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VOIP网络电话
作者:wikiadmin于 2018年12月24日 发布在分类 / IDC产品 / 服务器租用 下,并于 2019年02月28日 编辑
VOIP网络电话 VOIP 电话/

简介

 VOIP网络电话,中文就是“通过IP数据包发送实现的语音业务”,它使你可以通过互联网免费或是资费很低地传送语音、传真、视频和数据等业务。其基本原理就是通过语音压缩设备对我们的语音进行压缩编码处理,然后再把这些语音数据根据相关的协议进行打包,经过IP网络把数据包传送到目的地后,再把这些语音数据包串起来,经过解压解码处理后,恢复成原来的信号,从而达到由IP网络发送语音的目的。

简而言之,VOIP网络电话就是通过互联网打电话,将网络电话机直接接上诸如ADSL(也就是超级一线通)、有线宽带、LAN(也就是单位局域网)等任何宽带接口,简单设置所申请的地址号码后,即可象打普通电话一样随意拨打想通话的号码了。 



VOIP的应用

VoIP(Voice over Internet Protocol)是一种以IP电话为主,并推出相应的增值业务的技术。VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境,提供比传统业务更多、更好的服务。 
VoIP可以在IP网络上便宜的传送语音、传真、视频、和数据等业务,如统一消息、虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、电视会议、电子商务、传真存储转发和各种信息的存储转发等。 



VOIP的协议

VOIP(Voice Over IP and VOIP Protocols) ,即指在 IP 网络上使用 IP 协议以数据包的方式传输语音。使用 VOIP 协议,不管是因特网、企业内部互连网还是局域网都可以实现语音通信。一个使用 VOIP 的网络中,语音信号经过数字化,压缩并转换成 IP 包,然后在 IP 网络中进行传输。 VOIP 信令协议用于建立和取消呼叫,传输用于定位用户以及协商能力所需的信息。电话网络的主要特点是低成本;数据、语音和视频在同一网络上的合成;集中式网络上的新服务以及对终端用户的简单化管理。

目前,存在一些 VOIP 协议栈,它们源于各种标准团体和提供商,如 H.323、SIP、MEGACO 和 MGCP 。
H.323 是一种 ITU-T 标准,最初用于局域网(LAN)上的多媒体会议,后来扩展至覆盖 VOIP 。该标准既包括了点对点通信也包括了多点会议。 H.323 定义了四种逻辑组成部分:终端、网关、关守及多点控制单元(MCU)。终端、网关和 MCU 均被视为终端点。
会话发起协议(SIP)是建立 VOIP 连接的 IETF 标准。 SIP 是一种应用层控制协议,用于和一个或多个参与者创建、修改和终止会话。SIP 的结构与 HTTP (客户-服务器协议)相似。客户机发出请求,并发送给服务器,服务器处理这些请求后给客户机发送一个响应。该请求与响应形成一次事务。
媒体网关控制协议(MGCP)是由 Cisco 和 Telcordia 提议的 VOIP 协议,它定义了呼叫控制单元(呼叫代理或媒体网关)与电话网关之间的通信服务。MGCP 属于控制协议,允许中心控制台监测 IP 电话和网关事件,并通知它们发送内容至指定地址。在 MGCP 结构中,智能呼叫控制置于网关外部并由呼叫控制单元(呼叫代理)来处理。同时呼叫控制单元互相保持同步,发送一致的命令给网关。
媒体网关控制协议(Megaco)是 IETF 和 ITU-T (ITU-T 推荐 H.248)共同努力的结果。 Megaco/H.248 是一种用于控制物理上分开的多媒体网关的协议单元的协议,从而可以从媒体转化中分离呼叫控制。 Megaco/H.248 说明了用于转换电路交换语音到基于包的通信流量的媒体网关(MG)和用于规定这种流量的服务逻辑的媒介网关控制器之间的联系。 Megaco/H.248 通知 MG 将来自于数据包或单元数据网络之外的数据流连接到数据包或单元数据流上,如实时传输协议(RTP)。从 VOIP 结构和网关控制的关系来看, Megaco/H.248 与 MGCP 在本质上相当相似,但是 Megaco/H.248 支持更广泛的网络,如 ATM 。 



