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下一代VOIP協(xié)議探討
2005/09/27
1、引言
對話音通信仍是贏利先鋒軍的中國通信業(yè)來說，VoIP真正給中國的傳統(tǒng)通信帶來了一次革命，它吸引了大量的用戶，已經具有一定的市場規(guī)模，但是安定之后求發(fā)展也是硬道理，一方面運營商需要更多的盈利空間，另一方面用戶需要有更個性化、更多樣的業(yè)務，因此下一代VoIP的發(fā)展方向就需按照業(yè)務個性化和多樣性的特點發(fā)展。選擇什么樣的技術來支持這些特點是關鍵，目前可用來實現(xiàn)VoIP的協(xié)議有H.323，SIP，Skype，H.248，MGCP等，本文就在分析目前存在的幾種VoIP網絡技術的基礎上。研究和對比了各種VoIP協(xié)議的特點，以及構建部署下一代VoIP需要重點考慮的問題。
2、VoIP協(xié)議介紹
2.1 H.323協(xié)議簇
國內原有的VoIP網絡幾乎全部基于H.323協(xié)議簇構建的，H.323協(xié)議簇是ITU-T為基于分組的多媒體通信系統(tǒng)，主要是視頻會議系統(tǒng)設計的，應該說H.323協(xié)議簇在中國的VoIP業(yè)務中得到了很好的應用。之所以稱作為“簇”是因為它并不是一個獨立的協(xié)議，而是由多種協(xié)議組成，包括H.225，H.245，RTP，RTCP等協(xié)議。
基于H.323協(xié)議簇的IP電話網絡主要由網關和網守以及后臺認證、計費等支撐系統(tǒng)組成，網關和網守是組成VoIP系統(tǒng)的關鍵設備，網關是完成協(xié)議轉換和媒體編解碼的主要設備，而網守則是完成網關之間的路由交換、用戶認證和計費的控制層設備。
應該說，基于H.323協(xié)議簇的VoIP系統(tǒng)本身就是從電信級網絡的角度出發(fā)的，它有著傳統(tǒng)電信的各種優(yōu)點，比如易于構建大規(guī)模網絡、網絡的可運營可管理性較好、不同廠商設備之間的互通性好等，然而這種基于H.323的IP電話網絡在部署和實施的時候也帶來一些問題：
(1)協(xié)議過程復雜，設備成本高，投資建設成本高，導致了假IP電話(就是用已有的PSTN冒充IP電話)的出現(xiàn)。
(2)網關之間一旦獲知彼此的路由信息，便可以直接通信，運營商無法收取通話費用，滋生了一些非法IP電話經營者。
(3)協(xié)議擴展性較差，到目前有停止不前的感覺。IP電話從業(yè)務開展以來一直是單一的業(yè)務形式，就是簡單的打電話，通則通話，不通則掛機或等待重撥，因此運營商的業(yè)務開展需要更豐富的業(yè)務形式。
2.2 SIP協(xié)議
在下一代網絡的技術摸索中，SIP(會話初始協(xié)議)協(xié)議越來越引起業(yè)界的關注，該協(xié)議由IETF的SIP工作組制定。1999年出了第一版本，2002年又在第一版本的基礎上修訂并完善出了第二版。它是用于建立、修改和終止IP網上的雙方或多方的多媒體通信的應用層控制協(xié)議，最初只是有一些小的廠商開發(fā)和使用SIP協(xié)議在企業(yè)的小型網絡中提供電話業(yè)務，自第二版本發(fā)布以來，SIP協(xié)議得到了更多更廣泛的應用，基于該協(xié)議開發(fā)的系統(tǒng)，用戶終端無論在何處接入互聯(lián)網，都可以通過域名找到其歸屬的服務器進行語音和視頻通信。自3GPP在Release5的IMS(IP多媒體子系統(tǒng))中宣布以SIP為核心協(xié)議，ETSI又在其NGN體系中采用了IMS以來，SIP協(xié)議一下子成為人們關注的熱點。
