅速發(fā)展起來。 IP網(wǎng)泛指基本 TCP/IP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，包括因特網(wǎng) Inter和企業(yè)網(wǎng) Inter。 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(fēng)、聲卡、音響等設(shè)備，就可以在 IP 網(wǎng)上與同樣安裝了這些軟硬件的用戶通話了。 （ 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(shù)成熟。1995 年是業(yè)余家之年。1999 年是 IP電話應(yīng)用年。從圖中可以發(fā)現(xiàn) VoIP 設(shè)備是如何把語音信號轉(zhuǎn)換為 IP 數(shù)據(jù)流，并把這些數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)到 IP目的地， IP目的地又把它們轉(zhuǎn)換回到語音信號。源和目的地的語音編碼器必須實現(xiàn)相同的算法，這樣目的地的語音設(shè)備幫可以還原模擬語音信號。 傳送 在這個通道中，全部網(wǎng)絡(luò)被看成一個從輸入端接收 語音包，然后在一定時間（ t）內(nèi)將其傳送到網(wǎng)絡(luò)輸出端。其次，解碼器將經(jīng)編 碼的語音包解壓縮后產(chǎn)生新的語音包，這個模塊也可以按幀進(jìn)行操作，完全和解碼器的長度相同。表 22 簡單列出了這些領(lǐng)域中的主要發(fā)展。 表 22 推動 VoIP 的主要技術(shù)進(jìn)展 協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn) 軟件 硬件 加權(quán)公平排隊法 DSP MPLS標(biāo)記交換 加權(quán)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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn) 軟件 硬件 加權(quán)公平排隊法 DSP MPLS 標(biāo)記交換 加權(quán)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(zhuǎn)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(chǎn)生了更快、更復(fù)雜、功能更強的 ASIC。但是，寬帶 IP網(wǎng)絡(luò)通信對 QoS和延遲特性提出了茍刻的要求，因此，統(tǒng)計復(fù)用變長分組交換的技術(shù)發(fā)展為人們所關(guān)注。用戶層提供接入形式（ IP接入和寬帶接入）和服務(wù)內(nèi)容形式。 大多數(shù)新的光纖網(wǎng)絡(luò)以（ ）的速度運行 OC192，在與 DWDM 結(jié)合時，在一對光纖上產(chǎn)生 150Gbit/s以上的容量。日本堅持不懈攻關(guān)十多年，采取一系列措施，將無源光網(wǎng)絡(luò)成本降低至與銅纜和金屬雙絞線相近的水平，并大量使用。 中央處理單元技術(shù) 中央處理單元（ CPU）在功能、功率和速度方面繼續(xù)發(fā)展。其示意圖如圖 13所示。 ITXC 的網(wǎng)絡(luò)中采用了朗訊和 VocalTec兩定公司的產(chǎn)品。從網(wǎng)絡(luò)核心到網(wǎng)絡(luò)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(zhì)量，還必須經(jīng)過實踐的檢驗。最終，基于 IP的業(yè)務(wù)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(wù)等。由于 IP電話網(wǎng)絡(luò)的開放性，用戶今后可以隨時買到最先進(jìn)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(yīng)用的自由度。在網(wǎng)絡(luò)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。 PBN（如 IP 網(wǎng)絡(luò)）提供多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)。這些分組網(wǎng)絡(luò)包括 LAN、 WAN、 Inter/因特網(wǎng)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。其體系結(jié)構(gòu)如圖 61 所示。 