VoIP設(shè)計和應(yīng)用

楊帆

摘 要：語音是一個非常敏感的應(yīng)用，所以連帶的需要提供優(yōu)秀的服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)，以及較好的管理網(wǎng)絡(luò)資源。在這個項目的初步報告中，探討VoIP電話的主要特點，進(jìn)行測試的兩個主要的VoIP協(xié)議SIP和H.323，指出它們差異和優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：VoIP H.323協(xié)議 SIP協(xié)議

近年來隨著VoIP開始得到廣泛的傳播，具有重要的潛力，我們看到VoIP的未來，特別是與VoIP合并的移動電話，以及在以后的網(wǎng)絡(luò)中的一些新的表現(xiàn)。下面先舉例淺談有關(guān)VoIP在實際中的應(yīng)用設(shè)計和應(yīng)用。

VoIP的簡介

VoIP是一種新興的有聲通信技術(shù)，是通信世界的一個轉(zhuǎn)折點。VoIP簡而言之就是將聲音數(shù)字化，以數(shù)據(jù)的形式在上做實時傳遞。VoIP最大的優(yōu)勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環(huán)境，在IP網(wǎng)絡(luò)上便宜的傳送語音、、視頻、和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，如虛擬語音/傳真郵箱、查號業(yè)務(wù)、Internet、Internet呼叫管理、電視會議、電子商務(wù)、傳真存儲轉(zhuǎn)發(fā)和各種信息的存儲轉(zhuǎn)發(fā)等，從而提供比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)更多、更好的服務(wù)。VoIP的基本原理是：通過語音的壓縮算法對語音數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行壓縮處理，然后把這些語音數(shù)據(jù)按 TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打包，經(jīng)過 IP 網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包送至接收地，再把這些語音數(shù)據(jù)包串起來，經(jīng)過解壓處理后，恢復(fù)成原來的語音信號，從而達(dá)到由互聯(lián)網(wǎng)傳送語音的目的。簡而言之，語音信號在 IP 網(wǎng)絡(luò)上的傳送要經(jīng)過從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換、數(shù)字語音封裝成 IP 分組、 分組通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸、 分組解包和數(shù)字語音還原到模擬信號等過程。有了這項新技術(shù)后，電信運營商，企業(yè)和供應(yīng)商受益于IP傳輸必須引入新的語音和視頻服務(wù)。

VoIP的兩種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議H.323和SIP

VoIP 中主流的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)有兩個，一個是由國際電信聯(lián)盟（ITU-T）提出的 H.323 系列協(xié)議，目標(biāo)就是把網(wǎng)絡(luò)電話當(dāng)作傳統(tǒng)電話使用，僅是把原電信網(wǎng)的電路交換傳輸變成了互聯(lián)網(wǎng)的分組交換傳輸；另一個是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）提出的會話初始協(xié)議（SIP，Session Initiation Protocol），目標(biāo)是將網(wǎng)絡(luò)電話作為互聯(lián)網(wǎng)上的一個應(yīng)用而非傳統(tǒng)電話。在1996年ITU-T第一個在 H.323標(biāo)準(zhǔn)下ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）的基礎(chǔ)上命名了VoIP。現(xiàn)在，這個標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)衍生了很多的演變。

H.323 和 SIP 具有較多相似之處，如：信令控制相同，都需完成呼叫控制過程；支持的業(yè)務(wù)相同，都是以語音為主的多媒體業(yè)務(wù)；媒體傳輸協(xié)議相同，都采用實時傳輸協(xié)議（RTP，Real-time TransportProtocol）。但二者由于提出方的理念不同也存在一定的差異。

H.323 協(xié)議

H.323 定義了在分組網(wǎng)絡(luò)上多媒體通信的協(xié)議集，由一系列功能清晰的協(xié)議模塊組成。H.323 協(xié)議包括用于建立連接的 H.225，用于安全的 H.235，用于媒體控制的 H.245，用于業(yè)務(wù)互操作的 H.246，用于大型會議的 H.332，用于補充業(yè)務(wù)的 H.450 等 。H.323 系 統(tǒng) 一 般 由 網(wǎng) 關(guān) （ Gateway ） 網(wǎng) 守（ Gatekeeper ） 多 點 控 制 單 元 （ MCU ） 終 端等部分構(gòu)成 。

