随着光网络的飞速发展和数字传输技术的应用

随着光网络的飞速发展和数字传输技术的应用，原来在数据通信网中被视为应用“瓶颈”的带宽和服务质量等问题一一得到解决，推动了IP技术的飞速发展，带动各种应用向IP靠拢，IP（又称IPPHONE或VoIP）业务就是其中一个典型的应用。一、IP的概念IP是一种利用Internet技术或网络进行语音通信的新业务。从网络组织来看，目前比较流行的方式有两种：一种是利用Internet网络进行的语音通信，我们称之为网络；另一种是利用IP技术，电信运行商之间通过专线点对点联结进行的语音通信，有人称之为经济或廉价。两者比较，前者具有投资省，价格低等优势，但存在着无服务等级和全程通话质量不能保证等重要缺陷。该方式多为计算机公司和数据网络服务公司所采纳。后者相对于前者来讲投资较大，价格较高，但因其是专门用于通信的，所以有一定的服务等级，全程通话质量也有一定保证。该方式多为电信运行商所采纳。IP与传统具有明显区别。首先，传统使用公众网作为语音传输的媒介；而IP则是将语音信号在公众网和Internet之间进行转换，对语音信号进行压缩封装，转换成IP包，同时，IP技术允许多个用户共用同一带宽资源，改变了传统由单个用户独占一个信道的方式，节省了用户使用单独信道的费用。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的核心元件之一数字信号处理器的价格在下降，从而使费用大大降低，这一点在国际通信费用上尤为明显，这也是IP迅速发展的重要原因。二、IP的基本原理IP（又称IPPHONE或VoIP）是建立在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等相关协议进行打包,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系统把普通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系统的转换及压缩处理,每个普通传输速率约占用8～11kbit/s带宽,因此在与普通电信网同样使用传输速率为64kbit/s的带宽时,IP数是原来的5～8倍。IP的核心与关键设备是IP网关。IP网关具有路由管理功能,它把各地区区号映射为相应的地区网关IP地址。这些信息存放在一个数据库中,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。在用户拨打IP时,IP网关根据区号数据库资料,确定相应网关的IP地址,并将此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网转接,实现通信业务。三、IP的基本结构IP的基本结构由网关（GW）和网守（GK）两部分构成。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，对外分别提供与PSTN网连接的中继接口以及与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。一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，并根据网络资源情况来判断是否应该建立连接。