网络最新技术专题六：VOIP—IP电话

1、VoIP网络 网络最新技术专题主要内容传统语音 交换VoIP术语、背景VoIP根本原理VoIP协议及技术演进VoIP优缺点分析VoIP的市场前景网上VoIP免费软件传统语音 传统语音交换网络 传统 网路通常称作公共 交换网PSTN: Public Switch Telephone Network。传统 网络从最原始的依靠接线员的人工交换网络到今天的数字程控 网络已经开展了一百多年了。传统 网络的根本原理就是采用某种连接技术在两部 之间建立一条可传输话音的电路。随着数字通信技术的开展， 网开展到今天内部结构已经数字化了。现代数字 交换网络就是基于TDM时分复用技术通过呼叫控制信令在两个 机之间建

2、立一条独享的电路。 传统 网络的一些信令 局间信令 局间传输通常在数字中继链路上进行，有时也把局间信令称数字中继信令。目前最通用的信令为R2和SS7；国内通常称为号信令和号信令。用户端信令 用户通常采用两芯双绞线连接到用户交换机。所以用户端信令为面向用户的模拟接口信令，通常也称为模拟接口信令。 机不同于计算系统，它几乎没有什么智能，只能通过简单的模拟信号来沟通。 傻瓜终端智能网络智能网络傻瓜网络局间信令 R2信令 R2信令为一种随路信令CAS: Channel Associated Signaling。R2信令是一种基于E1数字网络的国际标准信令，Timeslot 16被预留用来传递其话音通道

3、的信令。但是R2信令并不统一，ITU-T的标准定义了R2信令标准，但不同的国家和地区都有自己的实现方式。 局间信令SS7信令 SS7信令为一种共路信令CCS: Common Channel Signaling。SS7信令是将呼叫控制信息和其他业务信息通过一张独立的信令网络传输。它比R2信令更高效，更可靠。SS7信令的标准化程度要比R2信令好，但依然存在标准兼容问题。如国内的SS7 称为中国7号信令。 用户端信令FXSForeign Exchange Station 可以理解为计算机通信中的DCE数据通信设备接口。通常为 交换机的用户端口，用来连接具有FXO端口的端设备，如 机或集团 。 FXO

4、Foreign Exchange Office 可以理解为计算机通信中的DTE数据终端设备接口。通常为端设备，连接具有FXS端口的 交换机设备，如PBX或市话局。 FXS和FXO通过两芯电缆构成环路的断开和闭合与电流信号来完成 的呼叫控制。 用户端信令E&MRecEive and TransMit E&M是一种模拟中继信令，主要用于PBX到PBX和PBX到市话局的互连。与FXS/FXO不同，E&M端口之间直接互连，将两台PBX连在一起，通常我们也称为捆绑中继接口Tie Trunk。 E&M信令采用对电缆芯通信。E&M信令有种类型：TYPE1、TYPE2、 TYPE3、TYPE4和TYPE5，每

5、一种类型有自己的通信方式。 语音编码编码类型带宽G.711 PCMA-Law/u-Law64 kbps (DS0)G.726 ADPCM16, 24, 32, 40 kbpsG.727 E-ADPCMG.729 CS-ACELP8 kbpsG.728 LD-CELP16 kbpsG.723.1 CELP6.3/5.3 kbpsVariable16, 24, 32, 40 kbpsIP 一、VoIP术语解释1.什么是VoIP?VoIP的全称是Voice over Internet Protocol，即基于IP的语音传输。用户可以利用互联网协议IP在数据网络上传输语音通信。在VoIP中，DSP数字

6、信号处理器会将语音信号分解成多个帧，这些帧随后将一对一对地组合在一起，存储到语音分组中。这些语音分组将按照ITU-T国际电信联盟的电信标准部门标准H.323利用IP进行传输。VoIP开展简述技术突破期1995-1996 VocalTec公司，他们在1995年2月宣布推出“InternetPhone，可以说是现代IP 的雏形。开展期1996-1999 将Internet和已有的PSTN结合起来，从而更加广泛的普通 用户提供业务。 成熟期2000 1、技术成熟 2、统一标准 3、全球网络实现互通 4、语音质量良好。5、大部份传统电信运营公司开始提供IP 业务。 VoIP开展的动力降低本钱 IP 采

