VoIP（Voice over Internet Protocol），簡而言之就是將模擬聲音訊號(Voice)數(shù)字化，以數(shù)據(jù)封包(Data Packet)的型式在IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(IP Network)上做實時傳遞。VoIP最大的優(yōu)勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環(huán)境，提供比傳統(tǒng)業(yè)務更多、更好的服務。VoIP可以在IP網(wǎng)絡上便宜的傳送語音、傳真、視頻、和數(shù)據(jù)等業(yè)務，如統(tǒng)一消息、虛擬電話、虛擬語音/傳真郵箱、查號業(yè)務、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、電視會議、電子商務、傳真存儲轉發(fā)和各種信息的存儲轉發(fā)等。VoIP是一種以IP電話為主，并推出相應的增值業(yè)務的技術。VoIP最大的優(yōu)勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環(huán)境，提供比傳統(tǒng)業(yè)務更多、更好的服務。VoIP相對比較便宜。

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VoIP簡而言之就是將模擬聲音訊號(Voice)數(shù)字化，以數(shù)據(jù)封包(Data Packet)的型式在 IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 (IP Network)上做實時傳遞。 VoIP最大的優(yōu)勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環(huán)境，提供比傳統(tǒng)業(yè)務更多、更好的服務。 VoIP可以在IP網(wǎng)絡上便宜的傳送語音、傳真、視頻、和數(shù)據(jù)等業(yè)務，如統(tǒng)一消息、虛擬電話、虛擬語音/傳真郵箱、查號業(yè)務、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、電視會議、電子商務、傳真存儲轉發(fā)和各種信息的存儲轉發(fā)等。?

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VoIP圖冊

VoIP(Voice over Internet Protocol)是一種以IP電話為主，并推出相應的增值業(yè)務的技術。VoIP電話不過是互聯(lián)網(wǎng)上的一種應用。網(wǎng)絡電話不受管制。因此，從本質上說，VoIP電話與電子郵件，即時訊息或者網(wǎng)頁沒有什么不同，它們均能在經(jīng)過了互聯(lián)網(wǎng)連接的機器間進行傳輸。這些機器可以是電腦，或者無線設備，比如手機或者掌上設備等等。 為什么VoIP服務有些要收錢，有些卻免費？ VoIP服務不僅能夠溝通VoIP用戶，而且也可以和電話用戶通話，比如使用傳統(tǒng)固話網(wǎng)絡以及無線手機網(wǎng)絡的用戶。對這部分通話，VoIP服務商必須要給固話網(wǎng)絡運營商以及無線通訊運營商支付通話費用。這部分的收費就會轉到VoIP用戶頭上。網(wǎng)上的VoIP用戶之間的通話可以是免費的。 使用VoIP，需要做些什么？ 需要有互聯(lián)網(wǎng)連接。這可以是最基本的撥號上網(wǎng)服務，或者更理想的寬帶服務，你的網(wǎng)絡連接速度越快，VoIP的通話質量就越好。例如，高速寬帶連接能夠令你一面打電話，一面上網(wǎng)沖浪。 你還需要VoIP軟件。用戶可以選擇一種VoIP軟件軟件安裝至臺式電腦或筆記本電腦上。然后，電腦就可以進行網(wǎng)上通話了。 如果用戶想要將自己的家庭電話轉化為VoIP撥號系統(tǒng)，他需要適配器的幫助。VoIP軟件可以單獨預裝在一種名為“模擬電話適配器”（analog telephone adapter）的硬件設備中，模擬電話適配器主要安裝于家庭電話與寬帶調制解調器之間。

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使用VOIP的主要優(yōu)點

把VOIP集成到集中器或RAS中，企業(yè)將進入一個充滿機遇的新世界。如果該企業(yè)是服務提供商或傳輸服務提供商，則能夠向用戶提供附加業(yè)務。如果是遠程用戶，則訪問過程將明顯簡化。

增加利潤--造就機遇--企業(yè)不再單純依靠從用戶的按時計費應用或主機使用中獲取利潤。服務提供商和傳輸服務提供商現(xiàn)在可以在傳統(tǒng)業(yè)務基礎上提供話音、傳真、多媒體業(yè)務。由于這些企業(yè)長期通過企業(yè)局域網(wǎng)和PSTN建立連接，這一連接關系可以隨著業(yè)務的增長而繼續(xù)。

