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什么是VoIP？(2004年最热门的互联网词汇之一)
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这个词汇和我前面给出的RSS以及博客等是2004年最热门的网络词汇。    VoIP 是 Voice over Internet Protocol的缩写，指的是将模拟的声音讯号经过压缩与封包之后，以数据封包的形式在IP 网络的环境进行语音讯号的传输，通俗来说也就是互联网电话或者简称IP电话的意思。VoIP技术是目前互联网应用领域的一个热门话题，成为2004年全球互联网与电子商务十大趋势之一（eMarketer）。 VoIP的基本原理是：通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然后把这些语音数据按 TCP/IP 标准进行打包，经过 IP 网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音的目的。 IP 电话的核心与关键设备是 IP 网关，它把各地区电话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，数据接续处理软件将完成呼叫处理、数字语音打包、路由管理等功能。 在用户拨打长途电话时，网关根据电话区号数据库资料，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 Internet 到达目的地的网关。在一些 Internet 尚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电话网转接，实现通信业务。 [ Last edited by 幻影无痕 on 2006-11-18 at 07:48 ] |
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VOIP系统 目前ＶｏＩＰ系统一般由ＩＰ电话终端、网关（Ｇａｔｅｗａｙ）、网（关）守（Ｇａｔｅｋｅｅｐｅｒ）、网管系统、计费系统等几部分组成。 VOIP电话终端 在局域网电话话音网络中的话机与常见PBX话机在外观和感觉方面十分相似，唯一的例外是这些话机直接插入数据网络，并不使用传统的电话配线。有的网络电话机通过USB的总线连接到PC或者笔记本电脑中，有的产品设计得像一部移动电话，而有的产品则提供模拟电话的接口，用来连接模拟电话。这样的设备并不是什么网关，而实际上是PC to PC方式IP电话的一种延伸，PC中还需要装载专门的IP电话软件。它可以说仅仅是一个拨号键盘、麦克风和耳机的结合，PC仍旧是网关。 网关 ＶｏＩＰ的核心与关键设备是ＩＰ电话网关。 ＩＰ电话网关具有路由管理功能，它把各地区电话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电话时，ＩＰ电话网关根据电话区号数据库资料，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电话网关。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电话网转接，实现通信业务。 人们提出了把信令控制功能从媒体网关分离出来集中在单设的控制网关中，分立的网关主要有MGCP和SIP两类，前者是通过呼叫代理控制媒体网关，命令后者执行。另外，IETF提出了基于WEB环境的SIP（session initiation protocol）协议。SIP是立足于WEB的客户机/服务器环境中主机间的会晤启动协议，用服务器或代办方式提供各种服务。SIP通过有层次的定位符（URL）识别用户进行寻址，并用服务描述协议指明所要求的服务特性。SIP使用登记报文对SIP服务器登记，用请求命令起动呼叫，报文直接送至客户机或服务器，后者取代了H.323网守的功能。SIP不是段管理协议，只是段的起动和拆除，不涉及段内部的通信细节。 VoIP网关可以分解为单纯的媒体网关MG和媒体网关控制器MGC，以便集中控制和管理。其间的控制协议是MGCP。 网关是完成电路交换呼叫至分组话音转换重要任务以及其逆向过程的部件，网关有时与路由器合并在一起。 路由嚣 路由器通常是现有数据网络的一部分，它读取包含在分组中的信息，并且沿着可能的最佳路径将该分组送往其目的地。 网守 在IP电话中，网守处于高层，是用来管理IP电话网关的. IP PBX 然而在局域网电话话音网络中，话音呼叫通过基于IP的PBX进行接收和疏导，而这种IP PBX是与现有的数据网络连接的。IP－PBX可以是一种独立的解决方案，也可以分解为几种分散的装置。 