漫談VoIP技術 IP電話技術全方位解析

2021-08-22 09:14:35 字數 3645 閱讀 4081

ip**已經是我們生活中不可缺少的一部分,它對普通大眾來講意味著用更少的費用打更久的**,記得一家電信運營商ip**的廣告詞就是「長話不必短說」。那麼什麼是ip**呢?

ip是國際網際網路協議(internet protocol)的簡稱,ip**是按照國際網際網路協議規定的網路技術內容、利用internet作為語音傳輸媒介而實現語音通訊的一種全新的通訊服務。研究ip**的國際標準化組織主要包括國際電信聯盟電信標準部(itu-t)、歐洲電信技術標準所(etsi)、網際網路工程任務組(ietf)、國際多**電視會議聯合會(imtc)等。

資訊產業部《電信業務分類目錄》中指出,ip**業務泛指利用ip網路協議,通過ip網路提供或通過**網路和ip網路共同提供的**業務。ip**業務在此特指由**網路和ip網路共同提供的phone-phone以及pc-phone的**業務,其業務範圍包括國內長途ip**業務和國際長途ip**業務。ip**業務在整個資訊傳遞過程中,中間傳輸段採用ip包方式。

ip**的產生

1、ip**的雛形是計算機與計算機之間的通訊

最初是一些電腦和網路的愛好者為了能夠節省長途**費用,利用雙方的電腦與數據機,安裝音效卡及相關軟體,加上話筒和揚聲器,雙方約定時間同時上網,然後進行通話。

2、ip**逐漸實現計算機與普通**之間的通訊

連線到網際網路的計算機安裝音效卡和話筒及揚聲器,並且要安裝ip**的軟體。**機使用者方,應當具備撥號上本地網ip**閘道器(gw:gateway)的功能。pc呼叫遠端**時先通過internet登陸到gw,通過認證後,輸入**號碼由閘道器發起呼叫。

**呼叫遠端pc時,擁有固定的ip位址的pc要已經在gw上註冊,**向閘道器呼叫,通過閘道器呼叫被叫pc。但是由於當時pc並不如現在普及,所以並不是所有的人都有條件使用ip**。

3、普通**與普通**之間的ip**通訊。

要實現ip**的快速普及,就要實現普通**之間通過ip網路進行通訊。普通**使用者需要撥打並接入本地ip**閘道器,通過認證後,確認後鍵入被叫號碼,主叫與被叫**通過閘道器透過internet網路或者ip網路進行連線,遠端的閘道器通過本地pstn呼叫被叫**,從而完成一次呼叫。

ip**網路的基本結構

ip**的系統一般應有三部分組成:**終端(phone terminal)、閘道器(gateway)和關守(gatekeeper)。**終端可以指通過pstn連線到閘道器的普通模擬**機,也可以指通過ip網路連線到閘道器的ip**機。

閘道器完成語音壓縮,將64kbit/s的語音頻號壓縮成低位元速率的語音頻號;完成定址與呼叫控制;完成ip網路與pstn網路的互通等等。

網守負責使用者註冊與管理,將不同的被叫號碼對應相應的閘道器ip位址;對接入號碼的進行鑑權,防止非法使用者接入;進行呼叫記錄、提供計費資料;完成區域管理,管理閘道器和**終端等。一些大的ip**網路還有多級網守,在網路結構中位於最高層次的叫做頂級關守,負責管理下級網守和跨網守呼叫的建立等等。

ip**傳輸過程

與傳統**不同,ip**是以ip分組交換網路為傳輸平台,對模擬的語音頻號進行壓縮、打包等一系列的特殊處理,使之可以採用無連線的udp協議進行傳輸。ip**的傳輸過程分為下列幾個階段。

1、模擬語音-資料轉換

語音頻號是模擬的,要通過ip方式來傳輸語音,首先要對語音頻號進行模擬資料轉換,目前採用的語音編碼標準主要有itu-t g.711等。發收雙方的語音編碼器必須實現相同的演算法,這樣才能在收方順利還原。

2、封裝ip包

語音頻號進行數字編碼後,需要把語音包以特定的幀長進行壓縮編碼,壓縮後的語音包送入網路處理器,網路處理器為語音新增包頭、時標和其它資訊後通過網路傳送到另一端點。ip網路不像電路交換網路,它不形成連線,它要求把資料放在可變長的資料報或分組中,然後給每個資料報附帶定址和控制資訊,並通過網路逐個節點**到目的地。

