初級(jí)通信工程師綜合能力考試知識(shí)點(diǎn)：IP 電話的引入

IP 電話的引入

在IP網(wǎng)絡(luò)上提供高質(zhì)量的電話是IP網(wǎng)同實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)領(lǐng)域拓展的第一步，現(xiàn)在，ip網(wǎng)上的語音業(yè)務(wù)(Voice-over-IP,VoIP)，或稱IP電話(IPphone)，已經(jīng)被證明是可行的。將語音業(yè)務(wù)加入分組網(wǎng)絡(luò)必須解決的問題是如何保證語音質(zhì)量、IP電話系統(tǒng)的互操作性和可管理性。

從網(wǎng)絡(luò)的角度看：傳統(tǒng)的以電話業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的電信網(wǎng)無論從業(yè)務(wù)量設(shè)計(jì)、容量、組網(wǎng)方式還是從交換方式上來講都己無法適應(yīng)這一新的發(fā)展趨勢，因而開發(fā)新一代的可持續(xù)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)己成為網(wǎng)絡(luò)界的共同心愿，各大公司都在設(shè)計(jì)構(gòu)思未來網(wǎng)絡(luò)及新的多業(yè)務(wù)的分組網(wǎng)絡(luò)等。但其基本思想都是共同的，即具有統(tǒng)一的TCP/IP通信協(xié)議和巨大的傳輸容量，能以最經(jīng)濟(jì)的成本，靈活、可靠、持續(xù)地支持一切已有的和將有的業(yè)務(wù)和信號(hào)。顯然，這樣的新一代電信網(wǎng)只可能是以IP為基礎(chǔ)的分組化網(wǎng)。

需要特別指出的是，分組化趨勢，目前主要是指IP化。進(jìn)入20世紀(jì)90年代中期以來，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)量的增長已構(gòu)成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要增長因素，到2000年這10年間，用戶數(shù)增長了大約2個(gè)數(shù)量級(jí)。除了用戶數(shù)量的指數(shù)式增長外，業(yè)務(wù)帶寬也呈現(xiàn)了指數(shù)式增長態(tài)勢。例如：在1990年左右，主要業(yè)務(wù)是E-mail,帶寬僅1kbit/s左右;到了1995年，主要業(yè)務(wù)是Web瀏覽，所有的帶寬已增長到大約50kbit/s:到2000年左右，活動(dòng)圖像成為主要業(yè)務(wù)，所占用的帶寬可達(dá)5Mbit/s.10年間，業(yè)務(wù)帶寬的增長可達(dá)4個(gè)數(shù)量級(jí)。因而，未來網(wǎng)絡(luò)的分組化實(shí)質(zhì)上主要指IP化，即能最桂地支持IP業(yè)務(wù)的分組網(wǎng)。

當(dāng)前因特網(wǎng)己經(jīng)成為僅次于傳統(tǒng)公用電話交換網(wǎng)的第二大通信網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)本身的技術(shù)先進(jìn)性、網(wǎng)絡(luò)容量的高利用率和極強(qiáng)的可擴(kuò)展性，使其較PSTN更加具有發(fā)展?jié)摿ΑP電話技術(shù)的整體性設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目標(biāo)是：?以先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制管理手段和編解碼技術(shù)，以低于傳統(tǒng)PSTN的費(fèi)用成本向用戶提供質(zhì)量較好的電話服務(wù)。

使用因特網(wǎng)電話能大幅度地降低長途電話費(fèi)用，尤其是降低國際長途電話費(fèi)用，所以自從VocalTec公司于1995年3月首次推出因特網(wǎng)電話軟件以來，通過因特網(wǎng)打長途電話已成為當(dāng)今因特網(wǎng)上的熱門運(yùn)用。時(shí)至今日，因特網(wǎng)電話已經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展時(shí)代，即因特網(wǎng)電話軟件時(shí)代和因特網(wǎng)電話網(wǎng)關(guān)時(shí)代。

因特網(wǎng)電話軟件時(shí)代基于PC,在PC到PC之間建立呼叫(見圖7-3)，而因特網(wǎng)電話網(wǎng)關(guān)時(shí)代則可以提供PC到電話、電話到PC和電話到電話之間的呼叫(見圖7>4)。這里IP電話的關(guān)鍵設(shè)備是網(wǎng)關(guān)，IP電話網(wǎng)關(guān)的出現(xiàn)使IP電話的通信方式得以豐富和簡化，通過一個(gè)網(wǎng)關(guān)它可以實(shí)現(xiàn)個(gè)人計(jì)算機(jī)到電話、電話到個(gè)人計(jì)算機(jī)，通過兩個(gè)網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)電話到電話的通信。

IP電話的雛形很早就有人在試驗(yàn)和應(yīng)用。到了1995年，這類應(yīng)用基本上還只是計(jì)算機(jī)上的玩具，沒有互操作性，更談不上商業(yè)應(yīng)用性。但I(xiàn)TU-T和IETF很快開始進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。19%年第二個(gè)VoIP標(biāo)準(zhǔn)ITU-TH.323建議體系初步形成。隨之而來的第一代產(chǎn)品多是裝在PC上的應(yīng)用和小容量H.323網(wǎng)關(guān)，但終究有了真正的經(jīng)過因特網(wǎng)的電話到電話的呼叫。