PC-PBX系统突出特点是高集成度，即所谓"all in one box"。它在一个集中式结构中集成集线器、路由、RAS、电话系统以及语音信箱，一些产品还可以包括电子邮件服务器、FTP服务器、文件服务器等。 IP PBX电话交换机系统实现计算机网与电话交换机的功能合一，将会在二十一世纪的通信业中起着重要的作用。 IP PBX网络系统内各电话终端采用IP方式进行数据通信，不仅能进行通话，还能实现文本、数据、图像的传输，将电话网和计算机网统一成一个整体，实现局域网内的电子办公。 而且IP PBX能直接使用便宜的普通模拟电话，不像传统PBX需要配备昂贵的专用数字电话。IP PBX还有一个非常吸引人的优点是，它可利用其VoIP功能用市话价格拨打长途电话，极大地节省了长途通信费用。 [ Last edited by windflying on 2005-7-6 at 17:41 ] |
2楼2005-07-06 17:40:09
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VOIP的基本传输过程 传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s。 而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。 为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能的设备组成，这一设备通过一个IP网络连接。VoIP模型的基本结构图如图所示。从图中可以发现VoIP设备是如何把语音信号转换为IP数据流，并把这些数据流转发到IP目的地，IP目的地又把它们转换回到语音信号。两者之音的网络必须支持IP传输，且可以是IP路由器和网络链路的任意组合。因此可以简单地将VoIP的传输过程分为下列几个阶段。  声音通过电话机变成模拟信号，模拟信号通过VOIP终端A转换为数字信号并打成数据包，数据包在因特网上传送到另外一个VOIP终端B，VOIP终端B将接收到的数据包转换为模拟信号，模拟信号通过电话机转换成声音。这就是VOIP通过互联网打电话的全过程。 传真文件的文字和图片通过传真机变成模拟信号模拟信号通过VOIP终端A转换为数据包，数据包在因特网上传送到另外一个VOIP终端B，VOIP终端B将收到的数据包转换为模拟信号，模拟信号通过传真机转换为文字和图片。这就是通过互联网发传真的全过程。  1.语音-数据转换 语音信号是模拟波形，通过IP方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行8位或6位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择。许多低比特率的编码器是采取以帧为单位进行编码。典型帧长为10~30ms。考虑传输过程中的代价，语间包通常由60、120或240ms的语音数据组成。数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编码标准主要有ITU-T G.711。源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语音设备可以还原模拟语音信号。 2.原数据到IP转换 完成语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码。大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用15ms的帧，则把从第一来的60ms的包分成4帧，并按顺序进行编码。每个帧合120个语音样点（抽样率为8kHz）。编码后，将4个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。网络处理器为语音添加包头、时标和其它信息后通过网络传送到另一端点。语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接（一条线路），并在端点之间传输编码的信号。IP网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地。 3.传送 在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间（t）内将其传送到网络输出端。t可以在某全范围内变化，反映了网络传输中的抖动。网络中的同间节点检查每个IP数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持IP数据流的任何拓结构或访问方法。 4.IP包-数据的转换 目的地VoIP设备接收这个IP数据并开始处理。网络级提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。