如果可以建立连接，则将被叫网守的IP地址通知给主叫网关，主叫网关在得到被叫网关的IP地址后，通过IP网络与对方网关建立起呼叫连接，被叫侧网关向PSTN网络发起呼叫并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，在能力交换完成后，主被叫方即可开始通话。欧四、IP电横话的优点筐IP是弦语音数据集步成与语音/矿分组技术进粘展结合的经厅济优势，从离而迎来一个丹新的网络环厕境，这个新产环境提供了萌低成本、高倾灵活性、高畏生产率及效宋率的增强应仍用等优点。柜IP的牙这些优点使孤企业、服务冠供应商和电镜信运营商们眯看到了许多趁美好的前景杠，把语音和芽数据集成在鞭一个分组交均换网络中的矿契机是由以稻下因素推动胆的：季(1)通过恭统计上的多川路复用而提劈高的效率。帅牢(2)通过蔑语音压缩和减语音活动检科测（安静抑才制）等增强考功能而提高朗的效率。家(3)通过未在私有数据盟网络上传送嫩呼叫而游节省长途费苹用。印(4)通过暮联合基础设静施组件降低通管理成本。君抽(5)利用栋计算机士集成的新应喜用的可能性越。烦(6)数据思应用上的语规音连接。拿(7)有效暴使用新的宽锄带WAN技霞术。倍分组网络提谋高的效率和拿在统计学上三随数据分组抢多路复用语述音数据流的熄能力，允许远公司最大限货度地得到在峡数据网络基膜础设施上投只资的回报。弓而把语音数培据流放到数喂据网络上也弄减少了语音乖专用线路的智数目，这些呈专用线路的歇价格往往很仿高。LAN滩，MAN和惜WAN环境蜜中吉位以太排网、密集波娘分多路复用肉和Pack救etov走erSD广H等新技术躲的实现，以斯更低的价位签为数据网络澡提高更多的没带宽。同样弊，与标准的剧TDM连接家相比，这些粥技术提供了济更好的性价上比。运五、IP电腐话的种类熟IP就赔有4种：电自话到、臭到PC时、PC到电赢话和PC到锣PC。具体鞭如下：爬（1）PC鼻到PC：最吩初IP读方式主要是芦PC到PC冶,利用IP蹲地址进行呼青叫,通过语排音压缩、打柄包传送方式策,实现因特绩网上PC机万间的实时话座音传送,话炕音压缩、编强解码和打包喘均通过PC摩上的处理器蚊、声卡、网刑卡等硬件资耐源完成,这牢种方式和公午用通信良有很大的差协异,且限定砌在因特网内勾,所以有很引大的局限性介。间（2）顷到：肯到献即普通丽经过交虏换机连到I界P网关曲,用号泊码穿过IP颜网进行呼叫习,发送端网浆关鉴别主叫价用户,翻译跃号码/充网关IP地介址,发起I销P呼叫渔,连接到最势靠近被叫的妹网关,并完稠成话音编码幼和打包,接坛收端网关实音现拆包、解齐码和连接被艘叫。寨（3）俘到PC：誓到PC讯是由网关来斤完成IP地牵址和号杨码的对应和喜翻译,以及刊话音编解码猪和打包。迎（4）PC提到：P题C到也伸是由网关来驴完成IP地镜址和号稼码的对应和推翻译,以及祸话音编解码叶和打包。忠六、IP电朱话的关键技蹄术薪传统的IP食网络主要是晨用来传输数挽据业务,采纯用的是尽力厉而为的、无真连接的技术嫌,因此没有篮服务质量保长证,存在分泉组丢失、失米序到达和时盒延抖动等情技况。数据业漫务对此要求梦不高,但话宴音属于实时喷业务,对时厉序、时延等亏有严格的要画求。因此必狡须采取特殊姥措施来保障岭一定的业务舌质量。IP滑的关键榆技术包括：创信令技术、抹编码技术、脱实时传输技不术、服务质荐量（QoS头）保证技术私、以及网络住传输技术等位。演1．信令技戒术齐信令技术保观证呼叫越的顺利实现称和话音质量情,目前被广隐泛接受的V租oIP控制锄信令体系包登括ITU－腾T的H.3碧23系列和躬IETF的裁会话初始化筹协议SIP悔。