透視IP電話

信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院通信中心 龐楊

信息產(chǎn)業(yè)部數(shù)據(jù)通信科學(xué)技術(shù)研究所　　 趙強(qiáng)

　　IP網(wǎng)絡(luò)電話通常被稱作Internet（因特網(wǎng)）電話或網(wǎng)絡(luò)電話，顧名思義，就是通過Internet打電話。它采用壓縮編碼及統(tǒng)計復(fù)用等技術(shù)，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)的帶寬，降低了通信成本，所以IP網(wǎng)絡(luò)電話可以為用戶提供更經(jīng)濟(jì)的電話服務(wù)。尤其是更為經(jīng)濟(jì)的國際長途電話業(yè)務(wù)。從廣義上說，它應(yīng)被稱為Internet電信（Internet Telephony），因?yàn)樗�還包括語音、傳真、視頻傳輸?shù)榷喾N電信業(yè)務(wù)。

一、ＩＰ電話原理

　　IP網(wǎng)絡(luò)電話的話音是利用基于路由器/分組交換的IP（Internet/Intranet）數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行傳輸，由于Internet中采用“存儲—轉(zhuǎn)發(fā)”的方式傳遞數(shù)據(jù)包，并不獨(dú)占電路，并且對語音信號進(jìn)行了很大的壓縮處理，因此IP網(wǎng)絡(luò)電話占用帶寬僅為8kbit/s~10kbit/s，再加上分組交換的計費(fèi)方式與距離的遠(yuǎn)近無關(guān)，自然大大節(jié)省了長途通信費(fèi)用。

　　Internet是由眾多各種不同的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組成的，遍布世界各地，Internet的出現(xiàn)和普及巨大地改變了人們的交流和通訊方式。Internet使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)各計算機(jī)之間的相互通信和數(shù)據(jù)交換。TCP/IP協(xié)議則負(fù)責(zé)將要傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包分組排隊(duì)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。TCP/IP協(xié)議將要傳輸?shù)挠嬎銠C(jī)數(shù)據(jù)分組排隊(duì)發(fā)送，每個組均包含地址及數(shù)據(jù)重組信息，以確保數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)包交換正確無誤。IP Telephony就是通過Internet作為主要傳輸介質(zhì)進(jìn)行語音傳送的。首先，語音信號通過公用電話網(wǎng)絡(luò)被傳輸?shù)絀P Telephony網(wǎng)關(guān),然后網(wǎng)關(guān)再將語音信號轉(zhuǎn)換壓縮成數(shù)字信號傳遞進(jìn)入Internet,而這些數(shù)字信號通過遍及全球而成本低廉的網(wǎng)絡(luò)將信號傳遞到對方所在地的網(wǎng)關(guān)，再由這個網(wǎng)關(guān)將數(shù)字信號還原成為模擬信號，輸入當(dāng)?shù)氐墓�共電話網(wǎng)絡(luò)，最終將語音信號傳給收話人。

二、ＩＰ電話的標(biāo)準(zhǔn)

　　目前參與IP電話技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)和推廣的組織超過20家，其中最有影響力的IP電話的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織主要有四家：國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU-T）、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ETSI）、Internet工程任務(wù)組（IETF）和多媒體遠(yuǎn)程會議集團(tuán)（IMTC）。ITU-T側(cè)重于電信標(biāo)準(zhǔn)、ETSI側(cè)重商業(yè)實(shí)現(xiàn)、IETF側(cè)重IP標(biāo)準(zhǔn)、IMTC側(cè)重互操作性。由于IP電話技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)涉及多個領(lǐng)域，這幾家開發(fā)組織相互之間建立了比較良好的協(xié)作關(guān)系，而其他機(jī)構(gòu)主要是發(fā)展、充實(shí)、實(shí)現(xiàn)和推廣這些標(biāo)準(zhǔn)。

　　但是由于存在不同國際組織學(xué)術(shù)上的爭議和不同設(shè)備制造商利益上的問題，導(dǎo)致了在IP電話的標(biāo)準(zhǔn)問題上莫衷一是，眾說紛紜。下面主要介紹了其中兩個極具代表性的IP電話標(biāo)準(zhǔn)：H.323協(xié)議和SIP（會話初始化協(xié)議）。

