【正文】 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。另外， DSP還適合于語音的活動檢測和回聲取消這樣的功能，困為它們實時處理語音數據流，并能快速訪問板上內存，因此。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。 數字信號處理器 先進的數字信號處理器（ Digital Signal Processor ,DSP）執(zhí)行語音和數據集成所要求的計算密集的任各。表 22 簡單列出了這些領域中的主要發(fā)展。 圖 219 VoIP 傳輸的基本過程 二、 推動 VoIP 發(fā)展的動力 由于相關的硬件、軟件、協(xié)議和標準中的許多發(fā)展和技術突破，使得 VoIP 的廣泛使用很快就會變成現(xiàn)實。 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。在數據報的處理過程中，去掉尋址和控制信息，保留原始的原數據，然后把這個原數據提供給解碼器。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。該緩沖器可容納許多語音包，用戶可以選擇緩沖器的大小。 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。網絡中的同間節(jié)點檢查每個 IP 數據附帶的尋址信息，并使用這個信息把該數據報轉發(fā)到目的地路徑上的下一站。 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。語音網絡簡單地建立通信端點之間的物理連接（一條線路），并在端點之間傳輸編碼的信號。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。大部份的編碼器都有特定的幀長，若一個編碼器使用 15ms的幀，則把從第一來的 60ms的 包分成4 幀，并按順序進行編碼。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備幫可以還原模擬語音信號?？紤]傳輸過程中的代價，語間包通常由 60、 120 或 240ms的語音數據組成。許多低 比特率的編碼器是采取以幀為單位進行編碼。因此可以簡單地將 VoIP 的傳輸過程分為下列幾個階段。從圖中可以發(fā)現(xiàn) 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。最簡單形式的網絡由兩個或多個具有 VoIP 功能的設備組成，這一設備通過一個 IP 網絡連接。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。因此在討論用因特網進行語音通信之前，有必要首先分析 VoIP 的基本原理，以及 VoIP 中的相 關技術問題。1999 年是 IP電話應用年。1998 年是 IP電話網守（ Gatekeeper）年。1997 年是 IP 電話網關（ Gateway）年。1996 年是 IP電話客戶端軟件年。1995 年是業(yè)余家之年。目前， IP電話正處于發(fā)展期，各個設備制造商紛紛推出 IP電話網關產品，眾多電信運營公司開始經營 IP電話業(yè)務， IP電話正以強大的吸引力吸引著傳統(tǒng)和新型的電信公司。 5） 大部份傳統(tǒng)電信運營公司開始提供 IP 電話業(yè)務。 3） 全球網絡實現(xiàn)互通。 （ 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。 由于利用公司的 Inter 傳輸實時的語音存在很多不足，難以保證用戶接受的語音質量，這對一項業(yè)務來說顯然是不行的。于是，用以連接 Inter 和 PSTN 的網關設備出現(xiàn)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。 這一時期，使用者大多數是 Inter上的網迷，語音質量基本沒有保證，技術還不完全成熟，人們對它的認識也比較稚嫩，我們也可以把這一時期 IP 電話發(fā)展的萌芽期。 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。 2. IP 電話發(fā)展階段 IP電話在技術上大致經歷這樣的幾個階段： （ 1） 技術突破期（ 19951996） IP 電話最早是作為 Inter 上的聯(lián)機應用出現(xiàn)的，那時只要通放雙方擁有同樣的客戶端應用軟件就可以在 Inter 上進行實時通話了，當然語音質量存在很多問題。 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。 IP 電話為什么會在這樣短的時間里引起全球電信界的關注，并且正在或將要對傳統(tǒng)的通信方式產生巨大的沖擊？這除了 IP電話采用語音壓縮和統(tǒng)計復用技術節(jié)約寬帶從而造成運營成本降低外，還有以下兩個原因： 第一， 電話業(yè)務歷來都是各國管制最為嚴格的業(yè)務，但對于 IP電話各國大多采取寬容甚至是扶植的態(tài)度，如美國將 IP 電話歸類為增值業(yè)務，從而不必承擔長途電話公司所受的管制規(guī)定，這 樣 IP電話提供長途電話業(yè)務時，不必向本地電話公司交納占長途電話費 40%左右的接入費。 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。 IP電話從當初的 PC到 PC發(fā)展到今天的 PC 到 PC、PC 電話、電話到電話等多種業(yè)務形式，但不論是現(xiàn)在還是將來，電話到電話的應用將擁有最大的市場， IP 電話承載網絡可以是 Inter ，更多的是遵循 TCP/IP 協(xié)議的專用網或Inter 。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(xiàn)電話業(yè)務稱為 Inter電話，應該說是 IP電話的雛形。