VOIP網路電話

VOIP 電話/VOIP 網路電話是一種利用Internet 技術或網路進行語音通信的新業務。從網路組織來看，比較流行的方式有兩種：一種是利用Internet 網路進行的語音通信，我們稱之為網路電話；另一種是利用IP 技術，電信運行商之間通過專線點對點聯結進行的語音通信，有人稱之為經濟電話或廉價電話。兩者比較，前者具有投資省，價格低等優勢，但存在著無服務等級和全程通話質量不能保證等重要缺陷。該方式多為計算機公司和數據網路服務公司所採納。後者相對於前者來講投資較大，價格較高，但因其是專門用於電話通信的，所以有一定的服務等級，全程通話質量也有一定保證。該方式多為電信運行商所採納。VOIP 電話/VOIP 網路電話與傳統電話具有明顯區別。首先，傳統電話使用公眾電話網作為語音傳輸的媒介；而VOIP 電話/VOIP 網路電話則是將語音信號在公眾電話網和Internet 之間進行轉換，對語音信號進行壓縮封裝，轉換成IP 包，同時，IP 技術允許多個用戶共用同一帶寬資源，改變了傳統電話由單個用戶獨佔一個通道的方式，節省了用戶使用單獨通道的費用。其次，由於技術和市場的推動，將語音轉化成IP 包的技術已變得更為實用、便宜，同時，VOIP 電話/VOIP網路電話的核心元件之一數字信號處理器的價格在下降，從而使電話費用大大降低，這一點在國際電話通信費用上尤為明顯，這也是VOIP 電話/VOIP 網路電話迅速發展的重要原因。

VOIP(Voice over Internet Protocol）是一種以IP電話為主，並推出相應的增值業務的技術。VOIP最大的優勢是能廣泛地採用Internet和全球IP互連的環境，提供比傳統業務更多、更好的服務。

VOIP可以在IP網路上便宜的傳送語音、傳真、視頻、和數據等業務，如統一消息、虛擬電話、虛擬語音/傳真郵箱、查號業務、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、電視會議、電子商務、傳真存儲轉發和各種信息的存儲轉發等。

VOIP（Voice Over IP and VOIP Protocols） ，即指在 IP 網路上使用 IP協議以數據包的方式傳輸語音。使用 VOIP協議，不管是網際網路、企業內部互連網還是區域網都可以實現語音通信。一個使用 VOIP 的網路中，語音信號經過數字化，壓縮並轉換成 IP 包，然後在 IP 網路中進行傳輸。VOIP 信令協議用於建立和取消呼叫，傳輸用於定位用戶以及協商能力所需的信息。電話網路的主要特點是低成本；數據、語音和視頻在同一網路上的合成；集中式網路上的新服務以及對終端用戶的簡單化管理。

存在一些 VOIP協議棧，它們源於各種標準團體和提供商，如H.323、SIP、MEGACO和MGCP。

H.323 是一種ITU-T標準，最初用於區域網（LAN）上的多媒體會議，後來擴展至覆蓋 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、網關、網守及多點控制單元（MCU）。終端、網關和 MCU 均被視為終端點。

會話發起協議（SIP）是建立 VOIP 連接的 IETF 標準。SIP 是一種應用層控制協議，用於和一個或多個參與者創建、修改和終止會話。SIP 的結構與 HTTP （客戶－伺服器協議）相似。客戶機發出請求，併發送給伺服器，伺服器處理這些請求后給客戶機發送一個響應。該請求與響應形成一次事務。

媒體網關控制協議（MGCP）是由Cisco和Telcordia提議的 VOIP 協議，它定義了呼叫控制單元（呼叫代理或媒體網關）與電話網關之間的通信服務。MGCP 屬於控制協議，允許中心控制台監測 IP 電話和網關事件，並通知它們發送內容至指定地址。在 MGCP 結構中，智能呼叫控制置於網關外部並由呼叫控制單元（呼叫代理）來處理。同時呼叫控制單元互相保持同步，發送一致的命令給網關。

媒體網關控制協議（Megaco）是 IETF 和 ITU-T （ITU-T 推薦 H.248）共同努力的結果。Megaco/H.248是一種用於控制物理上分開的多媒體網關的協議單元的協議，從而可以從媒體轉化中分離呼叫控制。Megaco/H.248 說明了用於轉換電路交換語音到基於包的通信流量的媒體網關（MG）和用於規定這種流量的服務邏輯的媒介網關控制器之間的聯繫。Megaco/H.248 通知 MG 將來自於數據包或單元數據網路之外的數據流連接到數據包或單元數據流上，如實時傳輸協議（RTP）。從 VOIP 結構和網關控制的關係來看， Megaco/H.248 與 MGCP 在本質上相當相似，但是 Megaco/H.248 支持更廣泛的網路，如 ATM。

語音質量――由於 IP 是用來傳輸數據的，所以它不能提供實時性保證，只能提供最有效的服務。為使用戶可以接受 IP 上的語音通信，數據包延時需要小於一個極限值。

互用性――在公共網路環境下，不同提供商的產品需要相互之間進行操作，推動 VOIP 更廣泛的應用。

安全性――利用加密（如 SSL）和隧道（L2TP）技術保護 VOIP 信令及控制流量。

公用交換電話網路（PSTN）的集成――網際網路電話技術雖已引入，但它需與 PSTN 在可預見的將來能夠協同工作。網關技術用於連接這兩個網路。

可擴展性―― VOIP 需要足夠靈活，能與日漸增長的私有和公有用戶市場共同成長。為解決上述問題，許多網路管理和用戶管理技術正在逐步形成。

把VOIP集成到集中器或RAS中，企業將進入一個充滿機遇的新世界。如果該企業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可以在傳統業務基礎上提供話音、傳真、多媒體業務。由於這些企業長期通過企業區域網和PSTN建立連接，這一連接關係可以隨著業務的增長而繼續。

例如，有了VOIP，接入業務提供商，包括網際網路服務提供商（ISP）和傳輸服務者可以實現Points-of-Presence(POPs）和上下驛站網關服務。VOIP網關功能支持PC-to-Phone和Phone-to-PC業務，可通過基於IP的網路進行實時通信，造就新的商業機會。

