IP电话vop技术杨兴志

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1、IP （VOIP）电话技术通信工程杨兴志前 言随着因特网的飞速发展，起源于因特网的IP电话也在蓬勃发展。IP电话因其依托于IP网络进行语音通话而得名。由于因特网也是基于IP协议平台的信息传送网络，因此，目前常用的因特网电话就是IP电话的一种。据专家预测，IP电话将是未来语音通信的主角。随着 IP电话的日益普及，IP电话市场 越来越引起运营者和广大消费者的关注。目前，我国已有中国电信、联通、吉 通、网通和中国移动等五家运营商可以经营 IP电话业务，市场规模不断扩大。近几年，全球IP网络的发展也异常火爆，已由初期的IP电话软件时期进入到IP电话网关时期。加上年初光电总局批复利用IP网络传送视频节目

2、，因特网迅猛的发展速度几乎正在冲击着世界上所有的电信运营商，影响着他们的 发展思路和运营策略。IP电话的诞生和发展与因特网是密不可分的。正是由于 因特网在全球的迅猛发展，使得通信变得更加简便和灵活，并大幅度降低了广 大企事业以及个人用户的国际和国内直拨电话费用，通话质量稳步提高，这使 IP电话逐渐成为通信业务的新贵，逐渐成为下一代（ NGN网络业务种重要的一种。目录1、VOIP简介 12、IP电话的概念 13、IP电话的应用形式 24、IP电话业务发展现状分析 25、VOIP的关键技术 36VOIP的基本原理与实现形式 37、VOIP的主要技术 48、IP电话的服务质量分析 69、 影响IP电

3、话服务质量的四个参数 610、 提高IP电话服务质量的主要途径 711、 移动IP技术的分析与研究 812、 与传统IP的区别 813、 包括的重要概念 8 摘要本文从IP电话概念、网络协议、主要技术原理、发展现状多个层面系统地 介绍了 IP电话与IP电话网络技术。主要内容包括：IP电话的概念、应用形 式、主要特点及国内外发展现状分析；IP电话网络结构、通信过程、涉及的主 要技术及原理、通信协议及标准；IP电话的服务质量分析（OOS）分析，提高 IP电话语音质量的主要途径；移动IP技术的分析与研究。关键词IP 电话技术原理协议标准服务质量移动IP技术一、VoIP简介1、IP电话的概念IP电话是

4、一种利用In ternet技术或网络进行语音通信的新业务。从网络组织来看，目前比较流行的方式有两种：一种是利用In ternet网络进行的语音通信，我们称之为网络电话；另一种是利用IP技术，电信运行商之间通过专线点对点联结进行的语音通信，有人称之为经济电话或廉价电话。两者比较，前者 具有投资省，价格低等优势，但存在着无服务等级和全程通话质量不能保证等 重要缺陷。该方式多为计算机公司和数据网络服务公司所采纳。后者相对于前 者来讲投资较大，价格较高，但因其是专门用于电话通信的，所以有一定的服 务等级，全程通话质量也有一定保证，该方式多为电信运行商所采纳。本文主 要讨论第一种方式。PBX2、IP电话

5、的应用形式 基于运营行业的应用由于分组交换技术给传统的交换方式带来了强有力的冲击，使得业务提供商 开始建造基于INTERNET协议(IP协议)的全球网络，电信行业正面临着基础 技术的转换。开始把语音通信的传统电路交换网络向新的使用IP的分组交换网络转换。同时开辟新的IP电话业务。 基于企事业的应用对于一个企业来说，减少支出，节约成本，是非常重要的。利用已经拥有的 资源，进一步的开发利用，充分发挥设备的功效，将会给企业带来更多的帮 助。目前大多数企业都已建设了数据网、电话网等多个互相独立的专用网络。 利用VOIP技术，把语音技术附加在数据网络传输上，尤其是拥有租用数据传输 线路的企业，采用这一技

