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IP电话的关键技术及服务质量,http://www.5idzw.com
【摘 要】对IP电话与普通PSTN电话进行了比较，介绍了两个最具代表性的IP电话标准，归纳了与IP电话相关的关键技术，分析了影响IP电话服务质量的因素，最后，提出了改进IP电话服务质量的几点考虑。<--摘要CH(结束)←-->
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<--关键EN(结束)←-->1 引 言
以话音通信为目的而建立的PSTN电话网采用的是电路交换技术，可以充分保证服务质量，但通话期间始终占用固定带宽。以数据通信为目的建立起来的Internet采用的则是分组交换技术，所有业务共享线路，从而大大提高了网络带宽的利用率。由于数据包是非实时的，所以，Internet通常不保证语音传输的质量。然而人们一直在寻求利用廉价的Internet进行语音传输的方法，因此IP电话应运而生。近年来，IP电话迅速从实验室进入实用，并以其价廉及尚可接受的质量挤占了一部分长途电信市场。根据测算，IP电话的用户已从1995年的40万激增到1999年的1600万。近年来，一些西方国家纷纷放开了IP电话业务，我国有关部门对IP网络电话采取了同引进其它新技术、新业务一样的态度，始终积极跟踪、认真研究。1999年我国进行了IP电话试验，现已有多家电信运营公司正式提供IP电话业务，用户反应良好。随着人们对IP电话服务质量要求的不断提高，通信专家和运营商正在加紧研究和解决与IP电话相关的关键技术。随着与IP电话相关的关键技术的相继被解决和正在被突破，IP电话的服务质量将不断提高，IP电话将会得到越来越广泛的应用。专家们预言，统一未来通信的将是Int ernet，而IP电话技术的出现和商业应用，则开始把话音和Internet网结合起来。
本文对IP电话与普通PSTN电话进行了比较，介绍了两个最具代表性的IP电话标准，归纳了与IP电话相关的关键技术，分析了影响IP电话服务质量的因素，最后，提出了改进IP电话服务质量的几点考虑。
2 IP电话与普通电话的比较
与普通PSTN电话相比，IP电话具有如下优点：
·节省带宽。电路交换电话消耗的带宽为64kbit／s，而IP电话只需6—8kbit／s（有时甚至低于2．4kbit／s），从而节省了带宽，降低了成本。
·通话费用低。成本的降低，使通话费用随之下降，尤其是长距离通信。
·可以方便地集成智能。IP电话网继承了计算机网的智能模块，可以灵活地控制信令和连接，有利于各种增殖业务的开发。
·开放的体系结构。IP电话的协议体系是开放式的，有利于各个厂商产品的标准化以及相互之间的连通。
·多媒体业务的集成。IP电话网络同时支持语音、数据、图像的传输，为将来全面提供多媒体业务打下了基础。
但是，IP电话的服务质量较普通PSTN电话的服务质量差，这一点也是很明显的。
3 IP电话的标准
目前参与IP电话技术标准开发和推广的组织超过20家，其中最有影响力的IP电话的国际标准化组织主要有四家：国际电信联盟标准化部门（ITU－T）、欧洲电信标准化协会（ETSI）、Internet工程任务组（IETF）和多媒体远程会议集团（IMTC）。ITU－T侧重于电信标准、ETSI侧重商业实现、IETF侧重IP标准、IMTC侧重互操作性。由于IP电话技术标准的开发涉及多个领域，这几家开发组织相互之间建立了比较良好的协作关系，而其他机构主要是发展、充实、实现和推广这些标准。
但是由于不同国际组织存在学术上的争议以及不同设备制造商各自利益的影响，导致了在IP电话的标准问题上莫衷一是，众说纷纭。下面主要介绍其中两个最具代表性的IP电话标准 ：H．323协议和SIP（会话初始化协议）。
3．1 H．323协议
H．323协议是ITU－T第16研究组（SG－16）为多媒体会议系统提出的一个建议书，并不是为IP电话专门提出的，因而它涉及的范围远比IP电话宽。IP电话，特别是电话到电话经由网关的这种IP电话工作方式，可以采用H．323协议来完成它所要求的工作，因而H．323协议被借过来作为IP电话的标准。由于目前IP电话发展很快，而IP网的多媒体会议系统发展得相对较慢，因此，为了适应IP电话的应用，H．323也的确专为IP电话增加了一些新的内容（如呼叫的快速建立过程）。对IP电话来说，它不只用H．323协议，还用了一系列其它的协议，其中有H．323、H．225、H．245、H．235、H．450和H．341等。只是H．323协议是总的技术要求，因而通常把这种方式的IP电话称为H．323 IP电话。