H.323 網(wǎng)關(guān)是電路交換網(wǎng)絡(luò)與分組網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，分別完成電路交換側(cè)與IP 側(cè)的呼叫建立和釋放；完成語音編碼方式的轉(zhuǎn)換、信令協(xié)議的轉(zhuǎn)換；實現(xiàn) H.225、H.235、H.245 等協(xié)議；支持的語音編碼包括 G.711、G.723、G.729 等。

H.323 網(wǎng)守的功能主要是實現(xiàn)對網(wǎng)關(guān)的控制，提供地址翻譯、訪問控制、帶寬控制等功能，需支持 H.225、H.235、H.245、H.323 等協(xié)議，通常采用分級網(wǎng)守的組網(wǎng)方式實現(xiàn)。

H.323 多點控制單元（MCU）是構(gòu)成多點會議的終端設(shè)備，主要包括兩部分：多點控制（MC）和多點處理（MP）。MCU 對 H.323 會議終端的所有信令和媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與轉(zhuǎn)發(fā)。

H.323 終端是直接面向用戶，提供雙向?qū)崟r通信的節(jié)點設(shè)備，如 IP 電話機、PC 軟電話、多媒體終端等。而模擬電話則是通過網(wǎng)關(guān)接入 H.323 系統(tǒng)的。

SIP協(xié)議

SIP 協(xié)議是類似于超文本傳送協(xié)議（HTTP）的基于文本的信令協(xié)議，充分利用 HTTP 幀中的頭域、認(rèn)證機制、編碼規(guī)則以及錯誤代碼等。 采用客戶SIP端/服務(wù)器（CS，Client/Server）的控制方式進(jìn)行信息交換 ， 并采用會話描述協(xié)議（SDP）進(jìn)行媒體及會話能力的描述。

H.323 協(xié)議和 SIP 協(xié)議都能通過 IP 網(wǎng)實現(xiàn)建立、維持、監(jiān)控和終止設(shè)備間的連接過程，在功能實現(xiàn)層面是完全相同的，但在協(xié)議本身實現(xiàn)的過程卻有較大的區(qū)別 。

編碼方式：H.323 協(xié)議采用了抽象語法標(biāo)記（ASN.1）的二進(jìn)制編碼方式，信令復(fù)雜、不直觀；SIP 協(xié)議采用的是文本編碼方式，頭域含義一目了然，如 From、To 等域名，所以消息非常簡單。

地址格式：H.323 支持多種地址格式，有H.323-ID、E.164-ID、電子郵件（Email）身份標(biāo)識、統(tǒng) 一 資 源 定 位 符 （ URL ） 標(biāo) 識 、 傳 送 身 份 標(biāo) 識等地址類型；而 SIP 協(xié)議支持的地址類型主要是類似于 Email 形式的 SIP URL 格式。

控制消息：H.323 的呼叫控制信令包括注冊、認(rèn)證、狀態(tài)消息和 H.225 控制消息呼叫信令； SIP采用 SIP 消息。

會話能力協(xié)商：H.323 采用 H.254 協(xié)議來進(jìn)行能力協(xié)商的會話控制，媒體參數(shù)協(xié)商信令和呼叫建立過程是分開進(jìn)行的；而 SIP 采用的是 SDP 進(jìn)行媒體及會話能力的描述，其會話請求過程和媒體參數(shù)協(xié)商是同時進(jìn)行的。

呼叫建立過程：H.323 的呼叫建立涉及 3 條信令：用于終端與網(wǎng)守之間注冊、授權(quán)、改變帶寬、脫 離 解 除 等 過 程 的 RAS（Registration AdmissionStatus）信令；用于建立兩個終端之間連接的 H.225呼叫信令；用于傳送終端間的主從判別、能力交換、邏輯信道的打開和關(guān)閉、模式參數(shù)請求等的 H.245控制信令，H.323 的呼叫建立時間較長。