企業節支和接入的優點--對於依靠PSTN使用話音和傳真業務的企業，節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，接入企業內部網路、檢查電子郵件、使用網際網路和收聽話音郵件。而且，話音郵件或電子郵件經過檢查后，遠程用戶就可以接通從PC機上接入的電話了。這一功能節約的費用和增加的就業機會將使該企業更具競爭力。

升級簡單和可擴展性-- 由於Total Control VOIP是建立在Total Control伺服器上的一種軟體解決方案，所以升級和操作十分簡單，而且節約時間和費用。3Com充分開發了其產品的DSP軟體引擎。因此配備了DSP的3Com硬體，升級和進一步開發要比其他公司的DSP解決方案簡單。未來的VOIP產品，則由軟體升級替代整套的硬體更換。在系統升級時，這一功能既節省經費又節省時間。

VOIP 電話/VOIP 網路電話是語音數據集成與語音/分組技術進展結合的經濟優勢，從而迎來一個新的網路環境，這個新環境提供了低成本、高靈活性、高生產率及效率的增強應用等優點。VOIP電話/VOIP 網路電話的這些優點使企業、服務供應商和電信運營商們看到了許多美好的前景，把語音和數據集成在一個分組交換網路中的契機是由以下因素推動的：

⑴通過統計上的多路復用而提高的效率。

⑵通過語音壓縮和語音活動檢測（安靜抑制）等增強功能而提高的效率。

⑶通過在私有數據網路上傳送電話呼叫而節省長途費用。

⑷通過聯合基礎設施組件降低管理成本。

⑸利用計算機電話集成的新應用的可能性。

⑹數據應用上的語音連接。

⑺有效使用新的寬頻WAN 技術。

分組網路提高的效率和在統計學上隨數據分組多路復用語音數據流的能力，允許公司最大限度地得到在數據網路基礎設施上投資的回報。而把語音數據流放到數據網路上也減少了語音專用線路的數目，這些專用線路的價格往往很高。LAN，MAN 和WAN 環境中吉位乙太網、密集波分多路復用和Packet over SDH 等新技術的實現，以更低的價位為數據網路提高更多的帶寬。同樣，與標準的TDM 連接相比，這些技術提供了更好的性價比。

其基本原理就是通過語音壓縮設備對我們的語音進行壓縮編碼處理，然後再把這些語音數據根據相關的協議進行打包，經過IP網路把數據包傳送到目的地后，再把這些語音數據包串起來，經過解壓解碼處理后，恢復成原來的信號，從而達到由IP網路發送語音的目的。簡而言之，VOIP網路電話就是通過網際網路打電話，將網路電話機直接接上諸如ADSL（也就是超級一線通）、有線寬頻、LAN（也就是單位區域網）等任何寬頻介面，簡單設置所申請的地址號碼后，即可象打普通電話一樣隨意撥打想通話的號碼了。

VOIP 電話/VOIP 網路電話（又稱IP PHONE 或VOIP）是建立在IP 技術上的分組化、數字化傳輸技術，其基本原理是：通過語音壓縮演演算法對語音數據進行壓縮編碼處理，然後把這些語音數據按IP等相關協議進行打包，經過IP 網路把數據包傳輸到接收地，再把這些語音數據包串起來，經過解碼解壓處理后，恢復成原來的語音信號，從而達到由IP 網路傳送語音的目的。VOIP 電話/VOIP 網路電話系統把普通電話的模擬信號轉換成計算機可聯入網際網路傳送的IP 數據包，同時也將收到的IP數據包轉換成聲音的模擬電信號。經過VOIP 電話/VOIP 網路電話系統的轉換及壓縮處理，每個普通電話傳輸速率約佔用8～11kbit/s 帶寬，因此在與普通電信網同樣使用傳輸速率為64kbit/s 的帶寬時，VOIP 電話/VOIP 網路電話數是原來的5～8 倍。

VOIP 電話/VOIP 網路電話的核心與關鍵設備是VOIP 電話/VOIP 網路電話網關。VOIP 電話/VOIP網路電話網關具有路由管理功能，它把各地區電話區號映射為相應的地區網關IP 地址。這些信息存放在一個資料庫中，有關處理軟體完成呼叫處理、數字語音打包、路由管理等功能。在用戶撥打VOIP 電話/VOIP 網路電話時，VOIP 電話/VOIP 網路電話網關根據電話區號資料庫資料，確定相應網關的IP 地址，並將此IP 地址加入IP 數據包中，同時選擇最佳路由，以減少傳輸時延，IP 數據包經網際網路到達目的地VOIP 電話/VOIP 網路電話網關。對於網際網路未延伸到或暫時未設立網關的地區，可設置路由，由最近的網關通過長途電話網轉接，實現通信業務。

隨著光網路的飛速發展和數字傳輸技術的應用，原來在數據通信網中被視為應用“瓶頸”的帶寬和服務質量等問題一一得到解決，推動了IP 技術的飛速發展，帶動各種應用向IP 靠攏， VOIP 電話/VOIP 網路電話（又稱IP PHONE 或VOIP）業務就是其中一個典型的應用。

VOIP 電話/VOIP 網路電話的基本結構由網關（GW）和網守（GK）兩部分構成。

網關的主要功能是信令處理、H.323協議處理、語音編解碼和路由協議處理等，對外分別提供與PSTN 網連接的中繼介面以及與IP 網路連接的介面。網守的主要功能是用戶認證、地址解析、帶寬管理、路由管理、安全管理和區域管理。一個典型的呼叫過程是：呼叫由PSTN 語音交換機發起，通過中繼介面接入到網關，網關獲得用戶希望呼叫的被叫號碼后，向網守發出查詢信息，網守查找被叫網守的IP 地址，並根據網路資源情況來判斷是否應該建立連接。如果可以建立連接，則將被叫網關的IP 地址通知給主叫網關，主叫網關在得到被叫網關的IP 地址后，通過IP 網路與對方網關建立起呼叫連接，被叫則網關向PSTN 網路發起呼叫並由交換機向被叫用戶振鈴，被叫摘機后，被叫側網關和交換機之間的話音通道被連通，網關之間則開始利用H.245協議進行能力交換，確定通話使用的編解碼，在能力交換完成後，主被叫方即可開始通話。