3．2 SIP协议
SIP协议是由IETF推出的会话初始协议，是一种基于文本的协议，采用SIP规则资源定位语言描述。
SIP协议提出了另外一套IP电话的体系结构，是一个与H．323并列的协议。一个SIP系统主要由两个部分组成：用户代理和网络服务器。网络服务器也分两类，代理服务器（Proxy）和重定位服务器（Redirect）。
SIP协议的出发点是借鉴WEB业务成功的经验，以现有的Internet为基础来构架IP电话业务网。因此，SIP有着与H．323完全不同的设计思想，它是一个分散式的协议，它将网络设备的复杂性向网络边缘推，使核心网络仍是一个“BestEffort＂的传送通道，这就是SIP系统中核心网络服务器可以不保留状态（stateless）的原因（SIP消息本身含有一个呼叫的所有信息 ），因为核心网络服务器需要处理大量的呼叫，不保留每一呼叫的状态，将大大提高系统的处理能力，为组建大规模的IP电话业务网奠定了基础，而边缘网络服务器可以是有状态的（sta teful）。这种stateless和stateful结合的模式既可以充分发挥SIP的特点（如用户定位和查找）又保留了Internet无连接数据报传送的设计思路。与以H．323协议为基础的IP电话相比 ，SIP协议需要相对智能的终端，即终端需要包含用户代理客户机和用户代理服务器两部分，由这两部分实现呼叫请求、呼叫应答和一些用户的特定需要，正是因为SIP系统有了相对智能的终端系统，所以它才有可能实现用户个性化需求。
4 IP电话的关键技术
众所周知，IP电话的工作原理是先将语音信号进行模数转换、编码、压缩和打包，然后通过Internet网络传输，到接收端则相应进行拆包、解压、译码和数模转换，从而恢复出语音信号。与IP电话通话质量有关的关键技术可以归纳为以下七个方面：
4．1 语音压缩技术
IP电话的技术基础是语音压缩技术。1972年制定了64kbps PCM（脉冲编码调制）方式；19 86年制定了32kbps ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）方式；1991年制定了16kbps LD－CELP（低延时码激励线性预测）方式；1995年11月，经过较长时间的研究，ITU（国际电联）批准了语音压缩标准G．729，采用8kbps CS－ACELP（对称结构代数码激励线性预测）方式。目前用于IP电话的标准是G．723．1，速率为5．3／6．3kbps。另外，4．8kbps、2．4kbps和1kbps的语音压缩技术虽有报道，但尚无国际标准。
4．2 静噪抑制技术
又称语音激活技术，是指一旦检测到通话过程中的安静时段即停止发送语音包。大量研究表明，在一路全双工电话交谈中，只有36%～40%的信号是活动的或有效的。一方在讲话时 ，另一方在听，而且讲话过程中有大量显著的停顿。通过静噪抑制技术，可以大大节省网络带宽。
4．3 回声抵消技术
在PBX或局用交换机侧，有少量电能未被充分转换而沿原路返回，形成回声。如果打电话者离PBX或局用交换机不远，回声返回很快，人耳听不出来。但是当回声返回时间超过10ms时，人耳就可以听到明显的回声了。为了防止回声，一般需要回声抵消技术。因为一般IP网络的延时很容易达到40～50ms，所以，回声抵消技术对IP电话系统十分重要。
4．4 语音抖动处理技术
IP网络的一个特征就是网络延时与网络抖动，它们会导致IP通话质量明显下降。网络延时是指IP包在网络上平均的传输时间，网络抖动是指IP包传输时间的长短变化。当网络上的语音延时超过200ms时，通话双方更倾向于采用半双工通信。另一方面，如果网络抖动较严重，那么有的话音包就会因迟到而被丢弃，于是产生话音的断续及部分失真，从而严重影响语音质量。为了防止这种抖动，人们采用了抖动缓冲技术，即在接收端设置一个缓冲池，语音包到达时首先进行缓存，然后，系统以稳定平滑的速率将语音包从缓冲池中取出并处理，再播放给受话者。
4．5 语音优先技术
语音通信对实时性要求较高，在带宽不足的IP网络中，一般需要语音优先技术，即在IP网络路由器中必须设置语音包的优先级最高。这样，网络延时和网络抖动对语音的影响均将得到明显改善。