　�。保� Ｈ．３２３協(xié)議

　　H.323協(xié)議是ITU-T第16研究組（SG-16）為多媒體會議系統(tǒng)提出的一個建議書，并不是為IP電話專門提出的，因而它涉及的范圍遠(yuǎn)比IP電話寬。只是IP電話，特別是電話到電話經(jīng)由網(wǎng)關(guān)的這種IP電話工作方式，可以采用H.323協(xié)議來完成它所要求的工作，因而H.323協(xié)議被借過來作為IP電話的標(biāo)準(zhǔn)，由于目前IP電話發(fā)展很快，而IP網(wǎng)的多媒體會議系統(tǒng)發(fā)展的相對比較慢，因此為了適應(yīng)IP電話的應(yīng)用，H.323也的確專為IP電話增加了一些新的內(nèi)容（如呼叫的快速建立過程）。對IP電話來說，它不只用H.323協(xié)議，而且用了一系列建議，其中有H.323、H.225、H.245、H.235、H.450和H.341等。只是H.323協(xié)議是總的技術(shù)要求，因而通常把這種方式的IP電話稱為H.323 IP電話。

　�。玻� ＳＩＰ協(xié)議

　　SIP協(xié)議是由IETF推出的會話初始協(xié)議，是一種基于文本的協(xié)議，采用SIP規(guī)則資源定位語言描述。

　　SIP協(xié)議提出了另外一套IP電話的體系結(jié)構(gòu)，是一個與H.323并列的協(xié)議。一個SIP系統(tǒng)主要有兩個部分組成：用戶代理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器也分兩類，代理服務(wù)器（Proxy）和重定位服務(wù)器（Redirect）。

　　SIP協(xié)議的出發(fā)點(diǎn)是想借鑒WEB業(yè)務(wù)成功的經(jīng)驗(yàn)，以現(xiàn)有的Internet為基礎(chǔ)來構(gòu)架IP電話業(yè)務(wù)網(wǎng)。因此，SIP有著與H.323完全不同的設(shè)計思想，它是一個分散式的協(xié)議，它將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜性向網(wǎng)絡(luò)邊緣推，使核心網(wǎng)絡(luò)仍是一個“BestEffort"的傳送通道，這就是SIP系統(tǒng)中核心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以不保留狀態(tài)（stateless）的原因（SIP消息本身含有一個呼叫的所有信息），因?yàn)楹诵木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器需要處理大量的呼叫，不保留每一呼叫的狀態(tài)，將大大提高系統(tǒng)的處理能力，為組建大規(guī)模的IP電話業(yè)務(wù)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)，而邊緣網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以是有狀態(tài)的（stateful）。這種stateless和stateful結(jié)合的模式既可以充分發(fā)揮SIP的特點(diǎn)（如用戶定位和查找）又保留了Internet無連接數(shù)據(jù)報傳送的設(shè)計思路。與以H.323協(xié)議為基礎(chǔ)的IP電話相比，SIP協(xié)議需要相對智能的終端，即終端需要包含用戶代理客戶機(jī)和用戶代理服務(wù)器兩部分，由這兩部分實(shí)現(xiàn)呼叫請求、呼叫應(yīng)答和一些用戶的特定需要，正是因?yàn)镾IP系統(tǒng)有了相對智能的終端系統(tǒng)，所以它才有可能實(shí)現(xiàn)用戶個性化需求。

三、ＩＰ電話中的關(guān)鍵技術(shù)

　　IP電話自身的優(yōu)越性，決定了其所具有的無比巨大的市場潛力。在市場的驅(qū)動之下，各研究機(jī)構(gòu)、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、產(chǎn)品制造商等紛紛投入到IP電話相關(guān)技術(shù)的開發(fā)中，使之很快就達(dá)到了商用化的程度。IP電話是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，設(shè)計到的技術(shù)也很復(fù)雜，其中又以以下幾種技術(shù)的發(fā)展最為關(guān)鍵，包括分組語音技術(shù)、語音編碼和壓縮技術(shù)、QoS技術(shù)、IVR技術(shù)等。

　�。保� 分組語音技術(shù)

　　分組語音技術(shù)是將語音信號轉(zhuǎn)化為一定長度的數(shù)字化語音包，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方法，以包的形式進(jìn)行交換和傳輸?shù)募夹g(shù)。分組語音占用的傳輸帶寬低于傳統(tǒng)語音，所以在給定連接線路中可以傳輸更多的信息。電話技術(shù)通常需要64kbit/s以上的帶寬，而分組語音需要的帶寬不到10kbit/s。

　　在分組語音傳輸系統(tǒng)中需要解決以下幾個問題才能使分組語音服務(wù)滿足質(zhì)量上的需要。

　　（1）語音編碼。即如何將語音信息轉(zhuǎn)換為分組信息以及如何將分組信息重新轉(zhuǎn)換為語音。其中包括優(yōu)化編碼方案、尋找最佳算法、對語音進(jìn)行高效、優(yōu)質(zhì)的編解碼以及語音恢復(fù)等等。

