IP語音通信技術

IP語音通信技術IP語音通信技術IP語音通信技術xxx公司IP語音通信技術文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度IP語音通信技術石晶林1IP語音通信發(fā)展隨著互聯(lián)網(wǎng)絡覆蓋范圍的急劇擴大和使用領域的拓展，基于互聯(lián)網(wǎng)絡的IPInternetProtocol語音通信也呈現(xiàn)出一派生機蓬勃的景象。2003年，互聯(lián)網(wǎng)電話業(yè)務占國際長話市場的36％，互聯(lián)網(wǎng)電話已經(jīng)對大型的電話公司構成重大威脅。據(jù)行業(yè)分析公司IDC預測，截止2007年，VoIPVoiceoverIP設備市場總額將達到151億美元，年復合增長率為44％。據(jù)GartnerDataquest預測，截止2007年，服務供應商的VoIP服務市場總額有望達到113億美元，平均年復合增長率達到%。而據(jù)Frost&Sullivan關于IP語音的市場數(shù)據(jù)顯示，2001年通過批發(fā)、零售方式銷售的分組語音通話時間達60~150億分鐘，預測2007年分組語音通話量將達到全部通話量的75%。另據(jù)CCID相關數(shù)據(jù)顯示，2005年亞太地區(qū)（不包括日本）IP語音市場規(guī)模將達69億美元。另據(jù)IDC預測，美國互聯(lián)網(wǎng)電話市場將從2003年的億美元增長到2007年67億美元；著名咨詢公司Analysys也預測，2007年西歐的互聯(lián)網(wǎng)電話業(yè)務收入至少可以達到25億歐元，占電信市場業(yè)務收入的15%；該機構還指出，互聯(lián)網(wǎng)電話將取代傳統(tǒng)交換系統(tǒng)，話音質量最終也可以與傳統(tǒng)話音質量相媲美，甚至更好。在亞洲，日本互聯(lián)網(wǎng)InternetProtocolVoiceoverIP中國互聯(lián)網(wǎng)電話網(wǎng)絡規(guī)模和流量在全球來說也名列前茅，且中國對互聯(lián)網(wǎng)電話的重視程度很高。目前我國各大電信運營商都已開通互聯(lián)網(wǎng)電話業(yè)務，提供IP語音服務并向規(guī)?；姆较虬l(fā)展，這對于每個電信運營商及眾多設備廠商來說，無疑是一個巨大的市場契機。為什么IP語音的發(fā)展會有那么迅速呢？這除了歸功于高速帶寬技術的突破外，另一個基本原因是互聯(lián)網(wǎng)電話通話費低廉，同時可以保證一定的語音質量。實質上這說明互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡利用率和自愈恢復能力要比電路交換網(wǎng)強，除此外，互聯(lián)網(wǎng)電話可以：以近乎無限的方式，輕松實現(xiàn)系統(tǒng)擴容。除了通過網(wǎng)絡擴容，還可按需要，通過給IP語音網(wǎng)關添加額外的端口來實現(xiàn)。通過標準計算機輕松處理數(shù)據(jù)格式的語音數(shù)據(jù)。分段傳送電話，保存或轉發(fā)被叫端的應答信息或語音郵件。

通過軟件來實現(xiàn)基于IP的PBXprivatebranchexchange，用戶交換機功能。這privatebranchexchange，用戶交換機用標準PC組件來設計并部署基于PC的PBX，比傳統(tǒng)方式有更大價格優(yōu)勢。本文將詳細介紹IP語音的實現(xiàn)技術、通信控制管理、IPv4向IPv6過渡中的實現(xiàn)方案，最后簡單地介紹一下中科院計算所信息網(wǎng)絡室在IP語音通信方面所做的工作。2當前的IP語音實現(xiàn)技術IP語音通信根據(jù)承載方式的不同，其實現(xiàn)方式也不盡相同。目前主要有兩種：VoIP和TDMoIP。其中，VoIP是應用最廣的一種IP網(wǎng)上語音通信傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方式。VoIP傳統(tǒng)的語音通信是以電路交換方式傳輸語音，所要求的傳輸寬帶為64kbit/s。而VoIP是以IP分組交換網(wǎng)絡為傳輸平臺，對模擬的語音信號進行壓縮、打包等一系列的特殊處理，然后采用IP數(shù)據(jù)報的逐跳路由方式進行傳輸。