，IP电话的关键技术及服务质量
【摘 要】对IP电话与普通PSTN电话进行了比较，介绍了两个最具代表性的IP电话标准，归纳了与IP电话相关的关键技术，分析了影响IP电话服务质量的因素，最后，提出了改进IP电话服务质量的几点考虑。<--摘要CH(结束)←-->
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以话音通信为目的而建立的PSTN电话网采用的是电路交换技术，可以充分保证服务质量，但通话期间始终占用固定带宽。以数据通信为目的建立起来的Internet采用的则是分组交换技术，所有业务共享线路，从而大大提高了网络带宽的利用率。由于数据包是非实时的，所以，Internet通常不保证语音传输的质量。然而人们一直在寻求利用廉价的Internet进行语音传输的方法，因此IP电话应运而生。近年来，IP电话迅速从实验室进入实用，并以其价廉及尚可接受的质量挤占了一部分长途电信市场。根据测算，IP电话的用户已从1995年的40万激增到1999年的1600万。近年来，一些西方国家纷纷放开了IP电话业务，我国有关部门对IP网络电话采取了同引进其它新技术、新业务一样的态度，始终积极跟踪、认真研究。1999年我国进行了IP电话试验，现已有多家电信运营公司正式提供IP电话业务，用户反应良好。随着人们对IP电话服务质量要求的不断提高，通信专家和运营商正在加紧研究和解决与IP电话相关的关键技术。随着与IP电话相关的关键技术的相继被解决和正在被突破，IP电话的服务质量将不断提高，IP电话将会得到越来越广泛的应用。专家们预言，统一未来通信的将是Int ernet，而IP电话技术的出现和商业应用，则开始把话音和Internet网结合起来。
本文对IP电话与普通PSTN电话进行了比较，介绍了两个最具代表性的IP电话标准，归纳了与IP电话相关的关键技术，分析了影响IP电话服务质量的因素，最后，提出了改进IP电话服务质量的几点考虑。
2 IP电话与普通电话的比较
与普通PSTN电话相比，IP电话具有如下优点：
·节省带宽。电路交换电话消耗的带宽为64kbit／s，而IP电话只需6—8kbit／s（有时甚至低于2．4kbit／s），从而节省了带宽，降低了成本。
·通话费用低。成本的降低，使通话费用随之下降，尤其是长距离通信。
·可以方便地集成智能。IP电话网继承了计算机网的智能模块，可以灵活地控制信令和连接，有利于各种增殖业务的开发。
·开放的体系结构。IP电话的协议体系是开放式的，有利于各个厂商产品的标准化以及相互之间的连通。
·多媒体业务的集成。IP电话网络同时支持语音、数据、图像的传输，为将来全面提供多媒体业务打下了基础。
但是，IP电话的服务质量较普通PSTN电话的服务质量差，这一点也是很明显的。
3 IP电话的标准
目前参与IP电话技术标准开发和推广的组织超过20家，其中最有影响力的IP电话的国际标准化组织主要有四家：国际电信联盟标准化部门（ITU－T）、欧洲电信标准化协会（ETSI）、Internet工程任务组（IETF）和多媒体远程会议集团（IMTC）。ITU－T侧重于电信标准、ETSI侧重商业实现、IETF侧重IP标准、IMTC侧重互操作性。由于IP电话技术标准的开发涉及多个领域，这几家开发组织相互之间建立了比较良好的协作关系，而其他机构主要是发展、充实、实现和推广这些标准。
但是由于不同国际组织存在学术上的争议以及不同设备制造商各自利益的影响，导致了在IP电话的标准问题上莫衷一是，众说纷纭。下面主要介绍其中两个最具代表性的IP电话标准 ：H．323协议和SIP（会话初始化协议）。
3．1 H．323协议
H．323协议是ITU－T第16研究组（SG－16）为多媒体会议系统提出的一个建议书，并不是为IP电话专门提出的，因而它涉及的范围远比IP电话宽。IP电话，特别是电话到电话经由网关的这种IP电话工作方式，可以采用H．323协议来完成它所要求的工作，因而H．323协议被借过来作为IP电话的标准。由于目前IP电话发展很快，而IP网的多媒体会议系统发展得相对较慢，因此，为了适应IP电话的应用，H．323也的确专为IP电话增加了一些新的内容（如呼叫的快速建立过程）。对IP电话来说，它不只用H．323协议，还用了一系列其它的协议，其中有H．323、H．225、H．245、H．235、H．450和H．341等。只是H．323协议是总的技术要求，因而通常把这种方式的IP电话称为H．323 IP电话。
