３８ 福 建 电脑 ２０１０年第２期 ＶｏｌＰ的关键技术及应用分析 张恒军 （中国人民武装装备研究所北京１０００１２） 【摘 要】：本文首先阐述了ＶｏＩＰ的通信原理，以及ＩＰ电话的实现方式。其次，介绍了ｖｏＩＰ采用的关键技术．并对ＶｏＩＰ 的应用现状、相关应用、发展趋势进行了详细分析。最后，展望了其未来发展前景，并指出其发展方向由于采用关键技术的不 同而呈现出多样性。 【关键词】：ＶｏＩＰ关键技术应用 引言 信令是一种用于控制的信号．按用途分为用户信令和局问 Ｖｏｃａｈｅｃ公司在１９９５年研发出了第一个可以在Ｉｎｔｅｌ℃ｔ上 信令两类：前者作用于用户终端设备（如电话机）和电话局的交 进行语音传输的软件．运行该软件的计算机需要配置声卡、扩音 换机之间．后者作用于两个用中继线连接的交换机之问 局问信 器、麦克风和调制解调器：这个基于ＰＣ的ＩＰ电话软件将语音信 令分类主要有随路信令和共路信令．随路信令就是说信令网就 号进行压缩并转换成ＩＰ分组包．以便于在ＩｎｔｅＩＴｌｅＬ上传输 这就 附在计算机网络或是电话网络上．不需要重新建一个网络．而共 是ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）技术早期的应Ⅲ．．经过十几年的发展． 路信令则是需要重新建设一个信令网（主要是在局端之间） ＶｏｌＰ技术以其特有的优势．在以电路交换技术为基础的传统通 ２．２语音处理技术 信网络向ＩＰ化演进的过程中发挥着越来越重要的作用 话音压缩处理技术是ＶｏＩＰ技术的核心 目前．主要有国际 １、ＶｏＩＰ的基本原理 电信联盟远程通信标准化－￣Ｎ（ＩＴＵ—ｎ定义的Ｇ．７２９、Ｇ．７２３／Ｇ．７２３． １．１ＶｏＩＰ的通信原理 １等 由于在分组交换网络中无服务质量保证．因而需要话音的 ＶｏＩＰ是一种可以住ＩＰ网络上互传模拟信号的技术．其通信 编码具有一定的灵活性，即编码速率、编码尺度适应性 Ｇ．７２９ 原理是通过语音的ｆ 缩算法．对语音数据编码进行压缩处理．然 可以仅．【｛＿ｊ ８ｋｂｉｆｓ的带宽传输语音．所用的算法为对生结构代数 后将这些语音数据按ＴＣＰｆｌＰ标准进行打包．经过ＩＰ网络将数 码激励线性预测编码（ＣＳ—ＡＣＥＬＰ１．这种算法构成了Ｇ．７２９标准 据包送至目的端．再将这些语音数据包串起来．经过解压处理 的基础：Ｇ．７２３．１采用５．３／６．３ｋｂｉｔ／ｓ的双速率话音编码．话音质量 后．还原成原来的语音信号以供接听者接收．从而达到由互联网 好．但是处理时延较大．是目前已标准化的最低速率的话音编码 传送语音的目的 算法。 １．２ＶｏｌＰ的实现方法 ２－３计算机电信集成（ＣＴＩ）技术 ＶｏｌＰ的实现方式经历了从最初的ＰＣ到ＰＣ．ＰＣ到Ｐｈ０【ｌｅ． Ｃ１１是英文”Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ”的简写 最后到最实用的Ｐｈｏｎｅ—ｔｏ—Ｐｈｏｎｅ．下面将分别介绍这三种方式 形式．翻译为”计算机电信集成”．是呼叫中 ｔＴ（Ｃａｌｌ Ｃｅｎｔｅｒ１系统的 １）ＰＣ－ｔｏ－ＰＣ 核心技术 ＣＴＩ技术是从传统的计算机电话集成ｆＣｏｍｐｕｔｅｒ ＰＣ—ｔｏ—ＰＣ是ＶｏｌＰ初期的实现方式．这种方式要求通话双 Ｔｅｌｅｐｈｏｎ、ｔ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ１技术发展而来的．最初是想将计算机技术 方的计算机必须登录到网络并运行网络电话软件 由于这种方 应用到电话系统中．能够自动地对电话中的信令信息进行识别 式的操作方式比较复杂．所以不适合作为电话服务推广 处理．并通过建立有关的话路连接．而向用户传送预定的录音文 ２）ＰＣ——ｔｏ——Ｐｈｏｎｅ 件、转接来话等。而到现在，Ｃ１１技术已经发展成”计算机电信集 作为主叫方的计算机必须登录到网络．