voip的關鍵技術

1、voip的關鍵技術一、voip的基本原理與實現(xiàn)形式v o i p是建立在i p技術上的分組化、數(shù)字化傳輸技術，其基木原理是：通過語咅壓 縮算法對語音數(shù)據(jù)進行壓縮編碼處理,然后把這些語音數(shù)據(jù)按i p等相關協(xié)議進行打包，經(jīng) 過i p網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)包傳輸?shù)浇邮盏?，再把這些語音數(shù)據(jù)包串起來，經(jīng)過解碼解壓處理麻，恢 復成原來的語咅信號，從而達到由i p網(wǎng)絡傳送語音的日的。i p電話系統(tǒng)把普通電話的模 擬信號轉換成計算機可聯(lián)入因特網(wǎng)傳送的i p數(shù)據(jù)包，同時也將收到的i p數(shù)據(jù)包轉換成聲 咅的模擬電信號。經(jīng)過i p電話系統(tǒng)的轉換及壓縮處理，每個普通電話傳輸速率約占jij 8 1 1 k b i t / s帶寬，

2、因此在與普通電信網(wǎng)同樣使用傳輸速率為6 4 k b i t / s的帶寬 時，i p電話數(shù)是原來的58倍。v o i p的核心與關鍵設備是i p電話網(wǎng)關。i p電話網(wǎng)關具有路由管理功能，它把各 地區(qū)電話區(qū)號映射為相應的地區(qū)網(wǎng)關i p地址。這些信息存放在一個數(shù)據(jù)庫中，有關處理軟 件完成呼叫處理、數(shù)字語音打包、路由管理等功能。在用戶撥打i p電話時，i p電話網(wǎng)關 根據(jù)電話區(qū)號數(shù)據(jù)庫資料，確定相應網(wǎng)關的i p地址，并將此i p地址加入i p數(shù)據(jù)包屮， 同時選擇最佳路由，以減少傳輸時延，i p數(shù)據(jù)包經(jīng)因特網(wǎng)到達目的地i p電話網(wǎng)關。對于 因特網(wǎng)未延伸到或暫吋未設立網(wǎng)關的地區(qū)，可設置路山，山最近的網(wǎng)關

3、通過長途電話網(wǎng)轉接, 實現(xiàn)通信業(yè)務。目前v o i p系統(tǒng)-般由i p電話終端、網(wǎng)關（gateway ）、網(wǎng)（關）守（g a t e k c c p c r） 網(wǎng)管系統(tǒng)、計費系統(tǒng)等兒部分組成。i p電話終端包括傳統(tǒng)的語音電 話機、pc、i p電話機，也可以是集語音、數(shù)據(jù)和圖象于一體的多媒體業(yè)務終端。由于不同種類的終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)源結構是不同的，要在同一個網(wǎng)絡上傳輸，這就要由網(wǎng)關或者是通 過一個適配器進行數(shù)據(jù)轉換，形成統(tǒng)一的i p數(shù)據(jù)包。i p電話網(wǎng)關提供i p網(wǎng)絡和電話網(wǎng) z間的接口，用戶通過p s tn本地環(huán)路連接到i p網(wǎng)絡的網(wǎng)關，網(wǎng)關負責把模擬信號轉換 為數(shù)字信號并壓縮打包，成為可以在因特

4、網(wǎng)上傳輸?shù)膇 p分組語音信號，然后通過因特網(wǎng)傳 送到被叫用八的網(wǎng)關端，山被叫端的網(wǎng)關對i p數(shù)據(jù)包進行解包、解壓和解碼，還原為可被 識別的模擬語音信號，再通過p s tn傳到被叫方的終端。這樣，就完成了一個完整的電話 到電話的i p電話的通信過程。關守實際上是i p電話網(wǎng)的智能集線器，是整個系統(tǒng)的服務 平臺，負責系統(tǒng)的管理、配置和維護。關守提供的功能有撥號方案管理、安全性管理、集小 帳務管理、數(shù)據(jù)庫管理和備份、網(wǎng)絡管理等等。網(wǎng)管系統(tǒng)的功能是管理整個i p電話系統(tǒng), 包括設備的控制及配置，數(shù)據(jù)配給，撥號方案管理及負載均衡、遠程監(jiān)控等。計費系統(tǒng)的功 能是對用戶的呼叫進行費用計算，并提供和應的單據(jù)和