误ITU的H乐.323系保列建议定义军了在无业务涛质量保证的虹因特网或其叉它分组网络宅上多媒体通舅信的协议及拼其规程。H品.323标蒸准是局域网申、广域网、司INTRA稍NET和I习ntern振et上的多歉媒体提供技屿术基础保障娃。H.32抛3是ITU跃－T有关多蓝媒体通信的碰一个协议集广,包括用于常ISDN的币H.320标,用于B－倘ISDN的概H.321候和用于PS科TN终端的府H.324裳等建议。其搂编码机制,矛协议范围和闻基本操作类晚似于ISD队N的Q.9宫31信令协涨议的简化版馅本,并采用初了比较传统套的电路交换唤的方法。相妥关的协议包雁括用于控制眯的H.24响5,用于建远立连接的H崇.225.醋0,用于大芳型会议的H拆.332,包用于补充业拖务的H.4找50.1、井H.450煤.2和H.唯450.3马,有关安全能的H.23需5,与电路闭交换业务互长操作的H.央246等。过H.323输提供设备之筋间、高层应灾用之间和提苍供商之间的序互操作性。微它不依赖于质网络结构,跨独立于操作抽系统和硬件尤平台,支持丙多点功能、躲组播和带宽墙管理。H.性323具备双相当的灵活压性,支持包恼含不同功能分的节点之间害的会议和不耻同网络之间类的会议。H辈.323建逗议的多媒体泻会议系统中惊的信息流包螺括音频、视增频、数据和磁控制信息。浊信息流采用匀H.225抱.0建议方诸式来打包和适传送。学H.323疮呼叫建立过衡程涉及到三昨种信令：R省AS信令（降R=注册：薪Regis垂trati绍on、A=瓦许可：Ad处missi翅on和S=伤状态：St零atus）优,H.22售5.0呼叫兔信令和H.枕245控制辞信令。其中雄RAS信令蹲用来完成终火端与网守之首间的登记注叼册、授权许模可、带宽改验变、状态和层脱离解除等铲过程；H.渐225.0圆呼叫信令用爆来建立两个按终端之间的棵连接,这个姓信令使用Q得.931消啊息来控制呼怪叫的建立和爱拆除,当系什统中没有网任守时,呼叫维信令信道在乖呼叫涉及的舒两个终端之文间打开；当耗系统中包括珍一个网守时驾,由网守决衡定在终端与旨网守之间或门是在两个终洽端之间开辟寒呼叫信令信案道；H.2妨45控制信待令用来传送列终端到终端执的控制消息饰,包括主从半判别、能力狡交换、打开索和关闭逻辑痕信道、模式盗参数请求、利流控消息和叫通用命令与容指令等。H厅.245控辱制信令信道隔建立于两个范终端之间,廊或是一个终稳端与一个网齐守之间。南虽然H.3权23提供了将窄带多媒体侍通信所需要叶的所有子协窃议,但H.铺323的控偶制协议非常腾复杂。此外隆,H.32锤3不支持多碎点发送（M披ultic锈ast）协络议,只能采布用多点控制闷单元（MC还U）构成多博点会议,因屿而同时只能霸支持有限的翻多点用户。袖H.323胞也不支持呼倘叫转移,且世建立呼叫的泳时间比较长讲。与H.3票23相反,茶SIP是一咸种比较简单科的会话初始课化协议。它妥不像H.3酸23那样提疾供所有的通川信协议,而礼是只提供会挎话或呼叫的麦建立与控制鄙功能。SI粒P可以应用迫于多媒体会肌议、远程教箭学及Int软ernet寻等领域坐。SIP既填支持单点发指送（Uni营cast）丽也支持多点辆发送,会话冻参加者和媒薄体种类可以侦随时加入一趋个已存在的美会议。SI思P可以用来姿呼叫人或机惊器设备,如验呼叫一个媒要体存储设备含记录一个会膊议,或呼叫谦一个点播电贡视服务器向帝会议播放视轧频信号。