VoIP的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢以及未來的發(fā)展方向
2006/12/07
一、引言
近年來，Internet得到了飛速發(fā)展與普及應(yīng)用，而作為其核心技術(shù)的IP協(xié)議體系在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的統(tǒng)治地位已得到了廣泛認(rèn)同。
同時，隨著IP技術(shù)框架中匯聚網(wǎng)絡(luò)研究的發(fā)展和VoIP技術(shù)的提出，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)融入傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)領(lǐng)域。從現(xiàn)實情況來看，在電信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，IP業(yè)務(wù)已占95%以上，可以說數(shù)據(jù)承載網(wǎng)業(yè)務(wù)已基本IP化。近來視訊業(yè)務(wù)有很好的發(fā)展趨勢，絕大部分也是IP業(yè)務(wù)�？梢钥闯�，目前電信網(wǎng)中的業(yè)務(wù)除了傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)外都是IP業(yè)務(wù)，而電話業(yè)務(wù)中的長途電話70%已是IP電話。網(wǎng)絡(luò)的寬帶化、IP化成為整個電信網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。在可見的未來，IP電話將逐步取代傳統(tǒng)電話并最終完全I(xiàn)P化。發(fā)展和完善VoIP技術(shù)以全面取代PSTN則成為當(dāng)前的一個研究熱點。
二、VoIP的基本原理及語音傳輸
傳統(tǒng)的電話網(wǎng)是以電路交換方式傳輸語音，所要求的傳輸寬帶為64kbit/s。而VoIP是以IP分組交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺，對模擬的語音信號進(jìn)行壓縮、打包等一系列的特殊處理，使之可以采用無連接的UDP協(xié)議進(jìn)行傳輸。
VoIP模型的基本結(jié)構(gòu)圖可以發(fā)現(xiàn)VoIP設(shè)備是如何把語音信號轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)流，并把這些數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)到IP目的地，IP目的地又把它們轉(zhuǎn)換回到語音信號。兩者之間的網(wǎng)絡(luò)必須支持IP傳輸，且可以是IP路由器和網(wǎng)絡(luò)鏈路的任意組合。
我們可以簡單地將VoIP的傳輸過程分為下列幾個階段。
1. 語音-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
語音信號是模擬波形，通過IP方式來傳輸語音，不管是實時應(yīng)用業(yè)務(wù)還是非實時應(yīng)用業(yè)務(wù)，首先要對語音信號進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字化可以使用各種語音編碼方案來實現(xiàn)，目前采用的語音編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有ITU-T
G.711。
2. 原數(shù)據(jù)到IP轉(zhuǎn)換
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)放在可變長的數(shù)據(jù)包或分組中，然后給每個數(shù)據(jù)包附帶尋址和控制信息，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，一站一站地轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。
3. 傳送
在這個通道中，全部網(wǎng)絡(luò)被看成一個從輸入端接收語音包，然后在一定時間（t）內(nèi)將其傳送到網(wǎng)絡(luò)輸出端。網(wǎng)絡(luò)中的同間節(jié)點檢查每個IP數(shù)據(jù)附帶的尋址信息，并使用這個信息把該數(shù)據(jù)報轉(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)或訪問方法。
4. IP包-數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換
目的地VoIP設(shè)備接收這個IP數(shù)據(jù)并開始處理。在數(shù)據(jù)報的處理過程中，去掉尋址和控制信息，保留原始的原數(shù)據(jù)，然后把這個原數(shù)據(jù)提供給解碼器。