5、統(tǒng)計報表。計費系統(tǒng)nj以由i p電話 系統(tǒng)制造商提供,也可以由第三方制作，但此時需i p電話系統(tǒng)制造商提供其軟件數(shù)據(jù)接口。在實現(xiàn)方式上，vo i p有電話機到電話機、電話機到pc、戸。到電話機和卩：到卩 c等4種方式。最初v o i p方式主要是pc到pc,利用i p地址進行呼叫，通過語音壓 縮、打包傳送方式，實現(xiàn)因特網(wǎng)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、聲卡、網(wǎng)卡等破件資源完成，這種方式和公用電話通信冇很大的差異, h限定在因特網(wǎng)內，所以冇很大的局限性。電話到電話即普通電話經(jīng)過電話交換機連到i p 電話網(wǎng)關，用電話號碼穿過i p網(wǎng)進行呼叫，發(fā)送端網(wǎng)關鑒別主

6、叫用戶，翻譯電話號碼/網(wǎng) 關i p地址，發(fā)起i p電話呼叫，連接到最靠近被叫的網(wǎng)關，并完成話音編碼和打包，接收 端網(wǎng)關實現(xiàn)拆包、解碼和連接被叫。對于電話到pc或是pc到電話的情況，是rfl網(wǎng)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。二、voip的關鍵技術傳統(tǒng)的i p網(wǎng)絡主要是用來傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務，采用的是盡力而為的、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(shù)據(jù)業(yè)務對此要求不高, 但話音屬于實時業(yè)務，對吋序、吋延等有嚴格的要求。因此必須采収特殊措施來保障一定的業(yè)務質量。v o i p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（

7、q 0s ）保證技術、以及網(wǎng)絡傳輸技術等。1 信令技術信令技術保證電話呼叫的順利實現(xiàn)和話音質量，目前被廣泛接受的vo i p控制信令體 系包括i tu-t的h. 3 2 3系列和i e t f的會話初始化協(xié)議s i p。i 丁11的日.3 2 3系列建議定義了在無業(yè)務質量保證的因特網(wǎng)或其它分組網(wǎng)絡上多媒體通信的協(xié)議及其規(guī)程。h. 3 2 3標準是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、i n t r a n e t 11 i n t er n e t上的多媒體提供技術棊礎保障。h. 3 2 3是itu t有關多媒體通信的一個協(xié)議集，包括用于isdn的h. 3 2 0，用于b- i s dn的h. 3 2 1和用于p

8、s tn終端的ii. 3 2 4等建議。其編碼機制，協(xié)議范圍和基本操作類似于i s dn的q. 9 3 1信令協(xié)議的簡化版本，并采用了比較傳統(tǒng)的電路交換的方法。相關的協(xié) 議包括用于控制的h. 2 4 5,用于建立連接的h. 2 2 5. 0 ,用于人型會議的h. 3 32 ,用于補充業(yè)務的h. 4 5 0. 1、h. 450. 2和h. 450. 3 ,有關安全的h. 23 5,與電路交換業(yè)務互操作的h. 2 4 6等。h. 3 2 3提供設備z間、高層應用z間和 提供商之間的互操作性。它不依賴于網(wǎng)絡結構，獨立于操作系統(tǒng)和硬件平臺，支持多點功能、 組播和帶寬管理。h. 3 2 3具備相當?shù)撵`活

9、性，支持包含不同功能的節(jié)點之間的會議和不 同網(wǎng)絡z間的會議。h. 3 2 3建議的多媒體會議系統(tǒng)中的信息流包括音頻、視頻、數(shù)據(jù)和 控制信息。信息流采用h. 2 2 5. 0建議方式來打包和傳送。h. 3 2 3呼叫建立過程 涉及到三種信令：r a s （注冊：registration、許 hj： a d m i s s i o n 和狀態(tài)：status）信令，11. 2 2 5 . 0呼叫信令和ii. 2 4 5控制信令。其中r a s信令用來完成終端與網(wǎng)守z間的登記注冊、授權許可、帶寬改變、狀態(tài)和脫離解除等過程; h. 2 2 5. 0呼叫信令用來建立兩個終端z間的連接，這個信令使用q. 9

