通信工程师考试培训IP电话技术及应用[2]

传统电话采用电路交换，采用同步时分复用传输，信道利用率低，平均约40%,但不存在信息丢失的现象：每一通话电路的数码率为64kbit/s:端到端传送延时除经卫星电路时例外，一般在数十毫秒范围以内，且在一次通话过程中固定不变；通话质量一般有保证。

IP电话采用以IP包（分组）为单位的包交换：采用异步时分复用传输，信道利用率较高，但由于打包带来的各种协议开销使实际的信道利用率平均在60%左右，传输过程中会出现包丢失现象；通常采用语音压缩编码，压缩后的每一话路的数码率为32kbit/s、26kbit/s、8kbit/s、6.3kbi1/s>5.3kbit/s可选：端到端的IP包传送时延一般较长，可达数百毫秒，且不固定；如不采用特殊措施，现有因特网上通话质量无保障。

从上述比较可以看出，IP电话在节省带宽、提高信道利用率上较传统电话具有优越性。这主要依赖于语音压缩及异步时分复用技术。但后者给语音业务带来的好处并不像数据业务那样明显，原因是它们的性质有所不同。语音业务是一种相对平稳的过程，而数据业务则是一种突发性很强的业务。对于数据业务来说，从电路交换到包交换的转变可使信道利用率获得数倍的效益，而语音业务却不可能产生同样高的效益。相反，采用包交换后却可能出现包丢失现象，并带来实现上的复杂性。此外IP电话采用了语音压缩编码技术，但这一技术同样也可以用于电路交换网上。事实上，在卫星通信中早已采用了的数据电路倍增设备（DCME）即是将语音压缩编码（采用32kbit/s的ADPCM编码），与数字语音插空（DSI）技术结合在一起，从而使信道利用率提高3倍（4:1）。只不过当时的语音压缩及数字信号处理（DSP）技术尚未达到今日的地步，因此压缩比只有2:1,而不是8:1-10:1.当然，如需将语音压缩技术应用到现有的电路交换长途网中，则必须改变现有的交换机结构，或者在现有交换机之外另加单独的适配装置（类似于在1P电话中架设网关）。这是一个值得加以探讨的问题。

IP电话与传统的长途电话相比，在经济上具有明显的优势。一方面是由于IP电话所具有的上述技术特点，另一方面也是由于资费政策的不同。当前，因特网的资费政策主要是基于数据业务的考虑，而网上数据业务特点是用户通信时间较长、传输的业务量大、突发性强。另外，IP属于无连接通信方式，没有复杂的信令开销，也不保证服务质量（QoS），因此计费率比现有长途电话低得多，这是非常合理的。

2.IP电话的基本原理

现在使用的普通电话采用的是电路交换方式，而因特网电话则是采用分组交换方式。因此，因特网电话通过PSTN时，在因特网与PSTN之间需要经过语音网关转换，转换成符合因特网传输的IP数据报文，并遵循TCP/IP.

（1）IP电话的关键技术

实现IP电话涉及的关键技术有信令技术、媒体编码技术、媒体实时传输技术、业务质量保障技术等。

①信令技术：包括ITU-T的H.323和IETF会话初始化协议（SessionInitiationProtocol,SIP）两套标准体系，还涉及进行实时同步连续媒体流传输控制的实时流协议（RTSP）。

②媒体编码技术：包括流行的G723.1、G729、G729A语音压缩编码算法和MPEG-II多媒体伍缩技术。

③媒体实时传输技术：主要采用实时传输协议（RTP）。

④业务质量保障技术：采取资源预留协议（RSVP）和用业务质量监控的实时传输控制协议（RTCP）来避免网络拥塞，保障通话质量。

此外还涉及分组重建技术和时延抖动平滑技术、动态路由平衡传输技术、网关互连技术（包括媒体互通和控制信令互通）、网络管理技术（SNMP）以及安全认证和计费技术等。

（2）IP电话网络结构

图7-6所示为实现IP电话通信的网络拓扑结构的基本组成。终端设备是因特网电话的终端，如普通的双音频话机，具有通用的声卡、电话卡的拨号PC或因特网的主机等。这些设备都有双向的输入、输出功能，能够同时发送和接收语音信号因特网电话网关（InternetTelephonyGateway,ITG）一端通过中继线与市话局交换机相连，另一端通过以太网接口与因特网相连，是电话与主机之间、电话与电话之间通信的关键部件。ITG的作用主要是完成实时语音信号的压缩、信令信息的转换、DTMF信息的检测与产生、呼叫控制、地址映射以及网络的维护与管理等。

IP电话网逻辑结构如图7-7所示。这种结构形成了4种通信方式：主机到主机、主机到电话、电话到主机、电话到电话。在主机到主机的通信过程中，可以采用纯软件的方式。这种方式实现起来较为简单，其语音编解码、回波消除、呼叫处理可以在主机CPU上完成，并未涉及电话网关。

（3）IP电话的呼叫流程

IP电话的一次通话过程与普通电话类似，也有呼叫建立、通话和拆线3个过程，但在呼叫建立过程中需要进行用户身份认证，网关路由选择、协商语音编码方法等工作。为完成这样的通信过程，IP电话网的基本业务流程如图7-8所示（以记账卡用户为例）。

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