5. 數(shù)字語音轉(zhuǎn)換為模擬語音
語音信號在IP網(wǎng)絡(luò)上的傳送要經(jīng)過從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換、數(shù)字語音封裝成IP分組、IP分組通過網(wǎng)絡(luò)的傳送、IP分組的解包和數(shù)字語音還原到模擬信號等過程。
三、VoIP發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)
由于相關(guān)的硬件、軟件、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)中的許多發(fā)展和技術(shù)突破，使得VoIP的廣泛使用很快就會變成現(xiàn)實。這些領(lǐng)域中的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展為創(chuàng)建一個更有效、功能和互操作性更強的VoIP網(wǎng)絡(luò)起著推波助瀾的作用。
推動VoIP飛速發(fā)展乃至廣泛應(yīng)用的技術(shù)因素可以歸納為如下幾個方面。
1. 數(shù)字信號處理器
先進(jìn)的數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor，DSP）執(zhí)行語音和數(shù)據(jù)集成所要求的計算密集的任各。DSP處理數(shù)字信號主要用于執(zhí)行復(fù)雜的計算，否則這些計算可能必須由通用CPU執(zhí)行。它們的專門化的處理能力與低成本的結(jié)合使DSP很好地適合于執(zhí)行VoIP系統(tǒng)中的信號處理功能。
2. 高級專用集成電路
專用集成電路（Application-Specific Integrated Circait, ASIC）發(fā)展產(chǎn)生了更快、更復(fù)雜、功能更強的ASIC。ASIC是執(zhí)行單一應(yīng)用或很小的一組功能專門的應(yīng)用芯片。ASIC的使用使設(shè)備的性能更高，而成本更低。它們?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)提供增加的寬帶和更好的QoS支持。
3. IP傳輸技術(shù)
寬帶IP網(wǎng)絡(luò)通信對QoS和延遲特性提出了茍刻的要求。目前，除已問世的新一代IP協(xié)議--IPV6外，世界因特網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）提出了多協(xié)議標(biāo)記交換技術(shù)（MPLS），這是一種基于網(wǎng)絡(luò)層選路的各種標(biāo)記/標(biāo)簽的交換，能提高選路的靈活性，擴展網(wǎng)絡(luò)層選路能力，簡化路由器和基于信元交換的集成，提高網(wǎng)絡(luò)性能。MPLS既可以作為獨立的選路協(xié)議工作，又能與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)選路協(xié)議兼容，支持IP網(wǎng)絡(luò)的各種操作、管理和維護(hù)功能，使IP網(wǎng)絡(luò)通信的QoS、路由、信令等性能大大提高，達(dá)到或接近統(tǒng)計復(fù)用定長分組交換（ATM）的水平，而又比ATM簡單、高效、便宜、適用。
4. 寬帶接入技術(shù)
IP網(wǎng)絡(luò)的用戶接入已成為制約全網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。從長期發(fā)展看，用戶接入的終極目標(biāo)是光纖到戶（FTTH）。光接入網(wǎng)從廣義上講包括光數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)和無源光網(wǎng)絡(luò)兩類。前者主要在美國，結(jié)合開放口V5.1/V5.2，在光纖上傳送其綜合系統(tǒng)，顯示了很大的生命力。后者主要在日本和德國。日本堅持不懈攻關(guān)十多年，采取一系列措施，將無源光網(wǎng)絡(luò)成本降低至與銅纜和金屬雙絞線相近的水平，并大量使用。特別是近年ITU提出以ATM為基礎(chǔ)的無源光網(wǎng)絡(luò)（APON），將ATM與無源光網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢互補，接入速率可達(dá)622M
bit/s，對寬帶IP多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展十分有利，且能減少故障率和節(jié)點數(shù)目，擴大覆蓋范圍。目前ITU已完成了標(biāo)準(zhǔn)化工作，各廠家正在積極研制，不久會有商品上市，將成為面向21世紀(jì)的寬帶接入技術(shù)的主要發(fā)展方向。
5. 中央處理單元技術(shù)