VOIP 電話/VOIP 網路電話就有4 種：電話到電話、電話到PC、PC 到電話和PC 到PC。具體如下：

⑴PC 到PC：最初VOIP 電話/VOIP 網路電話方式主要是PC 到PC，利用IP 地址進行呼叫，通過語音壓縮、打包傳送方式，實現網際網路上PC 機間的實時話音傳送，話音壓縮、編解碼和打包均通過PC 上的處理器、音效卡、網卡等硬體資源完成，這種方式和公用電話通信有很大的差異，且限定在網際網路內，所以有很大的局限性。

⑵電話到電話：電話到電話即普通電話經過電話交換機連到VOIP 電話/VOIP 網路電話網關，用電話號碼穿過IP 網進行呼叫，發送端網關鑒別主叫用戶，翻譯電話號碼/網關IP 地址，發起VOIP 電話/VOIP 網路電話呼叫，連接到最靠近被叫的網關，並完成話音編碼和打包，接收端網關實現拆包、解碼和連接被叫。

⑶電話到PC ：電話到PC 是由網關來完成IP 地址和電話號碼的對應和翻譯，以及話音編解碼和打包。

⑷PC 到電話：PC 到電話也是由網關來完成IP 地址和電話號碼的對應和翻譯，以及話音編解碼和打包。

傳統的IP 網路主要是用來傳輸數據業務，採用的是儘力而為的、無連接的技術，因此沒有服務質量保證，存在分組丟失、失序到達和時延抖動等情況。數據業務對此要求不高，但話音屬於實時業務，對時序、時延等有嚴格的要求。因此必須採取特殊措施來保障一定的業務質量。VOIP 電話/VOIP網路電話的關鍵技術包括：信令技術、編碼技術、實時傳輸技術、服務質量（QoS）保證技術、以及網路傳輸技術等。

信令技術保證電話呼叫的順利實現和話音質量，被廣泛接受的VOIP控制信令體系包括ITUT的H.323 系列和IETF 的會話初始化協議SIP。ITU的H.323 系列建議定義了在無業務質量保證的網際網路或其它分組網路上多媒體通信的協議及其規程。H.323 標準是區域網、廣域網、INTRANET 和Internet 上的多媒體提供技術基礎保障。

H.323 是ITU－T 有關多媒體通信的一個協議集，包括用於ISDN 的H.320，用於B－ISDN 的H.321和用於PSTN終端的H.324 等建議。其編碼機制，協議範圍和基本操作類似於ISDN 的Q.931 信令協議的簡化版本，並採用了比較傳統的電路交換的方法。相關的協議包括用於控制的H.245，用於建立連接的H.225.0，用於大型會議的H.332，用於補充業務的H.450.1、H.450.2 和H.450.3，有關安全的H.235，與電路交換業務互操作的H.246 等。H.323 提供設備之間、高層應用之間和提供商之間的互操作性。它不依賴於網路結構，獨立於操作系統和硬體平台，支持多點功能、組播和帶寬管理。H.323 具備相當的靈活性，支持包含不同功能的節點之間的會議和不同網路之間的會議。H.323建議的多媒體會議系統中的信息流包括音頻、視頻、數據和控制信息。信息流採用H.225.0 建議方式來打包和傳送。

H.323 呼叫建立過程涉及到三種信令：RAS 信令（R=註冊：Registration、A=許可：Admission和S=狀態：Status），H.225.0 呼叫信令和H.245 控制信令。其中RAS 信令用來完成終端與網守之間的登記註冊、授權許可、帶寬改變、狀態和脫離解除等過程；H.225.0 呼叫信令用來建立兩個終端之間的連接，這個信令使用Q.931 消息來控制呼叫的建立和拆除，當系統中沒有網守時，呼叫信令通道在呼叫涉及的兩個終端之間打開；當系統中包括一個網守時，由網守決定在終端與網守之間或是在兩個終端之間開闢呼叫信令通道；H.245 控制信令用來傳送終端到終端的控制消息，包括主從判別、能力交換、打開和關閉邏輯通道、模式參數請求、流控消息和通用命令與指令等。

H.245 控制信令通道建立於兩個終端之間，或是一個終端與一個網守之間。雖然H.323 提供了窄帶多媒體通信所需要的所有子協議，但H.323 的控制協議非常複雜。此外，H.323 不支持多點發送（Multicast）協議，只能採用多點控制單元（MCU）構成多點會議，因而同時只能支持有限的多點用戶。H.323 也不支持呼叫轉移，且建立呼叫的時間比較長。與H.323相反，SIP 是一種比較簡單的會話初始化協議。它不像H.323 那樣提供所有的通信協議，而是只提供會話或呼叫的建立與控制功能。SIP 可以應用於多媒體會議、遠程教學及Internet 電話等領域。

SIP 既支持單點發送（Unicast）也支持多點發送，會話參加者和媒體種類可以隨時加入一個已存在的會議。SIP 可以用來呼叫人或機器設備，如呼叫一個媒體存儲設備記錄一個會議，或呼叫一個點播電視伺服器向會議播放視頻信號。

SIP 是一種應用層協議，可以用UDP 或TCP 作為其傳輸協議。與H.323 不同的是：SIP 是一種基於文本的協議，用SIP 規則資源定位語言描述（SIP Uniform Resource Locators），這樣易於實現和調試，更重要的是靈活性和擴展性好。由於SIP 僅作於初始化呼叫，而不是傳輸媒體數據，因而造成的附加傳輸代價也不大。SIP 的URLL 甚至可以嵌入到web 頁或其它超文本鏈路中，用戶只需用滑鼠一點即可發出一個呼叫。與H.323 相比，SIP 還有建立呼叫快，支持傳送電話號碼的特點。