主要處理過程是：通過語音壓縮算法對語音數(shù)據(jù)進行壓縮編碼處理(采用的語音編碼標準主要是ITU-T，然后把這些語音數(shù)據(jù)按IP等相關協(xié)議進行打包，經(jīng)過IP網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)包傳輸?shù)浇邮盏兀侔堰@些語音數(shù)據(jù)包串起來，經(jīng)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(wǎng)絡傳送語音的目的。在VoIP業(yè)務的網(wǎng)絡環(huán)境中，主要有互聯(lián)網(wǎng)電話終端、網(wǎng)關（Gateway）、網(wǎng)（關）守（Gatekeeper）等幾部分組成?；ヂ?lián)網(wǎng)電話終端包括傳統(tǒng)的語音電話機、PC、互聯(lián)網(wǎng)電話機，也可以是集語音、數(shù)據(jù)和圖像于一體的多媒體業(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IP數(shù)據(jù)包?；ヂ?lián)網(wǎng)電話網(wǎng)關提供IP網(wǎng)絡和電話網(wǎng)之間的接口，用戶通過PSTN本地環(huán)路連接到IP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，成為可以在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)腎P分組語音信號，然后通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到被叫用戶的網(wǎng)關端，由被叫端的網(wǎng)關對IP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PSTN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互聯(lián)網(wǎng)電話通信過程。關守實際上是互聯(lián)網(wǎng)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、集中帳務管理、數(shù)據(jù)庫管理和備份、網(wǎng)絡管理等等。在實現(xiàn)方式上，VoIP有電話機到電話機、電話機到PC、PC到電話機和PC到PC等４種方式。最初VoIP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(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上PC機間的實時語音傳送，語音壓縮、編解碼和打包均通過PC上的處理器、聲卡、網(wǎng)卡等硬件資源完成。這種方式和公用電話通信有很大的差異，且限定在互聯(lián)網(wǎng)內，所以有很大的局限性。電話到電話即普通電話經(jīng)過電話交換機連到IP電話網(wǎng)關，用電話號碼穿過IP網(wǎng)進行呼叫，發(fā)送端網(wǎng)關鑒別主叫用戶，翻譯電話號碼／網(wǎng)關IP地址，發(fā)起互聯(lián)網(wǎng)電話呼叫，連接到最靠近被叫的網(wǎng)關，并完成語音編碼和打包。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，是由網(wǎng)關來完成IP地址和電話號碼的對應和翻譯，以及語音編解碼和打包。從理論上講，在IP網(wǎng)絡上傳輸語音看起來并不難：數(shù)字化后的語音信號只是一種數(shù)據(jù)，可以和其它數(shù)據(jù)一樣由分組網(wǎng)絡傳輸。電話網(wǎng)絡的主要技術成就，如最低成本路由方法，在IP網(wǎng)絡中都可以找到與之相對應的部分。然而，如果想與TDMTimeDivisionMultiplexing時分多路復用網(wǎng)絡進行競爭，VoIP必須切實解決兩個主要問題：即QoSTimeDivisionMultiplexing時分多路復用QualityofService服務質量（QoS）服務質量對于數(shù)據(jù)業(yè)務和語音業(yè)務有著完全不同的含義。