例如，有了VOIP，接入業(yè)務提供商，包括互聯(lián)網(wǎng)服務提供商(ISP)和傳輸服務者可以實現(xiàn)Points-of-Presence(POPs)和上下驛站網(wǎng)關服務。VOIP網(wǎng)關功能支持PC-to-Phone和Phone-to-PC業(yè)務，可通過基于IP的網(wǎng)絡進行實時通信，造就新的商業(yè)機會。

企業(yè)節(jié)支和接入的優(yōu)點--對于依靠PSTN使用話音和傳真業(yè)務的企業(yè)，節(jié)約的開支是十分可觀的。VOIP通過繞過PSTN的方式，最終減少計費。用市話的價格，用戶可以在任何時間向全球任何地方發(fā)送傳真或撥打電話。另外，新的HiPer接入的VOIP功能將使用戶可以通過在POTS線上建立的連接，接入企業(yè)內部網(wǎng)絡、檢查電子郵件、使用互聯(lián)網(wǎng)和收聽話音郵件。而且，話音郵件或電子郵件經(jīng)過檢查后，遠程用戶就可以接通從PC機上接入的電話了。這一功能節(jié)約的費用和增加的就業(yè)機會將使該企業(yè)更具競爭力。

升級簡單和可擴展性-- 由于Total Control VOIP是建立在Total Control服務器上的一種軟件解決方案，所以升級和操作十分簡單，而且節(jié)約時間和費用。3Com充分開發(fā)了其產(chǎn)品的DSP軟件引擎。因此配備了DSP的3Com硬件，升級和進一步開發(fā)要比其他公司的DSP解決方案簡單。未來的VOIP產(chǎn)品，則由軟件升級替代整套的硬件更換。在系統(tǒng)升級時，這一功能既節(jié)省經(jīng)費又節(jié)省時間。

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目前常用的協(xié)議如H.323、SIP、MEGACO和MGCP。H.323是一種ITU-T標準，最初用于局域網(wǎng)（LAN）上的多媒體會議，后來擴展至覆蓋VoIP。該標準既包括了點對點通信也包括了多點會議。H.323定義了四種邏輯組成部分：終端、網(wǎng)關、關守及多點控制單元（MCU）。終端、網(wǎng)關和MCU均被視為終端點。會話發(fā)起協(xié)議（SIP）是建立VOIP連接的IETF標準。SIP是一種應用層控制協(xié)議，用于和一個或多個參與者創(chuàng)建、修改和終止會話。SIP的結構與HTTP（客戶－服務器協(xié)議）相似?？蛻魴C發(fā)出請求，并發(fā)送給服務器，服務器處理這些請求后給客戶機發(fā)送一個響應。該請求與響應形成一次事務。媒體網(wǎng)關控制協(xié)議（MGCP）是由思科和Telcordia提議的VOIP協(xié)議，它定義了呼叫控制單元（呼叫代理或媒體網(wǎng)關）與電話網(wǎng)關之間的通信服務。MGCP屬于控制協(xié)議，允許中心控制臺監(jiān)測IP電話和網(wǎng)關事件，并通知它們發(fā)送內容至指定地址。在MGCP結構中，智能呼叫控制置于網(wǎng)關外部并由呼叫控制單元（呼叫代理）來處理。同時呼叫控制單元互相保持同步，發(fā)送一致的命令給網(wǎng)關。媒體網(wǎng)關控制協(xié)議（Megaco）是IETF和ITU-T（ITU-TH.248建議）共同努力的結果。Megaco/H.248是一種用于控制物理上分開的多媒體網(wǎng)關的協(xié)議單元的協(xié)議，從而可以從媒體轉化中分離呼叫控制。Megaco/H.248說明了用于轉換電路交換語音到基于包的通信流量的媒體網(wǎng)關（MG）和用于規(guī)定這種流量的服務邏輯的媒介網(wǎng)關控制器之間的聯(lián)系。Megaco/H.248通知媒體網(wǎng)關將來自于數(shù)據(jù)包或單元數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之外的數(shù)據(jù)流連接到數(shù)據(jù)包或單元數(shù)據(jù)流上，如實時傳輸協(xié)議（RTP）。從VoIP結構和網(wǎng)關控制的關系來看，Megaco/H.248與MGCP在本質上相當相似，但是Megaco/H.248支持更廣泛的網(wǎng)絡，如ATM。

通過因特網(wǎng)進行語音通信是一個非常復雜的系統(tǒng)工程，其應用面很廣，因此涉及的技術也特別多，其中最根本的技術是VoIP (Voice over IP)技術，可以說，因特網(wǎng)語音通信是VoIP技術的一個最典型的、也是最有前景的應用領域。因此在討論用因特網(wǎng)進行語音通信之前，有必要首先分析VoIP的基本原理，以及VoIP中的相關技術問題。?

