寬帶IP電話技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

  　　隨著Internet的不斷深入應(yīng)用與發(fā)展，IP over寬帶上的各種新技術(shù)層出不窮，ISP、ICP、ASP等網(wǎng)絡(luò)公司不斷涌現(xiàn)，推動(dòng)著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)持續(xù)快速增長(zhǎng)，其業(yè)務(wù)大有超過(guò)普通PSTN業(yè)務(wù)的趨勢(shì)。IP將成為未來(lái)信息通信的主導(dǎo)技術(shù)，各種業(yè)務(wù)可由IP包來(lái)承載（Everything over IP），而IP信息流又可以在各種傳輸媒體中傳送（IP over Everything），并以IP網(wǎng)為基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、話音、圖像業(yè)務(wù)整合和網(wǎng)絡(luò)融合。采用NGN來(lái)構(gòu)建新一代信息網(wǎng)絡(luò)，以提供話音、數(shù)據(jù)和圖像等綜合服務(wù)，將成為人們追求的目標(biāo)，代表著21世紀(jì)新一代通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。寬帶IP電話（注：文中所提的寬帶IP電話泛指普通IP電話和IP可視電話）是在這一新網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)展起來(lái)的具有代表性的應(yīng)用技術(shù)之一。

　　1 寬帶IP電話的關(guān)鍵技術(shù)

　　寬帶IP電話是建立在IP技術(shù)上的分組化、數(shù)字化傳輸技術(shù)，簡(jiǎn)單的說(shuō)也就是：通過(guò)語(yǔ)音或/和圖像壓縮算法對(duì)語(yǔ)音或/和圖像數(shù)據(jù)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行壓縮編碼處理，然后把這些語(yǔ)音數(shù)據(jù)按IP等相關(guān)通信協(xié)議進(jìn)行打包，經(jīng)過(guò)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包傳輸?shù)浇邮盏?，再把這些語(yǔ)音或/和圖像數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼解壓處理后，恢復(fù)成原來(lái)的語(yǔ)音或/和圖像信號(hào)，從而達(dá)到由IP網(wǎng)絡(luò)傳送語(yǔ)音或/和圖像的目的。寬帶IP電話極大的改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，大大降低了通信的費(fèi)用，它的廣泛應(yīng)用也促進(jìn)了寬帶多媒體應(yīng)用的發(fā)展。其最大的優(yōu)勢(shì)是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環(huán)境，提供比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)更多、更好的服務(wù)。

　　寬帶IP電話的關(guān)鍵技術(shù)包括：信令技術(shù)、編碼技術(shù)、實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)、服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證技術(shù)、以及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、集成電路發(fā)展技術(shù)等。

　　（1）信令技術(shù)，信令技術(shù)保證電話呼叫的順利實(shí)現(xiàn)和語(yǔ)音或/和圖像質(zhì)量，目前廣泛使用的信令體系包括ITU-T的H.323系列和IETF的會(huì)話初始化協(xié)議STP及媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議MGCP/H.248。

　　（2）編解碼技術(shù)，編解碼技術(shù)是IP電話技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。目前語(yǔ)音編解碼所使用的主要技術(shù)有ITU-T G.729、G.723(G.723.1)等，圖像編解碼技術(shù)有ITU-T H.263/H.261。

　?。?）實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)，實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)主要是采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP。RTP是提供端到的包括音視頻在內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送的協(xié)議。RTP提供了時(shí)間戳和控制不同數(shù)據(jù)流同步特性的機(jī)制，可以讓接收端重組發(fā)送端的數(shù)據(jù)包，可以提供接收端到多點(diǎn)發(fā)送組的服務(wù)質(zhì)量反饋。

　　（4）服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證技術(shù)，IP電話中主要采用資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）以及進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控的實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP來(lái)避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，保障網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量。

　　（5）網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，寬帶IP電話中網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)主要是IP、TCP和UDP，此外還包括網(wǎng)關(guān)互聯(lián)技術(shù)、路由選擇技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)以及安全認(rèn)證和計(jì)費(fèi)技術(shù)等。