叮SIP是一衡种应用层协胆议,可以用帐UDP或T姐CP作为其列传输协议。欢与H.32蔬3不同的是源：SIP是坡一种基于文化本的协议,厚用SIP规骆则资源定位觉语言描述（初SIPU恒nifor浑mRes蹦ource男Loca赢tors）碑,这样易于肺实现和调试雕,更重要的绕是灵活性和堂扩展性好。秤由于SIP喝仅作于初始寨化呼叫,而出不是传输媒占体数据,因竭而造成的附腊加传输代价戏也不大。S挂IP的UR船LL甚至可剪以嵌入到w贪eb页或其须它超文本链故路中,用户猎只需用鼠标扫一点即可发蒜出一个呼叫窄。与H.3淡23相比,呈SIP还有期建立呼叫快弄,支持传送铅号码的晨特点蛾2．编码技穴术丹话音压缩编椅码技术是I扎P技术苏的一个重要薄组成部分。越目前,主要胸的编码技术射有ITU－泳T定义的光G.729五、G.72充3(G.7歇23.1)醒等。其中G塔.729可迈将经过采样劳的64kb满it/s话洒音以几乎不窄失真的质量灶压缩至8k熟bit/s浮。由于在分功组交换网络嘱中,业务质射量不能得到绒很好保证,咐因而需要话兔音的编码具糊有一定的灵毫活性,即编浇码速率、编尽码尺度的可炭变可适应性波。G.72爽9原来是8尼kbit/绪s的话音编陈码标准,现干在的工作范文围扩展至6荐.4～11关.8朗kbit/族s,话音质价量也在此范庄围内有一定钻的变化,但棋即使是6.望4kbit跨/s,话音闯质量也还不挤错,因而很强适合在Vo遵IP系统中歪使用。G7咱23.1采夸用5.3/翼6.3K言bit/s趋双速率话音捷编码,其话厉音质量好,轿但是处理时锋延较大,它绸是目前已标矿准化的最低勾速率的话音晋编码算法。诵涛3．实时传咳输技术紫实时传输技猎术主要是采趋用实时传输勇协议RTP栗。RTP是逃提供端到端门的包括音频特在内的实时型数据传送的膏协议。RT燕P包括数据洁和控制两部法分,后者叫点RTCP。鱼RTP提供向了时间标签扮和控制不同亿数据流同步谈特性的机制欢,可以让接姻收端重组发月送端的数据录包,可以提顷供接收端到缝多点发送组巷的服务质量聚反馈。睛4．服务质仅量（QoS象）保证技术递昆IP中雕主要采用资抽源预留协议锻(RSVP奔)以及进行辉服务质量监者控的实时传挥输控制协议值RTCP来及避免网络拥喝塞,保障通蔑话质量。论5．网络传页输技术与IP中珍网络传输技蠢术主要是T对CP和UD脊P,此外还垫包括网关互惩联技术、路绳由选择技术她、网络管理邻技术以及安霜全认证和计泪费技术等。私由于实时传哨输协议RT桐P提供具有鸟实时特征的佣、端到端的照数据传输业拜务,因此I铅P中可挤用RTP来蓬传送话音数瓜据。在RT愈P报头中包躁含装载数据够的标识符、律序列号、时宗间戳以及传调送监视等,涉通常RTP拒协议数据单慰元是用UD样P分组来承违载,而且为侦了尽量减少僚时延,话音陆净荷通常都井很短。IP糟、UDP和尤RTP报头只都按最小长科度计算。V怎oIP话音纵分组开销很贩大,采用R故TP协议的回IP格中式,在这种忧方式中将多怨路话音插入逗话音数据段刘中,这样提违高了传输效蝶率。此外,肆静音检测技爬术和回声消凯除技术也是忌IP中死十分关键的拿技术。静音冒检测技术可塞有效剔除静秃默信号,从菜而使话音信莲号的占用带齿宽进一步降献低到3.5油kbit/脊s左右；回暖声消除技术租主要利用数骗字滤波器技火术来消除对聋通话质量影蚕响很大回声译干扰,保证歼通话质量。相歼七、IP电侍话需要解决剖的问题量IP向国本地的转移阀还有很多的殿问题需要解奋决。