VOIP的研究

语音质量――由于 IP 是用来传输数据的,所以它不能提供实时性保证,只能提供最有效的服务。为使用户可以接受 IP 上的语音通信,数据包延时需要小于一个极限值。 
互用性――在公共网络环境下,不同提供商的产品需要相互之间进行操作,推动 VOIP 更广泛的应用。 
安全性――利用加密(如 SSL )和隧道(L2TP)技术保护 VOIP 信令及控制流量。 
公用交换电话网络(PSTN)的集成――因特网电话技术虽已引入,但它需与 PSTN 在可预见的将来能够协同工作。网关技术用于连接这两个网络。 
可扩展性―― VOIP 需要足够灵活,能与日渐增长的私有和公有用户市场共同成长。为解决上述问题,许多网络管理和用户管理技术正在逐步形成。 


VOIP 电话/VOIP 网络电话的优点

VOIP 电话/VOIP 网络电话是语音数据集成与语音/分组技术进展结合的经济优势,从而迎来一个新的网络环境,这个新环境提供了低成本、高灵活性、高生产率及效率的增强应用等优点。VOIP电话/VOIP 网络电话的这些优点使企业、服务供应商和电信运营商们看到了许多美好的前景,把语音和数据集成在一个分组交换网络中的契机是由以下因素推动的:
(1)通过统计上的多路复用而提高的效率。
(2)通过语音压缩和语音活动检测(安静抑制)等增强功能而提高的效率。
(3)通过在私有数据网络上传送电话呼叫而节省长途费用。
(4)通过联合基础设施组件降低管理成本。
(5)利用计算机电话集成的新应用的可能性。
(6)数据应用上的语音连接。
(7)有效使用新的宽带WAN 技术。

分组网络提高的效率和在统计学上随数据分组多路复用语音数据流的能力,允许公司最大限度地得到在数据网络基础设施上投资的回报。而把语音数据流放到数据网络上也减少了语音专用线路的数目,这些专用线路的价格往往很高。LAN,MAN 和WAN 环境中吉位以太网、密集波分多路复用和Packet over SDH 等新技术的实现,以更低的价位为数据网络提高更多的带宽。同样,与标准的TDM 连接相比,这些技术提供了更好的性价比。 


VOIP 电话/VOIP 网络电话的种类

VOIP 电话/VOIP 网络电话就有4 种:电话到电话、电话到PC、PC 到电话和PC 到PC。具体如 下:


(1)PC 到PC:最初VOIP 电话/VOIP 网络电话方式主要是PC 到PC,利用IP 地址进行呼叫,通 过语音压缩、打包传送方式,实现因特网上PC 机间的实时话音传送,话音压缩、编解码和打包均 通过PC 上的处理器、声卡、网卡等硬件资源完成,这种方式和公用电话通信有很大的差异,且限 定在因特网内,所以有很大的局限性。


(2)电话到电话: 电话到电话即普通电话经过电话交换机连到VOIP 电话/VOIP 网络电话网 关,用电话号码穿过IP 网进行呼叫,发送端网关鉴别主叫用户,翻译电话号码/网关IP 地址,发起 VOIP 电话/VOIP 网络电话呼叫,连接到最靠近被叫的网关,并完成话音编码和打包,接收端网关实 现拆包、解码和连接被叫。


(3)电话到PC :电话到PC 是由网关来完成IP 地址和电话号码的对应和翻译,以及话音编解码 和打包。


(4)PC 到电话:PC 到电话也是由网关来完成IP 地址和电话号码的对应和翻译,以及话音编解 码和打包。 


VOIP 电话/VOIP 网络电话的关键技术

传统的IP 网络主要是用来传输数据业务,采用的是尽力而为的、无连接的技术,因此没有服务质量保证,存在分组丢失、失序到达和时延抖动等情况。数据业务对此要求不高,但话音属于实时业务,对时序、时延等有严格的要求。因此必须采取特殊措施来保障一定的业务质量。VOIP 电话/VOIP网络电话的关键技术包括:信令技术、编码技术、实时传输技术、服务质量(QoS)保证技术、以及网络传输技术等。