　?。?）集成電路發(fā)展技術(shù)，集成電路技術(shù)發(fā)展的如何也直接影響寬帶IP電話的發(fā)展。由于需要進(jìn)行語(yǔ)音或/和圖像的數(shù)據(jù)壓縮，因此必須有高速度、大容量的DSP或?qū)Ｓ眉呻娐分С郑挥捎谛枰喙δ艿目刂?、任?wù)的協(xié)調(diào)，因此必須有更快、更復(fù)雜、功能更強(qiáng)的CPU支持。

　　2 寬帶IP電話的現(xiàn)狀

　　近幾年，隨著電信增值業(yè)務(wù)和寬帶接入的迅猛發(fā)展，各大運(yùn)營(yíng)商都建成自己全國(guó)范圍的IP電話網(wǎng)，為寬帶IP電話提供了發(fā)展平臺(tái)，其發(fā)展十分迅速。國(guó)內(nèi)外許多公司、大學(xué)、研究所紛紛加入其行列，其高、中、低檔方案、產(chǎn)品的分類也特別突出。對(duì)于普通IP電話，低端產(chǎn)品的方案主要有美國(guó)的Centrality Communications、MamaKall Communication Inc.、高端產(chǎn)品的方案主要有美國(guó)的Polycom、TI、思科、挪威的TANDBERG。對(duì)于IP可視電話，中低端產(chǎn)品的方案主要有韓國(guó)C&S、PHILIPS、ADI、華邦等，高端產(chǎn)品的方案主要有美國(guó)的Polycom、挪威的TANDBERG。國(guó)內(nèi)外許多廠家大部分都是采用他們的方案進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，進(jìn)而形成自己的產(chǎn)品。

　　由于寬帶IP電話是近幾年才發(fā)展起來(lái)的新產(chǎn)品，其技術(shù)核心使用的是比較成熟的H.323協(xié)議。ITU的H.323系列建議定義了在無(wú)業(yè)務(wù)質(zhì)量保證的因特網(wǎng)或其它分組網(wǎng)絡(luò)上多媒體通信的協(xié)議及其規(guī)程。H.323標(biāo)準(zhǔn)是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、INTRANET和Internet上的多媒體提供技術(shù)基礎(chǔ)保障，其編碼機(jī)制，協(xié)議范圍和基本操作類似于ISDN的Q.931信令協(xié)議的簡(jiǎn)化版本，并采用了比較傳統(tǒng)的電話交換的方法。相關(guān)的協(xié)議包括用于控制的H.245，用于建立連接的H.225.0，用于大型會(huì)議的H.332，用于補(bǔ)充業(yè)務(wù)的H.450.1、H.450.2和H.450.3，有關(guān)安全的H.235，與電容交換業(yè)務(wù)互操作的H.246等。H.323提供設(shè)備之間、高層應(yīng)用之間和操作商之間的互操作性。它不依賴于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)，支持多點(diǎn)功能、組播和帶寬管理。H.323具備相當(dāng)?shù)撵`活性，支持包含不同功能的節(jié)點(diǎn)之間的會(huì)議和不同網(wǎng)絡(luò)之間的會(huì)議。H.323建議的多媒體會(huì)議系統(tǒng)中的信息流包括音頻、視頻、數(shù)據(jù)和控制信息。信息流采用H.225.0建議方式來(lái)打包和傳送。

　　由于H.323比較成熟，又有開(kāi)放的源代碼，因此新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度很快，但是H.323標(biāo)準(zhǔn)是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、INTRANET和Internet上的多媒體通信的協(xié)議及其規(guī)程，并無(wú)QoS保證。依照其開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品雖然能夠較好地應(yīng)用在寬帶網(wǎng)上，但具沒(méi)有更多地去考慮如何與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)如PSTN等的協(xié)議，也沒(méi)有認(rèn)真的考慮各大運(yùn)營(yíng)商之間網(wǎng)絡(luò)壁壘，因此目前的寬帶IP電話從技術(shù)和使用上來(lái)講，都存在著不如人意的地方。

