基于IP的話音（VoIP，Voice over IP）通信業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)稱(chēng)IP電話，是隨著IP技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的，它打破了話音只有經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)PSTN通信的限制，成為了一種新的話音通信業(yè)務(wù)。
一、VoIP業(yè)務(wù)的三個(gè)發(fā)展階段及特征
VoIP是最早規(guī)模應(yīng)用的分組業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，可以分為以下三個(gè)發(fā)展階段：1996年到1999年是VoIP發(fā)展的第一階段；1999年到2005年是VoIP發(fā)展的第二階段；從2005年開(kāi)始是VoIP發(fā)展的第三個(gè)階段，目標(biāo)是向NGN演進(jìn)。各階段的主要特點(diǎn)如下表1所示，其中第三階段的十個(gè)特征也就是向NGN業(yè)務(wù)網(wǎng)演進(jìn)過(guò)渡必須解決的十大問(wèn)題。
表1：VoIP業(yè)務(wù)的三個(gè)發(fā)展階段及特征
二、IP電話的四種通信方式
由于傳統(tǒng)PSTN的廣泛存在性等歷史淵源，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，新興的IP電話系統(tǒng)要充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，就必須考慮與PSTN的互通問(wèn)題。這就要求IP網(wǎng)與PSTN交換機(jī)之間配置IP電話網(wǎng)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)媒體流與控制信令的互聯(lián)互通。這樣IP電話就有了四種通信方式，詳見(jiàn)下圖1。現(xiàn)分別介紹如下：
圖1：IP電話的四種通信方式
1、PC到PC：這是初期采用的一種方式，它以多媒體技術(shù)為基礎(chǔ)。它利用IP地址進(jìn)行呼叫，通過(guò)語(yǔ)音壓縮、打包傳送方式，實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)上PC機(jī)之間的實(shí)時(shí)話音傳送，話音壓縮、編解碼和打包均通過(guò)PC上的處理器、聲卡、網(wǎng)卡等硬件資源完成，這種方式和公用電話通信有很大的差異，且限定在因特網(wǎng)內(nèi)、所以有很大的局限性，僅適合于網(wǎng)絡(luò)愛(ài)好者個(gè)人使用不能作為公共電話服務(wù)的手段推廣使用。早期的Internet Phone就是此類(lèi)產(chǎn)品的代表，如上圖1（a）。
2、電話到PC與PC到電話：對(duì)于電話到PC，或是PC到電話的情況，是由網(wǎng)關(guān)來(lái)完成IP地址與電話號(hào)碼的對(duì)應(yīng)和翻譯，以及話音編解碼'和打包。作為主叫方的計(jì)算機(jī)必須上網(wǎng)，而被叫方使用普通的電話機(jī)即可。通話時(shí)，主叫方登錄到與對(duì)方電話網(wǎng)相連的IP電話網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。、主叫方的呼叫信號(hào)通過(guò)Internet到達(dá)服務(wù)器后，自動(dòng)轉(zhuǎn)接到被叫方的電話上。建立起鏈路后，雙方即可和普通電話一樣交談。運(yùn)行軟件時(shí)，要預(yù)先登記用戶名、口令及對(duì)方的電話號(hào)碼。而且，要使用它，通常需預(yù)付一定的費(fèi)用或提供信用卡號(hào)碼。見(jiàn)上圖1（b）。
欲進(jìn)一步了解PC-Phone業(yè)務(wù)的請(qǐng)進(jìn)入。
3、電話到電話：這種形式出觀的比較晚，是使用最簡(jiǎn)便、最容易被人們接受的方式，也是技術(shù)背景最復(fù)雜的一種。如今，這種產(chǎn)品種類(lèi)很多，實(shí)際性能差別也很大。其中最主要的形式是利用IP電話網(wǎng)關(guān)服務(wù)器進(jìn)行通話。網(wǎng)關(guān)服務(wù)器一端與Internet相連，另一端與當(dāng)?shù)氐墓秒娫捑W(wǎng)相連。用戶不需要申請(qǐng)Internet賬戶，打電活時(shí)，撥一個(gè)特殊電話號(hào)碼（引入號(hào)）即可連到服務(wù)器。直接輸人對(duì)方的電話號(hào)碼，服務(wù)器收到被叫號(hào)碼后，通過(guò)Internet與被叫方當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)服務(wù)器建立連接。對(duì)方服務(wù)器收到呼叫后立刻連通本地被叫電話號(hào)碼。見(jiàn)上圖1（c）。