話音壓縮編碼技術是VOIP 電話/VOIP 網路電話技術的一個重要組成部分。主要的編碼技術有ITU－T 定義的G.729、G.723(G.723.1）等。其中G.729 可將經過採樣的64kbit/s 話音以幾乎不失真的質量壓縮至8kbit/s。由於在分組交換網路中，業務質量不能得到很好保證，因而需要話音的編碼具有一定的靈活性，即編碼速率、編碼尺度的可變可適應性。G.729 原來是8kbit/s 的話音編碼標準，工作範圍擴展至6.4～11.8kbit/s，話音質量也在此範圍內有一定的變化，但即使是⒍4kbit/s，話音質量也還不錯，因而很適合在VoIP 系統中使用。G723.1 採用5.3/6.3K bit/s 雙速率話音編碼，其話音質量好，但是處理時延較大，它是已標準化的最低速率的話音編碼演演算法。

實時傳輸技術主要是採用實時傳輸協議RTP。RTP 是提供端到端的包括音頻在內的實時數據傳送的協議。RTP 包括數據和控制兩部分，後者叫RTCP。RTP 提供了時間標籤和控制不同數據流同步特性的機制，可以讓接收端重組發送端的數據包，可以提供接收端到多點發送組的服務質量反饋。

VOIP 電話/VOIP 網路電話中主要採用資源預留協議(RSVP）以及進行服務質量監控的實時傳輸控制協議RTCP 來避免網路擁塞，保障通話質量。

VOIP 電話/VOIP 網路電話中網路傳輸技術主要是TCP 和UDP，此外還包括網關互聯技術、路由選擇技術、網路管理技術以及安全認證和計費技術等。由於實時傳輸協議RTP 提供具有實時特徵的、端到端的數據傳輸業務，因此VOIP 電話/VOIP 網路電話中可用RTP 來傳送話音數據。

在RTP 報頭中包含裝載數據的標識符、序列號、時間戳以及傳送監視等，通常RTP協議數據單元是用UDP 分組來承載，而且為了盡量減少時延，話音凈荷通常都很短。IP、UDP 和RTP 報頭都按最小長度計算。VoIP 話音分組開銷很大，採用RTP協議的VOIP 電話/VOIP 網路電話格式，在這種方式中將多路話音插入話音數據段中，這樣提高了傳輸效率。

此外，靜音檢測技術和回聲消除技術也是VOIP 電話/VOIP 網路電話中十分關鍵的技術。靜音檢測技術可有效剔除靜默信號，從而使話音信號的佔用帶寬進一步降低到3.5kbit/s 左右；回聲消除技術主要利用數字濾波器技術來消除對通話質量影響很大回聲干擾，保證通話質量。

VOIP 電話/VOIP 網路電話向本地的轉移還有很多的問題需要解決。會有很多政策方面的問題要解決，比如運營許可證。還有像號碼資源、網路之間互通互連這樣跨技術和政策領域的問題需要解決。撇開這些問題，在技術上還有很多地方需要突破。其實這些技術問題也並非僅僅存在於未來的IP 市話方面。國內運營商的長途VoIP 網，多建設在專用通信網上。IP 地址、安全這樣的問題並不突出。但是專網的方式畢竟只是一個過渡方式，從三網融合的角度看，VOIP 電話/VOIP 網路電話必然要融入到公共IP 網當中。要達到這一目標，無論是長途網還是本地網，這些問題都必須解決。

1．網路地址

對於如此大規模的一個VOIP 電話/VOIP 網路電話網路，IP 地址資源的匱乏是首先要解決的問題。其實這也是困擾著中國寬頻接入發展的一個問題，只是在VOIP 電話/VOIP 網路電話通信方面會更明顯。採用私有地址是運營商非常不願意看到的事情，運營商不可能在每一個地方都採用私有地址，這樣在構建全國網路時就很不方便。而整個大網採用私有地址，在網間互聯也難以避免相應的問題。採用私有地址自然要涉及到NAT 的問題，對於Web 瀏覽和收發電子郵件一般的NAT設備都可以支持，但是很多NAT 不能支持VOIP 電話/VOIP 網路電話雙向通信。同樣的問題在PC to PC 和PC to Phone 形式的VOIP 電話/VOIP 網路電話服務方面也存在著。比如，如果按照ISP 提供的撥號上網方式，上網的PC 機一般只能獲得一個動態分配的IP 地址，用戶只能撥出，對方不能確切的知道主叫方的位置，結果是無法呼入。IPv6 自然是最佳的結果，還不能非常確切地知道在什麼時間IPv6 會在全球推廣使用，即使開始推廣，必然需要一定的時間。有些人認為現階段還是應該在NAT 上面下些功夫，比如支持更多種的應用，像VOIP 電話/VOIP 網路電話通信。

2．安全問題

VOIP 電話/VOIP 網路電話的安全問題也是亟待解決的問題。安全的問題分為兩方面，一是對於IP 網和承載它的乙太網在信息安全方面有先天的缺陷，而作為一種通信服務必須能保證用戶的個人隱私和商業安全。另一方面，是對於運營商的，如何保證自己業務的安全性，不受欺詐。在沒有安全保證的情況下，如果有人將其VOIP 電話/VOIP 網路電話網關接入某運營商的網路，通過運營商的網守獲得該運營商網關的IP 地址信息，神不知鬼不覺地實現VOIP 電話/VOIP 網路電話的“落地”並非是駭人聽聞的故事。

H.235 是人們談論頗多的安全解決方案，利用H.235 是否就真能保證安全性，而相應帶來的成本、控制問題都需要仔細考慮。另外，採用了保密措施的VOIP 電話/VOIP 網路電話設備，不同廠商在互操作性方面可能又需要一個協調的過程。網路電話加密是解決網路電話安全的技術手段之一，網路電話加密的技術主要有：內置加密，安全實時傳輸協議SRTP，傳輸層面的TLS及IPSec，以及虛擬專用網路。