數(shù)據(jù)要求正確傳輸，對時延要求不高；但語音則對時延十分敏感，丟失幾毫秒的信息對語音應用產(chǎn)生的影響倒不易察覺。語音的這個要求與IP網(wǎng)絡的原意完全相左。除此以外，有關語音質量的其它技術，如回聲抑制、語音壓縮，并不是數(shù)據(jù)網(wǎng)的固有功能，需要對IP網(wǎng)絡進行改造才能滿足這些方面服務質量的要求。信令當前幾乎所有在VoIP領域的研發(fā)努力都集中在解決QoS問題上，而對信令問題的研發(fā)幾乎是空白。這里所說的信令問題是指打電話時除了語音之外所需的交換信息。如摘機、震鈴等基本的功能，接通正確的號碼和記帳所需的更高級的功能，來電顯示、呼叫轉移、電話會議等復雜的功能，以及目前智能網(wǎng)絡新增的功能。這樣的功能包括幾千種，再加上幾十個國家和地區(qū)的細微差別，更增加了復雜程度。TDMoIPTDMoIPTimeDivisionMultiplexingoverInternetProtocol技術是在IP網(wǎng)絡上進行的線路擴展，它將IP網(wǎng)絡作為原有TDM網(wǎng)絡的一種插入式替換，通過附加適當?shù)膱箢^，用IP包封裝每個T1或E1幀后進行傳輸。它可以與所有的現(xiàn)有設備，如傳統(tǒng)PBX和交換機，實現(xiàn)無縫接入，從而提供電話TimeDivisionMultiplexingoverInternetProtocolTDMoIP技術不做任何數(shù)據(jù)解釋,透明地傳輸TDM幀，從而在接收端可以方便地提取TDM內的傳輸內容。這樣，TDMoIP就可以用來傳輸任意的T1/E1服務，即使有些通道本來是用來傳送數(shù)據(jù)的，或整個幀都是非結構化的數(shù)據(jù)流。與VoIP相比，TDMoIP更簡單，因為它對語音、數(shù)據(jù)信令和協(xié)議是透明的，即使這些協(xié)議都是專用的。而VoIP則面臨新協(xié)議帶來的麻煩并且要實現(xiàn)信令格式的轉換。VoIP的確承諾支持新的協(xié)議，但TDMoIP自動使用了現(xiàn)存PBX和CTIComputertelephonyintegration功能所具備的優(yōu)勢。至于帶寬優(yōu)化，VoIP使用DSPComputertelephonyintegrationDigitalSignalProcessing盡管如此，TDMoIP和VoIP實質上還是互補的。從用戶端到運營商POPPointsofPresence之間通過IP網(wǎng)絡透明擴展TDM主干，使運營商在有資源的POP開發(fā)更大的、可擴展的VoIP網(wǎng)關和軟交換變得簡單容易，并為用戶在用戶端提供簡單的TDMoIP網(wǎng)絡終端單元NTUNetworkTerminalUnit。這些TDMoIP電路可比VoIP提供更多的服務，如通常的PSTNPublicSwitchedTelephonePointsofPresenceNetworkTerminalUnitPublicSwitchedTelephoneNetworkIntegratedServicesDigitalNetwork3IP語音通信的控制管理VoIPIP語音通信的服務質量保障和信令問題除了要解決連續(xù)性信號碼流分組和還原以及編碼壓縮/還原的媒體網(wǎng)關外，關鍵是碼流的信令控制和服務質量。信令控制方面迄今存在著多種很難互操作的制式?？偟恼f來，VoIP信令協(xié)議大體上可分為三種，即（1）網(wǎng)守，沿襲LANLocalAreaNetwork上多媒體會議通信協(xié)議，提供呼叫控制、呼叫管理和會議功能等；（2）MGCPMediaGatewayControlProtocolLocalAreaNetworkMediaGatewayControlProtocolSessionInitiationProtocol會話發(fā)起協(xié)議協(xié)議集ITU的系列建議定義了在無業(yè)務質量保證的互聯(lián)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。標準是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、內聯(lián)網(wǎng)（intranet）和互聯(lián)網(wǎng)上的多媒體提供技術基礎保障。