(1)SIP協(xié)議的特點
SIP協(xié)議是基于文本方式的協(xié)議。由于這種方式便于理解且實現(xiàn)簡單，深受設備開發(fā)商歡迎。
SIP協(xié)議考慮并支持用戶的移動性。SIP協(xié)議定義了注冊服務器、重定向服務器等不同的功能，當用戶的位置發(fā)生變化時，其位置信息將隨時登記到注冊服務器。
SIP協(xié)議采用了HTTP協(xié)議Client-Server的消息處理方式。這種Client-Server的關系不固定，其工作方式對等，當A向B發(fā)送請求消息時，A作為Client，B作為Server。反之，當B向A發(fā)起請求時它們之間的Client-Server關系又相反。
SIP消息本身就具有一定的定位能力。SIP消息頭中caller@caller.com這種域名的標識方式可包含用戶號碼信息、位置信息、用戶名及其歸屬信息等，是SIP消息表述方式的一大優(yōu)點。
SIP協(xié)議可與其他很多IETF協(xié)議集成來提供各種業(yè)務(如SDP，RSVP，RTSP，MIME，HTTP等)，使SIP協(xié)議在業(yè)務的實現(xiàn)方面具有很大靈活性。
SIP協(xié)議具有Forking(分路)的特征，使得SIP協(xié)議實現(xiàn)一號通一類的業(yè)務非常方便。
SIP協(xié)議的可擴展性較強。自發(fā)布以來根據業(yè)務需求和一些特征要求擴展定義了多個新消息，消息擴展時其前后兼容性較好。
SIP協(xié)議所定義的終端具有一定的智能性。
從上述特點看來，SIP協(xié)議本身在消息發(fā)送和處理機制上具有一定的靈活性，使得用SIP協(xié)議可以很方便地實現(xiàn)一些VoIP的補充業(yè)務，比如各種情況下的呼叫前轉、呼叫轉接、呼叫保持、Presence、即時消息等業(yè)務；由于SIP協(xié)議是基于會話定義的用來建立、修改和終止IP網上的多媒體會話的宗旨，它可以很靈活地與其他多種協(xié)議集成，通過集成其他應用層協(xié)議，可以提供更多的增值業(yè)務。就其本質而言，SIP協(xié)議與目前最大的IP網——互聯(lián)網有著密不可分的近親關系，這一點使得SIP協(xié)議更貼近下一代網絡的IP化的總趨勢。
(2)SIP協(xié)議存在的不足
沒有充分考慮目前IPv4網絡中大量存在的NAT、防火墻設備的影響，在業(yè)務開展使用時存在無法穿越NAT和防火墻的問題。
網絡整體架構沒有明確的規(guī)定，在規(guī)劃大規(guī)模的網絡時仍有很多問題需要考慮(如采用什么樣的網絡架構、整網的運營管理方式等)。
盡管協(xié)議仍在不斷擴展，但是具體的可用于指導設備開發(fā)和網絡建設的規(guī)范還沒有，這可能會給互通帶來一定的影響。
2.3 Skype協(xié)議
Skype是一個公司的稱呼，由于它采用了私有的協(xié)議，因此也稱作Skype。Skype的出現(xiàn)無疑給傳統(tǒng)電信帶來一股強烈的沖擊波，它一出現(xiàn)便廣為流傳，截至2005年3月，Skype全球用戶已達2900萬人，每天增加的會員有15.5萬人，而到3月14日為止，Skype在全球的通話量累計已經達到60億分鐘�！ �(1)Skype的優(yōu)點
由于Skype使用P2P原理傳輸語音，使得Skype沒有擴展服務器、管理龐大用戶群的擔心，用戶增長很快。Skype的商業(yè)計劃一直是免費提供基本服務，對增值服務收費。
