寬帶網絡中，除了進行傳統數據通訊外，語音電話服務也成為一個趨勢，在此基礎上就有了計算機IP電話的出現和發展。目前，IP電話的所占的比重在語音電話業務中越來越大，發展IP電話已成為勢不可擋的潮流，特別在廣電寬帶綜合信息網中IP電話是將來必不可少的組成部分。IP電話是建立于Internet基礎上的新型數字化傳輸技術，是IP網上通過TCP／IP協議實現的一種電話應用。這種應用包括PC對PC連接、PC對話機連接、話機對話機連接，其業務主要有Internet或Intranet上的語音業務、傳真業務（實時和存儲／轉發）、web上實現的IVR（交互式語音應答）業務等等，另外還包括E-mail、實時電話、實時傳真等多種通信業務。VoIP是透過封包交換網絡傳輸語音采樣。通常有三種VoIP業務類型，今天最常見的一種是透過IP電話卡來進行的通話，一般用于長途語音通訊，使用者可能永遠都不知道他的通話是采用VoIP技術。 第二種是PC至電話(或PC至PC)通話，是利用PC上執行的軟件電話來進行。第三種是設備至電話業務，其中將標準電話插入模擬電話配接器(ATA)/語音路由器中，或采用實際IP電話，用戶借助寬頻連接通話。無需用PC來實現通話，且用戶體驗類似于常規電話業務，因而使其成為迄今VoIP技術供貨商最感興趣的市場。 VoIP應用現狀? VoIP發展成為主流消費性業務將推動電話業務向設備至電話的模式進行大規模轉移，且將隨著低成本、具有豐富特性的VoIP設備推出而獲得大量應用。而這決定于設備廠商能否提供滿足市場需求的價格點、特性及功能的組件，而要滿足這些要求還有待時日。 有意思的是，企業對VoIP的采用卻相對廣泛，這是因為企業中通常普及了以太網絡聯接，且采用VoIP能大幅減少電話開銷。IT經理們通常已經擁有專用數據網絡，且能方便地利用該網絡實現VoIP業務。特別是與專用封包交換機(PBX)解決方案相較，IP電話平均可將企業的服務成本降低20%。不僅能大幅減少通話成本，且VoIP所采用的會話發起協議(SIP)還能使通話雙方設定除語音以外的其它應用，包括語音、視訊和實時消息等。在服務品質(QoS)方面，VoIP在企業比在家庭中更容易得到滿足，因為數據網絡是一種封閉系統及受控環境，且客戶端管理也比較簡單，只需將電話插入現有數據網絡中即可。VoIP還為區域內通話漫游提供了一種移植到無線局域網絡語音(VoWLAN)的途徑。 今天的企業市場主要由少數幾家供貨商(如Cisco、Avaya等)主導，但包括主要電話公司在內的其它設備與服務供貨商也正轉向VoIP，以占領SOHO市場，它們首先推出不受通話時數限制的月費計劃，并開放市場來讓大家競爭。如果能得到低成本及高性能設備廠商的支持，同樣的電話業務供貨商甚至還能利用其設備及基礎設備投資來進入大眾市場。更低的成本以及增強特性，例如統一消息、個人(與位置無關)電話號碼、電話簿/目錄、呼叫轉移、會議以及其它特性，將有助于創造更多用戶需求。 目前，三種VoIP平臺都已經出現潛在的應用。第一種是將VoIP功能增加到路由器或DSL/纜線調制解調器中，因此可稱為ATA、客戶端設備(CPE)或整合接取設備(IAD)。ATA平臺是其中最基本的一種，它能在一邊提供寬頻或以太網絡連接，而在另一邊則提供RJ11連接(亦稱為外部交換業務或FXS)，因而使得任何常規電話都能充當IP電話使用。盡管這是一種最簡單的配置，但目前業界開始轉向更高整合方案，譬如將VoIP功能與多端口有線或無線路由器整合的VoIP路由器等。更高整合度的解決方案甚至還包含VoIP?ADSL路由器，它將所有三種功能都整合在一個可提供寬頻接取、LAN連接、電話配接器甚至撥號連接的設備盒中。未來這種設備盒還將增加視訊、儲存及其它周邊電路。 由于部署及協調所有業務將面臨很多挑戰，在很多情況下將涉及到多種業務及內容供貨商，因此這種平臺的最終上市還須待時日。盡管ATA盒是目前普通消費者選用的設備，但它們很可能最終將轉變為IP電話及WiFi手機，以實現高級IP業務并取代無線電話。 第二種VoIP平臺是目前主要用于中小型企業的IP電話/網絡接取設備。