它是支持局域網(wǎng)上進行視頻（多媒體）通信的一組協(xié)議。1996年公布的第一版中，協(xié)議集規(guī)范了終端、網(wǎng)關、網(wǎng)守和多點控制單元4個組成部分的功能。由于標準留下很大的釋義余地，所以不能確保不同系統(tǒng)間互操作能力。為了改進操作效率，1998年初公布了第二版本，把尋址能力推廣到非的域名查號和域名訪問協(xié)議以及驗證授權功能；此后于1999年公布了面向大范圍網(wǎng)絡應用的第三版本，包括帶寬管理和QoS功能。很大程度上是基于ITU以前的有關多媒體的協(xié)議，包括用于ISDN的，用于B-ISDNBroadbandIntegratedServiceDigitalNetwork寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的和用于終端的等建議。其編碼機制，協(xié)議范圍和基本操作類似于ISDN的信令協(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，用于建立連接的，用于大型會議的，用于補充BroadbandIntegratedServiceDigitalNetwork寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)總的說，協(xié)議規(guī)范已很成熟，但由于當初并非專門針對電話業(yè)務特性設計的，協(xié)議的媒體管理采用了ISDN的信令（DSS1），在尋址（電話號碼編號轉換到IP地址的尋址過程）建立呼叫和入網(wǎng)登記（RASRegistration,Admissionandstatus）過程中，終端和網(wǎng)關/網(wǎng)守間協(xié)商操作需要數(shù)十次往返交換消息，操作耗時。而且網(wǎng)絡規(guī)模愈大，尋址過程愈復雜，難于滿足語音實時通信的要求。Registration,AdmissionandstatusMGCP協(xié)議Arango和Huitema提出了VoIP的新的體系結構。體系結構中涉及三部分：信令網(wǎng)關（SignalGateway,SG），媒體網(wǎng)關（MediaGateway,MG）和媒體網(wǎng)關控制（MediaGatewayControl,MGC）。這個體系結構的先進之處在于實現(xiàn)了呼叫控制和承載控制分離，而在這兩個分離的單元之間需要定義新的協(xié)議，MGCP就是這個接口上的一個較通用的協(xié)議，后來IETFInternetEngineeringTaskForceInternetEngineeringTaskForceMediaGatewayControl為了簡化操作和改進信令控制效率，IETF又提出了MeGaCo信令協(xié)議標準，MeGaCo是MGCP的進一步開發(fā)，它與MGCP在結構上和MG/MGC間交互動用關系上相似。但是在MeGaCo場合，信令網(wǎng)關直接管理著MG碼流的出/入和起/止以及各種碼流間的組合關系，從而簡化了MG和MGC之間交互操作，提高了效率。MeGaCo的設計思想是把智能集中在服務器上，既能容納面向連接（COConnectionOriented）的媒體如TDM和ATMAsynchronousTransmissionMode異步傳輸模式ConnectionOrientedAsynchronousTransmissionMode異步傳輸模式ConnectionlessSIP協(xié)議SIP是由IETF提出來的一個應用控制（信令）協(xié)議。它可用來創(chuàng)建、修改以及終結多個參與者參加的多媒體會話進程。參與會話的成員可以通過組播方式、單播連網(wǎng)或者兩者結合的形式進行通信。SIP是立足于WEB的客戶機/服務器環(huán)境中主機間的會晤啟動協(xié)議，用服務器或代理方式提供各種服務。SIP通過有層次的定位符（URLUniformResourceLocators）識別用戶進行尋址，并用服務描述協(xié)議指明所要求的服務特性。SIP使用登記報文對SIP服務器登記，用請求命令起動呼叫，報文直接送至客戶機或服務器，后者取代了網(wǎng)守的功能。