　�。�2）信令。用于鑒別呼叫方所需要呼叫的對象以及呼叫方在網(wǎng)絡(luò)中的位置。

　�。�3）語音壓縮算法。語音壓縮是分組語音系統(tǒng)中的重要組成部分。

　�。�4）音頻回波消除技術(shù)。在IP電話的應(yīng)用中，人們?nèi)羰褂脫P(yáng)聲器和麥克風(fēng)就可能出現(xiàn)回聲現(xiàn)象。

　　２． 語音的編碼及壓縮技術(shù)

　　模擬語音信號必須經(jīng)過處理，轉(zhuǎn)換成適合在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包。這個過程需要先進(jìn)行數(shù)字編碼，轉(zhuǎn)換為PCM碼，然后經(jīng)過專門的DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，最后再打上IP包的標(biāo)記，形成IP數(shù)據(jù)包的形式，以適合IP網(wǎng)絡(luò)上的傳輸帶寬。這其中，涉及到了PCM、DSP、編碼、壓縮等內(nèi)容。

　　３． ＩＶＲ技術(shù)

　　IVR即交互式語音應(yīng)答，可以提高呼叫服務(wù)的質(zhì)量并節(jié)省費(fèi)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，IVR也有了一定的發(fā)展，可以根據(jù)用戶輸入的內(nèi)容播放有關(guān)的信息，可以是操作提示也可以是具體的信息內(nèi)容。在IP電話中使用的IVR經(jīng)歷了從集中到分布的過程，分布式IVR采用加入智能網(wǎng)關(guān)的功能，使得原本遠(yuǎn)程發(fā)送的語音提示信息現(xiàn)在只需要在本地發(fā)送，從而既減少了開銷又提高了服務(wù)質(zhì)量。

　�。矗�ＱｏＳ技術(shù)

　　QoS即服務(wù)質(zhì)量，是指為保證所提供業(yè)務(wù)的質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)而采取的一系列措施的技術(shù)總稱。目前，眾多國際組織、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商和業(yè)務(wù)提供者紛紛致力于QoS的研究開發(fā)和應(yīng)用，各種協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品和解決方案相繼出臺。IP電話和QoS的聯(lián)系尤為密切，因?yàn)樵谟脩舸螂娫掃^程中，最關(guān)心的就是通話的時延和語音的質(zhì)量問題，高的時延和失真的語音都會令用戶無法忍受。因此，如何確保IP電話的QoS，是IP電話成功與否的關(guān)鍵技術(shù)之一。

四、ＩＰ電話的業(yè)務(wù)分析

　　IP電話自面市以來受到廣大用戶的歡迎和青睞，其低資費(fèi)的吸引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)抵消了其話音質(zhì)量存在的缺陷。隨著IP電話的發(fā)展，世界主要電信公司的國際電話業(yè)務(wù)收入的損失不斷增加。

　　目前越來越多的電信公司加入到IP電話市場中來，這一方面是為了彌補(bǔ)IP電話帶來的損失，另一方面也是為了加強(qiáng)自身在電話市場中的競爭地位。下面是一些電信公司開展IP電話業(yè)務(wù)的策略。

　�。保� ＡＴ＆Ｔ

　　AT&&T在IP電話發(fā)展策略上有三個大的步驟。

　　第一， 建立AT&&T全球清算中心。AT&&T通過建立自己的清算中心將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到其他ISP，利用其全球Internet骨干網(wǎng)和Internet交換設(shè)備，AT&&T聯(lián)合其清算中心成員及新的ISP/PTT合作伙伴，一起成為全球網(wǎng)絡(luò)的一部分。

　　第二， 簡化結(jié)算手續(xù)。目前眾多的ITSP在經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)電話，但都面臨多邊結(jié)算問題，AT&&T的國際清算中心不僅使ITSP只對AT&&T進(jìn)行單一結(jié)算，免去繁瑣的手續(xù)，而且能夠監(jiān)控支付，保證了結(jié)算安全性。AT&&T清算中心目前已有20個合作伙伴，在全球180個城市建立了落地點(diǎn)。

　　第三， 進(jìn)行IP Phone運(yùn)營。AT&&T計劃在自己的骨干網(wǎng)上開展電話到電話業(yè)務(wù)，并限制用戶數(shù)量，從而提高業(yè)務(wù)質(zhì)量。AT&&T在IP電話上的一個重要舉措就是積極開辟國外IP市場，在日本，AT&&T早已開始了IP電話的商業(yè)服務(wù)。1998年6月在舊金山開通試驗(yàn)系統(tǒng)，標(biāo)志著AT&&T公司在IP電話嘗試上又邁上了一個新的臺階。