　　（1）系統(tǒng)復(fù)雜

　　由于H.323是一個(gè)龐大的體系結(jié)構(gòu)，提供了多媒體通信需要的所有子協(xié)議，其控制協(xié)議非常復(fù)雜，且建立呼叫的時(shí)間比較長(zhǎng)，因此程序量很大，造成了需要大規(guī)模集成電路的復(fù)雜度，使用、配置很麻煩，且不宜擴(kuò)展。

　　（2）互通互連

　　雖然H.323比較成熟，但各個(gè)方案提供商和生產(chǎn)廠家對(duì)其理解有一定的差異，因此，不同方案提供商和生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品還存在互通性問(wèn)題。

　?。?）平臺(tái)的適應(yīng)性

　　由于各運(yùn)營(yíng)平臺(tái)是由不同的公司研究開(kāi)發(fā)，又各有自己的特色，因此現(xiàn)在也存在同一品牌的產(chǎn)品在相同的配制下甚至不能在不同的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)上工作，給用戶造成沒(méi)必要的麻煩。

　　（4）融入其它網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題

　　目前寬帶IP電話在設(shè)計(jì)時(shí)雖然考慮到了如何融入PSTN網(wǎng)中，但是其設(shè)計(jì)思想是為了設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，并沒(méi)有真正從使用者的角度去考慮。最典型的是雖然有的寬帶須在帶電的情況下轉(zhuǎn)換到普通電話功能，雖然，這是決不必要的，PSTN本身就有供電，如果只是撥打普通電話，沒(méi)有必要打開(kāi)本機(jī)所帶電源。

　?。?）圖像質(zhì)量問(wèn)題

　　這一點(diǎn)主要針對(duì)寬帶IP可視電話而言。雖然總的帶寬是夠的，但是每個(gè)用戶使用時(shí)其帶寬又是動(dòng)態(tài)分配的，如果僅僅是在中小局域網(wǎng)內(nèi)部，質(zhì)量還是可以的，但許多情況是在公網(wǎng)上，帶寬得不到保證，因此面部模糊、馬賽克現(xiàn)象就表現(xiàn)的比較突出。

　　（6）穿NAT和防火墻問(wèn)題

當(dāng)遠(yuǎn)端某寬帶IP電話撥打某一局域網(wǎng)內(nèi)部的某一寬帶IP電話時(shí)，如何穿過(guò)NAT和防火墻而透明地連通，目前的寬帶IP電話產(chǎn)品在這方面做的還是很不夠。

　　（7）接入和認(rèn)證方式的適應(yīng)性問(wèn)題

　　目前可以解決常用的接入方式，如ADSL、Cable Modem、LAN等；認(rèn)證方式適應(yīng)DHCP、PPPOE等，但WEB認(rèn)證方式卻都沒(méi)有很好地解決，而WEB認(rèn)證方式的使用越來(lái)越廣泛。

　?。?）使用問(wèn)題

　　當(dāng)設(shè)置完成后，所有的寬帶IP電話的使用總體上來(lái)說(shuō)基本上都是比較方便的，但是，每次更換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時(shí)，必須由專業(yè)人員設(shè)置，很不方便。

　　3 寬帶IP電話的發(fā)展

　　隨著寬帶IP電話走向市場(chǎng)，寬帶IP電話運(yùn)營(yíng)商為使其服務(wù)受用戶青睞，除提供話音郵件、呼叫等待和高速接入服務(wù)外，將推出更多新的應(yīng)用，其技術(shù)更加先進(jìn)，價(jià)格更加適合。

