寬帶IP電話(huà)技術(shù)的現狀與發(fā)展

  　　隨著(zhù)Internet的不斷深入應用與發(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，推動(dòng)著(zhù)數據業(yè)務(wù)持續快速增長(cháng)，其業(yè)務(wù)大有超過(guò)普通PSTN業(yè)務(wù)的趨勢。IP將成為未來(lái)信息通信的主導技術(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，最終實(shí)現數據、話(huà)音、圖像業(yè)務(wù)整合和網(wǎng)絡(luò )融合。采用NGN來(lái)構建新一代信息網(wǎng)絡(luò )，以提供話(huà)音、數據和圖像等綜合服務(wù)，將成為人們追求的目標，代表著(zhù)21世紀新一代通信網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展方向。寬帶IP電話(huà)（注：文中所提的寬帶IP電話(huà)泛指普通IP電話(huà)和IP可視電話(huà)）是在這一新網(wǎng)絡(luò )時(shí)代發(fā)展起來(lái)的具有代表性的應用技術(shù)之一。

　　1 寬帶IP電話(huà)的關(guān)鍵技術(shù)

　　寬帶IP電話(huà)是建立在IP技術(shù)上的分組化、數字化傳輸技術(shù)，簡(jiǎn)單的說(shuō)也就是：通過(guò)語(yǔ)音或/和圖像壓縮算法對語(yǔ)音或/和圖像數據按相關(guān)標準協(xié)議進(jìn)行壓縮編碼處理，然后把這些語(yǔ)音數據按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 )把數據包傳輸到接收地，再把這些語(yǔ)音或/和圖像數據包進(jìn)行解碼解壓處理后，恢復成原來(lái)的語(yǔ)音或/和圖像信號，從而達到由IP網(wǎng)絡(luò )傳送語(yǔ)音或/和圖像的目的。寬帶IP電話(huà)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用，它的廣泛應用也促進(jìn)了寬帶多媒體應用的發(fā)展。其最大的優(yōu)勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環(huán)境，提供比傳統業(yè)務(wù)更多、更好的服務(wù)。

　　寬帶IP電話(huà)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。

　?。?）信令技術(shù)，信令技術(shù)保證電話(huà)呼叫的順利實(shí)現和語(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(huà)初始化協(xié)議STP及媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議MGCP/H.248。

　?。?）編解碼技術(shù)，編解碼技術(shù)是IP電話(huà)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的實(shí)時(shí)數據傳送的協(xié)議。RTP提供了時(shí)間戳和控制不同數據流同步特性的機制，可以讓接收端重組發(fā)送端的數據包，可以提供接收端到多點(diǎn)發(fā)送組的服務(wù)質(zhì)量反饋。

　?。?）服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證技術(shù)，IP電話(huà)中主要采用資源預留協(xié)議（RSVP）以及進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量監控的實(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。

　?。?）網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)，寬帶IP電話(huà)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)以及安全認證和計費技術(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(huà)的發(fā)展。由于需要進(jìn)行語(yǔ)音或/和圖像的數據壓縮，因此必須有高速度、大容量的DSP或專(zhuān)用集成電路支持；由于需要更多功能的控制、任務(wù)的協(xié)調，因此必須有更快、更復雜、功能更強的CPU支持。