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。為網(wǎng)絡(luò)電話和可視電話會議系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和系統(tǒng)的兼容性提供了良好的條件。 。這種功能包括傳輸格式（如 到 ）和通信規(guī)程的轉(zhuǎn)換（如 到 ）。由單一關(guān)守管理的所有終端、網(wǎng)關(guān)和多點控制單元的集合稱之為 。 ITU標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)會議 是可選功能。 對傳輸?shù)目刂屏鬟M(jìn)行格式化，以便輸出到網(wǎng)絡(luò)接口，同時從網(wǎng)絡(luò)接口輸入報文中檢索出接收到控制流。 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。雖然 RSVP 不是 成部份，但大多數(shù) ，因為寬帶的預(yù)流對 IP網(wǎng)絡(luò)上多媒體通信的成功至關(guān)重要， RSVP 需要得到終端、網(wǎng)關(guān)、裝有多點處理器的 MCU 以及中間路由器或交換機的支持。如果終端要向某個關(guān)守注冊，它必須知道這個關(guān)守的年限（ Vintage）。進(jìn)行注冊、認(rèn)可和狀態(tài)通信的不可靠通道稱為 RAS 通道。音頻、視頻數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)。諸如顯示信息等 信息可以在端到端之間傳輸。例如，資源只能被一個事件使用。發(fā)送必須確保所發(fā)送的性能集的內(nèi)容是自己能夠做到的。非標(biāo)準(zhǔn)消息是制造商或其它組織定義的，用來表明其終端所具有的特殊能力。終端 知道自己與對方終端的環(huán)型延時是很有用的。 ，所有的 ，最低要求是必須支持 建議。服務(wù)器是用于向客戶機發(fā)出的請求提供服務(wù)并回送應(yīng)答的應(yīng)用程序。 SIP 最強大之處就是用戶定位功能。而 SIP協(xié)議側(cè)重于將 IP電話作為因特網(wǎng)上的一個應(yīng)用，較其實應(yīng)用（如 FTP， Email 等）增加了信令和 QoS的 要求，它們支持的業(yè)務(wù)基本相同，也都利用 RTP作為媒體傳輸?shù)膮f(xié)議。 在支持會議電話方面， （ MCU）集中執(zhí)行會議控制功能，所有參加會議終端都向 MCU發(fā)送控制消息， MCU可能會成為頸，特別是對于具有附加特性的大型會議；并且 ，其單功能限制了可擴展性，降低了可靠性。 在 中，呼叫建立過程涉及到第三條信令信致到： RAS 信令信道、呼叫信令信到和 控制信道。 SIP協(xié)議借鑒了其它因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的設(shè)計思想，在風(fēng)格上遵循因特網(wǎng)一貫堅持的簡練、開放、兼容和可擴展等原則，比較簡單，但推出時間不長，協(xié)議并不是很成熟。 二、 語音編器的分類 語音編碼器分為三種類形 ：（ a）波形編器；（ b）聲碼器；（ c）混合編碼器。這個濾波器用來模擬說話人的聲道輸出 [WEST96]。長話質(zhì)量的語音平均意見得分（ MOS）必須在分或許分以上。 VQ和 AbS VQ的主要區(qū)別在于進(jìn)行矢量量化碼簿搜索時采用的量化失真測量定義的不同 [WONG96]。這種編碼器所提供的模型對語音信號來說是比較好的，但對于一些噪音或者多數(shù)器來說并不合適。其它時延是由系統(tǒng)緩沖區(qū)和網(wǎng)絡(luò)造成的。在進(jìn)一步的處理（高通濾波器去直流分量）后把每幀分成 4個子幀，每個子幀包括 60個樣點，其它的各種操作包括 LPC 濾波器以及 LSP 濾波器非量化系數(shù)的計算等，將會導(dǎo)致 30ms 的分組時延。對構(gòu)造 LPC 合成濾波器。其基本思路是在靜音期間減少傳送的比特數(shù)，從而節(jié)省了所需傳輸?shù)目偙忍財?shù)。 ② 編碼器是為低時延應(yīng)用設(shè)計的，它的幀長只有 10ms，處理時延也是10ms，再加上 5ms的前視，這就使得 產(chǎn)生的點到點的時延為 25ms，比特率為 8 kbps。 后向自適應(yīng) LPAS編碼： 16 kbps 低時延碼激勵線性預(yù)測 是低比特線性預(yù)測合成分析編碼器（ 和 ）和后向 ADPCM 編碼器的混合體。由于其后向自適應(yīng)特性，因此 是一種低時延編碼器，但它比其它的編碼器都復(fù)雜，這是因為在編碼器中必須重復(fù)做 50階 LPC 分析。