会有很梨多政策方面载的问题要解勾决，比如运独营许可证。蔬还有像号码湾资源、网络左之间互通互唱连这样跨技告术和政策领拉域的问题需碧要解决。撇吹开这些问题辰，在技术上赔还有很多地摆方需要突破浸。其实这腰些技术问题错也并非仅仅白存在于未来孔的IP市话顿方面。现在辟国内运营商草的长途Vo熊IP网，多戴建设在专用齐通信网上。飘IP地址、煮安全这样的码问题并不突红出。但是专颈网的方式毕边竟只是一个恼过渡方式，星从三网融合仓的角度看，脑IP必折然要融入到星公共IP网相当中。要达录到这一目标剃，无论是长盟途网还是本谦地网，这些歉问题都必须膛解决。极1．网络地斥址讽对于如此大权规模的一个竹IP网躁络，IP地缸址资源的匮凤乏是首先要绳解决的问题担。其实这也区是困扰着中液国宽带接入恩发展的一个协问题，只是棋在IP躺通信方面会埋更明显。采洗用私有地址柱是运营商非粥常不愿意看裳到的事情，拣运营商不可值能在每一个礼地方都采用竖私有地址，赏这样在构建牲全国网络时算就很不方便侄。而整个大很网采用私有鸭地址，在网练间互联也难表以避免相应富的问题。采鼠用私有地址瓣自然要涉及介到NAT的边问题，对于倦Web浏览统和收发电子甩邮件一般的美NAT设备捞都可以支持年，但是很多吹NAT不能论支持IP电锣话双向通信腹。同样的问哄题在PC严toPC纠和PCt袭oPho恋ne形式的聪IP服经务方面也存级在着。比如沈，如果按照励现在ISP里提供的拨号联上网方式，骄上网的PC桥机一般只能挽获得一个动若态分配的I尝P地址，用床户只能拨出漫，对方不能峡确切的知道天主叫方的位我置，结果是农无法呼入。勒叮IPv6自宫然是最佳的失结果，但是汉现在还不能员非常确切地恩知道在什么听时间IPv染6会在全球尖推广使用，偏即使开始推失广，必然需育要一定的时误间。有些人携认为现阶段秤还是应该在鸟NAT上面欢下些功夫，留比如支持更顾多种的应用拢，像IP电灾话通信。逮2．安全问批题司IP的测安全问题也雾是亟待解决堡的问题。安蛙全的问题分玉为两方面，明一是对于I络P网和承载目它的以太网出在信息安全索方面有先天扑的缺陷，而触作为一种通步信服务必须挪能保证用户贸的个人隐私椅和商业安全筹。另一方面艺，是对于运弯营商的，如馅何保证自己求业务的安全必性，不受欺稻诈。在没有绍安全保证的利情况下，如找果有人将其坡IP网干关接入某运势营商的网络蔽，通过运营事商的网守获疾得该运营商科网关的IP珍地址信息，顶神不知鬼不清觉地实现I弃P的“炒落地”并非载是骇人听闻医的故事。孙H.235暖是人们谈论克颇多的安全促解决方案，度利用H.2扁35是否就假真能保证安扎全性，而相雕应带来的成融本、控制问恶题都需要仔海细考虑。另登外，采用了内保密措施的系IP设串备，不同厂技商在互操作芳性方面可能所又需要一个革协调的过程群。捎3．服务质蚊量负除了地址和逢安全，另一林个非常重要滚的问题是服劣务质量。现诸在的IP网梁在对实时业伍务的服务质柔量支持方面鞭有先天的缺辆陷，要解决摩IP的僚服务质量，蒸一定要解决滔IP网的质浪量问题。人防们把很大的鼓希望寄托在废IPDi矩ffSer见ve、MP饰LS等技术签上，独立资妨源的IP电毯话VPN方毅案也被认为孟是一种很好拿的解决方案遣。光通信，阿特别是DW聚DM技术，悦使通信网带疼宽的增长速担率远远超过冶摩尔定律，度有人认为利衰用无限的带浑宽可以解决主IP网的服夹务质量。但上流量工程仅性仅可以改善斤服务质量，级不能彻底解杂决服务质量伴的问题，分捎类服务是方涨向。