发展战略随着光网络的飞速发展和数字传输技术的应用Word文件下载.docx
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其次,由于技术和市场的推动,将语音转化成IP包的技术已变得更为实用、便宜,同时,IP电话的核心元件之壹数字信号处理器的价格于下降,从而使电话费用大大降低,这壹点于国际电话通信费用上尤为明显,这也是IP电话迅速发展的重要原因。
二、IP电话的基本原理
IP电话(又称IPPHONE或VoIP)是建立于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,然后把这些语音数据按IP等关联协议进行打包,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8~11kbit/s带宽,因此于和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5~8倍。
IP电话的核心和关键设备是IP电话网关。
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。
这些信息存放于壹个数据库中,有关处理软件完成呼叫处理、数字语音打包、路由管理等功能。
于用户拨打IP电话时,IP电话网关根据电话区号数据库资料,确定相应网关的IP地址,且将此IP地址加入IP数据包中,同时选择最佳路由,以减少传输时延,IP数据包经因特网到达目的地IP电话网关。
对于因特网未延伸到或暂时未设立网关的地区,可设置路由,由最近的网关通过长途电话网转接,实现通信业务。
三、IP电话的基本结构
IP电话的基本结构由网关(GW)和网守(GK)俩部分构成。
网关的主要功能是信令处理、H.323协议处理、语音编解码和路由协议处理等,对外分别提供和PSTN网连接的中继接口以及和IP网络连接的接口。
网守的主要功能是用户认证、地址解析、带宽管理、路由管理、安全管理和区域管理。
壹个典型的呼叫过程是:
呼叫由PSTN语音交换机发起,通过中继接口接入到网关,网关获得用户希望呼叫的被叫号码后,向网守发出查询信息,网守查找被叫网守的IP地址,且根据网络资源情况来判断是否应该建立连接。
如果能够建立连接,则将被叫网守的IP地址通知给主叫网关,主叫网关于得到被叫网关的IP地址后,通过IP网络和对方网关建立起呼叫连接,被叫侧网关向PSTN网络发起呼叫且由交换机向被叫用户振铃,被叫摘机后,被叫侧网关和交换机之间的话音通道被连通,网关之间则开始利用H.245协议进行能力交换,确定通话使用的编解码,于能力交换完成后,主被叫方即可开始通话。
四、IP电话的优点
IP电话是语音数据集成和语音/分组技术进展结合的经济优势,从而迎来壹个新的网络环境,这个新环境提供了低成本、高灵活性、高生产率及效率的增强应用等优点。
IP电话的这些优点使企业、服务供应商和电信运营商们见到了许多美好的前景,把语音和数据集成于壹个分组交换网络中的契机是由以下因素推动的:
(1)通过统计上的多路复用而提高的效率。
(2)通过语音压缩和语音活动检测(安静抑制)等增强功能而提高的效率。
(3)通过于私有数据网络上传送电话呼叫而节省长途费用。
(4)通过联合基础设施组件降低管理成本。
(5)利用计算机电话集成的新应用的可能性。
(6)数据应用上的语音连接。
(7)有效使用新的宽带WAN技术。
分组网络提高的效率和于统计学上随数据分组多路复用语音数据流的能力,允许XX公司最大限度地得到于数据网络基础设施上投资的回报。
而把语音数据流放到数据网络上也减少了语音专用线路的数目,这些专用线路的价格往往很高。
LAN,MAN和WAN环境中吉位以太网、密集波分多路复用和PacketoverSDH等新技术的实现,以更低的价位为数据网络提高更多的带宽。
同样,和标准的TDM连接相比,这些技术提供了更好的性价比。
五、IP电话的种类
IP电话就有4种:
电话到电话、电话到PC、PC到电话和PC到PC。
具体如下:
(1)PC到PC:
最初IP电话方式主要是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,且限定于因特网内,所以有很大的局限性。
(2)电话到电话:
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,且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。
(3)电话到PC:
电话到PC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。
(4)PC到电话:
PC到电话也是由网关来完成IP地址和电话号码的对应和翻译,以及话音编解码和打包。
六、IP电话的关键技术
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,存于分组丢失、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壹定的业务质量。