IP電話外觀及使用的體驗類似常規電話，唯一的區別是它們與LAN連接而不是與PSTN線連接。透過IP電話/網絡接口，人們即可用同樣的終端來存取數據業務、實時消息甚至網絡瀏覽器。幾乎以同樣的方式，隨著服務供貨商開始在其無線語音網絡上增加數據業務，行動電話已經發展成為一種多功能通訊平臺。第三種VoIP平臺是無線局域網絡(WLAN)，亦稱為WiFi手機，它將行動性及可能的漫游功能與統一的消息傳送功能相結合。當越來越多的寬頻接取家庭采用無線接取點時，就可用來實現這種無線手機業務。所有可用數據業務都能被無線手機存取，因而使其實現地址簿、電子日歷、瀏覽器等多功能整合。WLAN手機具有可行動、易配置及部署成本相對較低的特點。今天，WLAN手機主要部署在一些垂直細分市場，如醫院、大型商店及校園等。 要使家庭及SOHO WiFi手機應用成為現實，其價格必須低于50美元。IEEE 802.11e標準的最終敲定，也為WLAN語音傳輸提供了必要的QoS保證。In-Stat MDR預計，全球WiFi手機的出貨量將從2003年的6萬部成長到2007年的350萬部，到2008年將達到550萬部。 最新的一種平臺可能是同時具有蜂巢式及WLAN功能的雙模式手機。蜂巢式網絡廠商可能將WLAN嵌入到手機中，使其既能作為采用WLAN的VoIP手機，又能作為常規手機使用。這樣廠商將獲得更多利益，因為這樣一來，在用戶密集地區只需增加網絡頻寬而無需擴大整個蜂巢式基礎設備，降低了通訊實現成本。這種電話具有充分的智能，如果有可用的接取點，它即會將IP通話透過成本較低的WLAN，否則透過蜂巢式網絡來傳輸語音通訊。這種平臺的主要設計挑戰是：兩種模式共處而不互相干擾；可無縫地從一種模式切換到另一種模式；基于WLAN的VoIP通話能滿足QoS要求。 據In-Stat資料，這些平臺的市場預計將從去年的1100萬部迅速成長至2007年的3600萬部，將為技術供貨商及ODM提供廣闊的市場機會。與IP電話相較，配接器盒將繼續擁有更大的出貨量，因為它們是一種能擴展路由器功能及采用傳統電話的更為直接的VoIP實現途徑。但這些數字卻沒有考慮整合WLAN/蜂巢式手機所具有的巨大成長潛力，預計到2007及2008年手機市場規模將達到6億部，以如此巨大的市場基數，即使僅10%至20%的手機整合了WLAN，其市場潛力也十分巨大。 盡管目前已有好幾種整合解決方案，但它們主要適合于企業IP電話市場。而在VoIP迄今仍主要作為DSL、纜線調制解調器或路由器附加功能的消費市場，大多數設備廠商一直在等待設備特性要求能早點固定，以便提供相關的SoC解決方案。對于大眾消費市場而言，在很大程度上模塊化比整合更為重要，因為其目標是以幾種選項來在單個設計中實現帶或不帶語音的多個不同類產品，同時等待特性要求固定以及VoIP成為主流。 VOIP技術實現 VoIP將標準的語音信號轉換成經過壓縮的數據包后在數據網絡而非傳統的電話網上進行傳輸。語音信號被封裝進可以在本地IP網絡或由以太網、幀中繼、ATM及SONET承載的IP網絡中傳輸的IP數據包。現在，可以進行互操作的VoIP架構都是基于H.323規范的。H.323定義了網關（電話網與IP網的網間接口）和關守（內部交換組件），并對如何建立、路由和中止一次IP電話呼叫給出了建議。“時延”是從發話人開始講話到受話人聽到講話所經過的時間。時延超過了限度會使人感到不自然，一般來說，時延超過了250ms，就會感到難于忍受。傳統的電話通信通話人是覺察不出時延的。而IP電話要把通話人說話的聲音信號變換為數字的編碼信號，要把數字化的信號“分組”、打“包”，還要用“存儲—轉發”的方式傳送；在接收端還要解碼、合成、復原等等，因此增加了很多時延（例如編、解碼的時延、緩存的時延等）。如果遇到電路擁擠的情況，等待轉發可能導致很長的時延，甚至還會造成數據分組丟失，使收話人聽不清或聽不懂發話人的說話。因此VoIP技術要求盡量減少時延。IP網絡最初用來處理局域網間的流量，通過網絡的許多數據報都是長達1500字節的信息包。在低速鏈路上（低于T1/E1），語音信息包必須等在這些大型信息包后面，增加的延遲將達數十微秒甚至上百微秒。