3．服務質量

除了地址和安全，另一個非常重要的問題是服務質量。IP 網在對實時業務的服務質量支持方面有先天的缺陷，要解決VOIP 電話/VOIP 網路電話的服務質量，一定要解決IP 網的質量問題。人們把很大的希望寄托在IP DiffServe、MPLS 等技術上，獨立資源的VOIP 電話/VOIP 網路電話VPN 方案也被認為是一種很好的解決方案。光通信，特別是DWDM 技術，使通信網帶寬的增長速率遠遠超過摩爾定律，有人認為利用無限的帶寬可以解決IP 網的服務質量。但流量工程僅僅可以改善服務質量，不能徹底解決服務質量的問題，分類服務是方向。電信級的VOIP電話/VOIP 網路電話網應該引入新的思路和新的概念。解決VOIP 電話/VOIP 網路電話的服務質量，不能僅僅依賴於IP 網的改善，應該同時在VOIP 電話/VOIP 網路電話自身尋找解決的辦法。

4．供電問題

傳統的電話在饋電方面歷經百年風雨已經非常成熟，在發生市電斷電的情況下，電話線仍能保證與外界的通信。語音通信作為大多數國家的基本電信業務，很大程度上扮演著生命線的角色。在企業的IP PBX 中，Cisco、Avaya 等公司已經可以通過在乙太網交換機上增加供電模塊，通過5類線解決饋電的問題，而像Cisco 最早可以實現饋電的交換機Catalyst6500 系列，有多個冗餘的電源來保證不間斷電源的供應。但是，類似的方案可以滿足未來IP 市話的要求，而且利用乙太網線對話機和網關供電的標準還沒有出來。除了少數的廠家以外，我們大多能見到的終端還做不到這一點，需要另加電源。另外，對於這些終端設備來說，功耗問題也待解決。

應該說，供電的問題在乙太網接入領域是不可迴避的問題，許多放置在樓頭的交換機都直接通過市電供電，出於成本的考慮，許多交換機沒有冗餘的電源，即使有，當市電斷掉以後一切通信也就必須結束。從通信的角度看，我們可以實現三網融合，從供電的角度看，有人認為，還是不能把RJ11 的雙絞線融合掉。其實不僅僅是供電的問題，對於新生的VOIP 電話/VOIP 網路電話技術，設備的可靠性、穩定性也是人們關注的焦點。

一些廠商在網守和軟交換設備進行的努力。網守和軟交換的呼叫伺服器，都基於通用的計算機平台。電信級產品一般都採用像Unix 這樣非常穩定的運算平台，多台伺服器互為熱備份，有的廠商在他們軟交換的解決方案中還集成了Cluster、負載均衡等技術，採用各種技術避免單點的故障對通信的影響。在計算機行業的眼中採取的措施可謂是登峰造極。但是對於一些傳統電信領域的人來說，似乎還是難以讓人足夠信服。如果把這一問題擴大，在整個IP 網上，網路設備的穩定性、可靠性都不能讓人們滿意，至少讓人懷疑。而可管理性、可維護性也是IP 網需要解決的問題。

5．網路融合

如何與現有PSTN 網路互通，智能網互通，VOIP 電話/VOIP 網路電話智能網業務的開發，無論在長途還是在本地網都是需要解決的問題。在VOIP 電話/VOIP 網路電話網與固定電話網的互通上還有很多的問題需要解決。比如VOIP 電話/VOIP 網路電話的號碼資源問題。而倘若VOIP電話/VOIP 網路電話獲得了電話號碼的資源，兩個網路是否呼叫得通呢？據了解，國內產業界正在加緊研究，同時制定相關的標準來解決這樣的問題。

6．軟交換

在傳統的電路交換電話網中，給用戶提供的各項業務都直接與交換機有關，業務和控制都由交換機來完成的。交換機需要提供的功能和交換機提供的新業務都需要在每個交換結點來完成。如要增加新業務，需要先修訂標準再對交換機進行改造，每提供一項新業務都需要較長的時間周期。

而新時代的網路將是一個開放的分層次的結構。這種網路拓撲結構可以使用基於包的承載傳送，是一個開放端點的拓撲結構，能同樣好地傳送話音和數據業務。網路的承載部分與控制部分分離，允許它們分別演進，有效地打破了單塊集成交換的結構，並在各單元之間使用開放的介面。這樣的做法可以保證用戶在每一個層面上選購自己理想的設備，而不受太多的限制。同樣基於分層結構的軟交換技術，可以使基於不同承載網如Cable、DSL、乙太網的終端都能夠進行通信。

但是新一代的網路，不可能在瞬間取代原有的電路交換的話音網，原有的電話網還將存在很長時間。這時候需要有技術既能構建新的分組網路，同時也能用來實現傳統電話網和新網路的融合。軟交換是一種基於分組網技術的解決方案，它可以很好地解決這一問題。軟交換可以實現的功能並不僅僅是長途的VOIP 電話/VOIP 網路電話。在數據業務日益增長的現代，傳統的語音交換機不能承擔大量的長時間的數據呼叫業務（比如撥號上網）。利用軟交換技術可以實現Internet 業務卸載的功能，在撥號業務進入5 類交換機之前直接交移到ISP 的網路。軟交換可以替代4 類匯接交換機。軟交換還可以代替5 類交換機。5 類交換機的價格往往是新興運營公司和業務提供者進入市場的一大障礙。而軟交換的價格便宜，並可以提供更豐富的業務。軟交換設備需要多種的媒體網關和信令網關在下層予以支持，軟交換（或者叫做呼叫伺服器）負責基本的呼叫控制工作。通過軟交換提供的開放介面，電信運營商在增添新服務方面非常方便，並可以利用第三方的軟體開發者的力量不斷為網路增添新的服務。一些軟交換領域的廠商表示，採用這一技術將成倍地縮短新業務的推出時間。VOIP 電話/VOIP 網路電話實現的速度和業務的豐富程度應該遠遠超過傳統電話網。有兩種方法可以實現VOIP 電話/VOIP 網路電話的增值業務或者說是智能網的業務。一種是依照智能網的體系結構，利用像PINT 等協議實現PSTN 網和VOIP 電話/VOIP 網路電話網智能業務的互通。一種就像現代的Internet 一樣，通過開放的介面，不斷地增加新的應用伺服器，來增添應用。當然在標準化方面，也要做很多的工作，國內已經開始制定VOIP 電話/VOIP 網路電話補充業務的相關標準了。VOIP 電話/VOIP 網路電話以其低廉的長途電話費受到人們的歡迎，得到了快速發展，我們有理由相信無論是國外還是在國內，作為給用戶提供的一種選擇，VOIP 電話/VOIP 網路電話業務必將得到迅猛發展。