IP电话的关键技术包括:
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。
1.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-T的H.323系列和IETF的会话初始化协议SIP。
ITU的H.323系列建议定义了于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.323标准是局域网、广域网、INTRANET和Internet上的多媒体提供技术基础保障。
H.323是ITU-T有关多媒体通信的壹个协议集,包括用于ISDN的H.320,用于B-ISDN的H.321和用于PSTN终端的H.324等建议。
其编码机制,协议范围和基本操作类似于ISDN的Q.931信令协议的简化版本,且采用了比较传统的电路交换的方法。
关联的协议包括用于控制的H.245,用于建立连接的H.225.0,用于大型会议的H.332,用于补充业务的H.450.1、H.450.2和H.450.3,有关安全的H.235,和电路交换业务互操作的H.246等。
H.323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。
H.323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.323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。
信息流采用H.225.0建议方式来打包和传送。
H.323呼叫建立过程涉及到三种信令:
RAS信令(R=注册:
Registration、A=许可:
Admission和S=状态:
Status),H.225.0呼叫信令和H.245控制信令。
其中RAS信令用来完成终端和网守之间的登记注册、授权许可、带宽改变、状态和脱离解除等过程;
H.225.0呼叫信令用来建立俩个终端之间的连接,这个信令使用Q.931消息来控制呼叫的建立和拆除,当系统中没有网守时,呼叫信令信道于呼叫涉及的俩个终端之间打开;
当系统中包括壹个网守时,由网守决定于终端和网守之间或是于俩个终端之间开辟呼叫信令信道;
H.245控制信令用来传送终端到终端的控制消息,包括主从判别、能力交换、打开和关闭逻辑信道、模式参数请求、流控消息和通用命令和指令等。
H.245控制信令信道建立于俩个终端之间,或是壹个终端和壹个网守之间。
虽然H.323提供了窄带多媒体通信所需要的所有子协议,但H.323的控制协议非常复杂。
此外,H.323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.323也不支持呼叫转移,且建立呼叫的时间比较长。
和H.323相反,SIP是壹种比较简单的会话初始化协议。
它不像H.323那样提供所有的通信协议,而是只提供会话或呼叫的建立和控制功能。
SIP能够应用于多媒体会议、远程教学及Internet电话等领域。
SIP既支持单点发送(Unicast)也支持多点发送,会话参加者和媒体种类能够随时加入壹个已存于的会议。
SIP能够用来呼叫人或机器设备,如呼叫壹个媒体存储设备记录壹个会议,或呼叫壹个点播电视服务器向会议播放视频信号。
SIP是壹种应用层协议,能够用UDP或TCP作为其传输协议。
和H.323不同的是:
SIP是壹种基于文本的协议,用SIP规则资源定位语言描述(SIPUniformResourceLocators),这样易于实现和调试,更重要的是灵活性和扩展性好。
由于SIP仅作于初始化呼叫,而不是传输媒体数据,因而造成的附加传输代价也不大。
SIP的URLL甚至能够嵌入到web页或其它超文本链路中,用户只需用鼠标壹点即可发出壹个呼叫。
和H.323相比,SIP仍有建立呼叫快,支持传送电话号码的特点
2.编码技术
话音压缩编码技术是IP电话技术的壹个重要组成部分。
目前,主要的编码技术有ITU-T定义的G.729、G.723(G.723.1)等。
其中G.729可将经过采样的64kbit/s话音以几乎不失真的质量压缩至8kbit/s。
由于于分组交换网络中,业务质量不能得到很好保证,因而需要话音的编码具有壹定的灵活性,即编码速率、编码尺度的可变可适应性。
G.729原来是8kbit/s的话音编码标准,当下的工作范围扩展至6.4~11.8kbit/s,话音质量也于此范围内有壹定的变化,但即使是6.4kbit/s,话音质量也仍不错,因而很适合于VoIP系统中使用。
G723.1采用5.3/6.3Kbit/s双速率话音编码,其话音质量好,可是处理时延较大,它是目前已标准化的最低速率的话音编码算法。
3.实时传输技术
实时传输技术主要是采用实时传输协议RTP。
RTP是提供端到端的包括音频于内的实时数据传送的协议。