一、 VoIP的基本傳輸過程

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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。而所謂的VoIP是以IP分組交換網(wǎng)絡為傳輸平臺，對模擬的語音信號進行壓縮、打包等一系列的特殊處理，使之可以采用無連接的UDP協(xié)議進行傳輸。

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為了在一個IP網(wǎng)絡上傳輸語音信號，要求幾個元素和功能。最簡單形式的網(wǎng)絡由兩個或多個具有VoIP功能的設備組成，這一設備通過一個IP網(wǎng)絡連接。VoIP模型的基本結構圖如圖2-18所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)VoIP設備是如何把語音信號轉換為IP數(shù)據(jù)流，并把這些數(shù)據(jù)流轉發(fā)到IP目的地，IP目的地又把它們轉換回到語音信號。兩者之音的網(wǎng)絡必須支持IP傳輸，且可以是IP路由器和網(wǎng)絡鏈路的任意組合。因此可以簡單地將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，不管是實時應用業(yè)務還是非實時應用業(yè)務，首先要對語音信號進行模擬數(shù)據(jù)轉換，也就是對模擬語音信號進行8位或6位的量化，然后送入到緩沖存儲區(qū)中，緩沖器的大小可以根據(jù)延遲和編碼的要求選擇。許多低比特率的編碼器是采取以幀為單位進行編碼。典型幀長為10~30ms?？紤]傳輸過程中的代價，語間包通常由60、120或240ms的語音數(shù)據(jù)組成。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準主要有ITU-T G.711。源和目的地的語音編碼器必須實現(xiàn)相同的算法，這樣目的地的語音設備幫可以還原模擬語音信號。

2、 原數(shù)據(jù)到IP轉換

一旦語音信號進行數(shù)字編碼，下一步就是對語音包以特定的幀長進行壓縮編碼。大部份的編碼器都有特定的幀長，若一個編碼器使用15ms的幀，則把從第一來的60ms的包分成4幀，并按順序進行編碼。每個幀合120個語音樣點（抽樣率為8kHz）。編碼后，將4個壓縮的幀合成一個壓縮的語音包送入網(wǎng)絡處理器。網(wǎng)絡處理器為語音添加包頭、時標和其它信息后通過網(wǎng)絡傳送到另一端點。語音網(wǎng)絡簡單地建立通信端點之間的物理連接（一條線路），并在端點之間傳輸編碼的信號。IP網(wǎng)絡不像電路交換網(wǎng)絡，它不形成連接，它要求把數(shù)據(jù)放在可變長的數(shù)據(jù)報或分組中，然后給每個數(shù)據(jù)報附帶尋址和控制信息，并通過網(wǎng)絡發(fā)送，一站一站地轉發(fā)到目的地。

3、 傳送

在這個通道中，全部網(wǎng)絡被看成一個從輸入端接收語音包，然后在一定時間（t）內將其傳送到網(wǎng)絡輸出端。t可以在某全范圍內變化，反映了網(wǎng)絡傳輸中的抖動。網(wǎng)絡中的同間節(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)報轉發(fā)到目的地路徑上的下一站。網(wǎng)絡鏈路可以是支持IP數(shù)據(jù)流的任何拓結構或訪問方法。

4、 IP包-數(shù)據(jù)的轉換

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目的地VoIP設備接收這個IP數(shù)據(jù)并開始處理。網(wǎng)絡級提供一個可變長度的緩沖器，用來調節(jié)網(wǎng)絡產(chǎn)生的抖動。該緩沖器可容納許多語音包，用戶可以選擇緩沖器的大小。小的緩沖器產(chǎn)生延遲較小，但不能調節(jié)大的抖動。其次，解碼器將經(jīng)編碼的語音包解壓縮后產(chǎn)生新的語音包，這個模塊也可以按幀進行操作，完全和解碼器的長度相同。若幀長度為15ms，，是60ms的語音包被分成4幀，然后它們被解碼還原成60ms的語音數(shù)據(jù)流送入解碼緩沖器。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。