SIP 是基于文本的 CS 模式的協(xié)議，利用請求、響應(yīng)、證實的機制實現(xiàn)會話控制，呼叫控制的信息是封裝在 SIP 消息的報頭里面，呼叫建立過程相對較短，簡單明了。

VoIP的優(yōu)點

在日常的工作中我們經(jīng)常因為停電和話費支付問題在使用傳統(tǒng)模擬電話機的時候產(chǎn)生一些困擾。比如電話線潮濕影響了語音通話質(zhì)量；船舶樓宇之間無法構(gòu)架實體的電話線路；長途連線產(chǎn)生的巨額費用等等。這些問題將因為VoIP的誕生迎刃而解。這個新技術(shù)，新產(chǎn)品的確讓很多的中小型企業(yè)起死回生，而其帶來的優(yōu)點不僅僅只是節(jié)約了成本，還從其他方面給傳統(tǒng)的通訊方式帶來了一次革命。以下就是總結(jié)的幾個VoIP網(wǎng)絡(luò)電話的優(yōu)點：①去除或者減少了各個部門、不同分支機構(gòu)間的辦公室“內(nèi)部”費用。②避免現(xiàn)存的PBX硬件的技術(shù)支持合同與業(yè)務(wù)。③去除持續(xù)的虛擬交換機業(yè)務(wù)需求及費用。④通過增加、移除以及改變減少成本，降低硬件成本來最終減少膨脹的費用。⑤減少獨立語音消息系統(tǒng)的持續(xù)費用。⑥通過給度假或者遠(yuǎn)程工作的員工提供同辦公室內(nèi)部員工相同的集成能力來提供生產(chǎn)利潤。⑦減少通過電話與消息系統(tǒng)的培訓(xùn)與學(xué)習(xí)。⑧經(jīng)濟有效地執(zhí)行唯一的消息。

應(yīng)用

長江上海通信管理局經(jīng)過多年的實驗研究在應(yīng)用VoIP處在行業(yè)領(lǐng)先的位置上。最簡單的，我們將連接兩臺VoIP設(shè)備的WAN（RJ45）口與電腦相連進(jìn)行配置。將電腦IP與VoIP設(shè)備配成一個網(wǎng)段后進(jìn)行配置VoIP的FXO和FXS口。使用時將配置好的VoIP的RJ45接入網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，RJ11口接入話機，即可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通話功能。同時結(jié)合海事衛(wèi)星系統(tǒng)經(jīng)過長期測試，實現(xiàn)了VoIP在海事衛(wèi)星通信中的增值應(yīng)用，用戶只要在電腦上安裝一種VoIP軟件或使用硬電話，就可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行衛(wèi)星通話，保障質(zhì)量的同時能夠?qū)崿F(xiàn)短碼撥號、最大程度的降低成本。

VoIP還在船舶通信、船舶安全航行、提高船舶交通效率等方面發(fā)揮著重大作用。VHF通信子系統(tǒng)作為船岸通信的重要組成部分，在傳統(tǒng)的VHF通信系統(tǒng)中，語音采用專線進(jìn)行傳輸，帶寬資源浪費嚴(yán)重，VHF系統(tǒng)的覆蓋范圍受到限制。傳統(tǒng)VHF通信系統(tǒng)已經(jīng)日漸滿足不了船岸通信的發(fā)展要求。將VoIP技術(shù)引進(jìn)VHF技術(shù)是VHF發(fā)展的趨勢，目前技術(shù)還不成熟，尚存在很多問題。

結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)和3G技術(shù)的日益更新，利用網(wǎng)絡(luò)撥打電話的方式越來越被人們接受和使用。在寬帶接入日益增加的今天，將有越來越多的公司推出網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)，而VoIP技術(shù)與傳統(tǒng)電話的競爭，也將在未來五年達(dá)到白熱化。VoIP可以極大地提高通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)能力，大大降低建網(wǎng)成本和網(wǎng)絡(luò)運維成本，并且便于業(yè)務(wù)合成，能夠生成數(shù)量眾多的電信業(yè)務(wù)網(wǎng)，根據(jù)用戶需求不斷提供各種新業(yè)務(wù)，因此基于VoIP的新型電話是發(fā)展方向。可以預(yù)見，未來的電信業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)多元化格局。