　　２． 美國Ｓｐｒｉｎｔ公司

　　Sprint公司已在美國5個城市開始了IP電話試驗(yàn)，雖然目前它表面上只是提供便宜的長話服務(wù)，但其最終目的是將傳統(tǒng)的電話變成可同時處理語音和Internet應(yīng)用的智能終端。

　�。常� 德國電信

　　德國電信是較早關(guān)注IP電話的電信運(yùn)營商，從1995年底開始追蹤技術(shù)，到1997年7月即開始測試和試驗(yàn)。德國電信重視IP電話的原因不在于其便宜的價格和低廉的網(wǎng)絡(luò)成本，而是看重了未來電話智能化后帶來的多媒體的豐富應(yīng)用，以及應(yīng)用所帶來的增值服務(wù)。

　�。矗� 加拿大

　　對IP Phone不限制，但要求IP電話運(yùn)營商對本地網(wǎng)做貢獻(xiàn)，收取接續(xù)費(fèi)。

　　５． 歐盟各國

　　歐洲委員會認(rèn)為，如果IP Phone發(fā)展到能夠提供實(shí)時呼叫，并且電話到電話方式的IP Phone業(yè)務(wù)成為IP業(yè)務(wù)提供者的主要業(yè)務(wù)并得到廣泛應(yīng)用，IP Phone在歐洲大規(guī)模發(fā)展時，歐洲委員會會對IP Phone采取管制措施，從而保障傳統(tǒng)電話公司的利益。

五、ＩＰ電話在中國

　　IP網(wǎng)絡(luò)電話市場的機(jī)遇，在很大程度上是來自傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)的收費(fèi)機(jī)制。近幾年我國的電話收費(fèi)進(jìn)行了幾次調(diào)整，但社會上反映電話收費(fèi)仍然偏高，長途電話收費(fèi)太高，尤其是國際長途電話費(fèi)太高的問題一直沒有得到解決。我國的電話現(xiàn)狀是普及率高，而使用率低。而IP網(wǎng)絡(luò)電話的最大優(yōu)勢就是價廉。據(jù)專家介紹，通過因特網(wǎng)打長途電話的成本僅相當(dāng)于傳統(tǒng)電話的十分之一甚至二十分之一的資費(fèi)。特別在目前大多采用的以連接時間來度量時，每小時的費(fèi)用只需十幾元甚至幾元人民幣。這樣低的資費(fèi)，無疑對客戶具有很大吸引力。更重要的是通過因特網(wǎng)打電話，沒有長途概念，可以大大降低長途花費(fèi)，這樣將會對電信經(jīng)營者的長途話費(fèi)收入造成極大影響。

　　近一兩年來，IP網(wǎng)絡(luò)電話在包括我國在內(nèi)的世界各國初露頭角。我國有關(guān)政府部門對IP網(wǎng)絡(luò)電話，采取了同引進(jìn)其它新技術(shù)、新業(yè)務(wù)一樣的態(tài)度，始終積極跟蹤、認(rèn)真研究。并于1999年4月27日，信息產(chǎn)業(yè)部正式批準(zhǔn)中國電信、中國聯(lián)通、中國吉通三家公司進(jìn)行IP網(wǎng)絡(luò)電話業(yè)務(wù)運(yùn)營試驗(yàn)。試驗(yàn)期為6個月，試驗(yàn)期結(jié)束后，信息產(chǎn)業(yè)部將根據(jù)試驗(yàn)效果，向合乎條件的企業(yè)在更大范圍發(fā)放正式經(jīng)營許可證。試驗(yàn)期間資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)暫定為：國際長途電話每分鐘4.8元；國內(nèi)長途電話每分鐘0.3元；內(nèi)地（深圳除外）至香港，內(nèi)地（中山、珠海除外）至澳門，內(nèi)地至臺灣每分鐘2.5元；深圳至香港，中山、珠海至澳門每分鐘1.5元。

六、ＩＰ電話的發(fā)展前景

　　為什么IP電話在幾年間能夠脫穎而出，并且得到了飛速的發(fā)展呢？主要原因是：IP電話得益于接入方便、覆蓋面廣和設(shè)備需求簡單（普通終端即可），這是其它類似技術(shù)所不具備的。IP電話選擇了因特網(wǎng)作為承載平臺，為其快速發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，一個有力的證明就是IP電話的發(fā)展與因特網(wǎng)的發(fā)展幾乎是同步的。