6、术，具有更好的经济性。所以说VoIP技术可应用在拥有租用线路业务的企业中，可很好的在数据专线上进行语音传输。3、IP电话业务发展现状分析 IP电话业务在全球迅速开展近些年随着竞争的加剧和IP电话(VoIP)技术日益成熟，以及In ternet接入 技术的多样化，IP电话业务迅速增长。有关数据表明，2004年3月，全国IP 电话国内通话时长达到 173 亿分钟，同比增长 54.1%；国际通话时长达到 2.23 亿分钟，同比增长 54.5%。而同期普通国内长途电话通话时长为 128 亿分钟， 同比下降 6%；国际电话通话时长为 1.04 亿分钟，同比下降 0.8%。 IP 电话话务 量仍在不断增长

7、，并且大大超过了普通长途电话。 TeleGeography 的报告称， 1998 年全球 IP 电话呼叫仅有 1.5 亿分钟，不到国际话务总量的 0.2%；而到 2002 年，跨境 IP 电话业务流量增长到近 190 亿分钟，约占全球国际话务量的 11%据IDC预测，美国IP电话市场将从2003年的2.81亿美元增长到2007年 的 67 亿美元；著名咨询公司 Analysys 预测，到 2007 年西欧的 IP 电话业务收 入至少可以达到 25 亿欧元，在电信市场占据 15%的份额，并指出 IP 电话将取 代传统交换系统，最终话音质量可以与其相媲美，甚至更好。 IP电话的推动因素对运营商而言

8、，与传统电话业务相比， IP 电话业务的优势主要有：低廉的 资费；便于开发和提供新的业务；综合提供话音、数据、视频等业务；降低运 营支出；降低投资成本；终端号码具有可携带性。对商业用户而言，利用 IP 技术，能使对网络和带宽等资源的利用率更高， 可以促进话音、数据的融合，在大大降低设备投资的同时，减少设备管理和维 护工作，降低人员及培训费用，大大削减成本；利用 IP 电话，商业用户能够使 用包括话音、传真、视频及 E-mail 的各种融合应用，支持员工随时随地、轻松 地访问网络，简化通信管理；桌面多媒体应用以及电话会议、视频会议等交流 方式，增强了员工、客户以及合作伙伴间交流及协同工作的能力，

9、显著提高了 工作效率。尤其需要指出的是， IP 电话真正的价值和竞争优势不在于价格，而在于它 能将基于 Web的新业务和传统电话智能网业务的优势结合起来，提供创新的综 合业务和功能，开拓更为广阔的、新的市场空间。 IP电话带来的问题和挑战在 IP 电话火热发展的同时，也应该注意存在的一些问题。尤其是， IP 电 话在给人们带来收益的同时，还给用户、运营商、管制者带来了一些挑战，对 设备提供商而言，产品的互操作等问题是必须注意的。二、VoIP的关键技术1、 VoIP 的基本原理与实现形式VoIP是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术，其基本原理是：通过语 音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理

10、，然后把这些语音数据按IP等相关 协议进行打包，经过IP网络把数据包传输到接收地，再把这些语音数据包串 起来，经过解码解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由IP网络传 送语音的目的。IP电话系统把普通电话的模拟信号转换成计算机可联入因特 网传送的IP数据包，同时也将收到的IP数据包转换成声音的模拟电信号。 经过IP电话系统的转换及压缩处理，每个普通电话传输速率约占用811 kbit/s带宽，因此在与普通电信网同样使用传输速率为64kbit/ s的带宽时，IP电话数是原来的58倍。目前VoIP系统一般由IP电话终端、网关（Gateway ）、网（关）守 （Gatekeeper）、网管系统、

11、计费系统等几部分组成。IP电话终 端包括传统的语音电话机、PC、IP电话机，也可以是集语音、数据和图象 于一体的多媒体业务终端。由于不同种类的终端产生的数据源结构是不同的， 要在同一个网络上传输，这就要由网关或者是通过一个适配器进行数据转换， 形成统一的IP数据包。IP电话网关具有路由管理功能，它把各地区电话区 号映射为相应的地区网关IP地址，提供IP网络和电话网之间的接口，用户 通过PSTN本地环路连接到IP网络的网关，网关负责把模拟信号转换为数 字信号并压缩打包，成为可以在因特网上传输的IP分组语音信号，然后通过 因特网传送到被叫用户的网关端，由被叫端的网关对IP数据包进行解包、解 压和解

