通信与网络中的IP电话及其仍需解决的问题
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2020-12-08
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通信与网络中的通信与网络中的IP电话及其仍需解决的问题电话及其仍需解决的问题
随着光网络的飞速发展和数字传输技术的应用，原来在数据通信网中被视为应用"瓶颈"的带宽和服务质量等问题
一一得到解决，推动了IP技术的飞速发展，带动各种应用向IP靠拢，IP电话（又称IP Phone或VoIP）业务就是
其中一个典型的应用。 一. IP电话的概念 IP电话是一种利用因特网技术或网络进行语音通信的新业
务。从网络组织来看，目前比较流行的方式有两种：一种是利用因特网进行的语音通信，我们称之为网络电
话；另一种是利用IP技术，电信运行商之间通过专线点对点连结进行的语音通信，有人称之为经济电话或廉价
电话。两者比较，前者具有投资省，价格低等优势，但存在着无服务等级和全程通话质量不能保
随着光网络的飞速发展和数字传输技术的应用，原来在数据通信网中被视为应用"瓶颈"的带宽和服务质量等问题一一得到解
决，推动了IP技术的飞速发展，带动各种应用向IP靠拢，IP电话（又称IP Phone或VoIP）业务就是其中一个典型的应用。
一 一. IP电话的概念电话的概念
IP电话是一种利用因特网技术或网络进行语音通信的新业务。从网络组织来看，目前比较流行的方式有两种：一种是利用
因特网进行的语音通信，我们称之为网络电话；另一种是利用IP技术，电信运行商之间通过专线点对点连结进行的语音通信，
有人称之为经济电话或廉价电话。两者比较，前者具有投资省，价格低等优势，但存在着无服务等级和全程通话质量不能保证
等重要缺陷。该方式多为计算机公司和数据网络服务公司所采纳。后者相对于前者来讲投资较大，价格较高，但因其是专门用
于电话通信的，所以有一定的服务等级，全程通话质量也有一定保证。该方式多为电信运行商所采纳。
IP电话与传统电话具有明显区别。首先，传统电话使用公众电话网作为语音传输的媒介；而IP电话则是将语音信号在公众
电话网和因特网之间进行转换，对语音信号进行压缩封装，转换成 IP包，同时，I
P技术允许多个用户共用同一带宽资源，改变了传统电话由单个用户独占一个信道的方式，节省了用户使用单独信道的费
用。经过IP电话系统的转换及压缩处理，每个普通电话传输速率约占用８～11kb/s带宽，因此在与普通电信网同样使用传输
速率为64kb/s的带宽时，IP电话数是原来的 5～8倍。其次，由于技术和市场的推动，将语音转化成IP包的技术已变得更为实
用、便宜，同时，IP电话的核心元件之一数字信号处理器的价格在下降，从而使电话费用大大降低，这一点在国际电话通信费
用上尤为明显，这也是IP电话迅速发展的重要原因。
二 二. IP电话的基本结构电话的基本结构
IP电话的基本结构由网关（GW）和网守（GK）两部分构成。网关的主要功能是信令处理、H.323协议处理、语音编解码
和路由协议处理等，对外分别提供与PSTN网连接的中继接口以及与IP网络连接的接口。网守的主要功能是用户认证、地址解
析、带宽管理、路由管理、安全管理和区域管理。一个典型的呼叫过程是：呼叫由PSTN语音交换机发起，通过中继接口接入
到网关，网关获得用户希望呼叫的被叫号码后，向网守发出查询信息，网守查找被叫网守的IP地址，并根据网络资源情况来判
断是否应该建立连接。如果可以建立连接，则将被叫网守的IP地址通知给主叫网关，主叫网关在得到被叫网关的IP地址后，通
过IP网络与对方网关建立起呼叫连接，被叫侧网关向PSTN网络发起呼叫并由交换机向被叫用户振铃，被叫摘机后，被叫侧网
关和交换机之间的话音通道被连通，网关之间则开始利用H.245协议进行能力交换，确定通话使用的编解码，在能力交换完成
后，主被叫方即可开始通话。
三 三. IP电话的种类电话的种类
IP电话有以下几种：电话到电话、电话到PC、PC到电话和PC到PC。
（1）PC到PC：最初IP电话方式主要是PC到PC，利用IP地址进行呼叫，通过语音压缩、打包传送方式，实现因特网上
PC机间的实时话音传送，话音压缩、编解码和打包均通过PC上的处理器、声卡、网卡等硬件资源完成，这种方式和公用电话
通信有很大的差异，且限定在因特网内，所以有很大的局限性。
（2）电话到电话：电话到电话即普通电话经过电话交换机连到IP电话网关，用电话号码穿过IP网进行呼叫，发送端网关
鉴别主叫用户，翻译电话号码/网关IP地址，发起IP电话呼叫，连接到最靠近被叫的网关，并完成话音编码和打包，接收端网
关实现拆包、解码和连接被叫。
（3）电话到PC或 PC到电话：电话到PC是由网关来完成IP地址和电话号码的对应和翻译，以及话音编解码和打包。
四 四. IP电话的关键技术电话的关键技术
传统的IP网络主要是用来传输数据业务，采用的是尽力而为的、无连接的技术，因此没有服务质量保证，存在分组丢失、
失序到达和时延抖动等情况。但话音属于实时业务，对时序、时延等有严格的要求。因此必须采取特殊措施来保障一定的业务
质量。IP电话的关键技术包括：信令技术、编码技术、实时传输技术、服务质量（QoS）保证技术、以及网络传输技术等。
1.信令技术信令技术
信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，目前被广泛接受的VoIP控制信令体系包括ITU-T的H.323系列和IETF的会
话初始化协议SIP。ITU-T的H.323系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其他分组网络上多媒体通信的协议及其规程。
H.323标准是局域网、广域网、 Intranet和Internet上的多媒体提供技术基础保障。H.323是ITU-T有关多媒体通信的一个协议
集。H.323提供设备之间、高层应用之间和提供商之间的互操作性。它不依赖于网络结构，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。H.323具备相当的灵活性，支持包含不同功能的节点之间的会议和不同网络之间的会议。H.323
建议的多媒体会议系统中的信息流包括音频、视频、数据和控制信息。信息流采用H.225.0建议方式来打包和传送。H.323呼
叫建立过程涉及到三种信令：ＲＡS信令（R=注册：Registration、A=许可：Admission和S=状态： Status），H.225.0呼叫
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