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VoIP工作原理及術(shù)語解釋

2005/04/26

　　想知道IP電話實(shí)際是如何工作的么？抖動(dòng)（jitter）到底是什么意思，丟失包怎么會(huì)成為其他人獲利的因素？本文為你解答。

　　完全能夠稱IP電話是一場(chǎng)革命。它工作的基本原理同過去100年中傳遞語音信息的電話網(wǎng)絡(luò)有著根本上的不同。

　　傳統(tǒng)的語音是把一個(gè)連續(xù)的流傳輸?shù)介_放電路上，從呼叫方到另一方，這就是所謂的電路交換�；芈吩介L(zhǎng)，價(jià)格就越高。因此電話的呼叫距離越遠(yuǎn)，電話費(fèi)就會(huì)越高。除開長(zhǎng)時(shí)間的無通信狀態(tài)，電話呼叫是按照回路開放的每一秒鐘時(shí)間來收取費(fèi)用。即使是從模擬電路升級(jí)到數(shù)字電路，這種通信模型也幾乎沒有發(fā)生什么改變。

　　但顯然，IP改變了這一切。就如同一個(gè)Web頁面能夠被拆分為多個(gè)“報(bào)文（Packet ）”一樣，語音同樣可以通過數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）采樣，放在報(bào)文中然后在一個(gè)基于IP的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，就像其他的數(shù)據(jù)流一樣。IP網(wǎng)絡(luò)可能是局域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、電信公司的核心網(wǎng)絡(luò)甚至是公共因特網(wǎng)。這些組成音頻流的報(bào)文將按照不同的路由在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中穿越一個(gè)又一個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后在最終目的地被組織為原來的順序，然后還原為我們?cè)谡勗捴新牭降穆曇簟?br>
　　VoIP和分組交換能夠更為有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源。但是，最初IP并非設(shè)計(jì)為為其承載的數(shù)據(jù)提供服務(wù)質(zhì)量保證（QoS），而是一種用于在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)擁塞、失效或受到核武器襲擊而崩潰時(shí)能夠以多種路徑傳輸數(shù)據(jù)以保證冗余性的技術(shù)。

　　當(dāng)路由器把一個(gè)數(shù)據(jù)流信息分段為可處理的塊時(shí)，一個(gè)IP報(bào)文就形成了。然后路由器將會(huì)在報(bào)文的頭部設(shè)置兩個(gè)地址——一個(gè)是目的地址，一個(gè)是產(chǎn)生報(bào)文的設(shè)備地址。在路由器的地址表格中查找了報(bào)文的目的地址后，路由器將會(huì)把這個(gè)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到鏈路上的下一個(gè)路由器。

　　路由器之間會(huì)相互進(jìn)行ping操作以檢查是否有路徑出現(xiàn)了擁塞、完全阻斷的情況或是路徑相對(duì)而言數(shù)據(jù)量較小。報(bào)文將按照最為合適的路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并一步步的繼續(xù)下去。當(dāng)報(bào)文到達(dá)了他們的目的地時(shí)，這些報(bào)文可能以較大的延遲無序到達(dá)。傳輸控制協(xié)議（TCP）將對(duì)他們進(jìn)行重組，恢復(fù)正確的順序。

　　這樣的傳輸方式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用和電子郵件而言很好，但對(duì)語音則不是這樣。呼叫者說出的詞語必須實(shí)時(shí)的到達(dá)目的地。任何的延遲（latency）——即從說話方到受話方的語音流延時(shí)——都會(huì)降低語音的質(zhì)量，如同抖動(dòng)（jitter）和丟包（packet loss）一樣。如果報(bào)文的端到端延遲超過了250毫秒，那么一場(chǎng)交談聽起來就會(huì)感覺不真實(shí)，就像交談的一方在月球上一樣。抖動(dòng)就同這點(diǎn)有關(guān)——它表示的是各個(gè)包到達(dá)時(shí)間的間隔變化。時(shí)快時(shí)慢的到達(dá)將會(huì)導(dǎo)致電話交談非常不自然。因此，VoIP應(yīng)用程序都采用了對(duì)報(bào)文進(jìn)行緩存的技術(shù)，這樣就可以更加平滑的對(duì)這些報(bào)文進(jìn)行處理。

　　報(bào)文丟失、延遲和抖動(dòng)等現(xiàn)象隨著語音數(shù)據(jù)融合到其他應(yīng)用程序的報(bào)文中而更加惡化。尤其在語音數(shù)據(jù)穿越因特網(wǎng)的時(shí)候是最為明顯。在這些環(huán)境下，報(bào)文的丟失無法避免，并且沒有任何的服務(wù)提供商可以保證不出現(xiàn)報(bào)文丟失。

　　在私有網(wǎng)絡(luò)——局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或者是運(yùn)營(yíng)商的核心網(wǎng)絡(luò)中——應(yīng)用程序性能可以通過兩個(gè)截然不同的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)來加以保障：DiffServ以及MPLS。前者是在以太網(wǎng)絡(luò)中保障應(yīng)用程序性能的方式，后者則是用于基于IP或是IP封裝下廣域網(wǎng)。采用DiffServ，關(guān)于優(yōu)先級(jí)的信息將會(huì)被放在報(bào)文的頭部，而如果采用MPLS，則會(huì)對(duì)報(bào)文附加額外的頭部區(qū)域。兩者都能夠告訴路由器它相對(duì)于其他應(yīng)用程序而言具備什么樣的優(yōu)先級(jí)。尤其是采用MPLS，應(yīng)用程序?qū)?huì)被分為多個(gè)級(jí)別。有時(shí)這些級(jí)別會(huì)被稱為白金、金、銀和青銅等等，但一些運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在已經(jīng)能夠提供比這些更多的服務(wù)級(jí)別了。