3．2 SIP协议
SIP协议是由IETF推出的会话初始协议，是一种基于文本的协议，采用SIP规则资源定位语言描述。
SIP协议提出了另外一套IP电话的体系结构，是一个与H．323并列的协议。一个SIP系统主要由两个部分组成：用户代理和网络服务器。网络服务器也分两类，代理服务器（Proxy）和重定位服务器（Redirect）。
SIP协议的出发点是借鉴WEB业务成功的经验，以现有的Internet为基础来构架IP电话业务网。因此，SIP有着与H．323完全不同的设计思想，它是一个分散式的协议，它将网络设备的复杂性向网络边缘推，使核心网络仍是一个“BestEffort＂的传送通道，这就是SIP系统中核心网络服务器可以不保留状态（stateless）的原因（SIP消息本身含有一个呼叫的所有信息 ），因为核心网络服务器需要处理大量的呼叫，不保留每一呼叫的状态，将大大提高系统的处理能力，为组建大规模的IP电话业务网奠定了基础，而边缘网络服务器可以是有状态的（sta teful）。这种stateless和stateful结合的模式既可以充分发挥SIP的特点（如用户定位和查找）又保留了Internet无连接数据报传送的设计思路。与以H．323协议为基础的IP电话相比 ，SIP协议需要相对智能的终端，即终端需要包含用户代理客户机和用户代理服务器两部分，由这两部分实现呼叫请求、呼叫应答和一些用户的特定需要，正是因为SIP系统有了相对智能的终端系统，所以它才有可能实现用户个性化需求。
4 IP电话的关键技术
众所周知，IP电话的工作原理是先将语音信号进行模数转换、编码、压缩和打包，然后通过Internet网络传输，到接收端则相应进行拆包、解压、译码和数模转换，从而恢复出语音信号。与IP电话通话质量有关的关键技术可以归纳为以下七个方面：
4．1 语音压缩技术
IP电话的技术基础是语音压缩技术。1972年制定了64kbps PCM（脉冲编码调制）方式；19 86年制定了32kbps ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）方式；1991年制定了16kbps LD－CELP（低延时码激励线性预测）方式；1995年11月，经过较长时间的研究，ITU（国际电联）批准了语音压缩标准G．729，采用8kbps CS－ACELP（对称结构代数码激励线性预测）方式。目前用于IP电话的标准是G．723．1，速率为5．3／6．3kbps。另外，4．8kbps、2．4kbps和1kbps的语音压缩技术虽有报道，但尚无国际标准。
4．2 静噪抑制技术
又称语音激活技术，是指一旦检测到通话过程中的安静时段即停止发送语音包。大量研究表明，在一路全双工电话交谈中，只有36%～40%的信号是活动的或有效的。一方在讲话时 ，另一方在听，而且讲话过程中有大量显著的停顿。通过静噪抑制技术，可以大大节省网络带宽。
4．3 回声抵消技术
在PBX或局用交换机侧，有少量电能未被充分转换而沿原路返回，形成回声。如果打电话者离PBX或局用交换机不远，回声返回很快，人耳听不出来。但是当回声返回时间超过10ms时，人耳就可以听到明显的回声了。为了防止回声，一般需要回声抵消技术。因为一般IP网络的延时很容易达到40～50ms，所以，回声抵消技术对IP电话系统十分重要。
4．4 语音抖动处理技术
IP网络的一个特征就是网络延时与网络抖动，它们会导致IP通话质量明显下降。网络延时是指IP包在网络上平均的传输时间，网络抖动是指IP包传输时间的长短变化。当网络上的语音延时超过200ms时，通话双方更倾向于采用半双工通信。另一方面，如果网络抖动较严重，那么有的话音包就会因迟到而被丢弃，于是产生话音的断续及部分失真，从而严重影响语音质量。为了防止这种抖动，人们采用了抖动缓冲技术，即在接收端设置一个缓冲池，语音包到达时首先进行缓存，然后，系统以稳定平滑的速率将语音包从缓冲池中取出并处理，再播放给受话者。
4．5 语音优先技术
语音通信对实时性要求较高，在带宽不足的IP网络中，一般需要语音优先技术，即在IP网络路由器中必须设置语音包的优先级最高。这样，网络延时和网络抖动对语音的影响均将得到明显改善。
，IP电话的关键技术及服务质量