　　（1）協(xié)議的發(fā)展

　　H.323體系結(jié)構(gòu)龐大，提供了多媒體通信需要的所有子協(xié)議，但這些協(xié)議之間沒(méi)有清晰的界隔；有些業(yè)務(wù)需要在多個(gè)協(xié)議之間交互才能完成，因此顯得十分復(fù)雜且無(wú)QoS保證。而隨后發(fā)展起來(lái)的SIP協(xié)議繼承了Internet協(xié)議和H.323的一些優(yōu)點(diǎn)，其復(fù)雜度要低得多，SIP協(xié)議在設(shè)計(jì)上充分考慮了協(xié)議的可擴(kuò)展性，遵循了PEP（Protocol Extersion Protocol）協(xié)議擴(kuò)展性協(xié)議，SIP協(xié)議可以通過(guò)其功能強(qiáng)大的第三方呼叫控制機(jī)制很容易地實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)。其本身就實(shí)現(xiàn)了主叫和被叫與呼叫發(fā)起者或和呼叫控制者的分離。在這一點(diǎn)上，SIP協(xié)議非常適合于NGN的設(shè)計(jì)思想：交換與業(yè)務(wù)相分離。因此，隨著SIP協(xié)議的不斷完善，寬帶IP電話在協(xié)議方面將會(huì)向著SIP協(xié)議的使用而發(fā)展。

　　（2）互通互連

　　大家知道，不同協(xié)議的互通是通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)存的電話網(wǎng)絡(luò)包括傳統(tǒng)的PSTN、遵循H.323的IP電話網(wǎng)絡(luò)和Internet電話網(wǎng)絡(luò)，它們內(nèi)部之間和相互之間都需要進(jìn)行信令互通，可以相互穿越建立、控制管理及拆除呼叫；需要進(jìn)行媒體互通互譯，可以對(duì)各種編碼格式的媒體類型作轉(zhuǎn)換；又由于在現(xiàn)有電話網(wǎng)中，主要采用共路信令，信令傳輸與媒體傳輸相分離，還需要溝通媒體網(wǎng)關(guān)功能和信令網(wǎng)關(guān)的媒體網(wǎng)關(guān)控制器。所以總的看來(lái)，Internet電話網(wǎng)關(guān)至少有三個(gè)互相獨(dú)立的功能單元，它們是完成信令或協(xié)議轉(zhuǎn)換的信令網(wǎng)關(guān)功能SG（signaling gateway）、配合信令網(wǎng)關(guān)的媒體網(wǎng)關(guān)控制功能MGC（media gateway controller）和完成媒體轉(zhuǎn)換的媒體網(wǎng)關(guān)功能MG（media gateway）。因此，寬帶IP電話將來(lái)的發(fā)展不管是其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部之間，還是不同網(wǎng)絡(luò)之間，其互通性將會(huì)得到很好的解決。

　?。?）賦予呼叫中心網(wǎng)絡(luò)能力

　　寬帶IP電話一種新的應(yīng)用是賦予普通電話以寬帶IP能力。例如，Aplio公司最近推出的Aplio/Phone2.0能將普通電話連接至Internet，并能與兼容H.323標(biāo)準(zhǔn)的IP電話和會(huì)議軟件結(jié)合使用。還有一些廠商（如美國(guó)Essl科技公司等）開(kāi)始推出寬帶IP電話產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能讓用戶使用同一條電話線打電話和接入網(wǎng)站，并在呼叫中心向代理商傳送為用戶服務(wù)的在線請(qǐng)求，因此，用戶無(wú)需斷開(kāi)與Internet的連接就能獲得對(duì)代理商的實(shí)時(shí)接入。由于呼叫中心在眾多企業(yè)中起著為用戶提供服務(wù)的重要作用，所以網(wǎng)絡(luò)化的呼叫中心將會(huì)得到普遍應(yīng)用。一體化消息傳送是讓用戶通過(guò)一部電話或PC接入E-mail、傳真和尋呼消息。這種一體化的消息接入服務(wù)現(xiàn)在盡管還不普遍，但是經(jīng)營(yíng)IP電話網(wǎng)絡(luò)的人士認(rèn)為，在今后幾年內(nèi)將會(huì)成為重要的服務(wù)方式。一些寬帶IP電話廠商正在開(kāi)發(fā)能提供一體化消息服務(wù)的產(chǎn)品。