7、用语音压缩和统计复用技术节约宽带从而造成运营本钱降低 。提供更多更好的增值效劳 在IP网络上廉价地传送语音、 、视频和数据等业务，如统一消息，虚拟 ，虚拟语音 邮箱，查号业务，Internet呼叫中心，Internet呼叫管理，电视会议，电子商务， 存储转发，各种信息的存储转发等。 二、VoIP背景IP 作为下一代 而倍受瞩目的原因，是与通信业务经营者所传输的语音量和IP信息量比率有关。以因特网为代表的IP通信的信息量，现在以指数函数的方式增加。由于在全部信息传输量中，IP信息量占极高的比例，因此整个网络应适应于IP信息量，少量的语言信息量也应搭载在IP网上，这比起分别建立IP网和语音网要经济

8、得多。二、VoIP背景(续)正因为如此，IP 技术将成为未来的 技术。IPInternet Protocol 是一种数字 ，是技术创新的一种通信效劳业务。它把语音、压缩编码、打包分组、分配路由、存储交换、解包解压等交换处理在IP网或互联网上实现语音通信。它促进了网络资源利用，降低语音业务本钱。二、VoIP背景(续) 因此在全球范围内得到了迅速的开展，可以说是当今世界上开展最快、普及最快的一门应用效劳技术之一，也是计算机网络界关注的热点之一。产生背景经历阶段二、VoIP背景产生背景IP 的产生是Internet商业化以后，在全世界，特别是兴旺国家迅速开展起来。在一些国家如美国本地 Interne

9、t接入采用包月制，不限时限量，因此Internet是近乎免费的Free)的，人们都希望能通过这近乎免费的网络进行传统的 和 效劳。1995年2月以色列VocalTec公司研制出可以通过Internet网打长途 的软件产品Internet Phone。二、VoIP背景产生背景(续)用户只要在多媒体PC机上安装该软件，就可以通过Internet网和任何地方安装同样软件的联机用户进行通话。这项技术上的突破引起全世界的瞩目，其背后的无限商机也使许多公司进行此项技术的研究，从而使IP 技术得到迅速开展，人们把这种在Internet上实现 业务称为Internet ，应该说是IP 的雏形。二、VoIP背景

10、产生背景(续)经过五年的开展，IP 成为信息技术进步带来的一项新型 业务在全世界开展，并对传统 业务形成越来越大的威胁。IP 从当初的PC到PC开展到今天的PC到PC、PC 、 到 等多种业务形式，但不管是现在还是将来， 到 的应用将拥有最大的市场，IP 承载网络可以是Internet ，二、VoIP背景产生背景(续)更多的是遵循TCP/IP协议的专用网Internet。因此对我们来说，IP / 就是通过IP网络传送 / 业务。IP网泛指基TCP/IP协议的网络，包括因特网Internet和企业网Internet。二、VoIP背景产生背景(续)IP 迅速开展的两个潜在原因： 第一， 业务历来都

11、是各国管制最为严格的业务，但对于IP 各国大多采取宽容甚至是扶植的态度，如美国将IP 归类为增值业务，从而不必承担长途 公司所受的管制规定，这样IP 提供长途 业务时，不必向本地 公司交纳占长途 费40%左右的接入费。这样庞大的通信市场潜力，必然吸引众多传统和新型的电信公司参加到IP 的研究、开发和经营的队伍中。二、VoIP背景产生背景(续) 第二，各国国际长途 费存在着严重的不平衡性，且国际长途 业务在很多国家都是垄断经营的。这样，国际话费低的国家电信运营者可以利用各国对IP 的政策优惠，二、VoIP背景产生背景(续) 通过IP 向国际话费高的国家渗透，直接或间接进入电信市场中尚未开放国家的

