分析IP路由器技术以及IP电话的关键技术

　　IP是一种通过互联网或其他使用IP技术的网络，来实现新型的电话通讯。随着互联网日渐普及，以及跨境通讯数量大幅飙升，IP电话亦被应用在长途电话业务上。由于世界各主要大城市的通信公司竞争日剧，以及各国电信相关法令松绑，IP电话也开始应用于固网通信，其低通话成本、低建设成本、易扩充性及日渐优良化的通话质量等主要特点，被目前国际电信企业看成是传统电信业务的有力竞争者。IP电话的这些优点使企业、服务供应商和电信运营商们看到了许多美好的前景，把语音和数据集成在一个分组交换网络中的契机是由以下因素推动的：

　　（1）通过统计上的多路复用而提高的效率。

　　（2）通过语音压缩和语音活动检测（安静抑制）等增强功能而提高的效率。

　　（3）通过在私有数据网络上传送电话呼叫而节省长途费用。

　　（4）通过联合基础设施组件降低管理成本。

　　（5）利用计算机电话集成的新应用的可能性。

　　（6）数据应用上的语音连接。

　　（7）有效使用新的IP路由器技术。

　　分组网络提高的效率和在统计学上随数据分组多路复用语音数据流的能力，允许公司限度地得到在数据网络基础设施上投资的回报。而把语音数据流放到数据网络上也减少了语音专用线路的数目，这些专用线路的价格往往很高。同样，与标准的TDM连接相比，这些IP路由器技术提供了更好的性价比。

　　IP电话的种类

　　过去IP电话[1]主要应用在大型公司的内联网内，技术人员可以复用同一个网络提供数据及语音服务，除了简化管理，更可提高生产力。　IP电话是按国际互联网协议规定的网络技术内容开通的电话业务，中文翻译为网络电话或互联网电话，简单来说就是通过Internet网进行实时的语音传输服务。它是利用国际互联网Internet为语音传输的媒介，从而实现语音通信的一种全新的通信技术。由于其通信费用的低廉（每分钟互联网通信费用人民币6分6厘，而普通电话的国际通信费，每分钟需十几元人民币），所以也有人称之为廉价电话。网络电话、互联网电话、经济电话或者廉价电话，这些都是人们对IP电话的不同称谓，其实质基本都是一个意思，现在用得广泛、也是比较科学的叫法即“IP电话”。其原理是将普通电话的模拟信号进行压缩打包处理，通过Internet传输，到达对方后再进行解压，还原成模拟信号，对方用普通电话机等设备就可以接听。

　　IP电话就有4种：电话到电话、电话到PC、PC到电话和PC到PC。具体如下：

　　（1）PC到PC：初IP电话方式主要是PC到PC,利用IP地址进行呼叫，通过语音压缩、打包传送方式，实现因特网上PC机间的实时话音传送，话音压缩、编解码和打包均通过PC上的处理器、声卡、网卡等硬件资源完成，这种方式和公用电话通信有很大的差异，且限定在因特网内，所以有很大的局限性。

　　（2）电话到电话：　电话到电话即普通电话经过电话交换机连到IP电话网关，用电话号码穿过IP网进行呼叫，连接到靠近被叫的网关，并完成话音编码和打包，接收端网关实现拆包、解码和连接被叫。

　　（3）电话到PC：电话到PC是由网关来完成IP地址和电话号码的对应和翻译，以及话音编解码和打包。

　　（4）PC到电话：PC到电话也是由网关来完成IP地址和电话号码的对应和翻译，以及话音编解码和打包。

　　IP电话的关键技术

　　传统的IP网络主要是用来传输数据业务，采用的是尽力而为的、无连接的IP路由器技术，因此没有服务质量保证，存在分组丢失、失序到达和时延抖动等情况。数据业务对此要求不高，但话音属于实时业务，对时序、时延等有严格的要求。因此必须采取特殊措施来保障一定的业务质量。IP电话的关键技术包括：信令技术、编码技术、实时传输技术、服务质量（QoS）保证技术、以及网络传输技术等。

　　1.信令技术

　　信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，目前被广泛接受的VoIP控制信令体系包括ITU－T的H.323系列和IETF的会话初始化协议SIP。

　　ITU的H.323系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。H.323标准是局域网、广域网、INTRANET和Internet上的多媒体提供IP路由器技术基础保障。H.323是ITU－T有关多媒体通信的一个协议集，包括用于ISDN的H.320,用于Ｂ－ISDN的H.321和用于PSTN终端的H.324等建议。其编码机制，协议范围和基本操作类似于ISDN的Q.931信令协议的简化版本，并采用了比较传统的电路交换的方法。相关的协议包括用于控制的H.245,用于建立连接的H.225.0,用于大型会议的H.332,用于补充业务的H.450.1、H.450.2和H.450.3,有关安全的H.235,与电路交换业务互操作的H.246等。H.323提供设备之间、高层应用之间和提供商之间的互操作性。H.323具备相当的灵活性，支持包含不同功能的节点之间的会议和不同网络之间的会议。H.323建议的多媒体会议系统中的信息流包括音频、视频、数据和控制信息。信息流采用H.225.0建议方式来打包和传送。

