IP电话技术概念知识

1.基本概念

IP（简称VoIP，源自英语Voice overInternetProtocol；又名宽带电话或网络IP电话）电话是一种通过互联网或其他使用IP技术的网络，来实现新型的电话通讯。 VoIP（Voice over Internet Protocol）简而言之就是将模拟信号（Voice）数字化，以数据封包（Data Packet）的形式在IP网络(IP Network）上做实时传递。VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。VoIP可以在IP网络上便宜的传送语音、传真、视频、和数据等业务，如统一消息业务、虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、电话视频会议、电子商务、传真存储转发和各种信息的存储转发等。

2.VoIP的基本原理

VoIP的基本原理是通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然后把这些语音数据按 TCP/IP 标准进行打包，经过 IP 网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音的目的。 IP 电话的核心与关键设备是 IP 网关，它把各地区电话区号映射为相应的地区网关 IP 地址。这些信息存放在一个数据库中，数据接续处理软件将完成呼叫处理、数字语音打包、路由管理等功能。 在用户拨打长途电话时，网关根据电话区号数据库资料，确定相应网关的 IP 地址，并将此 IP 地址加入IP 数据包中，同时选择最佳路由，以减少传输延时， IP 数据包经 Internet 到达目的地的网关。在一些 Internet 尚未延伸到或暂时未设立网关的地区，可设置路由，由最近的网关通过长途电话网转接，实现通信业务。

3.IP电话的基本组成

IP电话系统由四个基本组件：终端设备、网关、网守和多点接入控制单元MCC。

终端设备是一个IP电话客户终端，能直接连接在IP网上进行实时的语音或多媒体通信。

网关是通过IP网络提供语音通信的关键设备，是IP网络和电路交换网PSTN、ISDN/PBX/GSM之间的接口设备，它完成语音压缩(将64kbit/s的语音信号压缩成低码率语音信号)及寻址与呼叫控制，并具有将IP网络接口和电路交换网互联的功能。

网守也称网闸，是IP的网络管理者，负责用户注册、管理、计费等功能。

多点接入控制单元（MCU）的功能是在两个用户进行通信时，，完成用户数据流的连接和语音信息流的混合。同时他能利用IP网络实现多点通信，使IP电话能够支持网络会议、视频会议这样的多点应用。

4.IP电话的特点
4.1.IP网络的优点
1)IP网传输交换 IP电话的传输媒介是iInternet网络，IP电话在传输过程中，信息根据IP协议被一个一个分组进行传输，每个分组上都有目的地址与分组序号，分组可以沿着不同的路径到达目的地。在目的地将分组重新组成原来的信号。但传统电话采用电路交换方式，语音信息从发送端开始到接收端始终沿着唯一的路径顺序传输，不具有灵活性。
2)语音压缩技术成熟
传统电话一般采用64kb/s的语音编码速率，而IP电话使用的压缩技术可以将语音信息压缩到10kb/s以下，占用的带宽的传统带宽的1/8。
3)IP电话占用带宽低，利用率高
传统电话给每一个成功地呼叫都提供64kb/s的固定通道，只要不挂机，即使没有人说话没有语音信息传输的情况下，这一信道始终不能被别的呼叫使用，IP电话的语音呼叫信息不占用固定的信道，只在有信息的时候才传送，而且采用语音压缩技术，大大提高了带宽的利用率。
4)承载业务多 IP网络比传统电话提供的业务要多，它不但可以传送语音信息，而且可以传送视频、文本等。 5)语音通信费用低廉  终端号码具有可携带性。传统电话有固定的地点、固定的号码。IP电话没有固定的地点和号码，只要可以介入Internet网络就可以使用号码实现语音通信。
4.2.IP网络的缺点： 1)网络安全问题有待进一步解决。 2)服务质量无法完全保证。 3)难以实现传统电话中基于位置的紧急电话服务，如报警。 4)管制政策的不确定性也给IP电话的投资和实施带来风险。

5)终端的供电目前无法有局端提供，一旦用户使用地点停电则无法实现通信。

5.IP电话相关标准及关键技术
5.1.协议
目前h.232和sip（Session Initiation Protocol）协议是应用比较广泛的两个IP电话标准协议。
5.1.1.H.232协议：
H.232协议提供设备之间、高层应用之间和提供商之间的互操作性，它不依赖与网络结构，独立于操作系统和硬件平台，支持多点功能、组播和带宽管理。
5.1.2.SIP协议：
SIP协议是一个基于文本，而向Internet会议和电话的应用层简单信令协议，可以建立、修改结束一个或几个参与者的会议，包括Internet多媒体会议、Internet电话呼叫和多媒体分发等。

5.2.IP电话的关键技术
1)语音压缩编码技术:
IP电话主要采用的编码技术是ITU-T批准的G.729标准，它可将经过采样的64kbps语言压缩到8kbps，且语音失真较小。
2)静音抑制技术:
一段对话中60%是字和句子之间的停顿，除去这些停顿只保留语言部分，能节约传输的信道资源。所以在通话时会设定一个门限值，如果某个时间段内的语音信号低于门限值，就认为是静音，不进行处理和传输。静音抑制技术的关键是门限值的选取，太大引起失真，太小又没有效果。
3)语音优先技术:
在IP网络路由器中设定语音包的优先级为最高，路由器一旦发现语音包就会将他们插入到IP包队列的最前面优先发送。这样的设定是为了保证IP电话通信的语音质量。
4)回声抵消技术:
IP分组语音在传输过程中需要经过多个路由器和网关，不可避免的存在时延，这会引起回声和通话重叠，所以回声抵消技术是非常必要的，目前主要有回声抑制和回声消除两种方法。
5)丢包处理技术:
Internet网络往往有较高的丢包率，如果传送过程中出现丢包，一般会采用重传机制，但IP电话是实时传送，重传会严重损坏通话质量。目前解决的方法有两类：一类是尽量避免或减少丢包，另一类是补偿解码时丢包造成的损失。
6)抖动抑制技术:
语音在传输过程中，不可避免产生网络延时和网络抖动（IP语音包在网络上传输时间的长短变化成为网络抖动），接收端收到后如果直接播放，可能会产生失真。因此要抑制抖动。目前常用的方法是包顺序处理策略和缓存播放策略。