從目前IP電話的規(guī)狀和發(fā)展趨勢(shì)看，基于IP電話網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的IP電話技術(shù)對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是最便捷的方式，是IP電話發(fā)展的最佳途經(jīng)。在IP電話的技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，主要采用了新的設(shè)備一電話網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，使長(zhǎng)途電話通信由傳統(tǒng)的電路交換發(fā)展到通過(guò)Internet的包交換方式，只要通過(guò)普通的電活機(jī)就可以使用Internet上提供的電話服務(wù)，用戶端操作和傳統(tǒng)電話一樣，非常符單和方便。
三、IP電話的基本實(shí)現(xiàn)過(guò)程
IP電話是建立在IP技術(shù)上的分組化、數(shù)字化傳輸技術(shù)，其基本通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：
1、語(yǔ)音的數(shù)字化：這是IP電話的第一步工作，如果用戶使用的是計(jì)算機(jī)，那么數(shù)字化就在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行了；如果用戶使用的是模擬電話，那么通過(guò)接人網(wǎng)絡(luò)將語(yǔ)音傳到數(shù)字交換設(shè)備上，然后在利用PCM之類(lèi)的技術(shù)來(lái)對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行數(shù)字化。
2、數(shù)據(jù)壓縮：數(shù)據(jù)壓縮是用來(lái)排除沒(méi)用的信號(hào)，并對(duì)數(shù)字化后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行壓縮（如果使用的是ISDN終端，通過(guò)ISDN作為接入，工作過(guò)程就從這一步開(kāi)始）。這一步又分兩個(gè)階段：一是系統(tǒng)分析數(shù)字化后的信號(hào)，判斷信號(hào)里包含的是語(yǔ)音、噪聲還是語(yǔ)音空隙，然后丟掉噪聲和語(yǔ)音空隙信號(hào)，這要求系統(tǒng)具有判斷語(yǔ)音、噪聲和語(yǔ)音空隙信號(hào)的能力，并將噪聲和語(yǔ)音空隙信號(hào)丟掉而將語(yǔ)音發(fā)送出去。二是用復(fù)雜的算法將經(jīng)過(guò)處理后的語(yǔ)音數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮，CODEC（編解碼器）是這一過(guò)程的關(guān)鍵部件。
3、數(shù)據(jù)打包：信號(hào)（也可稱(chēng)之為數(shù)據(jù)）被壓縮后，就需要對(duì)它進(jìn)行打包，加進(jìn)一些協(xié)議信息。在收集語(yǔ)音數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中需要一些存儲(chǔ)時(shí)間（也稱(chēng)時(shí)間延遲），因?yàn)閷⒄Z(yǔ)音數(shù)據(jù)發(fā)送到IP網(wǎng)絡(luò)之前必須先收到一定數(shù)量的語(yǔ)音數(shù)據(jù)。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼及壓縮過(guò)程中，也需要一定的時(shí)間來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，從而也產(chǎn)生了一定的時(shí)間延遲。協(xié)議信息被加入包中是為了更好地保障完成數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程。例如，每個(gè)包需要包含一個(gè)目的地的地址信息，一個(gè)包的順序號(hào)（以防各個(gè)包不按序到達(dá)目的地），以及數(shù)據(jù)校驗(yàn)信息。由于IP協(xié)議是為各種不同的網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)而設(shè)計(jì)的，與專(zhuān)用網(wǎng)相比它含有許多復(fù)雜的處理過(guò)程，它要求將一個(gè)包封裝到另外一個(gè)包中，而且數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^(guò)程中還要經(jīng)過(guò)再打包、重尋址和重新封裝等過(guò)程。