　　H.323呼叫建立过程涉及到三种信令：ＲＡS信令（R=注册：Registration、A=许可：Admission和S=状态：Status），H.225.0呼叫信令和H.245控制信令。其中ＲＡS信令用来完成终端与网守之间的登记注册、授权许可、带宽改变、状态和脱离解除等过程；系统中没有网守时，呼叫信令信道在呼叫涉及的两个终端之间打开；当系统中包括一个网守时，由网守决定在终端与网守之间或是在两个终端之间开辟呼叫信令信道；H.245控制信令用来传送终端到终端的控制消息，包括主从判别、能力交换、打开和关闭逻辑信道、模式参数请求、流控消息和通用命令与指令等。H.245控制信令信道建立于两个终端之间，或是一个终端与一个网守之间。

　　虽然H.323提供了窄带多媒体通信所需要的所有子协议，但H.323的控制协议非常复杂。此外，H.323不支持多点发送（Multicast）协议，只能采用多点控制单元（ＭＣＵ）构成多点会议，它不像H.323那样提供所有的通信协议，而是只提供会话或呼叫的建立与控制功能。SIP可以应用于多媒体会议、远程教学及Internet电话等领域。SIP既支持单点发送（Unicast）也支持多点发送，会话参加者和媒体种类可以随时加入一个已存在的会议。SIP可以用来呼叫人或机器设备，如呼叫一个媒体存储设备记录一个会议，或呼叫一个点播电视服务器向会议播放视频信号。

　　SIP（Session Initiation Protocol）是一个会话层的信令控制协议。用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。这些会话可以好似Internet多媒体会议、IP电话或多媒体分发。会话的参与者可以通过组播（multicast）、网状单播（unicast）或两者的混合体进行通信。

　　SIP是类似于HTTP的基于文本的协议。SIP可以减少应用特别是应用的开发时间。由于基于IP协议的SIP利用了IP网络，固定网运营商也会逐渐认识到SIP技术对于他们的深远意义。 。由于SIP仅作于初始化呼叫，而不是传输媒体数据，因而造成的附加传输代价也不大。SIP的URLL甚至可以嵌入到web页或其它超文本链路中，用户只需用鼠标一点即可发出一个呼叫。与H.323相比，SIP还有建立呼叫快，支持传送电话号码的特点

　　2.编码技术

　　话音压缩编码技术是IP电话技术的一个重要组成部分。目前，主要的编码技术有ITU－T定义的G.729、G.723（G.723.1）等。其中G.729可将经过采样的64kbit/s话音以几乎不失真的质量压缩至8kbit/s。由于在分组交换网络中，业务质量不能得到很好保证，因而需要话音的编码具有一定的灵活性，即编码速率、编码尺度的可变可适应性。G.729原来是8kbit/s的话音编码标准，现在的工作范围扩展至6.4～11.8kbit/s,话音质量也在此范围内有一定的变化，但即使是6.4kbit/s,话音质量也还不错，因而很适合在VoIP系统中使用。G723.1采用5.3/6.3Kbit/s双速率话音编码，其话音质量好，但是处理时延较大，它是目前已标准化的速率的话音编码算法。

　　3.实时传输技术

　　实时传输IP路由器技术主要是采用实时传输协议RTP。RTP是提供端到端的包括音频在内的实时数据传送的协议。RTP包括数据和控制两部分，后者叫RTCP。RTP提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制，可以让接收端重组发送端的数据包，可以提供接收端到多点发送组的服务质量反馈。

　　4.服务质量（QoS）保证技术

　　IP电话中主要采用资源预留协议（RSVP）以及进行服务质量监控的实时传输控制协议RTCP来避免网络拥塞，保障通话质量。

　　5.网络传输技术

　　传输技术指成分利用不同信道的传输能力构成一个完整的传输系统，使信息得以可靠传输的技术。传输系统是通信系统的重要组成部分，传输技术主要依赖于具体信道的传输特性。信道分为有线信道和无线信道。IP电话中网络传输IP路由器技术主要是TCP和UDP,此外还包括网关互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及安全和计费技术等。由于实时传输协议RTP提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务，因此IP电话中可用RTP来传送话音数据。在RTP报头中包含装载数据的标识符、序列号、时间戳以及传送监视等，通常RTP协议数据单元是用UDP分组来承载，而且为了尽量减少时延，话音净荷通常都很短。IP、UDP和RTP报头都按长度计算。VoIP话音分组开销很大，采用RTP协议的IP电话格式，在这种方式中将多路话音插入话音数据段中，这样提高了传输效率。此外，静音检测技术和回声消除技术也是IP电话中十分关键的IP路由器技术。