RTP包括数据和控制俩部分,后者叫RTCP。
RTP提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制,能够让接收端重组发送端的数据包,能够提供接收端到多点发送组的服务质量反馈。
4.服务质量(QoS)保证技术
IP电话中主要采用资源预留协议(RSVP)以及进行服务质量监控的实时传输控制协议RTCP来避免网络拥塞,保障通话质量。
5.网络传输技术
IP电话中网络传输技术主要是TCP和UDP,此外仍包括网关互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等。
由于实时传输协议RTP提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务,因此IP电话中可用RTP来传送话音数据。
于RTP报头中包含装载数据的标识符、序列号、时间戳以及传送监视等,通常RTP协议数据单元是用UDP分组来承载,而且为了尽量减少时延,话音净荷通常均很短。
IP、UDP和RTP报头均按最小长度计算。
VoIP话音分组开销很大,采用RTP协议的IP电话格式,于这种方式中将多路话音插入话音数据段中,这样提高了传输效率。
此外,静音检测技术和回声消除技术也是IP电话中十分关键的技术。
静音检测技术可有效剔除静默信号,从而使话音信号的占用带宽进壹步降低到3.5kbit/s左右;
回声消除技术主要利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大回声干扰,保证通话质量。
七、IP电话需要解决的问题
IP电话向本地的转移仍有很多的问题需要解决。
会有很多政策方面的问题要解决,比如运营许可证。
仍有像号码资源、网络之间互通互连这样跨技术和政策领域的问题需要解决。
撇开这些问题,于技术上仍有很多地方需要突破。
其实这些技术问题也且非仅仅存于于未来的IP市话方面。
当下国内运营商的长途VoIP网,多建设于专用通信网上。
IP地址、安全这样的问题且不突出。
可是专网的方式毕竟只是壹个过渡方式,从三网融合的角度见,IP电话必然要融入到公共IP网当中。
要达到这壹目标,无论是长途网仍是本地网,这些问题均必须解决。
1.网络地址
对于如此大规模的壹个IP电话网络,IP地址资源的匮乏是首先要解决的问题。
其实这也是困扰着中国宽带接入发展的壹个问题,只是于IP电话通信方面会更明显。
采用私有地址是运营商非常不愿意见到的事情,运营商不可能于每壹个地方均采用私有地址,这样于构建全国网络时就很不方便。
而整个大网采用私有地址,于网间互联也难以避免相应的问题。
采用私有地址自然要涉及到NAT的问题,对于Web浏览和收发电子邮件壹般的NAT设备均能够支持,可是很多NAT不能支持IP电话双向通信。
同样的问题于PCtoPC和PCtoPhone形式的IP电话服务方面也存于着。
比如,如果按照当下ISP提供的拨号上网方式,上网的PC机壹般只能获得壹个动态分配的IP地址,用户只能拨出,对方不能确切的知道主叫方的位置,结果是无法呼入。
IPv6自然是最佳的结果,可是当下仍不能非常确切地知道于什么时间IPv6会于全球推广使用,即使开始推广,必然需要壹定的时间。
有些人认为现阶段仍是应该于NAT上面下些功夫,比如支持更多种的应用,像IP电话通信。
2.安全问题
IP电话的安全问题也是亟待解决的问题。
安全的问题分为俩方面,壹是对于IP网和承载它的以太网于信息安全方面有先天的缺陷,而作为壹种通信服务必须能保证用户的个人隐私和商业安全。
另壹方面,是对于运营商的,如何保证自己业务的安全性,不受欺诈。
于没有安全保证的情况下,如果有人将其IP电话网关接入某运营商的网络,通过运营商的网守获得该运营商网关的IP地址信息,神不知鬼不觉地实现IP电话的“落地”且非是骇人听闻的故事。
H.235是人们谈论颇多的安全解决方案,利用H.235是否就真能保证安全性,而相应带来的成本、控制问题均需要仔细考虑。
另外,采用了保密措施的IP电话设备,不同厂商于互操作性方面可能又需要壹个协调的过程。
3.服务质量
除了地址和安全,另壹个非常重要的问题是服务质量。
当下的IP网于对实时业务的服务质量支持方面有先天的缺陷,要解决IP电话的服务质量,壹定要解决IP网的质量问题。
人们把很大的希望寄托于IPDiffServe、MPLS等技术上,独立资源的IP电话VPN方案也被认为是壹种很好的解决方案。
光通信,特别是DWDM技术,使通信网带宽的增长速率远远超过摩尔定律,有人认为利用无限的带宽能够解决IP网的服务质量。
但流量工程仅仅能够改善服务质量,不能彻底解决服务质量的问题,分类服务是方向。
电信级的IP电话网应该引入新的思路和新的概念。
解决IP电话的服务质量,不能仅仅依赖于IP网的改善,应该同时于IP电话自身寻找解决的办法。
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