1995 年 2 月以色列 VocalTec 公司研制出可以通過 Inter 網打長途電話的軟件產品Inter Phone。 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。它促進了網絡資源利用，降低語音業(yè)務成本。 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。由于在全部信息傳輸量中， IP信息量占極高的比例，因此整個網絡應適應于 IP信息量，少量的語言信息量也應搭載在 IP網上，這比起分別建立 IP網和語音網要經濟得多。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。以因特網為代表的 IP通信的信息量，現(xiàn)在以指數函數的方式增加。正因為如此，IP電話技術將成為未來的電話技術。它把語音、壓縮編碼、打包分組、分配路由、存儲交換、解包解壓等交換處理在 IP 網或互聯(lián)網上實現(xiàn)語音通信。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。在一些國家（如美國）本地電話 Inter 接入采用包月制，不限時限量，因此 Inter 是近乎免費的（ Free）的，人們都希望能通過這近乎免費的網絡進行傳統(tǒng)的電話和傳真服務。 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。 經過五年的發(fā)展， IP 電話成為信息技術進步帶來的一項新型電話業(yè)務在全世界開展，并對傳統(tǒng)電話業(yè)務形成越來越大的威脅。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。 （ 2） IP 電話迅速發(fā)展的背景，從最初的 Inter 聯(lián)應用到可以利普通電話實現(xiàn)通話，IP 電話在短短的幾年間得到了非常迅速的發(fā)展。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。這樣，國際話費低的國家電信運營者可以利用各國對 IP電話的政策優(yōu)惠，通過 IP 電話向國際話費高的國家滲透，直接或間接進入電信市場中尚未開放國家的國際長途業(yè)務經營領域；而資費高的國家可以降低 IP 電話同國際回叫業(yè)務爭奪用戶，同時開拓新的用 戶群；在國際電信業(yè)務壟斷經營國家，新的電信或 ISP運營者迫切希望進入這一高利潤的壟斷經營領域， IP 電話的應運而生好正好為其提供了一條有效途徑。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(xiàn)代 IP 電話的雛形。由于當時這種應用只限于在 Inter 上使用，因此那時 人們通常將這種應用稱為 Inter 電話 。 （ 2） 發(fā)展期（ 19961999）逐漸地，電信公司開始認識到利用 Inter 實現(xiàn)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?？梢哉f，這時 IP電話進入快速的發(fā)展階段。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(xiàn)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） 統(tǒng)一標準。 4） 語音質量良好。 6） 向 IP傳輸多媒體業(yè)務過渡。 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： VoIP 基本概念 (2):原理 VoIP 的原理及技術 通過因特網進行語音通信是一個非常復雜的系統(tǒng)工程，其應用面很廣，因此涉及的技術也特別多，其中最根本的技術是 VoIP (Voice over IP)技術，可以說，因特網語音通信是 VoIP技術的一個最典型的、也是最有前景的應用領域。 一、 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。 為了在一個 IP 網絡上傳輸語音信號，要求幾個元素和功能。 VoIP 模型的基本結構圖如圖 218 所示。兩者之音的網絡必須支持 IP 傳輸，且可以是 IP路由器和網絡鏈路的任意組合。 圖 218 VoIP 的模型結構 語音 數據轉換 語音信號是模擬波形，通過 IP 方式來傳輸語音，不管是實時應用業(yè)務還是非實時應用業(yè)務，道貌岸首先要對語音信號進行模擬數據轉換，也就是對模擬語音信號進行 8 位或 6位的量化，然后送入到緩沖存儲區(qū)中，緩沖器的大小可以根據延遲和編碼的要求選擇。典型幀長為 10~30ms。數字化可以使用各種語音編碼方案來實現(xiàn)，目前采用的語音編碼標準主要有 ITUT 。 原數據到 IP轉換 一旦語音信號進行數字編碼，下一步就是對語音包以特定的幀長進行壓縮編碼。每個幀合 120 個語音樣點（抽樣率為 8kHz）。網絡處理器為語音添加包頭、時標和其它信息后通過網絡傳送到另一端點。 IP 網絡不像電路交換網絡，它不形成連接，它要求把數據放在可變長的數據報或分組中，然后給每個數據報附帶尋址和控制信息，并通過網絡發(fā)送，一站一站地轉發(fā)到目的地。 t可以在某全范圍內變化，反映了網絡傳輸中的抖動。網絡鏈路可以是支持 IP 數據流的任何拓結構或訪問方法。網絡級提供一個可變長度的緩沖器，用來調節(jié)網絡產生的抖動。小的緩沖器產生延遲較小，但不能調節(jié)大的抖動。若幀長度為 15ms，是 60ms的語音包被分成 4幀，然后它們被解碼還原成 60ms的語音數據流送入解碼緩沖器。 數字語音轉換為模擬語音 播放驅動器將緩沖器中的語音樣點（ 480個）取出送入聲卡，通過揚聲器按預定的頻率（例如 8kHz）播出。整個過程如圖 219所示。這些領域中的技術進步和發(fā)展為創(chuàng)建一個更有效、功能和互操作性更強的 VoIP 網絡起著推波助瀾的作用。從表中可以看出，推動 VoIP 飛速發(fā)展乃至廣泛應用的技術因素可以歸納為如下幾個方面。 DSP處理數字信號主要用于執(zhí)行復雜的