技術需要分割開這些“大型信息包”，并在其中插入語音流量，從而減少時延和抖動。 VoIP實現的語音處理涉及的主要技術： · 配置語音壓縮技術 利用已成為標準的語音壓縮技術，此類技術理論上可以將語音壓縮至8K，并保障語音質量。 · 配置IP包頭壓縮技術減少數據包對帶寬的需求 因為Voice over IP是將語音封裝成IP的包來進行傳輸的，為了保證傳輸的低時延，不可能將語音封裝為大的數據包，因此傳輸語音從包的數量上就會增加。將語音封裝成IP包，IP要在每個包前增加40字節包頭，這樣一來將大大占用傳輸的帶寬。在此進行配置，采用IP包頭壓縮技術將IP的包頭壓縮至2-3個字節，從而可以大大節省帶寬。 · 采用IP包分割技術 在一個IP網絡中，往往一個數據包會較大，占有整個網絡帶寬，同時時間較長，這樣會導致語音傳輸的時延較大。因此在此需要采用IP包分割技術，將大的IP包分割為較小的包，便于將語音的包插入到線路中，保證語音的低時 · 配置IP優先級技術減少延遲 在IP網絡中，所有的IP數據包會爭用有限的帶寬，這樣將無法保證語音的質量。因此在語音網絡中，將通過配置將語音的優先級設高，從而滿足語音傳輸低延遲的要求。 · 配置RSVP和WFQ（加權的公平隊列）保證語音傳輸帶寬，當一路語音的IP包在網絡上傳輸，網絡上的帶寬很容易會被其他數據包占用，因此影響語音質量。在網絡中，將配置RSVP來保障每一路傳輸語音的質量，使其在傳輸時可以在各個路由器上申請出一定資源，建立傳輸有保障的帶寬。 · 集中化的語音控制中心 設置語音質量控制中心，對整個網絡的語音及編址進行統一管理，同時可以根據網絡狀況決定是否建立語音連接，保證整個網絡的已有語音連接通訊質量?！≡谡Z音傳輸中，準備采用以上的技術通過配置來實現VOIP并保障語音傳輸的質量。 ? VOIP的安全性 安全的 VoIP可利用大部分目前數據通信已有的安全性組件。當前互聯網安全基礎設施的關鍵功能之一就是傳輸數據的完整性。該組件既保證兩實體之間的消息不被破壞，又確保接收方進行確認。與此類似的組件是對不可否認性的支持，即排斥數字簽名消息(通過安全鑰匙)，從而避免收費?；ヂ摼W安全的保密度可確保只有消息的接收方和傳輸方才能看到該消息的內容。安全組件集(security element suite)的認證功能可保證網絡用戶只有在身份得到滿意確認后才能訪問特定的網絡。 根據最終用戶或服務供應商對安全關心的程度不同，可要求多種不同級別的安全特性。一個共有特性就是語音有效負載自身的加密。另一安全級別則要求建立電話呼叫的信令消息必須加密。 IP 安全工具包與相關標準，包括加密/解密算法及其相關密鑰是解決消息機密性的常用工具。加密算法有很多種，算法中還有各種模式，密鑰實施類型也各不相同，這就使可能的實施配置數目繁多。先進的加密標準?AES和三重數據加密標準(3DES)是兩種常見的加密方案。消息摘譯是使用密鑰創建消息認證碼(MAC)并提取預編碼信息進行消息完整性及認證的算法。消息摘譯5(MD5)和安全散列算法1(SHA-1)是兩種用于認證的常見算法。公共密鑰交換和密鑰分配(如用于上述加密和認證方案)對整體安全系統至關重要。ITUx.509 標準定義了獲得密鑰數字簽名的格式，這就為密鑰認證提供了權限。 IETF 通過 IP 安全協議(IPsec)來解決互聯網數據應用的安全性問題。該協議層的目的在于提供密碼安全服務，可通過協議棧中立即運行于IP 層之上的網絡層安全性靈活地支持認證、完整性、訪問控制和機密性的結合。IPSec 為傳輸控制協議(TCP)或Unigram數據協議(UDP)層及以上提供了安全性，它包括兩個子協議：IPsec 封裝安全有效負載(ESP)與IPsec認證報頭(AH)。ESP 是上述二種協議中更常見的一個，它通過保證任何跟隨在分組報頭之后內容的安全性實現了認證、完整性、回放保護(replay protection)和機密性。AH 可實現認證、完整性和回放保護，但不具機密性。 ?除使用 UDP 之外，VoIP解決方案通常采用實時協議(RTP)傳輸電話有效負載，采用實時控制協議(RTCP)用于消息控制。