國際VOIP/軟交換行業的特點

歐美、日本是VOIP開始較早的國家，歐洲的VOIP已經影響到傳統基礎電信運營商的市場份額。SONUS、AVAYA、CISCO等公司的VOIP系統，被大量的客戶使用。

儘管"網際網路要擔當起通訊大任"的聲音不絕於耳，儘管存在已達百年的傳統電話服務，在網路電話來勢洶洶的挑戰面前，已經顯露出陳舊、乏味和呆板的疲態。可以肯定的是，在寬頻接入日益增加的現代，將有越來越多公司推出網路電話服務，而VOIP技術與傳統電話的競爭，也將在2005年達到白熱化。

2004年底美國的家庭網路電話用戶為100萬戶，預計2004年網路電話用戶可能增至三倍。日本現有490萬戶家庭安裝了網路電話，韓國用戶在電話號碼前加撥070即可撥打網路電話。此外，美國有線網路電話用戶大增，在2004年從少於5萬用戶增加至將近50萬用戶，大幅增長900%。預計這一增長趨勢在2007年將達15%。在歐洲，VOIP電話已經成為能夠和傳統PSTN分庭抗爭的重要固定語音通信方式。

可以預見，未來的電信業務將呈現多元化格局。同樣是話音業務，可能是PSTN網路（傳統電話網）提供的，可能是Internet提供的，還可能是有線電視網路，甚至電力網、煤氣管道網提供的。而用戶的選擇也將包括電腦與電腦、電腦與電話、電話與電話、電話與（智能）手機等通話方式。這一切，都是以IP為基礎的通訊網路，而非傳統通訊模式的電信服務。

國內VOIP/軟交換行業的特點

中國的PSTN是"十月革命"，而VOIP則是典型的"農村包圍城市"，虛擬運營商狼性十足，覆蓋速度快，投入產品比高，靈活性好，但是受政策風險壓力大。企業網、行業客戶都在密切跟蹤這個方向，NGN和3G並列成為國內通信行業的兩大新的主題。

軟交換廠家此起彼伏，大呼小叫，正是VOIP的春秋戰國時代，軍閥割據，小公司、大公司都在拚命挖掘市場，合縱、聯橫，倒閉、崛起，各種聲音不絕於耳，網路上儘是煮酒論英雄。一些公司倒掉，一些公司異軍突起，一些公司苦苦支撐，還有一些自得其樂，許多終端廠家價格戰民不聊生；那邊業內敵人樹立技術壁壘，這邊是盜版叢生。也有廠家摩拳擦掌，準備在這個行業取一桶金。

虛擬運營商痛並快樂著，大投資越來越大，小投資越來越小，有千元平台，也有百萬大系統，有小農意識強烈的，也有志當存高遠的，不一而同；有人做事謹慎小心，以防隨時被洗牌，有人正在搜羅大把資金向里投入。各種平台、各種協議，沒有哪家對自己的平台滿意，沒有哪家不抱怨廠家的產品質量。

運營商隔岸觀火，利益面前，時而搞些"封堵"的把戲，卻是魔高一尺，道高一丈，分不清哪個是魔，哪個是道。運營商終將明白，趨勢如此，揚湯止沸也無濟於事。優良資本正春潮湧動，在運營市場已經開始有他們的聲音。一些大個的虛擬運營商，已經達到幾千萬分鐘的話務量，足以和基礎運營商對等談判，拿到的價位也越來越低。

及時通信軟體已經遍布每台計算機上，大家上班都開著SKYPE、MSN、QQ、泡泡，這些運營公司等待著終將一天，他們成為全球最大的運營商。

總之是幾家歡喜幾家愁，一派繁榮昌盛，一邊是火焰，一邊是海水。眾多廠家覬覦行業市場，行業用戶也在積極跟蹤這個市場。中國的軟交換廠家已經完全有技術實力拿出完善的、可運營、可管理的軟交換總體解決方案和全套產品，供行業企業使用。VVOIP、NGeN，……，概念層出不窮，說的都是一個道理，VOIP是大勢所趨，歷史必然。

未來發展潮流

語音和綜合業務IP化是不可逆轉的歷史潮流，是大趨勢。整個語音IP話，everything over IP正在實現。SKYPE等新技術新概念新的增值服務提供商的介入，將會把VOIP帶到前所未有的嶄新時代。

VoIP語音業務在國際上的運用已足見規模，國內業務市場更是前景廣闊。可是，在中國VoIP運營仍然很難。雖然NGN炒得很火熱，在基礎電信運營商中也已有部分建設，但大半是閑置的，所謂NGN業務在電信業務中所佔的比重仍然很少，業務開拓能力很差，原因有多方面。有運維體系和業務隊伍需重建的原因，有技術理解力的原因，有終端成本的原因，有網路互通問題，也有VoIP語音QOS先天缺陷的原因，更有業務合法性爭議的原因。

事實表明，VoIP軟交換技術是一項革命性技術，增值業務更趨向網路化，不能以傳統電信的思維和運營去經營業務，有障礙需要有新生的力量去推動，業務繁榮需要實力強勁的經營實體參與虛擬運營，這股力量還很弱。VoIP技術的含金量只有在大規模商用的進程中才能得到真正的考驗和驗證，同時不斷發展和演進，只有在真正大規模的VoIP運營業務中才能體現真正意義上的技術價值。

