一、 发展简史

IP 电话发展简史

 

IP 电话迅速发展的背景，从最初的 Internet 联应用到可以利普通电话实现通话， IP 电话在短短的几年间得到了非常迅速的发展。 IP 电话为什么会在这样短的时间里引起全球电信界的关注，并且正在或将要对传统的通信方式产生巨大的冲击？这除了 IP 电话采用语音压缩和统计复用技术节约宽带从而造成运营成本降低外，还有以下两个原因：

　　第一， 电话业务历来都是各国管制最为严格的业务，但对于 IP 电话各国大多采取宽容甚至是扶植的态度，如美国将 IP 电话归类为增值业务，从而不必承担长途电话公司所受的

管制规定，这样 IP 电话提供长途电话业务时，不必向本地电话公司交纳占长途电话费 40% 左右的接入费。这样庞大的通信市场潜力，必然吸引众多传统和新型的电信公司加入到 IP 电话的研究、开发和经营的队伍中。

　　第二， 各国国际长途电话费存在着严重的不平衡性，且国际长途电话业务在很多国家都是垄断经营的。这样，国际话费低的国家电信运营者可以利用各国对 IP 电话的政策优惠，通过 IP 电话向国际话费高的国家***，直接或间接进入电信市场中尚未开放国家的国际长途业务经营领域；而资费高的国家可以降低 IP 电话同国际回叫业务争夺用户，同时开拓新的用户群；在国际电信业务垄断经营国家，新的电信或 ISP 运营者迫切希望进入这一高利润的垄断经营领域， IP 电话的应运而生好正好为其提供了一条有效途径。

 

二、 原理

VoIP 的原理及技术

　一、 VoIP 的基本传输过程

　　传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为 64kbit/s 。而所谓的 VoIP 是以 IP 分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的 UDP 协议进行传输。

VoIP 设备是如何把语音信号转换为 IP 数据流，并把这些数据流转发到 IP 目的地， IP 目的地又把它们转换回到语音信号。两者之音的网络必须支持 IP 传输，且可以是 IP 路由器和网络链路的任意组合。因此可以简单地将 VoIP 的传输过程分为下列几个阶段。

1 、 语音 - 数据转换

　　语音信号是模拟波形，通过 IP 方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行 8 位或 6 位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择。许多低比特率的编码器是采取以帧为单位进行编码。典型帧长为 10~30ms 。考虑传输过程中的代价，语间包通常由 60 、 120 或 240ms 的语音数据组成。数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编码标准主要有 ITU-T G.711 。源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语音设备帮可以还原模拟语音信号。

　 2 、 原数据到 IP 转换

　　一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码。大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用 15ms 的帧，则把从第一来的 60ms 的包分成 4 帧，并按顺序进行编码。每个帧合 120 个语音样点（抽样率为 8kHz ）。编码后，将 4 个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。网络处理器为语音添加包头、时标和其它信息后通过网络传送到另一端点。语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接（一条线路），并在端点之间传输编码的信号。 IP 网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地。

　　 3 、 传送

　　在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间（ t ）内将其传送到网络输出端。 t 可以在某全范围内变化，反映了网络传输中的抖动。网络中的同间节点检查每个 IP 数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持 IP 数据流的任何拓结构或访问方法。

　　 4 、 IP 包 - 数据的转换

　　目的地 VoIP 设备接收这个 IP 数据并开始处理。网络级提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。其次，×××将经编码的语音包解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以按帧进行操作，完全和×××的长度相同。若帧长度为 15ms ，，是 60ms 的语音包被分成 4 帧，然后它们被解码还原成 60ms 的语音数据流送入解码缓冲器。在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的原数据，然后把这个原数据提供给×××。

　　 5 、 数字语音转换为模拟语音

　　播放驱动器将缓冲器中的语音样点（ 480 个）取出送入声卡，通过扬声器按预定的频率（例如 8kHz ）播出。 简而言之，语音信号在 IP 网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成 IP 分组、 IP 分组通过网络的传送、 IP 分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。

三、 SIP 协议概述