被叫方则可以使用 成” ￣（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）．即其中的”ｒＩ＇．１ 普通电话机。通话时．主叫方登录到与对方电话网相连的网关服 已经发展成”Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ“．这意味着目前的ＣＴＩ技术不仅 务器。主叫方的呼叫信号通过因特网到达服务器后自动转接到 要处理传统的电话语音，而且要处理包括传真、电子邮件等其它 被叫方的电话机上．建立链路后双方即可正常通话 形式的信息媒体 ＣＴＩ技术跨越计算机技术和电信技术两大领 ３）Ｐｈｏｎｅ－ｔｏ—Ｐｈｏｎｅ 域，目前提供的一些典型业务主要有基于用户设备（ＣＰＥ）的消息 通话双方利用ＩＰ电话网关服务器进行通话 网关服务器一 系统、交互语音应答、呼叫中心系统、增值业务、ＩＰ电话等。 端与因特网相连。另一端与ＰＳＴＮ（公共交换电话网）相连．用户 ２．４ ＯｏＳ保障技术 通过拨接人号即可连到服务器．经过身份验证后即可直接输入 ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ１，中文名为”服务质量”。它是指网络 对方电话号码。服务器收到被叫号码后．通过因特网与被叫方的 提供更高优先服务的一种能力。包括专用带宽、抖动控制和延迟 ＩＰ话网关服务器建立连接．对方服务器收到呼叫后即可接通被 （用于实时和交互式流量情形１、丢包率的改进以及不同ＷＡＮ、 叫用户的电话 ＬＡＮ和ＭＡＮ技术下的指定网络流量等．同时确保为每种流量 ２、ＶｏＩＰ的关键技术 提供的优先权不会阻碍其它流量的进程 ＱｏＳ是网络的一种安 由于ＶｏｌＰ完全建立在分组交换的基础上．而分组交换固有 全机制．是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术 在正常 的时延、丢包等弱点使ＶｏｌＰ的通话质量无法得到保证 因此在 情况下．如果网络只用于特定的无时间的应用系统．并不需 ＶｏＩＰ系统中必须采取特殊措施来保证一定的业务质量 ＶｏＩＰ的 要ＱｏＳ，比如Ｗｅｂ应用．或Ｅ—ｍａｉｌ设置等 但是对关键应用和多 关键技术如下： 媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时．ＱｏＳ能确保重要业 ２．１信令技术 务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。 信令技术是电话呼叫的顺利实现和话音质量的保证 目前． ２．５网络管理技术 主要的信令体系包括国际电信联盟远程通信标准化－￣ｔｔ（ＩＴＵ一，Ｉ、的 网络管理技术是ＩＰ电话走向运营的保障．ＩＰ电话网络管理 Ｈ．３２３系列和互联网工程任务￣ｔ（ＩＥＴＦ）ｉｆ９ ＳＩＰ Ｈ．３２３制定了无服 系统主要包括呼叫管理系统（ＣＭＳ）、流量分析系统（ＴＡＳ１、网络管 务质量保证的分组网络（ＰＢＮ１上的多媒体通信标准．已经比较成 理系统（ＮＭＳ１、网络监视系统．对一个实时性要求很高的通信系 熟并已在ＶｏｌＰ领域广泛应用。ＳＩＰ是会话发起协议 具有建立呼 统来说．其网络质量直接影响通信质量．通过网络管理技术．可 叫快、支持传送电话号码的特点。 以迅速处理网络故障，保证网络及各个节点稳定、高效运行。 ２０１０年第２期 ３、ＶｏｌＰ的应用分析 ３．１应用现状 福 建 电脑 ３９ 校园等。 ３－３发展趋势 ＶｏＩＰ进众市场的速度比较缓慢．且全球的步伐还不统 一语音和综合业务ＩＰ化是不可逆转的历史潮流。是大趋势。 尽管ＶｏＩＰ得到了广泛关注，但其供货量仍较低，尤其在美 整个语音ＩＰ化ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ ＯＶｅｒ ＩＰ正在实现。