3、傳輸

在這個ip傳輸通道中,全部ip網路被看成乙個從輸入端接收語音包,然後在一定時間內將其傳送到網路輸出端。時間可以在某個範圍內變化,反映了網路傳輸中的抖動。網路中的各個網路節點檢查每個ip資料附帶的定址資訊,並使用這個資訊把該資料報**到目的地路徑上的下一站。網路鏈路可以是支援ip資料流的任何拓撲結構或訪問方法。

4、ip包-資料的轉換

收端voip裝置接收這個ip資料並開始處理。ip網路提供乙個可變長度的緩衝器,用來調節網路產生的抖動。該緩衝器可容納許多語音包,使用者可以選擇緩衝器的大小。解碼器將經編碼的語音包解壓縮後產生新的語音包,這個模組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,然後它們被解碼還原成60ms的語音資料流送入解碼緩衝器。在資料報的處理過程中,去掉定址和控制資訊,保留原始的原資料,然後把這個原資料提供給解碼器。

5、數字語音轉換為模擬語音

簡而言之,語音頻號在ip網路上的傳輸要經過從模擬訊號到數碼訊號的轉換、數字語音封裝成ip分組、ip分組通過網路的傳送、ip分組的解包和數字語音還原到模擬訊號等過程。

影響ip**通話質量的因素

語音編碼質量、延時和延時抖動、回聲、丟包率是決定ip**通話質量的四大關鍵因素。

1、語音應用對時延有一定要求,聽覺對400毫秒以下反應並不敏感。但若超過400毫秒,就會感到斷斷續續,超出正常語音通訊所能接受的範圍。

2、分組傳輸的速度:就資訊本身而言,是以光速傳輸的。通過光纜、線纜連線,甚至無線方式和衛星方式連線,僅在傳輸過程的時延也在可接受的範圍之內。 

3、而在ip網路中,各種資料流量的處理,如路由、排隊等遲滯,是造成ip傳輸延遲的主要原因。所以延遲產生的主要原因是網路的流量與擁塞程度,尤其當延遲大於300或者400毫秒時,還原後的語音聽覺將較難接受。閘道器解決延遲問題需要面臨的問題很多,難度較大,如何提高通話質量成了ip**的技術難題。 

解決方式主要有:

首先ip**接入國外internet網的網路應當有足夠的出口頻寬,或者國內ip**網路各節點之間要有足夠的頻寬,閘道器裝置與國外internet的聯接或者國內ip網路各節點之間應有多條路由的自動選擇機制,以便在電路擁塞時,可以自動選擇路由,減少延遲。

第二,不斷採用最新的語音壓縮技術,這樣語音所佔的頻帶將大幅度下降,有利於提高網路使用率,也會提高通話質量。

第三,優先傳輸語音資料,其次傳輸對實時性要求不高的資料。語音傳輸的優先順序應高於資料資訊的傳輸,這樣也可以減少延遲,提高ip**的質量。

ip**的標準

目前ip**尚無乙個完全統一的標準,ip**協議基本上有二大類,即h.323和sip協議,這二個協議在呼叫建立與控制方面有著不同的方案。在乙個ip**系統內要使用同一種協議,如果要實現跨越不同協議的網路,需要設立專門的閘道器來進行處理。h.323協議已有多年的發展,國內各個運營商提供的ip**業務,以及各種企業ip語音裝置都是採用h.323協議。

隨著ip**業務的興起,ip**國際業務執行組織----ip國際**聯盟組織也相應出現。在目前ip**尚無乙個完全統一標準的情況下,他們負責國際間ip**的網路互通及業務互通,同時制定國際ip**的路由選擇、計費、結算等規範。

ip**的發展方向

今後一段時間ip**的發展特點是:技術更加成熟、標準更加完善和統

一、全球網路實現互通、語音質量更好、更多的電信運營商開始提供ip**業務、ip**在語音通訊中的話務量比例將繼續大幅度提高、單一的ip**將向多**業務過渡。

對商業使用者而言,利用ip技術,能使對網路和頻寬等資源的利用率更高,可以促進話音、資料的融合,在降低裝置投資的同時,減少裝置管理和維護工作,節約成本。對大眾使用者而言,除資費低廉外,ip**技術使得**的接入範圍極大地擴充套件,弱化乃至消除了時間和距離的概念,接入終端日趨多樣和簡易化。

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