Skype可以很好地支持用戶的移動性，用戶不必支付昂貴的漫游費用。
Skype采用了能夠輕松通過NAT/防火墻的機制，對已有的IPv4的網絡不提出任何要求。
Skype采用的語音編解碼算法具有較高的效率。再加上其P2P的工作原理，通過個人用戶中轉數(shù)據流，以及高效的路由方式，這些都使得網絡時延大大減小。保證了通話質量。
(2)Skype的缺點
在Skype到固定電話或者Skype到手機的通話中音質總是有很嚴重的聲音失真現(xiàn)象出現(xiàn)，影響了Skype到固定電話或手機的通話質量。
網絡的無管理性使得它只能通過免費的方式走向市場，企業(yè)用戶也會因為擔心它的安全隱患而不采用Skype等。
Skype的理念很可能給傳統(tǒng)的電信市場帶來突破性的變革，傳統(tǒng)電信運營商決不可忽視其挑戰(zhàn)。
2.4 H.248和MGCP協(xié)議
H.248和MGCP不能成為獨立的VoIP協(xié)議，只是在軟交換的網絡中有所應用，由于H.248比MGCP定義了更多的特征和數(shù)據包，它能夠更好地支持多媒體業(yè)務，因此有取代MGCP的趨勢。可以說，這兩種協(xié)議，尤其是H.248將作為下一代VoIP的輔助或邊緣協(xié)議在網絡中存在。
3、下一代VoIP的考慮重點
雖然IP電話的開展吸引了大量用戶，但是其低廉的價格使得運營商的盈利空間變小，運營商必須尋找新的收入增長點，開拓新的盈利空間。基于軟交換的技術是前期受關注最多的一種，基于軟交換的技術雖然考慮并能夠實現(xiàn)一些基于IP電話的補充和增值業(yè)務，但是總體來講它沒有什么創(chuàng)新，只是一個綜合，而且在很大程度上只是將電路交換域的思路搬到IP域，并沒有充分利用IP網絡的特點。TISPAN提出的基于IMS的NGN網絡則是以SIP協(xié)議為核心通信協(xié)議的，現(xiàn)在還處于VoIP向下一代探索的過程中，關鍵在于結合已有的技術基礎和探索經驗以及遇到的問題，慎重做好下一代VoIP協(xié)議的選擇。
從VoIP協(xié)議的分析來看，H.323因為其復雜性而將逐漸被市場淘汰，盡管Skype無論在理念還是工作原理上都給人耳目一新的感覺，但是值得注意的是，用于和已有固定電話通信的SkypeIn和SkypeOut軟件一直使用SIP協(xié)議與公共交換電話網絡連接。也就是SIP協(xié)議是最有可能成為下一代VoIP核心協(xié)議的，但是正如前面所述該協(xié)議也有不足和不完善的地方，結合以往的經驗和Skype對某些傳統(tǒng)通信理念的沖擊，下一代VoIP必須重點考慮下面幾個問題：
(1)大規(guī)模網絡架構如何構建才能充分利用其通信協(xié)議的優(yōu)點。
(2)如何提高效率以保證業(yè)務質量(包括提高協(xié)議的路由效率、減小編解碼帶來的時延等)。
(3)如何保證業(yè)務穿越NAT和防火墻，是近期必須要考慮的一個很現(xiàn)實的問題。
(4)如何在保證網絡的可運營、可管理與終端智能化之間平衡，應該說終端智能化是必然的趨勢。
(5)考慮用戶的移動性，下一代網絡將是一個融合的網絡，用戶的移動性是必須支持的特點。
(6)保證通信協(xié)議的可擴展性，隨著用戶的不斷成熟，新的增值業(yè)務也將層出不窮，下一代VoIP協(xié)議必須具有很好的可擴展性，以滿足未來不斷增加的需求。
(7)采用什么樣的運營模式，才能使用戶滿意、吸引更多的用戶，同時又給運營商帶來更多的利潤，達到多贏的目的，也是一個非常值得研究的問題。
泰爾網
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