在理想條件下，合成語音聽起來和原始語音相似。如果事先能對語音文件做仔細(xì)的編輯，那么這個缺點是能克服的。這種分配算法對編碼器和解碼器都 是已知的。 幀是語音信號的分立部件，且每幀是根據(jù)語音樣點更新的。前視時延：編碼器為了對當(dāng)前幀的編碼提供幫助而檢查下一 幀的一定長度，此長度就稱為前視時延。與用在工作站和個人計算機上通用處理器不同，這些 DSP 是為特定任務(wù)而專門設(shè)計的。實際上，解碼時延大約是編碼時延的一半。 表 41 語音編碼標(biāo)準(zhǔn) [RUDK97] 標(biāo)準(zhǔn) 編碼類型 比特率（ kbps） MOS 復(fù)雜性 時延 (ms) PCM 64 1 ADPCM 32 10 LDCELP 16 50 GSM RAE_LPT 13 5 20 CSACELP 8 30 15 15 ACELP 25 MPMLQ US Dod LPC10 合成語音 10 FS1015 標(biāo)準(zhǔn) 編碼類型 比特率 MOS 復(fù)雜性 時延 （ kbps） (ms) PCM 64 1 ADPCM 32 10 LDCELP 16 50 GSM RAE_LPT 13 5 20 CSACELP 8 30 15 15 ACELP 25 MPMLQ US Dod LPC10 合成語音 10 FS1015 七、小結(jié) 語音編碼器是建立和處理 VOIP 分組的發(fā) 動機的。 幀長度：這個值表示經(jīng)編碼處理后的字節(jié)數(shù)（不包括幀頭）。每幀信息各放在各語音分組 中，并傳送給接收端。 如果信道編碼器的可用速率較低，那么首先要保護(hù)主觀上最敏感的比特位。而是適用于這類專用編碼器。美國政府選擇了 kbps MELP 用于保密電話。 四、參數(shù)語音編碼器： kbps混合激勵線性預(yù)測編碼 參數(shù)編碼器采用簡化激勵信 號的語音模型，因而能工作在最低比特率。 CELP 是上種語音編碼技術(shù)，它的激勵信號是從一個可能的激勵信號集合中通過全搜索方法選出的。 ： 和 。這一技術(shù)也就是將其它語音信號或者數(shù)據(jù)信號放置在談話的靜音期間內(nèi)，從而為多信道鏈路提供附加容量。對每個子幀，先對自適應(yīng)碼本激勵和固定碼本激勵解碼，然后再輸入合成濾波器。最后一個子幀的濾波器系數(shù)用來預(yù)測分裂矢量量化器（ PSVQ， Predictive split Vector quantizer）進(jìn)行量化。在編碼器中對輸出進(jìn)行逆操作來重構(gòu)語音信號。 ① ITUT 。為了隨著時間的變化模擬語音信號，線性預(yù)測語音產(chǎn)生模型必須用適當(dāng)?shù)男盘杹砑?。混合編碼和聲碼器在比特率相當(dāng)?shù)偷?MOS 上的得分是可接受的。 圖 41 合成分析操作 圖 42 低比特率編碼器的 MOS得分 比特率關(guān)系曲線（ WEST96） 在 VOIP 中常用的語音編碼器是混合編碼器，它融入了波形編碼器和聲器的長處，它的另一特點是它工作在非常低的比特率（ 46Kbps）。由于波形編碼器作用于所有輸入信號，因此會產(chǎn)生高質(zhì)量的樣值。它們常被稱為編碼解器、語音編碼器或者簡稱為編碼器。在 SIP 中，會話請求過程和媒體協(xié)商過程等一起進(jìn)行。但是 集是中控制便于計費，對寬帶的管理也比較 簡單、有效。 采用基于 和壓縮編碼規(guī)則的二進(jìn)制方法表示其消息。 SIP 共規(guī)定了六種信令： INVITE、 ACK、 CANCEL、 OPTIONS、 BYE、 REGISTER。 用戶終端程序往往需要包括用戶代理客戶機和用戶代理服務(wù) 器。用戶代理服務(wù)器：當(dāng)接到 SIP請求時它聯(lián)系用戶，并代表用戶返回響應(yīng)。正如名字所隱含的 用于發(fā)起會話。命令和說明可以用來傳送一些特殊的數(shù)據(jù)。打開邏輯通道消息包含了關(guān)于傳送數(shù)據(jù)的描述。如果缺省了發(fā)送性能集，這說明了發(fā)送方?jīng)]有給接收方選擇，但這并不說明發(fā)送方不會向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)。終端的狀態(tài)一旦決定，在整個呼叫過程期間都不會改變。除非 通道被關(guān)閉?，F(xiàn)在 ITU 正在研究如何把音頻、視頻數(shù)據(jù)包混合在同一個傳輸?shù)刂分型粠?，雖然音頻、視頻數(shù)據(jù)能夠憑 錯傳輸層服務(wù)訪問點標(biāo)識來共享同一個網(wǎng)絡(luò)地址，但是制造商還是選擇使用不同的網(wǎng)絡(luò)地址來分別傳輸音頻、視頻數(shù)據(jù)。 當(dāng)可靠的 控制通道建立之