　?。?）透明傳輸

　　隨著Internet的快速發(fā)展，寬帶IP電話等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的應(yīng)用迅速普及。隨著這些技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，要求網(wǎng)絡(luò)能夠透明傳輸，因此一些現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)的沖突也突顯了出來(lái)。比如當(dāng)前一些網(wǎng)絡(luò)實(shí)體（如防火墻和NAT）限制端到端的分組（包）通過(guò)，無(wú)法很好地保證正常通信。因此，寬帶IP電話等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品必須解決好這個(gè)問(wèn)題。

　　（5）寬帶認(rèn)證和接入方式的發(fā)展

　　目前寬帶IP電話可以解決常用的寬帶認(rèn)證問(wèn)題，如DHCP、PPPOE等，但對(duì)WEB認(rèn)證方式卻都沒(méi)有很好地解決，而WEB認(rèn)證方式的使用越來(lái)越廣泛，也越來(lái)越得到更多的設(shè)備廠商支持，特別受到運(yùn)營(yíng)商的青睞，因此寬帶IP電話認(rèn)證的發(fā)展將會(huì)更多的采用數(shù)據(jù)流和控制流分開(kāi)的認(rèn)證方式。

　　接入方式上，除滿足目前的接入方式外，寬帶IP電話將會(huì)向著WLAN和其它新的接入方式發(fā)展。

　　（6）圖像質(zhì)量問(wèn)題

　　這一點(diǎn)主要針對(duì)寬帶IP可視電話而言。目前影響圖像質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵因素主要有傳輸帶寬和圖像壓縮算法。從帶寬上來(lái)說(shuō)，如果僅僅是在中小局域網(wǎng)內(nèi)部，帶寬足夠，圖像質(zhì)量還是可以的；許多情況是在公網(wǎng)上，雖然 總的帶寬是夠的，但是每個(gè)用戶使用時(shí)其帶寬又是動(dòng)態(tài)分配的，帶寬得不到保證，因此洗 臉、馬賽克現(xiàn)象就表現(xiàn)的比較突出，因此研究、應(yīng)用新的圖像壓縮算法就成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。H.264是ITU新推出的一種圖像壓縮算法，在相同的傳輸帶寬下，圖像質(zhì)量可以提高一倍，非常適合于寬帶IP可視電話。

　　（7）方便使用

　　從上面寬帶IP電話的現(xiàn)狀現(xiàn)看，無(wú)論使用H.323還是使用SIP技術(shù)，由于近期開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)速度很快，更多的側(cè)重于產(chǎn)品的功能，而沒(méi)有更好地考慮用戶的方便使用要求，因此目前的產(chǎn)品其使用性對(duì)用戶來(lái)說(shuō)都顯得很復(fù)雜，很來(lái)在用戶的使用上將會(huì)向著智能化、傻瓜型發(fā)展，使用戶使用起來(lái)就像目前的普通電話一樣方便。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一性

　　目前運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)雜亂無(wú)章，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響制約著寬帶IP電話的發(fā)展，有鑒于此，國(guó)際國(guó)內(nèi)電信組織促進(jìn)各廠商使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，不僅要使寬帶IP電話產(chǎn)品的互通，還要使寬帶IP電話能與現(xiàn)有的傳統(tǒng)電話很好地“合作”。此外，使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議還有利于各廠商開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出開(kāi)放的應(yīng)用程序，服務(wù)IP電話系統(tǒng)。由于寬帶IP電話網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性，用戶今后可以隨時(shí)買到最選進(jìn)的程序或者自己編寫(xiě)需要的程序，而不是必須依賴于霜些廠商，增大了用戶應(yīng)用的自由度。

　　目前符合H.323的寬帶IP電話已經(jīng)出現(xiàn)了不少產(chǎn)品，但SIP的簡(jiǎn)單、靈活等特點(diǎn)正吸引著越來(lái)越多的設(shè)備廠商關(guān)注和支持，符合SIP的寬帶IP電話并逐漸成為未來(lái)發(fā)展的方向，隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷改進(jìn)和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步統(tǒng)一，寬帶IP電話將逐漸替代現(xiàn)有的PSTN電話，使未來(lái)的通信發(fā)生革命性的變化。

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