安全RTP(SRTP)是當前IETF的一項草案，為 RTP 提供了安全配置文件(security profile)，向數據包添加了機密性、消息認證及分組回放保護，專門解決了互聯網上的電話技術應用問題。SRTP 的目的在于只保證 RTP 和 RTCP 流的安全性，而不提供完全的網絡安全架構。SRTP 使用RTP/RTCP報頭信息與 AES 算法，得到代數方法上適用于 RTP/RTCP 有效負載的密鑰流。SRTP 可調用基于散列的消息認證碼(HMAC)——將可 SHA1 算法用于認證功能。 ?VoIP和P2P技術? SIP(Session Initiation Protocol，會話初始協議)其定位是將企業從PBX的壟斷之中解脫出來，不用支付更高的維護費用，承擔昂貴的硬件，或忍受由私有環境分類的有限選項。自從SIP引入以后情況發生了很大改變，但有一點一直沒變:大多數企業仍和從前一樣，緊緊束縛在昂貴的后端通話服務器上。一個新的互聯網草案:P2P(Peer-to-Peer，對等協議)版本的SIP，將有望改變這種狀況。通過丟掉SIP的后端需求，將可以更容易配置安裝以更低的成本來運行SIP協議。這將使SIP請求擴展到低端消費市場，并幫助其與P2P互聯網電話業務供應商Skype競爭。它還能夠擴展大型企業可利用的彈性選項范圍。目前的P2P SIP仍然處于萌芽階段。雖然SIP已獲得很多成功，這其中包括被微軟、IBM和其他電信運營商采納，但其日常開支也限制了它在這些市場上的認同度。由于使用私有的接口，Skype的成功已經迅速引起標準組織褒貶不一的注意。P2P SIP的出現會與Skype的“標準”保持平衡。雖然P2P SIP需要對SIP堆棧進行細微的補充，但由于允許現有SIP設備供應商只通過升級其SIP軟件就可完成，這些補充也是名義上的。不僅最終用戶可在很多兼容的軟件電話和常規電話之中進行選擇，后端終端也能夠從競爭中獲利。SIP通話連接到PSTN上。在企業世界中，P2P SIP目標定位于適當的應用。該協議特別適合需要低廉開支和快速建立的通信應用，例如用戶希望進行小規模通信的特別會談。協議對于中小型的遠程辦公室和缺少IT員工的公司也具備很大吸引力，通過在少數Wi-Fi電話和熱點之間建立P2P SIP，可以為臨時應用迅速構建一個通信網絡，例如快速響應和新聞突發事件的應用場合。而當大型企業的大型辦公場所出現代理故障時，該協議還可作為一種廉價冗余的機制，來保證設備的正常運行。 P2P SIP原理P2P SIP草案規范了一個真正的無服務器網絡。但很明顯，實際上很多P2P網絡是混合配置的，擁有用來進行注冊和地址空間管理的服務器。Skype就是混合P2P網絡的一個典型例子，今天的SIP網絡實質上也是一個混合網絡。由于在網絡中沒有任何服務器，純P2P網絡有望變成規模可變的同時對故障擁有高度抵抗力的網絡。但是其性能會成為另一個問題。早期的P2P網絡可能會為尋找某個源文件而向多臺機器產生搜索查詢。即使其中一臺返回了正確的結果，其他對等機器還可能在運行查詢，這將消耗可貴的CPU周期。同時P2P文件共享網絡也以其過度的帶寬消耗而聞名，像目前廣泛流行的MP3和MPEG共享應用。P2P SIP采取一些措施來防止這些問題的發生。一個用戶在遠程節點存儲的數據量，目前被限制在節點經過的ID和一個IP地址之間的映射中。甚至好友列表、配置參數和其它參量也被同樣存儲，但是這些信息不能超過幾千字節。更重要的一點是，與一臺設備向所有其他設備盲目發出查詢不同的是，查詢要求會轉交給一臺具有搜索細化功能的機器。這是通過一個DHT(Distributed Hash Table，分布式復述列表)實現的，通過每個節點的IP地址產生一個唯一的編碼來指向數據。在這種情況下，一般會使用通常用于數字簽名的SHA-1復述函數。產生了整個網絡的DHT之后，在P2P SIP網絡的所有節點中分配DHT，每個節點可維護其中一部分列表。P2P技術回歸互聯網對等的本質，在視頻直播領域已經取得了巨大的成功。P2P和VoIP的結合使得Skype取得了巨大的成功，接下來這一塊將成為一個發展的巨大熱點。