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IP電話已經(jīng)是我們生活中不可缺少的一部分，它對(duì)普通大眾來(lái)講意味著用更少的費(fèi)用打更久的電話，記得一家電信運(yùn)營(yíng)商IP電話的廣告詞就是“長(zhǎng)話不必短說(shuō)”。那么什么是IP電話呢？
IP是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol）的簡(jiǎn)稱，IP電話是按照國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)內(nèi)容、利用Internet作為語(yǔ)音傳輸媒介而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信的一種全新的通信服務(wù)。研究IP電話的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織主要包括國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)部（ITU-T）、歐洲電信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所（ETSI）、因特網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）、國(guó)際多媒體電視會(huì)議聯(lián)合會(huì)（IMTC）等。
信息產(chǎn)業(yè)部《電信業(yè)務(wù)分類目錄》中指出，IP電話業(yè)務(wù)泛指利用IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)提供或通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)共同提供的電話業(yè)務(wù)。IP電話業(yè)務(wù)在此特指由電話網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)共同提供的Phone-Phone以及PC-Phone的電話業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)范圍包括國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途IP電話業(yè)務(wù)和國(guó)際長(zhǎng)途IP電話業(yè)務(wù)。IP電話業(yè)務(wù)在整個(gè)信息傳遞過(guò)程中，中間傳輸段采用IP包方式。
IP電話的產(chǎn)生
1、IP電話的雛形是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信
最初是一些電腦和網(wǎng)絡(luò)的愛好者為了能夠節(jié)省長(zhǎng)途電話費(fèi)用，利用雙方的電腦與調(diào)制解調(diào)器，安裝聲卡及相關(guān)軟件，加上話筒和揚(yáng)聲器，雙方約定時(shí)間同時(shí)上網(wǎng)，然后進(jìn)行通話。
2、IP電話逐漸實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與普通電話之間的通信
連接到互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)安裝聲卡和話筒及揚(yáng)聲器，并且要安裝IP電話的軟件。電話機(jī)用戶方，應(yīng)當(dāng)具備撥號(hào)上本地網(wǎng)IP電話網(wǎng)關(guān)(GW:Gateway)的功能。PC呼叫遠(yuǎn)端電話時(shí)先通過(guò)Internet登陸到GW，通過(guò)認(rèn)證后，輸入電話號(hào)碼由網(wǎng)關(guān)發(fā)起呼叫。
電話呼叫遠(yuǎn)端PC時(shí)，擁有固定的IP地址的PC要已經(jīng)在GW上注冊(cè)，電話向網(wǎng)關(guān)呼叫，通過(guò)網(wǎng)關(guān)呼叫被叫PC。但是由于當(dāng)時(shí)PC并不如現(xiàn)在普及，所以并不是所有的人都有條件使用IP電話。
3、普通電話與普通電話之間的IP電話通信。
要實(shí)現(xiàn)IP電話的快速普及，就要實(shí)現(xiàn)普通電話之間通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。普通電話用戶需要撥打并接入本地IP電話網(wǎng)關(guān)，通過(guò)認(rèn)證后，確認(rèn)后鍵入被叫號(hào)碼，主叫與被叫電話通過(guò)網(wǎng)關(guān)透過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)或者IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，遠(yuǎn)端的網(wǎng)關(guān)通過(guò)本地PSTN呼叫被叫電話，從而完成一次呼叫。
IP電話網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)
IP電話的系統(tǒng)一般應(yīng)有三部分組成：電話終端(Phone Terminal)、網(wǎng)關(guān)(Gateway)和關(guān)守(Gatekeeper)。電話終端可以指通過(guò)PSTN連接到網(wǎng)關(guān)的普通模擬電話機(jī)，也可以指通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)關(guān)的IP電話機(jī)。
網(wǎng)關(guān)完成語(yǔ)音壓縮，將64Kbit/s的語(yǔ)音信號(hào)壓縮成低碼率的語(yǔ)音信號(hào)；完成尋址與呼叫控制；完成IP網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)的互通等等。