　　為了保障語音的質(zhì)量，評(píng)估在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的其他需求很重要，因?yàn)槠渌男枨笥锌赡苁沟谜Z音數(shù)據(jù)無法獲得其希望獲得的處理。本來，語音數(shù)據(jù)就應(yīng)該獲得高于類似于電子郵件等能夠容忍一些延遲的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)。語音通常而言被給予了最高的優(yōu)先級(jí)，在MPLS術(shù)語中就好像是白金，而電子郵件則只是青銅。

　　使得VoIP這一概念更為讓人感到混亂的就是其衍生物的多樣性，其中每一種都有自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。即使是在商業(yè)應(yīng)用一級(jí)的質(zhì)量范圍，都有三種不同的VoIP。

　　局域網(wǎng)電話（LAN telephony）即IPT是企業(yè)在自己的局域網(wǎng)上傳輸語音信息，這些語音通過IP頭戴語音設(shè)備或“軟電話”（運(yùn)行在PC上的軟件）產(chǎn)生。語音信息將會(huì)同數(shù)據(jù)信息放在一起在相同的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中傳輸。電話端口同數(shù)據(jù)端口完全相同。為了控制這種環(huán)境下的信息交換，要么需要配置一個(gè)媒體網(wǎng)關(guān)（media gateway），要么是一個(gè)IP-PBX。如果撥打的是公司以外的電話，那么IP-PBX將負(fù)責(zé)把這些呼叫轉(zhuǎn)換到電路交換網(wǎng)絡(luò)上，然后這些呼叫將在公共電話網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。一些電信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)可以提供VoIP服務(wù)，因此呼叫就不再需要轉(zhuǎn)換為電路交換了。

　　對(duì)于那些同時(shí)具備一定數(shù)量的本地和局域網(wǎng)電話的企業(yè)來說，VoIP同樣可以直接放在廣域網(wǎng)上承載而無需通過電路交換進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

　　因?yàn)橛械钠髽I(yè)最近僅對(duì)其PBX設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)，這樣轉(zhuǎn)換到IP-PBX的企業(yè)就會(huì)比較少。局域網(wǎng)的纜線和路由設(shè)備或許都需要升級(jí)，企業(yè)還有可能需要購(gòu)買新的手持設(shè)備并部署媒體網(wǎng)關(guān)。

　　因此，在VoIP面前首當(dāng)其沖的就是那些即將在廣域網(wǎng)中使用VoIP的大型企業(yè)，這通常被叫做VoIP中繼，即這種技術(shù)的第二種衍生物。由于語音信息是從已有的廣域網(wǎng)而不是從電話公司網(wǎng)絡(luò)上通過的，因此這可以節(jié)省企業(yè)的長(zhǎng)途電話費(fèi)用。如果遠(yuǎn)程員工或者旅行中的雇員使用IP-VPN撥入到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，他們就可以節(jié)省一筆費(fèi)用，因?yàn)檫@些呼叫都是在相同的虛擬專網(wǎng)中通過的。

　　在其已有PBX需要被更換或擴(kuò)充，或是有新的辦公建筑時(shí)，企業(yè)還有可能采用局域網(wǎng)電話。任何公司都不希望在購(gòu)買、配置、管理VoIP設(shè)備上花費(fèi)時(shí)間和金錢，他們就可以選擇IP Centrex服務(wù)，這是VoIP技術(shù)的第三種衍生物。這樣一來他們就可以從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商那里租用設(shè)備、呼叫時(shí)間，并訪問呼叫功能。而服務(wù)供應(yīng)商則需要為維護(hù)系統(tǒng)語音質(zhì)量負(fù)責(zé)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這種方式或許會(huì)比較昂貴。

　　那些準(zhǔn)備以較少的先期投資而獲得有限功能的小型企業(yè)正在越來越多的關(guān)注著IP Centrex。小型企業(yè)或許還準(zhǔn)備使用諸如Skype這樣的消費(fèi)級(jí)軟件應(yīng)用程序。這些類似軟件將允許用戶借助公共因特網(wǎng)利用自己的計(jì)算機(jī)撥打免費(fèi)電話——通常這也被叫做因特網(wǎng)電話。顯然，這樣的呼叫質(zhì)量是沒有保障的，但這并不能妨礙數(shù)以百萬計(jì)的用戶使用它。

　　因特網(wǎng)電話已經(jīng)伴隨我們經(jīng)過了10年或更長(zhǎng)的時(shí)間。但最近，類似Skype和Vonage這樣的公司才突破了接聽方只能在因特網(wǎng)上的限制而將呼叫延伸到普通電話上，并且開始為之收費(fèi)。這時(shí)，因特網(wǎng)電話的呼叫特性才有了重大突破。

　　現(xiàn)在，你就可以擁有它了。未來的IP電話必將獲得整個(gè)業(yè)界的關(guān)注。

ZDnet (www.zdnet.com.cn)

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