Skype之所以引起了不小的轟動，是因為它的互聯網特性，即免費、開放和較好的業務質量。事實上，Skype最大的意義在于，它開創了將P2P技術引入到話音通信的先河。也就是說，采用了網絡中的所有節點都動態參與到路由、信息處理和帶寬增強等工作中的機制，而不是單純依靠服務器來完成這些工作，因此其管理成本大大降低，同時又保證了語音質量。 從具體技術的角度來看，Skype的優勢有下面幾點： （1） 較強的NAT和防火墻穿越能力。首先識別NAT和防火墻類型，然后通過動態的選擇信令和媒體代理，從而輕松實現NAT和防火墻的穿越。 （2） 快速路由機制，Skype采用了全球索引（Global Index）技術提供快速路由，其用戶路由信息分布式存儲于網絡節點中。 （3） 結合互聯網特點的語音編解碼算法。Skype通過與Global IP Sound公司合作，引入語音質量增強軟件，專門針對互聯網的特點，從而降低了業務對帶寬的要求。 （4） 很低的運行成本。很顯然，Skype將很多工作下放給網絡節點去完成，大大地降低了中心服務器的負擔，進而減少了維護和管理的成本。 （5） 開放性。Skype采取開放的機制，鼓勵互聯網用戶自己開發插件，目前此類開發如雨后春筍，在互聯網上遍地開花。 其中第1條保證了通信無障礙，無論終端處于何種網絡條件，都不會影響用戶使用Skype提供的業務。第2條和第3條則保證了Skype較好的業務服務質量。第4條使得Skype可以輕松面對挑戰。而第5條則給了Skype更強大的生命力，使其更加靈活，具有更高的可擴展性。 Skype給電信運營帶來的思考 Skype的出現無疑給傳統電信業帶來一股強烈的沖擊波，它從2003年下半年出現以來便廣為流傳，截至目前，Skype全球注冊用戶數已達2.5億，每天增加的會員有15.5萬人，而到2005年3月14日為止，Skype在全球的通話量累計已經達到60億分鐘。Skype仍在迅速向各個國家滲透，最新的統計表明：使用Skype技術呼叫的分鐘數已經占到美國VoIP分鐘數的46.2%，這部分用戶基本是“免費”享用電話業務的。 Skype畢竟是一種互聯網服務，而不是真正的電信服務，它也存在一些問題，比如網絡的無管理性使得它只能通過這種免費的方式走向市場，企業用戶也會因為擔心它的安全隱患而不采用等。但是無論如何，Skype的理念很可能給傳統的電信市場帶來突破性的變革，也引起業界對于VoIP的新的思考，傳統電信運營商決不可忽視其挑戰。 首先，對于VoIP的態度問題，該積極應對還是消極回避？答案已經非常明顯——微軟公司的總裁曾說過這樣的話：即使沒有Skype，也會有另一個提供互聯網電話的企業出現。我國在上個世紀90年代末成功地開展了VoIP的電信運營，到現在市場基本穩定，普通用戶對IP電話已經不再陌生，然而幾年來VoIP的電信運營卻沒有繼續發展，幾乎有點停滯不前了。事實上，VoIP應該具有更廣闊的空間和更靈活的表現形式。 　　技術的進步往往是不可阻擋的，尤其是互聯網帶來的開放時代，給了新技術更廣闊的發展空間，你不發展，別人會發展，因此國內電信運營商應該積極地邁出這一步。 VoIP 的發展可以采取開放的思路， Skype 的成功也有一些可借鑒之處。首先，積極研究 P2P 技術的利弊：一旦將 P2P 技術引入可運營的 VoIP 系統，在降低運營成本、具有更高的網絡可靠性（不依賴于集中的服務器）的同時，是否會帶來不可預知的壞影響？另外， VoIP 并不代表人們通常所理解的“低收費就一定提供低質量服務”，電信運營商可以結合 IP 網絡的特點，引入相應的技術，來保證可靠的服務質量。最后， VoIP 完全可以開發并向用戶提供更豐富的業務形式。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的VOIP技术详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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