4、解包及解壓縮：當(dāng)每個(gè)包到達(dá)目的地主機(jī)（網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器或用戶計(jì)算機(jī)終端）時(shí)，要檢查該包的序號(hào)并將其放到正確的位置，然后用一個(gè)解壓縮算法來(lái)盡量恢復(fù)原始信號(hào)數(shù)據(jù)，這時(shí)通過(guò)利用時(shí)鐘同步以及時(shí)延處理技術(shù)來(lái)填充由發(fā)送端處理過(guò)程中而導(dǎo)致的空缺。由于各個(gè)包在傳輸過(guò)程中經(jīng)過(guò)了不同的路由，所以它們到達(dá)目的地的順序有很大差別。因此，接收端要將先到達(dá)的包放到緩沖存儲(chǔ)器里一段時(shí)間，等待后達(dá)到的包，等待時(shí)間的長(zhǎng)短要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況而定。
5、語(yǔ)音恢復(fù)：目前，IP電話主要應(yīng)用于Internet上，是Internet上的一個(gè)增值業(yè)務(wù)。由于Internet是一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，再者由于它的帶寬還不夠?qū)挘绕湓诰W(wǎng)絡(luò)惡化的情況下，在傳輸過(guò)程中很大部分包會(huì)被丟失或被延遲傳送，這些丟棄、延遲和被破壞的包是導(dǎo)致語(yǔ)音質(zhì)量下降的根本原因。按Internet傳統(tǒng)糾錯(cuò)機(jī)制，接收端如果收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包就將其丟棄并請(qǐng)求重傳，因此用戶最終收到的數(shù)據(jù)與原始發(fā)送的數(shù)據(jù)是完全一祥的。由于IP電話業(yè)務(wù)是一種對(duì)時(shí)間敏感的業(yè)務(wù)，即實(shí)時(shí)進(jìn)行業(yè)務(wù)，不能使用重傳機(jī)制，需要專(zhuān)用的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)機(jī)制來(lái)再造聲音和填補(bǔ)空隙，這就需要接收端存儲(chǔ)接收到的一定數(shù)量的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，然后使用一種復(fù)雜的算法來(lái)“猜測(cè)”丟失包的內(nèi)容，產(chǎn)生新的語(yǔ)音信息，從而提高了通信的質(zhì)量。因此，接收端聽(tīng)到的語(yǔ)音與發(fā)送端發(fā)出的語(yǔ)音并不完全一樣，其中一部分信息是由IP電話系統(tǒng)“再造”的。
四、VoIP系統(tǒng)的組成
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五、IP電話與傳統(tǒng)電話的比較
IP電話與傳統(tǒng)電話相比較，有許多不相同的地方。語(yǔ)音傳輸?shù)拿浇槭峭耆煌模?/SPAN>IP電話的傳輸媒介為Internet網(wǎng)絡(luò)，而傳統(tǒng)電話為公眾電話交換網(wǎng)。它們的交換方式也是完全不同的，IP電話運(yùn)用的是分組交換技術(shù)，信息根據(jù)IP協(xié)議分成一個(gè)一個(gè)分組進(jìn)行傳輸，每個(gè)分組上都有目的地址與分組序號(hào)，到目的地后再還原成原來(lái)的信號(hào)，而且分組可以沿不同的途徑到達(dá)目的地，而傳統(tǒng)電話用的是電路交換的方式，它沒(méi)有IP電話交換的這些功能。下表2總結(jié)了IP電話與傳統(tǒng)電話在不同方面的差別。
從占用信道或帶寬上講，IP電話有信息才傳送，反之不傳送。這樣，其語(yǔ)音信息不占用固定信道，使用壓縮技術(shù)后，其話音信息可以壓縮到8Kbit/s，而傳統(tǒng)電話一般要占用64Kbit/s的固定信道，而且只要不掛機(jī)，傳統(tǒng)電話始終占用這一信道，所以IP電話的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電話。
從費(fèi)用上講，IP電話的費(fèi)用組成是“Internet通信資費(fèi)+市內(nèi)電話通話資費(fèi)+IP電話相關(guān)設(shè)備費(fèi)用”，由于Internet資費(fèi)我國(guó)僅每分鐘6分6厘，市話費(fèi)也相當(dāng)便宜，加上IP電話所占帶寬比較低的原因，所以與傳統(tǒng)的國(guó)際長(zhǎng)途電話費(fèi)的成本比較相對(duì)較低，也有些國(guó)家或地區(qū)對(duì)傳統(tǒng)的國(guó)際長(zhǎng)話要加收一定的稅金，所以，國(guó)際長(zhǎng)話費(fèi)相對(duì)較高。
從話音質(zhì)量上講，IP電話相對(duì)傳統(tǒng)電話的語(yǔ)音質(zhì)量較差，其中有帶寬、延遲等因素，尤其在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，通話質(zhì)量可能難以保證。