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5、 數(shù)字語音轉換為模擬語音

播放驅動器將緩沖器中的語音樣點（480個）取出送入聲卡，通過揚聲器按預定的頻率（例如8kHz）播出。 簡而言之，語音信號在IP網(wǎng)絡上的傳送要經(jīng)過從模擬信號到數(shù)字信號的轉換、數(shù)字語音封裝成IP分組、IP分組通過網(wǎng)絡的傳送、IP分組的解包和數(shù)字語音還原到模擬信號等過程。

二、 推動VoIP發(fā)展的動力

由于相關的硬件、軟件、協(xié)議和標準中的許多發(fā)展和技術突破，使得VoIP的廣泛使用很快就會變成現(xiàn)實。這些領域中的技術進步和發(fā)展為創(chuàng)建一個更有效、功能和互操作性更強的VoIP網(wǎng)絡起著推波助瀾的作用。表2-2簡單列出了這些領域中的主要發(fā)展。從表中可以看出，推動VoIP飛速發(fā)展乃至廣泛應用的技術因素可以歸納為如下幾個方面。?

1、數(shù)字信號處理器?

先進的數(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合使DSP很好地適合于執(zhí)行VoIP系統(tǒng)中的信號處理功能。

單個語音流上G.729語音壓縮的計算開銷開常大，要求達到20MIPS，如果要求一個中央CPU在處理多個語音流的同時，還執(zhí)行路由和系統(tǒng)管理功能，這是不現(xiàn)實的，因此，使用一個或多個DSP可以從中央CPU卸載其中的復雜語音壓縮算法的計算任務。另外，DSP還適合于語音的活動檢測和回聲取消這樣的功能，困為它們實時處理語音數(shù)據(jù)流，并能快速訪問板上內存，因此。在本章節(jié)中，比較詳細地介紹如何在TMS320C6201DSP平臺來實現(xiàn)語音編碼和回聲抵消的功能。

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推動VoIP的主要技術進展?圖冊

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推動VoIP的主要技術進展?圖冊

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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、更復雜、功能更強的ASIC。

ASIC是執(zhí)行單一應用或很小的一組功能專門的應用芯片。由于集中于很窄的應用目標，故它們可以對特定的功能進行高度的優(yōu)化，通常雙通用CPU快一個或幾個數(shù)量級。就像精簡指令集計算機（RSIC）芯片集中于快速執(zhí)行扔限數(shù)目的操作一樣，ASIC被預先編程、使其能更快地執(zhí)行有限數(shù)目的功能。一旦開發(fā)完成，ASIC批量生產(chǎn)的成本并不高，被用于包括路由器和交換機這樣的網(wǎng)絡設備，執(zhí)行路由查表、分組轉發(fā)、分組分類和檢查以及排隊等功能。ASIC的使用使設備的性能更高，而成本更低。它們?yōu)榫W(wǎng)絡提供增加的寬帶和更好的QoS支持，所以對VoIP發(fā)展起著很大的促進作用。

3、IP傳輸持術?

傳輸電信網(wǎng)大多采用時分多路復用方式，因特網(wǎng)須采用的是統(tǒng)計復用變長分組交換方式，二者相比，后者對網(wǎng)絡資源利用率高，互連互通簡便有效、對數(shù)據(jù)業(yè)務十分適用，這是因特網(wǎng)得以飛速發(fā)展的重要原因之一。但是，寬帶IP網(wǎng)絡通信對QoS和延遲特性提出了茍刻的要求，因此，統(tǒng)計復用變長分組交換的技術發(fā)展為人們所關注。目前，除已問世的新一代IP協(xié)議--IPV6外，世界因特網(wǎng)工程任務組（IETF）提出了多協(xié)議標記交換技術（MPLS），這是一種基于網(wǎng)絡層選路的各種標記/標簽的交換，能提高選路的靈活性，擴展網(wǎng)絡層選路能力，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)絡選路協(xié)議兼容，支持IP網(wǎng)絡的各種操作、管理和維護功能，使IP網(wǎng)絡通信的QoS、路由、信令等性能大大提高，達到或接近統(tǒng)計復用定長分組交換（ATM）的水平，而又比ATM簡單、高效、便宜、適用。IETF還地抓緊新的分組理理持術，以便實現(xiàn)QoS選路。其中正在研究"隧道技術"就是為了實現(xiàn)單向鏈路的寬帶傳送。 另外，如何選擇IP網(wǎng)絡傳輸平臺也是近年來研究的一個重要領域，先后出現(xiàn)了IP over ATM、IP over SDH、IP over DWDM等技術。