網(wǎng)守負(fù)責(zé)用戶注冊(cè)與管理，將不同的被叫號(hào)碼對(duì)應(yīng)相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)IP地址；對(duì)接入號(hào)碼的進(jìn)行鑒權(quán)，防止非法用戶接入；進(jìn)行呼叫記錄、提供計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)；完成區(qū)域管理，管理網(wǎng)關(guān)和電話終端等。一些大的IP電話網(wǎng)絡(luò)還有多級(jí)網(wǎng)守，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中位于最高層次的叫做頂級(jí)關(guān)守，負(fù)責(zé)管理下級(jí)網(wǎng)守和跨網(wǎng)守呼叫的建立等等。
IP電話傳輸過(guò)程
與傳統(tǒng)電話不同，IP電話是以IP分組交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺(tái)，對(duì)模擬的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行壓縮、打包等一系列的特殊處理，使之可以采用無(wú)連接的UDP協(xié)議進(jìn)行傳輸。IP電話的傳輸過(guò)程分為下列幾個(gè)階段。
1、模擬語(yǔ)音-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
語(yǔ)音信號(hào)是模擬的，要通過(guò)IP方式來(lái)傳輸語(yǔ)音，首先要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，目前采用的語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有ITU-T G.711等。發(fā)收雙方的語(yǔ)音編碼器必須實(shí)現(xiàn)相同的算法，這樣才能在收方順利還原。
2、封裝IP包
語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字編碼后，需要把語(yǔ)音包以特定的幀長(zhǎng)進(jìn)行壓縮編碼，壓縮后的語(yǔ)音包送入網(wǎng)絡(luò)處理器，網(wǎng)絡(luò)處理器為語(yǔ)音添加包頭、時(shí)標(biāo)和其它信息后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到另一端點(diǎn)。IP網(wǎng)絡(luò)不像電路交換網(wǎng)絡(luò)，它不形成連接，它要求把數(shù)據(jù)放在可變長(zhǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)或分組中，然后給每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)附帶尋址和控制信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)逐個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。
3、傳輸
在這個(gè)IP傳輸通道中，全部IP網(wǎng)絡(luò)被看成一個(gè)從輸入端接收語(yǔ)音包，然后在一定時(shí)間內(nèi)將其傳送到網(wǎng)絡(luò)輸出端。時(shí)間可以在某個(gè)范圍內(nèi)變化，反映了網(wǎng)絡(luò)傳輸中的抖動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)檢查每個(gè)IP數(shù)據(jù)附帶的尋址信息，并使用這個(gè)信息把該數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到目的地路徑上的下一站。網(wǎng)絡(luò)鏈路可以是支持IP數(shù)據(jù)流的任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或訪問(wèn)方法。
4、IP包-數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換
收端VoIP設(shè)備接收這個(gè)IP數(shù)據(jù)并開始處理。IP網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)可變長(zhǎng)度的緩沖器，用來(lái)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的抖動(dòng)。該緩沖器可容納許多語(yǔ)音包，用戶可以選擇緩沖器的大小。解碼器將經(jīng)編碼的語(yǔ)音包解壓縮后產(chǎn)生新的語(yǔ)音包，這個(gè)模塊也可以按幀進(jìn)行操作，完全和解碼器的長(zhǎng)度相同。若幀長(zhǎng)度為15ms,是60ms的語(yǔ)音包被分成4幀，然后它們被解碼還原成60ms的語(yǔ)音數(shù)據(jù)流送入解碼緩沖器。在數(shù)據(jù)報(bào)的處理過(guò)程中，去掉尋址和控制信息，保留原始的原數(shù)據(jù)，然后把這個(gè)原數(shù)據(jù)提供給解碼器。
5、數(shù)字語(yǔ)音轉(zhuǎn)換為模擬語(yǔ)音
最后，播放驅(qū)動(dòng)器將緩沖器中的語(yǔ)音樣點(diǎn)（480個(gè)）取出送入聲卡，通過(guò)揚(yáng)聲器按預(yù)定的頻率（例如8kHz）播出。
簡(jiǎn)而言之，語(yǔ)音信號(hào)在IP網(wǎng)絡(luò)上的傳輸要經(jīng)過(guò)從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換、數(shù)字語(yǔ)音封裝成IP分組、IP分組通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的傳送、IP分組的解包和數(shù)字語(yǔ)音還原到模擬信號(hào)等過(guò)程。
影響IP電話通話質(zhì)量的因素
語(yǔ)音編碼質(zhì)量、延時(shí)和延時(shí)抖動(dòng)、回聲、丟包率是決定IP電話通話質(zhì)量的四大關(guān)鍵因素。