12、码，还原为可被识别的模拟语音信号，再通过PSTN传到被叫方的终 端。这样，就完成了一个完整的电话到电话的IP电话的通信过程。关守实际 上是IP电话网的智能集线器，是整个系统的服务平台，负责系统的管理、配 置和维护。关守提供的功能有拨号方案管理、安全性管理、集中帐务管理、数 据库管理和备份、网络管理等等。网管系统的功能是管理整个IP电话系统， 包括设备的控制及配置，数据配给，拨号方案管理及负载均衡、远程监控等。 计费系统的功能是对用户的呼叫进行费用计算，并提供相应的单据和统计报 表。计费系统可以由IP电话系统制造商提供，也可以由第三方制作，但此时 需IP电话系统制造商提供其软件数据接口。在实现方

13、式上，VoIP有电话机到电话机、电话机到PC、PC到电话机和 PC到PC等4种方式。最初VoIP方式主要是PC到PC，利用IP地址 进行呼叫，通过语音压缩、打包传送方式，实现因特网上PC机间的实时话音 传送，话音压缩、编解码和打包均通过PC上的处理器、声卡、网卡等硬件资 源完成，这种方式和公用电话通信有很大的差异，且限定在因特网内，所以有 很大的局限性。电话到电话即普通电话经过电话交换机连到IP电话网关，用 电话号码穿过IP网进行呼叫，发送端网关鉴别主叫用户，翻译电话号码/网 关IP地址，发起IP电话呼叫，连接到最靠近被叫的网关，并完成话音编码 和打包，接收端网关实现拆包、解码和连接被叫。对于

14、电话到PC或是PC到 电话的情况，是由网关来完成IP地址和电话号码的对应和翻译，以及话音编 解码和打包。2、VoIP的主要技术传统的IP网络主要是用来传输数据业务，采用的是尽力而为的、无连接的 技术，因此没有服务质量保证，存在分组丢失、失序到达和时延抖动等情况。 数据业务对此要求不高，但话音属于实时业务，对时序、时延等有严格的要 求。因此必须采取特殊措施来保障一定的业务质量。 VoIP 的关键技术包括信令 技术、编码技术、实时传输技术、服务质量(QoS )保证技术、以及网络传 输技术等。 信令技术 信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，目前被广泛接受的 VoIP 控制信 令体系包括ITU

15、T的H .3 2 3系列和IETF的会话初始化协议SIP。ITU的H .3 2 3系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网 络上多媒体通信的协议及其规程。H.3 2 3标准是局域网、广域网、Int ranet和I nternct上的多媒体提供技术基础保障，提供设备之 间、高层应用之间和提供商之间的互操作性。它不依赖于网络结构，独立于操 作系统和硬件平台，支持多点功能、组播和带宽管理；具备相当的灵活性，支 持包含不同功能的节点之间的会议和不同网络之间的会议。H.3 2 3建议的 多媒体会议系统中的信息流包括音频、视频、数据和控制信息，其呼叫建立过 程涉及到三种信令：RAS(注册：Reg

16、istratio n、许可：Ad missio n和状态：Status )信令，H.2 2 5. 0呼叫信令和 H.2 4 5控制信令。虽然H .3 2 3提供了窄带多媒体通信所需要的所有子 协议，但H .3 2 3的控制协议非常复杂。此外，H.3 2 3不支持多点发送(Multicast)协议，只能采用多点控制单元(MCU)构成多点会 议，因而同时只能支持有限的多点用户。H.3 2 3也不支持呼叫转移，且建 立呼叫的时间比较长。SIP是一种比较简单的会话初始化协议。它不像H .3 2 3那样提供所有的 通信协议，而是只提供会话或呼叫的建立与控制功能SIP可以应用于多媒 体会议、远程教案及I nternet电话等领域SIP既支持单点发送(