12、国际长途业务经营领域；而资费高的国家可以降低IP 同国际回叫业务争夺用户，同时开拓新的用户群；在国际电信业务垄断经营国家，新的电信或ISP运营者迫切希望进入这一高利润的垄断经营领域，IP 的应运而生好正好为其提供了一条有效途径。二、VoIP背景经历阶段在技术上大致经历这样几个阶段：技术突破期1995-1996开展期1996-1999成熟期2000至今二、VoIP背景经历阶段在技术上大致经历这样几个阶段：技术突破期1995-1996 IP 最早是作为Internet上的联机应用出现的，那时只要通放双方拥有同样的客户端应用软件就可以在Internet上进行实时通话了，当然语音质量存在很多问题。最早

13、推出这种客户端软件的是以色列的VocalTec公司，二、VoIP背景经历阶段在技术上大致经历这样几个阶段：技术突破期1995-1996(续) 他们在1995年2月宣布推出“Internet Phone，可以说是现代IP 的雏形。当时这种应用只限于在Internet上使用，因此那时人们通常将这种应用称为“Internet 。这一时期是IP 开展的萌芽期。二、VoIP背景经历阶段在技术上大致经历这样几个阶段：开展期1996-1999电信公司开始认识到利用Internet实现语音业务的巨大潜在市场，他们开始考虑如何将Internet和已有的PSTN结合起来，从而更加广泛的普通 用户提供业务。于是，用

14、以连接Internet和PSTN的网关设备出现了，二、VoIP背景经历阶段在技术上大致经历这样几个阶段：开展期1996-1999(续)由于利用Internet代替传统的长途 线路可以大大降低本钱，许多产品制造商和业务商纷纷看好这一市场并开始制造设备和提供业务。可以说，这时IP 进入快速的开展阶段。二、VoIP背景经历阶段在技术上大致经历这样几个阶段：开展期1996-1999(续)由于利用公司的Internet传输实时的语音存在很多缺乏，难以保证用户接受的语音质量，这对一项业务来说显然是不行的。因此很多业务商建立了专用的IP网或在Internet上构建VPN来提供语音业务，从而实现较好的语音质量

15、，这时的IP 也可以真正地称为IP 了。二、VoIP背景经历阶段在技术上大致经历这样几个阶段：成熟期2000至今进入成熟期的IP 将具有以下特征：1 技术成熟2 统一标准3 全球网络实现互通4 语音质量良好5 大部份传统电信运营公司开始提供IP 业务三、VoIP根本原理传统的 网紧电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s。而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议用户数据报协议进行传输。 为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能和设备组

16、成，这一设备通过一个IP网络连接。三、VoIP根本原理模拟语音数字语音分组语音模拟语音数字语音分组语音模拟语音数字语音分组语音语音代理语音代理语音代理IP分组网络(电子/光子)VoIP模型的根本结构图三、VoIP根本原理 VoIP的传输过程分为以下几个阶段:语音数据转换原数据到IP转换传送IP包数据的转换数字语音转换为模拟语音三、VoIP根本原理整个过程可以用以下图表示:接收器模数转换器压缩编码器IP封装/发送器接收器IP解包解压缩编码器数模转换器播放器分组网络语音信号在IP网络上的传送过程四、VoIP协议及技术演进H.323MGCP，H.248(Megaco)SIPVoIP七层协议结构表示层

17、会话层传输层网络层数据链路层物理层G.729(A)/G.723(.1)/G.711H.323/SIP/SGCP/IPDCRTP/UDPIPMLPPP/FR/ATM AAL1 语音在RTP/UDP上传输VOIP七层协议划分H.323标准协议簇的体系结构H.323是国际电信联盟ITU的一个标准协议栈，该协议栈是一个有机的整体，根据功能可以将其分为四类协议，也就是说该协议从系统的总体框架H.323、视频编解码H.263、音频编解码、系统控制H.245、数据流的复用H.225等各方面作了比较祥细的规定。 H.323体系结构图H.245 ControlScope of H.323System Contr

18、ol andUser InterfaceSystem ControlVideoI/OEquipmentVideo CODECH.261, H263User DataApplicationsT.120H.225.0 LayerLAN StackAudioI/OEquipmentAudio CODECG.711, G.722, G.723, G.723.1, G.728, G.729Receive Path DelayH.323的组件终端 提供实时、双向的多媒体传输。网关 在H323和非H323终端如电路交换网上的 之间提供通信的效劳。网守 地址传输、带宽管理、呼叫控制。多点控制单元 为三方或更多