SIP不是段管UniformResourceLocatorsSIP協(xié)議一方面借鑒了其他互聯(lián)網(wǎng)的標準和協(xié)議的設計思想，在風格上遵循互聯(lián)網(wǎng)一貫堅持的簡練、開放、兼容和可擴展等原則，另一方面，它也考慮了對傳統(tǒng)公眾電話網(wǎng)的各種業(yè)務，包括INIntelligentNetwork智能網(wǎng)業(yè)務和ISDN綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)業(yè)務的支持，它也支持“個人移動IntelligentNetworkSIP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)多媒體通信和控制協(xié)議體系的一個部分，其他協(xié)議包括用于預留網(wǎng)絡帶寬資源的RSVPReSerVationProtocol、用于多媒體數(shù)據(jù)傳輸并提供語音反饋的RTPRealTimeProtocol/RTCPRealTimeTransportControlProtocol、用于多媒體流數(shù)據(jù)分發(fā)控制的RTSPRealTimeStreamingProtocol、用于描述會話屬性的SDPReSerVationProtocolRealTimeProtocolRealTimeTransportControlProtocolRealTimeStreamingProtocolStreamingDownloadProjectServiceAdvertisingProtocolTDMoIPTDMoIP中解決IP網(wǎng)絡與電話網(wǎng)絡互連時隨之產(chǎn)生的信令是通過三種不同的方式：帶內信令、CASChannelAssociatedSignaling和CCSCommonChannelSignalingChannelAssociatedSignalingCommonChannelSignaling帶內信令與語音在相同的聲音頻帶內傳送。它的形式有呼叫進程音，如撥號音或回鈴，DTMFDual-tone-multi-frequency即touchtone,多音撥號音、用于呼入確認的FSKFrequencyShiftKeying，北美的MFR1或歐洲的MFCR2等。因為這些都是能聽見的音調，它們被編碼到TDM時隙中，自動被TDMoIP傳輸。VoIPDual-tone-multi-frequency即touchtone,多音撥號FrequencyShiftKeying最常見的CAS，即隨路信令，與語音信號在相同的T1或E1幀中傳送，但不在語音頻帶內。T1通過保留位實現(xiàn)該信令，E1通過保留一個時隙為其余３０個通道每個通道承載４比特實現(xiàn)該信令。因為CAS比特通過同樣的T1或E1數(shù)據(jù)流傳輸，它們仍可自動地被TDMoIP傳遞。VoIP系統(tǒng)需要發(fā)現(xiàn)CAS比特，根據(jù)相關的協(xié)議對其進行解釋，使用某種信息協(xié)議在IP網(wǎng)絡中傳輸這些信令，并在遠端重新生成并組合成相應的信令。SS7SignalingSystem7，7號信令是一種CCS（即公共信道信令）方法。SS7鏈路是56SignalingSystem7，7號信令的數(shù)據(jù)鏈路，通常占據(jù)一個TDM時隙。在這種情況下，該信令自動被TDMoIP傳送。如果不是這種情況，可以從SS7信令網(wǎng)關得到所需的IP格式的信息，直接把它作為附加信息，不經(jīng)過任何處理，通過網(wǎng)絡傳輸。目前為止，我們忽略了通常TDM網(wǎng)絡中存在的另一功能——時間同步。在公用交換電話網(wǎng)及SONET/SDH網(wǎng)絡，主時鐘的節(jié)點為從時鐘的節(jié)點提供時間參考信號。在網(wǎng)絡中通常至少存在一個非常準確的基準參考時鐘，精確到1011的量級。該節(jié)點——其精確性被稱為第一層——為第二精確層提供參考時鐘，第二層為第三層節(jié)點提供參考時鐘。這種分層的時間同步對整個網(wǎng)絡正常工作至關重要。IP網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)包以一個隨機的延遲到達目的地，該延遲稱作抖動。