其次，解码器将经编码的语音包解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以按帧进行操作，完全和解码器的长度相同。若帧长度为15ms，，是60ms的语音包被分成4帧，然后它们被解码还原成60ms的语音数据流送入解码缓冲器。在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的原数据，然后把这个原数据提供给解码器。 5.数字语音转换为模拟语音 播放驱动器将缓冲器中的语音样点（480个）取出送入声卡，通过扬声器按预定的频率（例如8kHz）播出。简而言之，语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。整个过程如图2-19所示。 [ Last edited by windflying on 2005-7-6 at 17:53 ] |
3楼2005-07-06 17:46:15
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VOIP相关的标准协议 在传统电话系统中，一次通话从建立系统连接到拆除连接都需要一定的信令来配合完成。同样，在IP电话中，如何寻找被叫方、如何建立应答、如何按照彼此的数据处理能力发送数据，也需要相应的信令系统，一般称为协议。目前在国际上，比较有景响的IP电话方面的协议包括ITU-T提出的H.323协议和IETE提出的SIP协议。 VOIP信令协议大体上可分为三种，即（1）H.323网守（CK），沿袭LAN上多媒体会议通信协议，提供呼叫控制、呼叫管理和会议功能等；（2）MGCP媒体网关控制协议，控制媒体网关状态并指示它们传送媒体到指定地址；（3）SIP，用客户/服务器分布式呼叫控制和能力协商. H.323协议简介 为了能在不保证QoS的分组交换网络上展开多媒体会议，由ITU的第15研究组SG-15于1996年通过H.323建议的第一版，并在1998年初公布了H.323第二版本，把寻址能力推广到非H.323的域名查号和域名访问协议以及验证授权功能；此后于1999年公布了面向大范围网络应用的H.323第三版本，包括带宽管理和QOS（Quality of Service：服务品质）功能。H.323制定了无QoS （服务质量）保证的分组网络PBN （packet Based Networks）上的多媒体通信系统标准，这些分组网络主宰了当今的桌面网络系统，包括基于TCP/IP、IPX分组交换的以太网、快速以太网、令牌网、FDDI技术。因此，H.323标准为LAN、WAN、Internet、因特网上的多媒体通信应用提供了技术基础和保障。 H.323是ITU多媒体通信系列标准H.32x的一部份，该系列标准使得在现有通信网络上进行视频会议成为可能，其中： H.320是在N-ISDN上进行多媒体通信的标准； H.321是在B-ISDN上进行多媒体通信的标准； H.322是在有服务质量保证的LAN上进行多媒体通信的标准； H.324是在GSTN和无线网络上进行多媒体通信的标准。 H.323为现有的分组网络PBN（如IP网络）提供多媒体通信标准。若和其它的IP技术如IETF的资源预留协议RSVP相结合，就可以实现IP网络的多媒体通信。基于IP的LAN正变得越来越强大，如IP over SDH/SONET、IP over ATM技术正在快速发展以及LAN 宽带正在不断的提高。由于能提供设备与设备、应用与应用、供应商与供应商之间的互操作能力，因此，H.323能够保证所有H.323兼容设备的互操作性。更高速率的处理器、日益增强的图形器件和强大的多媒体加速芯片使提PC成为一个越来越强大的多媒体平台。H.323可提供PBN与别的网络之间进行多媒体通信的互连互通标准。许多计算机、网络通信公司，如Inter、Microsoft和Netscape都支持H.323标准。H.323标准包括在无QoS保证的分组网络中进行多媒体通信所需的技术要求。这些分组网络包括LAN、WAN、Internet/因特网以及使用PPP等分组协议通过GSTN或ISDN的拨号连接或点对点连接。 H.323标准协议簇 H.323是国际电信联盟（ITU）的一个标准协议栈，该协议栈是一个有机的整体，根据功能可以将其分为四类协议，也就是说该协议从系统的总体框架（H.323）、视频编解码（H.263）、音频编解码（H.723.1）、系统控制（H.245）、数据流的复用（H.225）等各方 SIP协议概述 SIP是由IETF提出来的一个应用控制（信令）协议。正如名字所隐含的--用于发起会话。它可用来创建、修改以及终结多个参与者参加的多媒体会话进程。参与会话的成员可以通过组播方式、单播连网或者两者结合的形式进行通信。 