19、端点间的会议提供支持。媒体 (UDP)例如：Netone语音端口为UDP ports 1000060000RTP StreamRTCP StreamH.323A点H.245 (TCP动态端口)Open Logical ChannelH.225 (TCP 端口 1720)SetupAlerting / ConnectOpen Logical Channel AcknowledgeCapabilities Exchange / MSDRTP StreamH.323B点VVH.323v1 (5/96) - 7 or 8 Round TripsH.323v2 (2/98) - 2 Round Trip

20、s假设各个端点配置正确点到点call的信令交互发现网守网守网关 A网关 BVVGRQ (unicast)GRQ (multicast)GCFGCF注册信息网守网关 A网关 BVVRRQRRQRCFRCFRAS信息交互网守 A网守 BRRQ / RCFARQRRQ / RCFARQ / ACFLRQIP 网 A BGateway A网关 BH.225 (Q.931) SetupH.225 (Q.931) ConnectH.245RTPACFLCFVVMGCP/H.248简介H.323网络向下一代IP 网络演进时，H.323网关的媒体和信令处理功能将会别离：媒体网关MG只负责媒体的处理，信令处理功

21、能将会转移到媒体网关控制器MGC。MGC和MG之间的通信采用MGCP或H.248/MeGaCo协议，其中MGCP和MeGaCo为IETF的标准,H.248为ITU-T的标准。 SIP概述SIPSession Initiation Protocol,会话发起协议是由IETFInternet工程任务组提出的IP 信令协议。正如名字所隐含的，SIP用于发起会话，它能控制多个参与者参加的多媒体会话的建立和终结。SIP在设计上充分考虑了对其它协议的扩展适应性。它支持多种地址描述和寻址。SIP最强大之处就是用户定位功能，SIP本身含有向注册效劳器注册的功能，也可以其它定位效劳器如DNS、LDAP等提供的定

22、位效劳器来增强其定位功能。SIP中有客户机和效劳器之分客户机是指为了向效劳器发送请求而与效劳器建立连接的应用程序。用户代理User Agent和代理Proxy中含有客户机。 效劳器是用于向客户机发出的请求提供效劳并回送应答的应用程序。 SIP的四类效劳器 用户代理效劳器：当接到SIP请求时它联系用户，并代表用户返回响应。代理效劳器：代表其它客户机发起请求，既充当效劳器又充当客户机的媒介程序。在转发请求之前，它可以改写原请求消息中的内容。 重定向效劳器：它接收SIP请求，并把请求中的原地址映射成零个或多个新地址，返回给客户机。 注册效劳器：它接收客户机的注册请求，完成用户地址的注册。 H.323

23、与SIP的比较H.323和SIP设计之初是作为多媒体通信的应用层控制信令协议，目前一般用于IP 。它们能实现的信令功能根本相同，也都利用RTP作为媒体传输的协议。但两者的设计风格截然不同，这是由于其推出的两大阵营电信领域与Internet领域都想沿袭自己的传统。H.323是由国际电联提出，它企图把IP 当做传统 ，只是传输方式有电路交换变成了分组交换。而SIP侧重于将IP 作为Internet上的一个应用，较其它应用程序如FTP、E-mail等增加了信令和QoS的要求。H.323与SIP的不同SIP是基于文本的协议，而H.323采用基于ASN.1和压缩编码规那么的二进制表示其消息。SIP会话请求过程和媒体协商过程等是一起进行的，因此呼叫建立时间短。而H.323中呼叫建立过程和进行参数等协商的信令控制过程是分开进行的。H.323为实现补充业务定义了专门的协议。而SIP只要充分利用已定义的头域，必要时对头域进行简单的扩展就能很方便的支持补充业务或智能业务。H.323进行集中、层次式控制便于计费和管理，但控制大型会议 时，H.323中执行会议控制功能的多点控制单元很可能成为瓶颈。而SIP类似于其它Internet协议，设计上就为分布式的呼叫模型效劳。3种协议间的互连协议网关软交换五