　　2 寬帶IP電話(huà)的現狀

　　近幾年，隨著(zhù)電信增值業(yè)務(wù)和寬帶接入的迅猛發(fā)展，各大運營(yíng)商都建成自己全國范圍的IP電話(huà)網(wǎng)，為寬帶IP電話(huà)提供了發(fā)展平臺，其發(fā)展十分迅速。國內外許多公司、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(lèi)也特別突出。對于普通IP電話(huà)，低端產(chǎn)品的方案主要有美國的Centrality Communications、MamaKall Communication Inc.、高端產(chǎn)品的方案主要有美國的Polycom、TI、思科、挪威的TANDBERG。對于IP可視電話(huà)，中低端產(chǎn)品的方案主要有韓國C&S、PHILIPS、ADI、華邦等，高端產(chǎn)品的方案主要有美國的Polycom、挪威的TANDBERG。國內外許多廠(chǎng)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(huà)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)議及其規程。H.323標準是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、INTRANET和Internet上的多媒體提供技術(shù)基礎保障，其編碼機制，協(xié)議范圍和基本操作類(lèi)似于ISDN的Q.931信令協(xié)議的簡(jiǎn)化版本，并采用了比較傳統的電話(huà)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提供設備之間、高層應用之間和操作商之間的互操作性。它不依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò )結構，獨立于操作系統和硬件平臺，支持多點(diǎn)功能、組播和帶寬管理。H.323具備相當的靈活性，支持包含不同功能的節點(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 )議系統中的信息流包括音頻、視頻、數據和控制信息。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標準是局域網(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用在寬帶網(wǎng)上，但具沒(méi)有更多地去考慮如何與現有通信網(wǎng)絡(luò )如PSTN等的協(xié)議，也沒(méi)有認真的考慮各大運營(yíng)商之間網(wǎng)絡(luò )壁壘，因此目前的寬帶IP電話(huà)從技術(shù)和使用上來(lái)講，都存在著(zhù)不如人意的地方。

　?。?）系統復雜

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

　?。?）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(chǎng)家對其理解有一定的差異，因此，不同方案提供商和生產(chǎn)廠(chǎng)家的產(chǎn)品還存在互通性問(wèn)題。

　?。?）平臺的適應性

　　由于各運營(yíng)平臺是由不同的公司研究開(kāi)發(fā)，又各有自己的特色，因此現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營(yíng)平臺上工作，給用戶(hù)造成沒(méi)必要的麻煩。

　?。?）融入其它網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題

　　目前寬帶IP電話(huà)在設計時(shí)雖然考慮到了如何融入PSTN網(wǎng)中，但是其設計思想是為了設計而設計，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換到普通電話(huà)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(huà)，沒(méi)有必要打開(kāi)本機所帶電源。

　?。?）圖像質(zhì)量問(wèn)題

　　這一點(diǎn)主要針對寬帶IP可視電話(huà)而言。雖然總的帶寬是夠的，但是每個(gè)用戶(hù)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、馬賽克現象就表現的比較突出。

　?。?）穿NAT和防火墻問(wèn)題

當遠端某寬帶IP電話(huà)撥打某一局域網(wǎng)內部的某一寬帶IP電話(huà)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(huà)產(chǎn)品在這方面做的還是很不夠。

　?。?）接入和認證方式的適應性問(wèn)題

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

　?。?）使用問(wèn)題

　　當設置完成后，所有的寬帶IP電話(huà)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(zhuān)業(yè)人員設置，很不方便。

　　3 寬帶IP電話(huà)的發(fā)展

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

　?。?）協(xié)議的發(fā)展

　　H.323體系結構龐大，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)，其復雜度要低得多，SIP協(xié)議在設計上充分考慮了協(xié)議的可擴展性，遵循了PEP（Protocol Extersion Protocol）協(xié)議擴展性協(xié)議，SIP協(xié)議可以通過(guò)其功能強大的第三方呼叫控制機制很容易地實(shí)現新業(yè)務(wù)。其本身就實(shí)現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的設計思想：交換與業(yè)務(wù)相分離。因此，隨著(zhù)SIP協(xié)議的不斷完善，寬帶IP電話(huà)在協(xié)議方面將會(huì )向著(zhù)SIP協(xié)議的使用而發(fā)展。