10、 3 1消息來控 制呼叫的建立和拆除，當系統(tǒng)屮沒有網(wǎng)導時，呼叫信令信道在呼叫涉及的兩個終端之間打開; 當系統(tǒng)屮包扌舌一個網(wǎng)守時，由網(wǎng)守決定在終端與網(wǎng)守之間或是在兩個終端之間開辟呼叫信令 信道；ii. 2 4 5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 開和關閉邏輯信道、模式參數(shù)請求、流控消息和通用命令與指令等。h. 2 4 5控制信令信 道建立于兩個終端之間，或是一個終端與一個網(wǎng)守之i'可。雖然h. 3 2 3提供了窄帶多媒 體通信所需要的所有子協(xié)議，但h. 3 2 3的控制協(xié)議非常復雜。此外，h. 3 2 3不支持 多點發(fā)送（multicast ）協(xié)議，只能采

11、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。113 2 3也不支持呼叫轉移，且建立呼叫的時間比較 長。與h. 3 2 3相反，s i p是一種比較簡單的會話初始化協(xié)議。它不像h. 3 2 3那 樣提供所有的通信協(xié)議，而是只提供會話或呼叫的建立打控制功能。s i p nj以應用于多媒 體會議、遠程教學及internet電話等領域。s i p既支持單點發(fā)送（u n i c a st)也支持多點發(fā)送，會話參加者和媒體種類可以隨吋加入一個已存在的會議。s i p可以 川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服務 器向會議播放視頻信號。s

12、i p是一種應用層協(xié)議，可以用u d p或t c p作為具傳輸協(xié) 議。與ii. 3 2 3不同的是：s i p是一種基于文木的協(xié)議，用s i p規(guī)則資源定位語言描 述(sip uniform resource locators),這樣易于實現(xiàn)和調試, 更重要的是靈活性和擴展性好。由于s i p僅作于初始化呼叫，而不是傳輸媒體數(shù)據(jù)，因而 造成的附加傳輸代價也不大。s 1 p的url甚至可以恢入到we b頁或其它超文本鏈路 中，用戶只需用鼠標一點即可發(fā)出一個呼叫。與h. 3 2 3相比，s i p還有建立呼叫快, 支持傳送電話號碼的特點。2.編碼技術話音壓縮編碼技術是i p電話技術的一個重要組 成

13、部分。目前，主要的編碼技術有i tu-t定義的g. 729、g .7 23 (g .723. 1 )等。其中g. 7 2 9可將經(jīng)過采樣的6 4 k b i t / s話音以兒乎不失真的質量壓 縮至8 k b i t / s o由于在分組交換網(wǎng)絡中，業(yè)務質量不能得到很好保證，因而需耍話音 的編碼具冇一定的靈活性，即編碼速率、編碼尺度的可變口j適應性。g. 7 2 9原來是8 k bit/s的話音編碼標準，現(xiàn)在的工作范圍擴展至6. 41 1 . 8 k b i i / s，話音 質量也在此范圍內有一定的變化，但即使是6 . 4 k b i t / s ,話音質量也還不錯，因而 很適合在v o i

14、 p系統(tǒng)中使用。g 7 2 3 . 1采用5. 3 / 6 . 3 k b it/s雙速率話音 編碼，其話音質雖:好，但是處理吋延較大，它是冃前已標準化的最低速率的話音編碼算法。 表1為g. 7 2 3. 1、g. 7 2 9和g. 7 2 9 a的部分性能比較。此外，靜音檢測技 術和回聲消除技術也是vo i p屮十分關鍵的技術。靜音檢測技術可有效易ij除靜默信號，從 而使話音信號的占用帶寬進一步降低到3. 5 k b i t / s左右；回聲消除技術主要利用數(shù) 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。這點在時延相對較大的 i p分組網(wǎng)絡中尤為重要。3.實時傳輸技術實時傳輸技術主要是采用實時傳輸協(xié)議r t p。r t p是提供端到端的包括音頻在內的實時數(shù)據(jù)傳送的協(xié)議。rt p包括數(shù)據(jù)和控制兩 部分，后者叫rtc po rt p提供了時間標簽和控制不同數(shù)據(jù)流同步特性的機制，可以讓 接收端重組發(fā)送端的數(shù)據(jù)包，可以提供接收端到多點發(fā)送纟r的服務質量包饋。4. q o s保障技術voip中主要采用資源預留協(xié)議(rsvp)以及進行服務質量監(jiān) 控的實吋傳輸控制協(xié)議r t c p來避免網(wǎng)絡擁塞，保障通話質量。5.網(wǎng)絡傳輸技術v oi p中網(wǎng)絡傳輸技術主要是tcp和udp,此外還包括網(wǎng)關互聯(lián)技術、路由選擇技術、網(wǎng) 絡管理技術以