當在IP網(wǎng)絡上模擬TDM時，假設存在合適的時間參考，可通過使用緩沖區(qū)來平滑所接收的數(shù)據(jù)，克服這種隨機性。但大多數(shù)情況下，原始的時間參考信息就得不到了。理論上在電話網(wǎng)絡中集成TDMoIP有兩種不同的層次。在長途情形下，具有競爭力的運營商在中央交換局之間引入一個基于TDMoIP的替換鏈路。因為上述討論的價格優(yōu)勢，可以用比現(xiàn)有規(guī)定費用低的價格為用戶提供“收費旁路”服務。在這樣的應用中，兩端的TDMoIP設備可以從它們連接的中央局得到時間參考信號。在整個網(wǎng)絡的情形下，大部分的基礎設施被TDMoIP替換，這就需要一個時間同步的方法。IP網(wǎng)絡通過NTPNetworkTimeProtocol協(xié)議發(fā)布時鐘信息；但除非IP網(wǎng)絡全部是專有的并且全部供TDMoIP連接使用，否則在NTP時鐘和所需的TDM時鐘之間就不會有連接。這個問題的一種解決方法是使用如原子鐘或GPS接收器等為所有的TDMoIP設備提供時間標準，來減輕IP網(wǎng)絡發(fā)送同步信息的負擔。NetworkTimeProtocolIP語音通信質量保障我們知道互聯(lián)網(wǎng)電話本質就是通過網(wǎng)絡技術實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)和PSTN電話網(wǎng)的互連，互聯(lián)網(wǎng)電話通信質量的好壞與互聯(lián)網(wǎng)有很大的關系。制約IP語音質量的因素主要有：互聯(lián)網(wǎng)的不可管理性：互聯(lián)網(wǎng)是一個全球性和開放性的基于TCP/IP技術的網(wǎng)絡。這個網(wǎng)絡最大的特點就是不可管理和不可控制，因此很難對其性能進行控制，也無法確認其時延、抖動和丟包率是否能滿足語音業(yè)務的需求?；ヂ?lián)網(wǎng)面向無連接的特性：由于采用面向無連接網(wǎng)絡技術，每一個語音包在網(wǎng)絡中傳輸時會經(jīng)過很多路由器。在每一個路由器中，所有的語音包都需要排隊等待處理。路由器查看每一個語音包的包頭確定將該包送往目的地方向的下一個節(jié)點。這樣語音包的傳送就可能會經(jīng)歷很長的時間，語音時延也可能達到無法容忍的地步。同時，每一個包經(jīng)歷的路徑不同，就會造成時延變化很大，即語音抖動很大。另外，在網(wǎng)絡擁塞的時候，一些包還會被丟棄或等待很長的時間才被處理。由此可見，語音業(yè)務的傳遞密切依賴于網(wǎng)絡情況，也即取決于路徑跳數(shù)、鏈路類型、速率以及業(yè)務量的多少等因素?；ヂ?lián)網(wǎng)采用的UDPUserDatagramProtocol協(xié)議：在互聯(lián)網(wǎng)中，語音業(yè)務以包的形式傳送。傳送過程中會因物理線路、超時和網(wǎng)絡擁塞等情況而引起丟包。雖然語音業(yè)務對于丟包率具有較高的容忍度，但是互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡擁塞的情況下會大量丟包，同時又由于語音業(yè)務采用UDP協(xié)議，不能進行糾錯和重發(fā)，大量丟包會嚴重影響語音通信的質量。UserDatagramProtocol互聯(lián)網(wǎng)路由機制：互聯(lián)網(wǎng)路由過程中的負載均衡機制和由于面向無連接引起的通話雙方路徑的不對稱性，都會對語音通信的時延和抖動具有較大的影響。負載均衡使去往同一目的地的業(yè)務可以分散在不同的路徑上傳輸，這固然是互聯(lián)網(wǎng)的一個優(yōu)勢，但是對語音業(yè)務來說，從源到目的地的語音包經(jīng)過不同的路徑傳遞，不同路徑的時延有長有短，這樣語音的抖動就無法控制。另外，由于互聯(lián)網(wǎng)面向無連接的特性決定通話的A、B雙方，從A到B語音經(jīng)過的路徑與從B到A語音經(jīng)過的路徑不相同。這樣就有可能在一個方向上，語音包經(jīng)過的路由器很少，物理電路非常好，語音時延非常小，語音質量也就非常好。然而，在另外一個方向上，語音包有可能要經(jīng)過許多路由器，而且網(wǎng)絡非常擁塞，導致語音時延相當大而且大量丟包，語音質量到了不可接受的地步。