三、基本原理及其應用

1995年以色列VocalTec公司所推出的Internet Phone，不但是VoIP網路電話的開端，也揭開了電信IP化的序幕。人們從此不但可以享受到更便宜、甚至完全免費的通話及多媒體增值服務，電信業的服務內容及面貌也為之劇變。

一開始的網路電話是以軟體的形式呈現，同時僅限於PC to PC間的通話，換句話說，人們只要分別在兩端不同的PC上，安裝網路電話軟體，即可經由IP網路進行對話。隨著寬頻普及與相關網路技術的演進，網路電話也由單純PC to PC的通話形式，發展出IP to PSTN（公共開關電話網路）、PSTN to IP、PSTN to PSTN及IP to IP等各種形式，當然他們的共通點，就是以IP網路為傳輸媒介，如此一來，電信業長久以PSTN電路交換網網路為傳輸媒介的慣例及獨佔性也逐漸被打破。

VoIP的原理、架構及要求

由Voice over IP的字面意義，可以直譯為透過IP網路傳輸的語音訊號或影像訊號，所以VoIP就是一種可以在IP網路上互傳模擬音訊或視訊的一種技術。簡單地說，它是藉由一連串的轉碼、編碼、壓縮、打包等程序，好讓該語音數據可以在IP網路上傳輸到目的端，然後再經由相反的程序，還原成原來的語音訊號以供接聽者接收。

進一步來說，VoIP大致透過5道程序來互傳語音訊號，首先是將發話端的模擬語音訊號進行編碼的動作，主要是採用ITU-T G.711語音編碼標準來轉換。第二道程序則是將語音封包加以壓縮，同時並添加址及控制信息，如此便可以在第三階段中，也就是傳輸IP封包階段，在浩瀚的IP網路中尋找到傳送的目的端。到了目的端，IP封包會進行解碼還原的作業，最後並轉換成喇叭、聽筒或耳機能播放的模擬音訊。

在一個基本的VoIP架構之中，大致包含4個基本元素：

媒體網關器（Media Gateway）：主要扮演將語音訊號轉換成為IP封包的角色。

媒體網關控制器（Media Gateway Controller）：又稱為Gate Keeper或Call Server。主要負責管理訊號傳輸與轉換的工作。

語音伺服器：主要提供電話不通、佔線或忙線時的語音響應服務。

信號網關器（Signaling Gateway）：主要工作是在交換過程中進行相關控制，以決定通話建立與否，以及提供相關應用的增值服務。

雖然VoIP擁有許多優點，但絕不可能在短期內完全取代已有悠久歷史並發展成熟的PSTN電路交換網，所以現階段兩者勢必會共存一段時間。為了要讓兩者間能相互溝通，勢必要建立一個互通的介面及管道，而媒體網關器與網關管理器即扮演了中介的色角，因為他們具備將媒體數據流及IP封包轉譯成不同網路所支持的各類協議。

其運作原理是，媒體網關器先將語音轉換為IP封包，然後交由媒體網關控制器加以控制管理，並決定IP封包在網路中的傳送路徑。至於信號網關器則負責將SS7信號格式轉換為IP封包。

網路電話若要走向符合企業級營運標準，必須達到以下幾個基本要求：

服務品質（QoS）之保證：這是由PSTN過渡到VoIP、IP PBX取代PBX的最基本要求。所謂QoS就是要保證達到語音傳輸的最低延遲率（400毫秒）及封包遺失率（5-8%），如此通話品質才能達到現今PSTN的基本要求及水準，否則VoIP的推行將成問題。

99.9999%的高可用性（High Available；HA）：雖然網路電話已成今後的必然趨勢，但與發展已久的PSTN相較，其成熟度、穩定度、可用性、可管理性，乃至可擴充性等方面，仍有待加強。尤其在電信級的高可用性上，VoIP必須像現今PSTN一樣，達到6個9（99.9999%）的基本標準。VoIP是以負載平衡、路由備份等技術來解決這方面的要求及問題，總而言之，HA是VoIP必須達到的目標之一。

開放性及兼容性：傳統PSTN是屬封閉式架構，但IP網路則屬開放式架構，如今VoIP的最大課題之一就是如何在開放架構下，而能達到各家廠商VoIP產品或建設的互通與兼容，同時地造成各家產品在整合測試及驗證上的困難度。解決方法是透過國際電信組織不斷擬定及修改的標準協議，來達到不同產品間的兼容性問題，以及IP電話與傳統電話的互通性。

可管理性與安全性問題：電信服務包羅萬象，包括用戶管理、異地漫遊、可靠計費系統、認證授權等等，所以管理上非常複雜，VoIP營運商必須要有良好的管理工具及設備才能因應。同時IP網路架構技術完全不同於過去的PSTN電路網，而且長久以來具開放性的IP網路一直有著極其嚴重的安全性問題，所以這也形成網路電話今後發展上的重大障礙與首要解決的目標。

多媒體應用：與傳統PSTN相比，網路電話今後發展上的最大特色及區別，恐怕就在多媒體的應用上。在可預見的未來，VoIP將可提供互動式電子商務、呼叫中心、企業傳真、多媒體視訊會議、智能代理等應用及服務。過去，VoIP因為價格低廉而受到歡迎及注目，但多媒體應用才是VoIP今後蓬勃發展的最大促因，也是各家積極參與的最大動力。

1995.2 以色列VocalTec公司推出"IPhone1.0"，全球第一款Internet語音傳輸軟體誕生。IPhone可以說是現代IP電話的雛形

1996.7 美國IDT公司發布Net2phone單工測試版，全球第一款可撥打電話的VOIP電話誕生

1996.11 美國IDT公司正式發布Net2phone全雙工版

1997.2 IDT公司宣布Net2phone通話達到2,000,000次，商業服務初步取得成功

1997.7創始人是一名名叫陳昱的在校大學生）開始向中國客戶宣傳推廣Net2phone，成為中國最早開展此項業務的服務商

1997.7.12該網站發展了中國第一位Net2phone用戶。當時中國的國際長途電話費為15元/分鐘，客戶使用后每月節約數千元

1997.7-8該站向中國各大國際貿易公司宣傳、推介Net2phone

1998.1 該站代銷售的Net2phone被一些用戶轉售、出租使用，其中福建的陳氏兄弟被福州公安局逮捕並罰款，此案被稱為“中國IP電話第一案”

1998.3天津福瑞泰科技有限公司搶先取得Net2phone中國區獨家代理權，並於1999年至2001年一度壟斷國內的Net2phone市場，期間Net2phone在中國發展迅速，至2001年，通過Net2phone傳輸的VOIP話音量超過1億分鐘。期間（1999年）Net2phone創始人成功漢化Net2phone9.6版，使中國人第一次使用到了中文界面的VOIP電話，極大地推進了Net2phone的中國市場發展。而期間中國電信的長途電話費不得一降再降，並迫於市場的壓力也推出了IP電話.