第一層是基層礎，提供高速的數(shù)據(jù)傳輸骨干。IP層向IP用戶提供高質量的，具有一定服務保證的IP接入服務。用戶層提供接入形式（IP接入和寬帶接入）和服務內容形式。在基礎層，以太網(wǎng)作為IP網(wǎng)絡的物理層，是理所當然的事情，但是IP overDWDM卻上最新技術，并具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

密集波分多路復用（Dense Wave Division MultipLexing,DWDM）為光纖網(wǎng)絡注入新的活力，并在電信公司鋪設新的光纖主干網(wǎng)中提供驚人的帶寬。DWDM技術利用光纖的能力和先進的光傳輸設備。波分多路復用的名稱是從單股光纖上傳送多個波長的光（LASER）而得來的。目前的系統(tǒng)能夠發(fā)送和識別16個波長，而將來的系統(tǒng)能夠支持40~96全波長。這具有重要意義，因為每增加一個波長，就增加了一個信息流。因此可以將2.6Gbit/s（OC-48）網(wǎng)絡擴大16倍，而不必鋪設新的光纖。

大多數(shù)新的光纖網(wǎng)絡以（9.6Gbit/s）的速度運行OC-192，在與DWDM結合時，在一對光纖上產(chǎn)生150Gbit/s以上的容量。另外，DWDM提供了接口的協(xié)議和速度無關的特征，在一條光纖上可同時支持ATM、SDH和千兆以太網(wǎng)信號的傳輸，這樣和現(xiàn)在已建成的各種網(wǎng)絡都可以兼容，因此DWDM既可以保護已有的設資，還可以以其巨大帶寬為ISP和電信公司提供了功能更強的主干網(wǎng)，并使寬帶成本更低和訪問性更強，這對VoIP解決方案的帶寬要求提供強有力的支持。增加的傳輸速率不僅可以提供更粗的管道，使阻塞的機會更少，而且使延時降低了許多，因此可以在很大程度上減少IP網(wǎng)絡上的QoS要求。

4、寬帶接入技術

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IP網(wǎng)絡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)絡兩類。前者主要在美國，結合開放口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。日本堅持不懈攻關十多年，采取一系列措施，將無源光網(wǎng)絡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為基礎的無源光網(wǎng)絡（APON），將ATM與無源光網(wǎng)絡優(yōu)勢互補，接入速率可達622M bit/s，對寬帶IP多媒體業(yè)務發(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已完成了標準化工作，各廠家正在積極研制，不久會有商品上市，將成為面向21世紀的寬帶接入技術的主要發(fā)展方向。

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目前主要采用的接入技術有:PSTN、IADN、ADSL、CM、DDN、X.25和?Ethernet以及寬帶無線接入系統(tǒng)列等。這些接入技術各有特點，其中發(fā)展最快的是ADSL和CM；CM(Cable Modem)采用同軸電纜，傳輸速率高、抗干擾能力強；但是不能雙向傳輸，無統(tǒng)一標準。ADSL（Asymmetrical Digital Loop）獨享接入寬帶， 充分利有現(xiàn)有電話網(wǎng)，提供非對稱的傳輸速率，用戶側的下載速率可以達到8 Mbit/s，用戶側的上載速率可以達到1M bit/s。ADSL為企業(yè)和各個用戶提供必要的寬帶，并極大地降低成本。使用較低成本的ADSL地區(qū)環(huán)路，現(xiàn)在公司能以更高的速度訪問因特網(wǎng)和基于因特網(wǎng)服務供應商的VPN，允許更高的VoIP呼叫容量。

5、中央處理單元技術

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)絡上傳送語音呼叫理所當然成為下一步的目標。這個計算功能使先進的多媒體桌面應用和網(wǎng)絡組件中的先進功能都支持語音應用。