SIP(Session Initiated Protocol) SIP是IETF定义多媒体数据和控制体系结构中的重要组成部分。 SIP中有客户机和服务器之分。客户机是指为了向服务器发送请求而与服务器建立连接的应用程序。用户代理（User Agent）和代理（Proxy）中含有客户机。服务器是用于向客户机发出的请求提供服务并回送应答的应用程序。共有四类基本服务器： ·用户代理服务器：当接到SIP请求时它联系用户，并代表用户返回响应。 ·代理服务器：代表其它客户机发起请求，既充当服务器又充当客户机的媒介程序。在转发请求之前，它可以改写原请求消息中的内容。 ·重定向服务器：它接收SIP请求，并把请求中的原地址映射成零个或多个新地址，返回给客户机。 ·注册服务器：它接收客户机的注册请求，完成用户地址的注册。 用户终端程序往往需要包括用户代理客户机和用户代理服务器。代理服务器、重定向服务器和注册服务器可以看出是公众性的网络服务器。在SIP中还经常提到定位服务器的概念，但是定位服务器不属于SIP服务。 過去幾年是以ITU-T H.323標準作為VoIP(Voice over IP)技術的基礎，透過IP網路提供基本之電話服務。不過近?淼陌l展已逐?u顯示出原先H.323的架構?K不符合VoIP系統未?黹L久發展之需，而勢必得在其現有基礎上做適當的調整，才能?M足未?鞻oIP與PSTN/PLMN整合上的需求。 SIP(Session Initiation Protocol) SIP是一种属于网际网路应用层(Application-Layer)的信令控制协定，用来建立(Create)、更改(Modify)与终结(Terminate)议程。目前有六个方法(Methods)可供使用来发送需求(Requests)，分别是邀请(INVITE)、确认(ACK)、再见(BYE)、取消(CANCEL)、选项(OPTIONS)、注册(REGISTER)。 MGCP控制协议 MGCP只是设备控制协议, 不是一种独立的VoIP信令体系技术。MGCP只是作为H.323和SIP两种系统体系的补充协议而存在。MGCP (Media Gateway Control Protocol)从字面上解释即知，它们是定义媒体网关控制器,MGC用来控制媒体网关MG的沟通标准,MGCP第一次发表于1998年10月,而最后版本于1999年10月发表为RFC 2705. MGCP标准有两种版本，一是RFC2705，在IETF控制下；另一版本受国际软交换联盟支持。在36种支持媒体网关控制协议标准的产品中，有22种支持RFC2705规格，而其它9种则支持国际软交换联盟版本。 |
4楼2005-07-06 17:56:37
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软交换 所有基于分组交换(Packet Switching)技术的话音业务电信级解决方案均可归为软交换技术。从技术实现上讲， H.323和SIP均可归为软交换技术。软交换技术和概念是相对于传统TDM的"硬"技术和概念而来的。所以，软交换的概念是伴随着VoIP技术的发展一起成长和成熟的。H.323和SIP技术代表着两种相对独立、平行的发展趋势，是两种相对完善的具有语音业务信令体系的系统。 就目前的技术来看，软交换比较适合于网络业务从今天分离的体系结构向未来完全集成开放体系结构的演进要求. 电话网络和互联网的业务节点可以独立发展，其间通过软交换等协调设备实现互联互通。这类协调设备不仅交换话音、数据和其他业务，而且完成七号信令与IP的转换，解决两个网话音业务的融合和转移问题。 软交换可以提供实时业务的呼叫和连接控制、带宽管理和信令互操作等。它支持H.323、H.248、SIP和媒体网关控制协议（MGCP）等协议。由于具有开放的体系结构、标准结构和开放的应用编程接口，软交换不同于传统的交换，特别是其上面的应用层和媒体控制层已经与媒体层硬件分离并纳入开放的标准的计算环境，大大加速了业务和新应用的开发、生成和部署。软交换不但负责所在管理域中网关的选择与控制，而且与相邻域中的软交换通过BICC或SIP-T交换网关信息，实现不同域间的业务互通。 软交换机可采用H.323和SIP来控制带有呼叫智能VoIP网关，从而产生H.323软交换机和SIP软交换机，但由于H.323和SIP的的分布性和多机结构的特性，我们一般称其为软交换系统。而将MGCP软交换机称其为单体(Monolithic)软交换机。 软交换设备需要多种的媒体网关和信令网关在下层予以支持，软交换（或者叫做呼叫服务器）负责基本的呼叫控制工作。通过软交换提供的开放接口，电信运营商在增添新服务方面非常方便，并可以利用第三方的软件开发者的力量不断为网络增添新的服务。 |
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