中央處理單元（CPU）在功能、功率和速度方面繼續(xù)發(fā)展。這使多媒體PC能夠廣泛應(yīng)用，并提高了受CPU功率限制的系統(tǒng)功能的性能。PC處理流式音頻和視頻數(shù)據(jù)的能力在用戶中期待已久，所以在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳送語音呼叫理所當(dāng)然成為下一步的目標(biāo)。這個計算功能使先進(jìn)的多媒體桌面應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)組件中的先進(jìn)功能都支持語音應(yīng)用。
四、VoIP典型組網(wǎng)方案及應(yīng)用優(yōu)勢
VoIP技術(shù)優(yōu)勢顯而易見。目前，在越來越多的跨國公司、大中型企業(yè)、政府機關(guān)、金融、證券行業(yè)、軍隊、電力行業(yè)、遠(yuǎn)程教育機構(gòu)得到廣泛應(yīng)用。
VoIP技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢還體現(xiàn)在以下幾個主要方面：
- 通話費用大大降低。將企事業(yè)單位內(nèi)部的局域網(wǎng)和電話網(wǎng)合一，實現(xiàn)0話費。
- 建設(shè)成本大大降低。無需另外布線。
- 功能強大。只需加入相應(yīng)的軟件，可以靈活地提供各種服務(wù)功能。
- 獨特的網(wǎng)內(nèi)漫游功能。網(wǎng)絡(luò)電話機可以插入網(wǎng)內(nèi)的任何位置的網(wǎng)口（RJ45），其電話號碼保持不變。
- 具有加密和防竊聽功能。這對保障政府機關(guān)，銀行和大型企業(yè)等重要集團用戶的網(wǎng)絡(luò)語音通信安全有著十分重要的意義。
- 使用方便。網(wǎng)絡(luò)電話機適用廣泛的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，與普通電話的使用習(xí)慣一致。
- VoIP產(chǎn)品支持內(nèi)建代理服務(wù)功能；配合代理服務(wù)，可以實現(xiàn)局域網(wǎng)之間和局域網(wǎng)內(nèi)部IP電話的互通；IP電話可以分配保留的私網(wǎng)IP地址，不占用公網(wǎng)IP資源，使應(yīng)用和組網(wǎng)更加靈活。
五、VoIP應(yīng)用產(chǎn)品及最新發(fā)展方向
1. 賦予普通電話IP功能
例如，Aplio公司最近推出的Aplio/Phone2.0能將普通電話連接至Internet，并能與兼容H.323標(biāo)準(zhǔn)的IP電話和會議軟件結(jié)合使用。
2. 賦予呼叫中心網(wǎng)絡(luò)能力
有一些廠商開始推出IP電話產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能讓用戶使用同一條電話線打電話和接入網(wǎng)站，并在呼叫中心向代理商傳送為用戶服務(wù)的在線請求，因此，用戶無需斷開與Internet的連接就能獲得對代理商的實時話音接入。由于呼叫中心在眾多企業(yè)中起著為用戶提供服務(wù)的重要作用，所以網(wǎng)絡(luò)化的呼叫中心將會得到普遍應(yīng)用。這種一體化的消息接入服務(wù)現(xiàn)在盡管還不普遍，但是經(jīng)營IP電話網(wǎng)絡(luò)的業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在今后幾年內(nèi)它將會成為重要的服務(wù)方式。一些IP電話廠商目前正在開發(fā)能提供一體化消息服務(wù)的產(chǎn)品。
3. IP可視電話
IP電話另一種可能的新應(yīng)用是改善IP電話呼叫的視頻連接。例如，Netspeak公司的WebPhone4.0和VocalTec通信公司的InternetPhone5等產(chǎn)品，都能用作實時可視電話。IP傳輸視頻（Video
over IP）與IP電話一樣也需要相當(dāng)?shù)膸�，這一特點有助于這一技術(shù)與IP電話的結(jié)合，從而有利于那些經(jīng)常面對帶寬限制的家庭和小企業(yè)用戶。
六、結(jié)束語
綜合前面的論述可以看出，IP技術(shù)為話音與數(shù)據(jù)信息流提供了一流的傳輸平臺。建立于這一基礎(chǔ)上的VoIP解決方案為企業(yè)及運營商在降低運營成本，提供靈活的新業(yè)務(wù)創(chuàng)新以及提高投資回報率等方面顯示了良好的應(yīng)用前景。盡管VoIP在許多技術(shù)細(xì)節(jié)問題上還需要進(jìn)一步的改進(jìn)，性能還有待進(jìn)一步提高，我們有理由相信，隨著VoIP技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展和完善，其必將在新一代電信網(wǎng)絡(luò)中得到成功應(yīng)用。
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