這樣，正常的語音通信也無法實現(xiàn)。針對上面這些問題，人們從信號處理和分組交換的調度控制管理方面進行了深入研究，并取得了長足的進步！信號處理在信號處理方面，主要解決了語音壓縮、靜音抑制、回聲消除與語音抖動等?；ヂ?lián)網(wǎng)電話技術的基礎是語音壓縮技術。1995年11月，ITU（國際電聯(lián)）批準了語音壓縮標準。標準采用的算法使得語音經(jīng)過壓縮后，僅用8Kbps傳輸其質量與32KbpsADPCM相同。標準在1996年又得到了進一步的優(yōu)化改進。現(xiàn)在是最重要的語音壓縮標準。其他的語音壓縮技術還有幾種，除外還有。IP網(wǎng)絡的一個特征就是網(wǎng)絡延時與網(wǎng)絡抖動較嚴重，這可能導致互聯(lián)網(wǎng)電話音質下降。網(wǎng)絡延時是指一個IP包在網(wǎng)絡上傳輸平均所需的時間，網(wǎng)絡抖動是指IP包傳輸時間的長短變化。當網(wǎng)絡上的語音延時（加上聲音采樣、數(shù)字化、壓縮、延時）超過200ms時，通話雙方一般就傾向采用半雙工的通話方式，一方說完后另一方再說。另一方面，如果網(wǎng)絡抖動較嚴重，那么有的語音包因遲到被丟棄，會產(chǎn)生語音的斷續(xù)及部份失真，嚴重影響音質。為了防止這種抖動，人們采用了抖動緩沖技術，即在接收方設定一個緩沖池，語音包到達時首先進入緩沖池暫存，系統(tǒng)以穩(wěn)定平滑的速率將語音包從緩沖池中取出、解壓、播放給受話者。這種緩沖技術可以在一定限度內有效處理語音抖動，并提高音質。分組路由與交換管理IP網(wǎng)絡中分組傳輸原則上是采用“盡力而為”（BestEffort）方式，這種方式對于語音通信并不合適。因此需要對語音包設定優(yōu)先級。通常當廣域網(wǎng)帶寬低于512Kbps時，一般在IP網(wǎng)絡路由器中設定語音包的優(yōu)先級為最高，這樣，路由器一旦發(fā)現(xiàn)語音包，就會將它們插入到IP包隊列的最前面優(yōu)先發(fā)送。從而使網(wǎng)絡的延時與抖動情況對語音通信的影響得到改善。這種優(yōu)先級的設定是靠一種稱之為資源預留協(xié)議（RSVP）的技術來實現(xiàn)。另外，還采用前向糾錯與IP包分割的技術進一步保證話音的質量。不過人們認為RSVP雖然技術上比較成熟，但難于適應網(wǎng)絡規(guī)模大小不同的要求，再則考慮到與ATM、FRFrameRelay幀中繼網(wǎng)的兼容以及全光網(wǎng)絡日益普及，最好是采用與動態(tài)選路相結合的信令，這樣便于建立、保持、修改、中斷連接，特別是IP路由協(xié)議可用于實時收集網(wǎng)絡資源使用情況的信息，計算出節(jié)點間最佳通道。正是為了滿足這些要求，又產(chǎn)生了能充分利用IP靈活的動態(tài)路由功能的MPLSMultiprotocolLabelSwitching技術，其中主要采用了MPLS的CR-LDPFrameRelay幀中繼MultiprotocolLabelSwitchingConstraint-basedLabelDistributionProtocol4向IPv6過渡過程中的IP語音解決方案在向新一代網(wǎng)絡演進的過程中，不僅網(wǎng)絡層技術要從IPv4向IPv6過渡，網(wǎng)絡業(yè)務和應用也有融合的發(fā)展趨勢。雖然IP語音通信已經(jīng)成為當前IPv4網(wǎng)絡中的一個重要應用業(yè)務，但正如上面分析的，它在IPv4網(wǎng)絡還有大量的問題需要解決。在IPv4向IPv6過渡的過程中，這些問題會變得更加復雜。如何實現(xiàn)分別連接在IPv4和IPv6網(wǎng)絡之上的傳統(tǒng)電話業(yè)務之間及其與互聯(lián)網(wǎng)電話業(yè)務的互通與綜合對未來網(wǎng)絡的發(fā)展是非常重要的。