ＳＫＹＰＥ等新技术新 将会把ＶｏｌＰ带到前所未有的 国。实际上．今天的大多数语音通讯都属于电话至电话或ＰＣ至 概念新的增值服务提供商的介入．。电话 ＶｏＩＰ发展成为主流消费性业务将推动电话业务向设备至 崭新时代 ＶＯＩＰ语音业务目前在国际上的运用已足见规模．国 电话的模式进行大规模转移。且将随着低成本、具有丰富特性的 内业务市场更是前景广阔 ＶｏｌＰ设备推出而获得大量应用 而这决定于设备厂商能否提供 但是．在中国ＶｏＩＰ运营仍然很难。虽然ＮＧＮ炒得很火热． 满足市场需求的价格点、特性及功能的组件．而要满足这些要求 在基础电信运营商中也已有部分建设．但大半是闲置的。所谓 还有待时日。虽然如此．企业对ＶｏｌＰ的需求却相对广泛，这是因 ＮＧＮ业务在电信业务中所占的比重仍然很少．业务开拓能力很 为企业中通常普及了以太网络联接．且采用ＶｏＩＰ能大幅度减少 差．原因有多方面。有运维体系和业务队伍需重建的原 、有技 电话开销。 ３．２相关应用 术理解力的原因．有终端成本的原因、有网络互通问题、也有 ＶｏｌＰ语音ＱｏＳ先天缺陷的原因．更有业务合法性争议的原因 事实表明．ＶｏｌＰ软交换技术是一项性技术．增值业务更趋 目前．有三种ＶｏｌＰ平台出现潜在的应用： 第一种是将ＶｏＩＰ功能增加到路由器或ＤＳＬ／缆线调制解调 向网络化．不能以传统电信的思维和运营去经营业务．需要有新 器中，因此可称为ＡＴＡ、客户端设备ｒＣＰＥ）或整合接取设备（ＩＡＤ１。 生的力量去推动 业务繁荣需要实力强劲的经营实体参与虚拟 ＡＴＡ平台是其中最基本的一种．它能在一边提供宽频或以太网 运营．这股力量目前还很弱 ＶｏＩＰ技术的含金量只有在大规模 络连接，而在另一边则提供ＲＪ１１连接ｆ亦称为外部交换业务或 商用的进程中才能得到真正的考验和验证．同时不断发展和演 ＦＸＳ１．因而使得任何常规电话都能充当ＩＰ电话使用 尽管这是 进 只有在真正大规模的ＶｏＩＰ运营业务中才能体现真正意义 种最简单的配置．但目前业界开始转向更高整合方案．譬如将 的技术价值。 ＶｏｌＰ功能与多端口有线或无线路由器整合的ＶｏＩＰ路由器等 ４、结束语 一更高整合度的解决方案甚至还包含ＶｏｌＰＡＤＳＬ路由器．它将所 ＶｏｌＰ技术是电信市场出现的一种新的业务．其发展方向由 有三种功能都整合在一个可提供宽频接取、ＬＡＮ连接、电话配接 于关键技术的不同而呈现出多样性 ＶｏＩＰ技术与传统的电路交 器甚至拨号连接的设备盒中 未来这种设备盒还将增加视讯、储 换具有明显的优势．由于ＶｏＩＰ是通过互联网来传递话音数据． 存及其它周边电路 不需要专用的承载网．这就大大降低了成本 此外．ＶｏｌＰ具有与 第二种ＶｏＩＰ平台是目前主要用于中小型企业的ＩＰ电话／ 无线网络融合的优势．这就为用户的接人方式提供了更加丰富 网络接取设备一ＩＰ电话外观及使用的体验类似常规电话．唯一的 的选择。当然．ＶｏｌＰ在发展应．Ｉ丰Ｊ过程中也存在一些问题，如服务 区别是它们与ＩＡＮ连接而不是与ＰＳＴＮ线连接 透过ＩＰ电话， 质量不稳定．网络安全、业务平台质量不稳定等 但从国内外应 网络接口．人们即可用同样的终端来存取数据业务、实时消息甚 用情况看．这些问题不会改变ＶｏＩＰ发展趋势 相信随着国内外 至网络浏览器 几乎以吲样的方式．随着服务供货商开始在其无 电信市场的发展．ＶｏＩＰ技术一定会为用户提供更加多样化的 线语音网络上增加数据业务．行动电话已经发展成为一种多功 服．同时也会以其低成本的优势占领越来越多的市场份额。 能通讯平台 第三种ＶｏｌＰ平台是无线局域网络（ＷＬＡＮ１．亦称为ＷｉＦｉ手 参考文献： ２００３ ＶｏＩＰ技术分析与系统设计．北京：人民邮电出版社． 机．它将行动性及可能的漫游功能与统一的消息传送功能相结 １．张登银．孙精科．