現(xiàn)在的網(wǎng)關(guān)設(shè)備對(duì)回聲和抖動(dòng)都采取了相關(guān)的抑制措施，所以這兩方面對(duì)用戶的影響已經(jīng)不大，所以延時(shí)就成為影響IP電話質(zhì)量的最主要原因。延時(shí)對(duì)IP電話影響嚴(yán)重的主要原因是：
1、語(yǔ)音應(yīng)用對(duì)時(shí)延有一定要求，聽覺對(duì)400毫秒以下反應(yīng)并不敏感。但若超過(guò)400毫秒，就會(huì)感到斷斷續(xù)續(xù)，超出正常語(yǔ)音通信所能接受的范圍。
2、分組傳輸?shù)乃俣龋壕托畔⒈旧矶�，是以光速傳輸�(shù)摹Ｍㄟ^(guò)光纜、線纜連接，甚至無(wú)線方式和衛(wèi)星方式連接，僅在傳輸過(guò)程的時(shí)延也在可接受的范圍之內(nèi)。
3、而在IP網(wǎng)絡(luò)中，各種數(shù)據(jù)流量的處理，如路由、排隊(duì)等遲滯，是造成IP傳輸延遲的主要原因。
所以延遲產(chǎn)生的主要原因是網(wǎng)絡(luò)的流量與擁塞程度，尤其當(dāng)延遲大于300或者400毫秒時(shí)，還原后的語(yǔ)音聽覺將較難接受。網(wǎng)關(guān)解決延遲問(wèn)題需要面臨的問(wèn)題很多，難度較大，如何提高通話質(zhì)量成了IP電話的技術(shù)難題。
解決方式主要有：
首先IP電話接入國(guó)外Internet網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)有足夠的出口帶寬，或者國(guó)內(nèi)IP電話網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間要有足夠的帶寬，網(wǎng)關(guān)設(shè)備與國(guó)外Internet的聯(lián)接或者國(guó)內(nèi)IP網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間應(yīng)有多條路由的自動(dòng)選擇機(jī)制，以便在電路擁塞時(shí)，可以自動(dòng)選擇路由，減少延遲。
第二，不斷采用最新的語(yǔ)音壓縮技術(shù)，這樣語(yǔ)音所占的頻帶將大幅度下降，有利于提高網(wǎng)絡(luò)使用率，也會(huì)提高通話質(zhì)量。
第三，優(yōu)先傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù)，其次傳輸對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的數(shù)據(jù)。語(yǔ)音傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)應(yīng)高于數(shù)據(jù)信息的傳輸，這樣也可以減少延遲，提高IP電話的質(zhì)量。
IP電話的標(biāo)準(zhǔn)
目前IP電話尚無(wú)一個(gè)完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，IP電話協(xié)議基本上有二大類，即H.323和SIP協(xié)議，這二個(gè)協(xié)議在呼叫建立與控制方面有著不同的方案。在一個(gè)IP電話系統(tǒng)內(nèi)要使用同一種協(xié)議，如果要實(shí)現(xiàn)跨越不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，需要設(shè)立專門的網(wǎng)關(guān)來(lái)進(jìn)行處理。H.323協(xié)議已有多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)各個(gè)運(yùn)營(yíng)商提供的IP電話業(yè)務(wù)，以及各種企業(yè)IP語(yǔ)音設(shè)備都是采用H.323協(xié)議。
隨著IP電話業(yè)務(wù)的興起，IP電話國(guó)際業(yè)務(wù)運(yùn)行組織----IP國(guó)際電話聯(lián)盟組織也相應(yīng)出現(xiàn)。在目前IP電話尚無(wú)一個(gè)完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的情況下，他們負(fù)責(zé)國(guó)際間IP電話的網(wǎng)絡(luò)互通及業(yè)務(wù)互通，同時(shí)制定國(guó)際IP電話的路由選擇、計(jì)費(fèi)、結(jié)算等規(guī)范。
IP電話的發(fā)展方向
今后一段時(shí)間IP電話的發(fā)展特點(diǎn)是：技術(shù)更加成熟、標(biāo)準(zhǔn)更加完善和統(tǒng)一、全球網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互通、語(yǔ)音質(zhì)量更好、更多的電信運(yùn)營(yíng)商開始提供IP電話業(yè)務(wù)、IP電話在語(yǔ)音通信中的話務(wù)量比例將繼續(xù)大幅度提高、單一的IP電話將向多媒體業(yè)務(wù)過(guò)渡。
對(duì)商業(yè)用戶而言，利用IP技術(shù)，能使對(duì)網(wǎng)絡(luò)和帶寬等資源的利用率更高，可以促進(jìn)話音、數(shù)據(jù)的融合，在降低設(shè)備投資的同時(shí)，減少設(shè)備管理和維護(hù)工作，節(jié)約成本。對(duì)大眾用戶而言，除資費(fèi)低廉外，IP電話技術(shù)使得電話的接入范圍極大地?cái)U(kuò)展，弱化乃至消除了時(shí)間和距離的概念，接入終端日趨多樣和簡(jiǎn)易化。
尤其需要指出的是，IP電話真正的價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不在于價(jià)格，而在于它能將基于互聯(lián)網(wǎng)的新業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)電話智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，提供各種包括語(yǔ)音、視訊在內(nèi)的綜合業(yè)務(wù)和功能，更大的滿足人們的通信需求，促進(jìn)交流與溝通。
來(lái)源：www.voipchina.cn