1、信令技术
信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量,目前被广泛接受的VoIP 控制信令体系包括ITUT的H.323 系列和IETF 的会话初始化协议SIP。ITU的H.323 系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。H.323 标准是局域网、广域网、INTRANET 和Internet 上的多媒体提供技术基础保障。H.323 是ITU-T 有关多媒体通信的一个协议集,包括用于ISDN 的H.320,用于B-ISDN 的H.321和用于PSTN 终端的H.324 等建议。其编码机制,协议范围和基本操作类似于ISDN 的Q.931 信令协议的简化版本,并采用了比较传统的电路交换的方法。相关的协议包括用于控制的H.245,用于建立连接的H.225.0,用于大型会议的H.332,用于补充业务的H.450.1、H.450.2 和H.450.3,有关安全的H.235,与电路交换业务互操作的H.246 等。H.323 提供设备之间、高层应用之间和提供商之间的互操作性。它不依赖于网络结构,独立于操作系统和硬件平台,支持多点功能、组播和带宽管理。H.323 具备相当的灵活性,支持包含不同功能的节点之间的会议和不同网络之间的会议。H.323建议的多媒体会议系统中的信息流包括音频、视频、数据和控制信息。信息流采用H.225.0 建议方式来打包和传送。


SIP 可以应用于多媒体会议、远程教学及Internet 电话等领域。SIP 既支持单点发送(Unicast)也支持多点发送,会话参加者和媒体种类可以随时加入一个已存在的会议。SIP 可以用来呼叫人或机器设备,如呼叫一个媒体存储设备记录一个会议,或呼叫一个点播电视服务器向会议播放视频信号。SIP 是一种应用层协议,可以用UDP 或TCP 作为其传输协议。与H.323 不同的是:SIP 是一种基于文本的协议,用SIP 规则资源定位语言描述(SIP Uniform Resource Locators),这样易于实现和调试,更重要的是灵活性和扩展性好。由于SIP 仅作于初始化呼叫,而不是传输媒体数据,因而造成的附加传输代价也不大。SIP 的URLL 甚至可以嵌入到web 页或其它超文本链路中,用户只需用鼠标一点即可发出一个呼叫。与H.323 相比,SIP 还有建立呼叫快,支持传送电话号码的特点

2、编码技术
话音压缩编码技术是VOIP 电话/VOIP 网络电话技术的一个重要组成部分。目前,主要的编码技术有ITU-T 定义的G.729、G.723(G.723.1)等。其中G.729 可将经过采样的64kbit/s 话音以几乎不失真的质量压缩至8kbit/s。由于在分组交换网络中,业务质量不能得到很好保证,因而需要话音的编码具有一定的灵活性,即编码速率、编码尺度的可变可适应性。G.729 原来是8kbit/s 的话音编码标准,现在的工作范围扩展至6.4~11.8kbit/s,话音质量也在此范围内有一定的变化,但即使是6.4kbit/s,话音质量也还不错,因而很适合在VoIP 系统中使用。G723.1 采用5.3/6.3K bit/s 双速率话音编码,其话音质量好,但是处理时延较大,它是目前已标准化的最低速率的话音编码算法。


3、实时传输技术 
实时传输技术主要是采用实时传输协议RTP。RTP 是提供端到端的包括音频在内的实时数据传送的协议。RTP 包括数据和控制两部分,后者叫RTCP。RTP 提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制,可以让接收端重组发送端的数据包,可以提供接收端到多点发送组的服务质量反馈。


4、服务质量(QoS)保证技术
VOIP 电话/VOIP 网络电话中主要采用资源预留协议(RSVP)以及进行服务质量监控的实时传输控制协议RTCP 来避免网络拥塞,保障通话质量。


5、网络传输技术
VOIP 电话/VOIP 网络电话中网络传输技术主要是TCP 和UDP,此外还包括网关互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等。由于实时传输协议RTP 提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务,因此VOIP 电话/VOIP 网络电话中可用RTP 来传送话音数据。在RTP 报头中包含装载数据的标识符、序列号、时间戳以及传送监视等,通常RTP 协议数据单元是用UDP 分组来承载,而且为了尽量减少时延,话音净荷通常都很短。IP、UDP 和RTP 报头都按最小长度计算。VoIP 话音分组开销很大,采用RTP 协议的VOIP 电话/VOIP 网络电话格式,在这种方式中将多路话音插入话音数据段中,这样提高了传输效率。此外,静音检测技术和回声消除技术也是VOIP 电话/VOIP 网络电话中十分关键的技术。静音检测技术可有效剔除静默信号,从而使话音信号的占用带宽进一步降低到3.5kbit/s 左右;回声消除技术主要利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大回声干扰,保证通话质量。 




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