电信级畜的IP打网应该引入然新的思路和扫新的概念。逝解决IP电们话的服务质借量，不能仅枯仅依赖于I岁P网的改善慰，应该同时持在IP呆自身寻找解帽决的办法。密茶4．供电问君题省传统的邪在馈电方面战历经百年风散雨已经非常没成熟，在发蝶生市电断电葱的情况下，嫌线仍能寄保证与外界尸的通信。语果音通信作为耕大多数国家煎的基本电信赚业务，很大杏程度上扮演棒着生命线的障角色。在企弱业的IP湾PBX中，贸Cisco抵、Avay胸a等公司已键经可以通过皆在以太网交预换机上增加旅供电模块，咱通过5类线气解决馈电的望问题，而像孝Cisco财最早可以实薪现馈电的交嫁换机Cat腔alyst绪6500系蜂列，有多个偶冗余的电源渔来保证不间嗽断电源的供蝶应。但是，屑类似的方案狐可以满足未建来IP市话值的要求，而凝且利用以太杰网线对话机足和网关供电粗的标准还没饼有出来。除依了少数的厂浙家以外，我坦们大多能见碍到的终端还故做不到这一啊点，需要另杠加电源。另女外，对于这忙些终端设备施来说，功耗扶问题也待解蔑决。但应该说，供道电的问题在残以太网接入否领域是不可债回避的问题厕，许多放置僚在楼头的交滋换机都直接瓶通过市电供漆电，出于成愧本的考虑，员许多交换机老没有冗余的延电源，即使扔有，当市电辈断掉以后一廊切通信也就狱必须结束。宾从通信的角哭度看，我们估可以实现三趴网融合，从病供电的角度驶看，有人认打为，还是不新能把RJ1祝1的双绞线落融合掉。躲其实不仅仅晴是供电的问岭题，对于新剖生的IP电充话技术，设寻备的可靠性美、稳定性也狼是人们关注燥的焦点。一贸些厂商在网骑守和软交换邮设备进行的痒努力。网守折和软交换的锄呼叫服务器膛，都基于通就用的计算机亩平台。电信观级产品一般摄都采用像U恋nix这样种非常稳定的洪运算平台，漂多台服务器气互为热备份湾，有的厂商俱在他们软交愉换的解决方稿案中还集成这了Clus裤ter、负滚载均衡等技良术，采用各袖种技术避免屠单点的故障光对通信的影映响。在计算钱机行业的眼赛中采取的措熟施可谓是登穿峰造极。但优是对于一些淹传统电信领蠢域的人来说滥，似乎还是昆难以让人足养够信服。姜如果把这一吹问题扩大，皆在整个IP箱网上，网络规设备的稳定基性、可靠性效都不能让人覆们满意，至须少让人怀疑蝶。而可管理搂性、可维护赴性也是IP饿网需要解决爷的问题。绸5．网络融萌合温如何与现有让PSTN网粘络互通，智反能网互通，遗IP智疑能网业务的反开发，无论恐在长途还是答在本地网都要是需要解决雾的问题。现待在在IP电绪话网与固定孝网的互砍通上还有很唉多的问题需商要解决。比损如IP底的号码资源海问题。而倘孤若IP环获得了其号码的资源忧，两个网络若是否呼叫得迈通呢？据了凶解，国内产膏业界正在加恨紧研究，同板时制定相关胖的标准来解葱决这样的问案题。迹6．软交换练傻在传统的电箭路交换帝网中，给用月户提供的各墙项业务都直优接与交换机土有关，业务是和控制都由予交换机来完粉成的。交换猛机需要提供肥的功能和交愿换机提供的冈新业务都需址要在每个交绣换结点来完壮成。如要增谁加新业务，挺需要先修订改标准再对交索换机进行改辰造，每提供软一项新业务相都需要较长摆的时间周期楚。肺而新时代的滤网络将是一抛个开放的分收层次的结构霉。这种网络丝拓扑结构可乓以使用基于稿包的承载传削送，是一个到开放端点的胀拓扑结构，旗能同样好地锁传送话音和飘数据业务。忠网络的承载姐部分与控制岸部分分离，今允许它们分丛别演进，有玩效地打破了波单块集成交凡换的结构，亿并在各单元罗之间使用开达放的接口