　　傳統(tǒng)的國內(nèi)國際長途話費(fèi)居高不下，同時全球通信業(yè)務(wù)在不斷增長，使用IP電話只需支付市內(nèi)電話以及相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)就可撥打國際或國內(nèi)長途。對電信服務(wù)提供商來說，投資同樣容量的電話公司，網(wǎng)絡(luò)電話投資遠(yuǎn)比傳統(tǒng)電話便宜。由于網(wǎng)絡(luò)電話公司的語音信號是通過壓縮處理，因此網(wǎng)絡(luò)電話的帶寬利用率要比傳統(tǒng)的電話提高數(shù)倍，同時由于硬件設(shè)備要求簡單，這樣為提供廉價的電信服務(wù)創(chuàng)造了良好的條件。IP電話以其低廉的價格為用戶帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，從而為IP電話的發(fā)展帶來了機(jī)遇。這一點(diǎn)是IP電話發(fā)展最核心的動力，也為IP電話的應(yīng)用提供了廣泛的社會基礎(chǔ)。

　　當(dāng)前信源編碼技術(shù)、傳輸技術(shù)及交換技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)新一代高速寬帶網(wǎng)絡(luò)提供了技術(shù)保障。用戶和運(yùn)營商對業(yè)務(wù)需求的本質(zhì)有了深入理解，他們明確提出多業(yè)務(wù)網(wǎng)的需求，即：業(yè)務(wù)的運(yùn)作方式由原先運(yùn)營商提供，用戶只能在有限的范圍內(nèi)選擇，轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎脩魶Q定產(chǎn)生何種業(yè)務(wù)，運(yùn)營商負(fù)責(zé)服務(wù)和維護(hù)。這樣，未來的各種新業(yè)務(wù)就必將如雨后春筍。以業(yè)務(wù)開發(fā)帶動技術(shù)換代。IP電信業(yè)能夠提供多樣化的通信服務(wù)，如：電話到電話、電腦到電話、傳真到傳真、傳真到傳真信箱、傳真信箱到傳真機(jī)、傳真信箱到網(wǎng)頁，PC文件（Excel、Word、E-mail）或圖象到傳真機(jī)、多點(diǎn)視頻會議系統(tǒng)、網(wǎng)頁電話等等。人們只要擁有一個帳號，便可得到各種類型的通信服務(wù)。IP電話將為多業(yè)務(wù)網(wǎng)初試啼聲。

　　電話網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)三網(wǎng)合一是二十一世紀(jì)通信領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。通過多媒體網(wǎng)關(guān)的接入，各種通信方式可以統(tǒng)一到以IP為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上，由此大大提高了網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一性及運(yùn)作效率。IP電話系統(tǒng)符合多媒體整合技術(shù)發(fā)展方向，也符合時代的潮流。

七、結(jié)束語

　　IP電話以其低廉的長途電話費(fèi)受到人們的歡迎，得到了快速發(fā)展，根據(jù)IDC預(yù)測，IP電話的用戶將從1995年的40萬激增到1999年的1600萬。到2001年，全世界IP電話的業(yè)務(wù)總量將占到電話業(yè)務(wù)總量的近1%。

　　自去年起，一些西方國家紛紛放開了IP電話業(yè)務(wù)，我國也在1999年開始了IP電話試驗(yàn)網(wǎng)的工作。去年5月中旬才開始銷售的IP電話卡一上市即受到消費(fèi)者的歡迎。相信，無論是在國外還是在國內(nèi)，作為給用戶提供的一種選擇，IP電話業(yè)務(wù)發(fā)展前景是廣闊的！而且VoIP網(wǎng)絡(luò)在提供增值業(yè)務(wù)方面具有更大的誘惑性和更低的成本。因此當(dāng)前的IP電話運(yùn)營商已紛紛開始或正在計劃開始不斷開發(fā)新的增值業(yè)務(wù)，IP電話除提供傳統(tǒng)電話網(wǎng)提供的增值服務(wù)外，它所提供的一些新型增值業(yè)務(wù)是傳統(tǒng)電話網(wǎng)所不能提供的。專家們預(yù)言，統(tǒng)一未來通信的將是Internet，而IP電話技術(shù)的出現(xiàn)和商業(yè)應(yīng)用，則開始把話音和Internet網(wǎng)結(jié)合起來。也許在將來的10～15年內(nèi)，IP電話將與現(xiàn)有的電信話音網(wǎng)綜合，形成綜合的語音/數(shù)據(jù)/視頻網(wǎng)絡(luò)。

----《通信世界》