合。当越来越多的宽频接取家庭采用无线接取点时．就可用来实 糜正琨．ＩＰ网络电话技术 １．北京：人民邮电出版社，２０００． 现这种无线手机业务 所有可用数据业务都能被无线手机存取． ２．姚玉昆．刘合武软交换技术在ＶｏＩＰ中的应用分析．数据通信．２００６ 因而使其实现地址簿、电子ＦＩ历、浏览器等多功能整合。ＷＩＡＮ ３．手机具有可行动、易配置及部署成本相对较低的特点。今天． ４．张炎滨，张杰．中国ＶｏｌＰ市场发展研究报告Ｉ Ｒ１．信息产业部电信研究院 通信信息研究所．２００５—０８． ＷＬＡＮ手机主要部署在一些垂直细分市场，如医院、大型商店及 ” — 一－・－＋・－＋－—＋一一——＋一－—－＋一－－－●一”—－卜－——＋一一—●一一－－－一－－－－一－－－－一一－ 卜・・－－＋一一—・＋一一—＋一一＋一＋一＋一＋・・＋ 一＋一—－－ 一・－－－＋一－－・ 一－—＋一－－－４－ －—＋一－—＋一一－＋－－－ｑ－一－４－－－４－－－－Ｉ－－ （上接第３６页） 于每一秒的媒体内容．如果节点已经从节目源或邻居处获取．则 标记该秒数据为”１”，否则标记为”０”。这样，一个８０秒长度的缓 冲区就对应一个８Ｏ位长度的缓冲映射表。其次．节点之间以 跳”（Ｈｅａｒｔｂｅａｔ）方式定期交换各自的缓冲映射表．通过比对得到 自己没有而邻居拥有的数据位．然后根据数据调度算法．选择合 适的邻居．请求得到相应的数据。经过多次交互，这样每个节点 都能轻松地获得相应的流媒体数据 ２．３语音通信 ＩＰ层语音通信是一种全新的网络电话通信业务．它和传统 的ＰＳＴＮ电话业务相比有着扩展性好、部署方便、价格低廉等明 显的优点 在全球范围内的ＩＰ层语音通信中．由于通信各方可 能处于不同的网络状况下．所以采取少数几个服务器来进行话 音包中转不仅存在压力过大的问题．还可能无法为指定通信双 方提供满意的通话质量保证 所以采取Ｐ２Ｐ技术动态自适应地 根据通信双方网络进行链路控制与消息转发是可行的解决方 案：在通信双方直连效果不好时．一些合适的超级节点则担当起 其中转节点的角色．为通信双方创建中转连接．并转发相应的语 音通信包。 Ｐ２Ｐ技术从１９９９年诞生以来，取得迅速发展，但截至目前， Ｐ２Ｐ中仍有很多的关键技术问题并没有得到解决．其中最典型 的就是带宽吞噬、网络可扩展性差和路由效率低下等问题。如何 在网络管理中对Ｐ２Ｐ流量进行合理地管理与分配仍然是有待探 索的问题。 参考文献： ｆ１］Ｌ．Ｔａｓｓｉｕｌａｓ ａｎｄ Ａ．Ｅｐｈｒｅｍｉｄｅｓ，Ｓｔａｂｉｌｉｂ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｑｕｅｕｅｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｐｏｌｉｃｉｅｓ ｆｏｒ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｉｎ ｍｕｌｉｆｈｏｐ ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋｓ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎ￣ｏ１．Ｖｏｌ ３７，Ｎｏ １２，Ｄｅｃ． １９９２，ｐｐ：１９３６～１９４８ ２１Ｊａｍｅｓ Ｆ．Ｋｕｒｏｓｅ，ＫｅｉｔｈＷ．Ｒｏｓｓ。计算机网络一一自顶向下方法与Ｉｎｔｅｍｅｔ 特色［Ｍ］．北京：高等教育出版社．２００５ 【３］ＤａｎａＭｏｏｒｅ，Ｊｏｈｎ Ｈｅｂｄｅｒ著．对等网．清华大学出版社，２００３ ｆ４１赵恒．陈杰．ｐ２ｐ技术的应用及其研究现状．电信快报，２００４年Ｏ９期 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