　?。?）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)現的?，F存的電話(huà)網(wǎng)絡(luò )包括傳統的PSTN、遵循H.323的IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )和Internet電話(huà)網(wǎng)絡(luò )，它們內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，可以對各種編碼格式的媒體類(lèi)型作轉換；又由于在現有電話(huà)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(huà)網(wǎng)關(guān)至少有三個(gè)互相獨立的功能單元，它們是完成信令或協(xié)議轉換的信令網(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）和完成媒體轉換的媒體網(wǎng)關(guān)功能MG（media gateway）。因此，寬帶IP電話(huà)將來(lái)的發(fā)展不管是其網(wǎng)絡(luò )內部之間，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(huà)一種新的應用是賦予普通電話(huà)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(huà)連接至Internet，并能與兼容H.323標準的IP電話(huà)和會(huì )議軟件結合使用。還有一些廠(chǎng)商（如美國Essl科技公司等）開(kāi)始推出寬帶IP電話(huà)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能讓用戶(hù)使用同一條電話(huà)線(xiàn)打電話(huà)和接入網(wǎng)站，并在呼叫中心向代理商傳送為用戶(hù)服務(wù)的在線(xiàn)請求，因此，用戶(hù)無(wú)需斷開(kāi)與Internet的連接就能獲得對代理商的實(shí)時(shí)接入。由于呼叫中心在眾多企業(yè)中起著(zhù)為用戶(hù)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 )得到普遍應用。一體化消息傳送是讓用戶(hù)通過(guò)一部電話(huà)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)現在盡管還不普遍，但是經(jīng)營(yíng)IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的人士認為，在今后幾年內將會(huì )成為重要的服務(wù)方式。一些寬帶IP電話(huà)廠(chǎng)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(zhù)Internet的快速發(fā)展，寬帶IP電話(huà)等網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品的應用迅速普及。隨著(zhù)這些技術(shù)的大規模應用，要求網(wǎng)絡(luò )能夠透明傳輸，因此一些現存網(wǎng)絡(luò )的沖突也突顯了出來(lái)。比如當前一些網(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(huà)等網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品必須解決好這個(gè)問(wèn)題。

　?。?）寬帶認證和接入方式的發(fā)展

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

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

　?。?）圖像質(zhì)量問(wèn)題

　　這一點(diǎn)主要針對寬帶IP可視電話(huà)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(hù)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、馬賽克現象就表現的比較突出，因此研究、應用新的圖像壓縮算法就成為必然的發(fā)展趨勢。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(huà)。

　?。?）方便使用

　　從上面寬帶IP電話(huà)的現狀現看，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，更多的側重于產(chǎn)品的功能，而沒(méi)有更好地考慮用戶(hù)的方便使用要求，因此目前的產(chǎn)品其使用性對用戶(hù)來(lái)說(shuō)都顯得很復雜，很來(lái)在用戶(hù)的使用上將會(huì )向著(zhù)智能化、傻瓜型發(fā)展，使用戶(hù)使用起來(lái)就像目前的普通電話(huà)一樣方便。

　?。?）網(wǎng)絡(luò )統一性

　　目前運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )雜亂無(wú)章，沒(méi)有統一的標準，嚴重影響制約著(zhù)寬帶IP電話(huà)的發(fā)展，有鑒于此，國際國內電信組織促進(jìn)各廠(chǎng)商使用標準協(xié)議，不僅要使寬帶IP電話(huà)產(chǎn)品的互通，還要使寬帶IP電話(huà)能與現有的傳統電話(huà)很好地“合作”。此外，使用標準協(xié)議還有利于各廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)設計出開(kāi)放的應用程序，服務(wù)IP電話(huà)系統。由于寬帶IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放性，用戶(hù)今后可以隨時(shí)買(mǎi)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(lài)于霜些廠(chǎng)商，增大了用戶(hù)應用的自由度。

　　目前符合H.323的寬帶IP電話(huà)已經(jīng)出現了不少產(chǎn)品，但SIP的簡(jiǎn)單、靈活等特點(diǎn)正吸引著(zhù)越來(lái)越多的設備廠(chǎng)商關(guān)注和支持，符合SIP的寬帶IP電話(huà)并逐漸成為未來(lái)發(fā)展的方向，隨著(zhù)各項技術(shù)的不斷改進(jìn)和網(wǎng)絡(luò )標準的進(jìn)一步統一，寬帶IP電話(huà)將逐漸替代現有的PSTN電話(huà)，使未來(lái)的通信發(fā)生革命性的變化。

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