2001.8 因財務糾紛，福瑞泰公司銷售的所有Net2phone電話卡被美國IDT公司宣布為無效偽卡，數以萬計的中國用戶直接受到損失，福瑞泰公司被美國IDT公司取消代理權.

2001-2003 Net2phone先後與中國吉通等多家公司嘗試合作，最終選擇具有政府背景的中國技術創新有限公司為其中國地區總代理

IP電話作為"下一代電話"而倍受矚目的原因，是與通信業務經營者所傳輸的語音量和IP信息量比率有關。以網際網路為代表的IP通信的信息量，以指數函數的方式增加。由於在全部信息傳輸量中，IP信息量占極高的比例，因此整個網路應適應於IP信息量，少量的語言信息量也應搭載在IP網上，這比起分別建立IP網和語音網要經濟得多。正因為，IP電話技術將成為未來的電話技術的主流。

隨著中國加入WTO和對外開放的電信市場，不管是運營商還是終端商以及供應商都在採取有效措施，積極合作促進通訊的發展。網路電話最大的優勢是撥打國內長途和國際長途時，運營成本低，話費低廉，市場前景發展廣闊。

電話由專門軟體將呼叫方的語音轉化成數字信號，然後打包形成一個個小數據包，小數據包自由尋找空閑空間，將語音數據傳輸，通過專門設備或軟體將數據包還原成語音。優通網路電話使用了許多先進的技術，如穿透NAT(私網)和防火牆的技術，採用標準語音信令、回聲抑制技術，舒適音產生，靜燥和靜音技術等，為通話質量奠定了技術保證。

網路電話與普通電話機使用方法一樣，集成網卡、語音壓縮、語音編碼、數據處理、存儲器等功能。直接與傳輸通信線路、網路相連，就可以使用，撥打方式與普通電話撥打方式一樣。

網路電話就像使用QQ聊天和用IP、IC打長途電話一樣，只是網際網路、電信的增值服務，國家不但不會禁止還會鼓勵。話費雖然低廉，但並不會影響運營商的收入，當電話費降低以後，人們的溝通將會更加廉價，人們通話的時間變長了，這樣運營商的通話收入不僅不會降低，還會有所提升，同時，國務院[2005]13號《國務院關於鼓勵支持和引導個體私營等非公有制經濟發展的若干意見》的頒發，為私營企業競爭國有壟斷行業，特別是競爭電信行業指明了方向。網路電話可以對科技的普及起到很大的促進作用，相應電話業務的應用得到穩定且收入方面也將得到提升。另外，網路電話的推廣還帶動更多的電話增值業務的崛起，因此運營商的收入不僅不會降低，還會在網路電話應用上得到更大的回報。

國外知名市場研究公司Infonetics Research在其發布的全球最新移動VOIP(網路電話)服務報告中連續給出了一組市場預測數據，其中包括2011年全球整體的VoIP網路電話服務市場正朝著17%的方向增長、全球移動VoIP網路電話用戶數量由增加的智能手機和移動寬頻應用驅動到2015年將接近4.1億，而預計到2016年底全球移動VoIP網路電話用戶更是將達到6.4億，從綜合因素分析，全球移動VoIP 網路電話用戶的規模從2010年至2015年將有望增長近10倍！從以上這些預測數據可以看出，全球移動網路電話市場已經進入多重因素驅動、加速發展的快車道。

從全球移動網路電話市場的現狀和發展趨勢看，其快速發展的驅動引擎主要集中於以下四方面的驅動因素：

1、傳統網際網路巨頭大舉湧入移動網路電話市場，全球移動網路電話市場競爭格局悄然變化。蘋果、谷歌等傳統網際網路巨頭紛紛發布和上線自己的移動網路電話產品，手機網路電話應用已經成為新一輪移動網際網路領域裡的利益競爭焦點，而在這樣的一個背景下，移動網路電話行業必將彙集全球智慧、資金和尖端技術，這些也直接將轉化為推動全球移動網路電話市場更快發展的新引擎。

2、智能手機應用成為主流以及移動寬頻應用的密集度空前擴大。現如今智能手機的出貨量和公眾的普及化應用程度都在迅猛增長，而隨著手機的上網帶寬越來越大，當手機真正成為我們每個人掌心中的可移動電腦的時候，手機便不再是一部簡單的通話工具了。

3、移動網路電話的免費通話成為大趨勢，公眾紛紛“倒”向通話資費低廉的手機網路電話。從行業的視角看，手機網路電話只是一種普通的移動網際網路應用，儘管看上去可能有些“特殊”，是因為傳統電話撥打方式需要支付較高費用才能通話，特別是長途電話撥打和手機漫遊話費，而手機網路電話的通信成本極其低廉，不過從長遠看，網路電話的收費模式只能趨向於網路服務收費甚至是完全免費，而不可能延用通話時長計費的傳統模式。

4、3G和4G移動網路的大熱給全球移動網路電話市場打開了更大的想象空間。這一點在市場研究公司Infonetics Research發布的全球最新移動VOIP(網路電話)服務報告中也有所提及，3G和4G移動網路是主流應用，而基於這種移動網路將會更好拓展網路電話的功能和服務，比如有希望成為網路電話下一個應用熱點的視頻通話等。