就目前的技術來看，軟交換比較適合于網(wǎng)絡業(yè)務從今天分離的體系結構向未來完全集成開放體系結構演進的要求。電話網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務節(jié)點可以獨立發(fā)展，其間通過軟交換等協(xié)調設備實現(xiàn)互聯(lián)互通。這類協(xié)調設備不僅交換語音、數(shù)據(jù)和其他業(yè)務，而且完成七號信令與IP的轉換，解決兩個網(wǎng)語音業(yè)務的融合和轉移問題。軟交換可以提供實時業(yè)務的呼叫和連接控制、帶寬管理、信令互操作等。它支持、、SIP和媒體網(wǎng)關控制協(xié)議（MGCP）等協(xié)議。由于具有開放的體系結構、標準結構和開放的應用編程接口，軟交換不同于傳統(tǒng)的交換，特別是其上面的應用層和媒體控制層已經(jīng)與媒體層硬件分離，并納入開放的標準的計算環(huán)境，大大加速了業(yè)務和新應用的開發(fā)、生成和部署。軟交換不但負責所在管理域中網(wǎng)關的選擇與控制，而且與相鄰域中的軟交換通過BICCBearerIndependentCallControlprotocol或SIP－TSIPforTelephony交換網(wǎng)關信息，實現(xiàn)不同域間的業(yè)務互通。

BearerIndependentCallControlprotocolSIPforTelephony在IPv4與IPv6混合的網(wǎng)絡中，主要有兩種基于軟交換的業(yè)務綜合方法，即集成模式和疊加模式。

集成模式

在集成模式中，IPv4域和IPv6域間的軟交換設備需要同時支持IPv4和IPv6網(wǎng)絡層協(xié)議。軟交換設備位于IPv4與IPv6網(wǎng)絡的相鄰邊界，對于兩種網(wǎng)絡是公共的。它要同時管理兩個域的電話信令信息。這種模式優(yōu)勢在于管理方便，具有統(tǒng)一的業(yè)務開發(fā)和控制平臺。但從IPv6與IPv4融合的角度考慮，其體系結構相對封閉，業(yè)務提供不靈活，用戶化的新業(yè)務開發(fā)困難，在網(wǎng)絡層互通方面受制于軟交換設備制造商。IPv4和IPv6軟交換節(jié)點集成在一起，使網(wǎng)絡發(fā)展受制。因此缺乏長遠的生命力。

疊加模式

疊加模式中每個網(wǎng)絡具有其各自的軟交換業(yè)務與應用平臺。IPv4網(wǎng)絡和IPv6網(wǎng)絡可以獨自開發(fā)其增值業(yè)務和應用。軟交換設備只需要支持一種網(wǎng)絡層協(xié)議。不過，軟交換機須互通以交換各自所管理網(wǎng)絡中的網(wǎng)關分布和狀態(tài)信息，這可以通過IPv6與IPv4網(wǎng)絡結合處的常規(guī)雙棧路由器或地址翻譯器來實現(xiàn)。利用網(wǎng)絡層的IPv6與IPv4互通技術，為應用層的信令協(xié)議建立通道。這種模型比集成模型更靈活，但比集成模型略微復雜一些。

為了讓IP網(wǎng)絡更好地為用戶提供不同質量要求的業(yè)務，人們又設計出了多協(xié)議標簽交換技術MPLS。該技術對上層應用是透明的，也就是它不關心上層是IPv4還是IPv6。因此，我們也可以采用MPLS技術來實現(xiàn)IPv4向IPv6過渡過程中的混合網(wǎng)絡語音通信，稱之為VoMPLS技術。在這種技術中，由于語音業(yè)務是直接在MPLSLSP標記交換路徑標記交換路徑上發(fā)送的，轉發(fā)過程中不需要IP的參與，因此VoMPLS能夠很好地適應IPv4與IPv6的混合網(wǎng)絡環(huán)境。在MPLS轉發(fā)等價類的劃分不僅僅根據(jù)IP地址，還可以依據(jù)網(wǎng)關所支持的協(xié)議（如SIP或）或者用戶號碼空間。并能根據(jù)這些FECFunctionalEquivalenceClass分類來實現(xiàn)語音流量工程，將語音在特定的快速通道上傳送，而不必是最短路徑。這對于改善語音業(yè)務的服務質量是非常有幫助的。不過，要在MPLS網(wǎng)絡中完全實現(xiàn)語音業(yè)務，也不能完全離開IP，這是因為標簽是基于路由協(xié)議獲得的網(wǎng)絡知識來建立的。這里為實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)電話路由而設計的協(xié)議是TRIPFunctionalEquivalenceClassTelephoneRoutingoverInternetProtocol在IPv4與IPv6混合的網(wǎng)絡環(huán)境下，不同域中的網(wǎng)關位置信息可以通過TRIP來交換。TRIP支持IPv4和IPv6協(xié)議，不必再向BGP