在許多場合，VoIP技術(shù)僅指通過IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)類似普通老式電話的功能。但是，在傳統(tǒng)電話網(wǎng)的業(yè)務(wù)不斷發(fā)展的情況下，VoIP的含義和設(shè)計(jì)目標(biāo)也超越了其字面意義。也就是說VoIP技術(shù)不僅指提供雙方通話的傳統(tǒng)電話技術(shù)，而且是包含語音、圖像、數(shù)據(jù)并能支持各種智能業(yè)務(wù)的雙方及多方通信的多媒體通信技術(shù)。

由于傳統(tǒng)PSTN的廣泛存在性等歷史淵源，在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，新興的IP電話系統(tǒng)要充分發(fā)揮其優(yōu)勢，就必須考慮與PSTN的互通問題。這就要在IP網(wǎng)與PSTN網(wǎng)之間配置IP電話網(wǎng)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)媒體1L=1ICIpw流與控制信令的互連互通。這樣IP電話就有了4種方式：電話到電話、電話到PC、PC到電話和PC到PC。

電話到電話即普通電話經(jīng)過電話交換機(jī)連到IP電話網(wǎng)關(guān)，用電話號(hào)碼穿過IP網(wǎng)進(jìn)行呼叫。發(fā)端網(wǎng)關(guān)鑒別主叫用戶，翻譯電話號(hào)碼/網(wǎng)關(guān)口地址，發(fā)起IP電話呼叫，連接到最靠近被叫的網(wǎng)關(guān)，并完成語音編碼和打包。收端的網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)拆包、解碼和連接被叫。

對(duì)于電話到PC或是PC到電話的情況，是由網(wǎng)關(guān)來完成IP地址和電話號(hào)碼的對(duì)應(yīng)和翻譯，以及語音編解碼和打包。

PC到PC方式下，多媒體PC經(jīng)過電話線或局域網(wǎng)連接到Internet上，利用PC地址進(jìn)行呼叫。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。

IP電話與傳統(tǒng)電話相比存在一定的差異。

傳統(tǒng)電話采用電路交換，采用同步時(shí)分復(fù)用傳輸，信道利用率低，平均約40%,但不存在信息丟失的現(xiàn)象：每一通話電路的數(shù)碼率為64kbit/s:端到端傳送延時(shí)除經(jīng)衛(wèi)星電路時(shí)例外，一般在數(shù)十毫秒范圍以內(nèi)，且在一次通話過程中固定不變;通話質(zhì)量一般有保證。

IP電話采用以IP包(分組)為單位的包交換：采用異步時(shí)分復(fù)用傳輸，信道利用率較高，但由于打包帶來的各種協(xié)議開銷使實(shí)際的信道利用率平均在60%左右，傳輸過程中會(huì)出現(xiàn)包丟失現(xiàn)象;通常采用語音壓縮編碼，壓縮后的每一話路的數(shù)碼率為32kbit/s、26kbit/s、8kbit/s、6.3kbi1/s>5.3kbit/s可選：端到端的IP包傳送時(shí)延一般較長，可達(dá)數(shù)百毫秒，且不固定;如不采用特殊措施，現(xiàn)有因特網(wǎng)上通話質(zhì)量無保障。

從上述比較可以看出，IP電話在節(jié)省帶寬、提高信道利用率上較傳統(tǒng)電話具有優(yōu)越性。這主要依賴于語音壓縮及異步時(shí)分復(fù)用技術(shù)。但后者給語音業(yè)務(wù)帶來的好處并不像數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)那樣明顯，原因是它們的性質(zhì)有所不同。語音業(yè)務(wù)是一種相對(duì)平穩(wěn)的過程，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則是一種突發(fā)性很強(qiáng)的業(yè)務(wù)。對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來說，從電路交換到包交換的轉(zhuǎn)變可使信道利用率獲得數(shù)倍的效益，而語音業(yè)務(wù)卻不可能產(chǎn)生同樣高的效益。相反，采用包交換后卻可能出現(xiàn)包丟失現(xiàn)象，并帶來實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。此外IP電話采用了語音壓縮編碼技術(shù)，但這一技術(shù)同樣也可以用于電路交換網(wǎng)上。事實(shí)上，在衛(wèi)星通信中早已采用了的數(shù)據(jù)電路倍增設(shè)備(DCME)即是將語音壓縮編碼(采用32kbit/s的ADPCM編碼)，與數(shù)字語音插空(DSI)技術(shù)結(jié)合在一起，從而使信道利用率提高3倍(4:1)。只不過當(dāng)時(shí)的語音壓縮及數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)尚未達(dá)到今日的地步，因此壓縮比只有2:1,而不是8:1-10:1.當(dāng)然，如需將語音壓縮技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)有的電路交換長途網(wǎng)中，則必須改變現(xiàn)有的交換機(jī)結(jié)構(gòu)，或者在現(xiàn)有交換機(jī)之外另加單獨(dú)的適配裝置(類似于在1P電話中架設(shè)網(wǎng)關(guān))。這是一個(gè)值得加以探討的問題。

IP電話與傳統(tǒng)的長途電話相比，在經(jīng)濟(jì)上具有明顯的優(yōu)勢。一方面是由于IP電話所具有的上述技術(shù)特點(diǎn)，另一方面也是由于資費(fèi)政策的不同。當(dāng)前，因特網(wǎng)的資費(fèi)政策主要是基于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的考慮，而網(wǎng)上數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)是用戶通信時(shí)間較長、傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)量大、突發(fā)性強(qiáng)。另外，IP屬于無連接通信方式，沒有復(fù)雜的信令開銷，也不保證服務(wù)質(zhì)量(QoS)，因此計(jì)費(fèi)率比現(xiàn)有長途電話低得多，這是非常合理的。

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