VoIP的关键技术（精选8篇）
VoIP的关键技术 篇1
1 引言
VoIP是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术。其基本原理是:通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包,经过IP网络把数据包传输到接收地,再把这些语音数据包串起来,经过解码解压处理后,恢复成原来的语音信号,从而达到由IP网络传送语音的目的。IP电话系统把普通电话的模拟信号转换成计算机可联入因特网传送的IP数据包,同时也将收到的IP数据包转换成声音的模拟电信号。
2 VoIP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。数据业务对此要求不高,但语音属于实时业务,对时序、时延等有严格的要求。因此必须采取特殊的技术来保障一定的业务质量。VoIP在语音业务中涉及的技术包括控制信令技术、媒体编码技术、媒体实时传输技术、业务质量保障技术、网络传输技术,以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、网关互联技术(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等。本文着重介绍前五种关键技术。
2.1 控制信令技术
信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量,并且可以实现各种高级的电话业务,如类似PSTN上的智能网(IN)业务,综合业务数字网(ISDN)上的补充业务。目前被广泛接受的VoIP控制信令体系包括ITU的H.323系列和IETF的会话初始化协议SI P。
2.1.1 H.323
ITU的H.323系列建议定义了在无业务质量保证的Internet或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。这些分组网络主宰了当今的桌面网络系统。因此,H.323标准为局域网、广域网、Intranet和Internet上的多媒体提供技术基础保障。
H.323很大程度上是建筑在ITU以前有关多媒体协议的基础上,包括用于ISDN的H.320,用于B-ISDN的H.321和用于GSTN终端的H.324等建议。其编码机制,协议范围和基本操作类似于ISDN的Q.931信令协议的简化版本,并采用了比较传统的电路交换的方法。
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。
2.1.2 SIP
会话初始化协议SIP是由IETF提出并主持研究的一个应用层控制信令协议。它被用来创建、修改以及终止一个或多个参与者参加的会话进程,可在会话中邀请其它参与者加入。这些会话包括所有Internet上交互式两方或多方多媒体通信活动。参与会话的成员可以通过组播方式、单播连网方式或两者结合来进行通信。
2.2 媒体编码技术
目前,话音和图像压缩技术发展十分迅速,已经研究开发出很多高效率的压缩编码技术。如先进的以码本激励线性预测(CELP)原理为基础的G.729、G.723 (G.723.1)话音压缩编码技术。以G.729为例,它可将经过采样的64kb/s话音以几乎不失真的质量压缩至8kb/so话音压缩编码技术是IP电话技术的一个重要组成部分。图像编码方面有IP网络会议系统采用的H.261 (活动图像编码)和H.263 (低速率活动图像编码)。
由于在分组交换网络中,业务质量不能得到很好保证,因而需要话音和图像的编码具有一定的灵活性,也就是说编码速率、编码尺度的可变可适应性。在图像编码方面,H.263采取了多种方式使得图像编码的尺度可变(分层编码、多精度编码),即根据不同的信道质量可以对码流进行调整,以保证所需的业务质量。在话音编码方面,近年来的研究得出G.729中一种很好的算法。G.729原来是8kb/s的话音编码标准,现在经进一步的研究和实践将其工作范围扩展至6.4～11.8kb/s,话音质量也在此范围内有一定的变化,但即使是6.4kb/s,话音质量也还不错,因而很适合在VoIP系统中使用。
2.3 媒体实时传输技术
实时传输协议RTP提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务,可以用来传送声音和活动图像数据,在这项数据传输业务中包含了装载数据的标识符、序列号、时戳以及传送监视。通常RTP的协议数据单元是用UDP分组来承载的。而且为了尽量减少时延,话音净荷通常都很短。这种IP话音分组的开销很大,约为66%～80%。于是有人提出了组合RTP分组的概念。采用这种组合复用方法的确可以大大提高传输效率,但是目前尚无标准。
2.4 业务质量保障技术
VoIP中主要采用资源预留协议(RSVP)以及进行服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。
2.5 网络传输技术
VoIP中网络传输技术主要是TCP和UDP,此外还包括网关互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等。由于实时传输协议RTP提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务,因此VoIP中可用RTP来传送话音数据。在RTP报头中包含装载数据的标识符、序列号、时间戳以及传送监视等,通常RTP协议数据单元是用UDP分组来承载,而且为了尽量减少时延,话音净荷通常都很短。IP、UDP和RTP报头都按最小长度计算。VoIP话音分组开销很大,采用RTP协议的VoIP格式,在这种方式中将多路话音插入话音数据段中,这样提高了传输效率。
3 结束语
如前面所介绍的,VoIP技术在理论上已经逐渐成熟了起来。其在社会上也得到了广泛的应用。如现在大为流行的IP电话。对于各级部门层次,也均有合适的VoIP解决方案,因此VoIP在将来必有更广阔的前景。
摘要：本文介绍了VoIP的基本体系结构及关键技术。重点论述了VoIP的信令技术、编码技术和传输技术。
关键词：VoIP,H.323,SIP,IP
参考文献
[1]戴维森,高艳.VoIP技术构架[M].人民邮电出版社, 2008.
[2]陈黄海,李琥,诸鸿文.分组语音通信技术[J].通信技术,2000(04).
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VoIP的关键技术 篇2
[关键词]VoIP 融合通信 UC
[中图分类号]C29 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0113-02
一、前言
近年来，在企业通信领域，融合通信及VoIP系统等通信应用越来越多的被企业级用户挖掘利用，并与企业自身的其他IT系统结合，整合企业的各种沟通渠道，搭建企业融合通信平台，帮助企业通过简便、有效集成数据、业务流程和应用，将合作伙伴、供应商和客户紧密地连接在一起，并可把数据、语音和视频集成到一个综合的、基于IP的通信网络。
融合通信，Unified Communication，简称UC，是指把计算机技术与传统通信技术融合一体的新通信模式，融合计算机网络与传统通信网络在一个网络平台上，实现电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、即时通信等众多应用服务。
二、融合通信介绍
VoIP融合通信平台的显著特征就是更陕速、更智能、更持久。更快速是为了满足持续增长的带宽需求；更智能可以令网络易于管理和高效运作；更持久则是要通过提供可兼容的设备和部件，来保护客户的设备投资，并避免繁琐的、昂贵的、大规模的网络更新。
基于VoIP架构的融合通信平台为企业提供更好的通讯工具。
IP语音（VoIP）通过IP数据网络传输电话呼叫，可以是互联网、也可是企业自己的内部网络。VoIP的允许通过数据网络（而不是电话公司的网络）传输电话呼叫，从而帮助企业降低了通信成本。在此基础之上VoIP还包括全套电话服务，计费和拨号方案等相关服务，以及电话会议、呼叫转移、前向呼转和呼叫保持等基本特性，还将可增强通信的商业应用包含在内，例如将语音、数据和视频、电子邮件、即时消息、桌面操作和移动电话结合在一起的统一消息、综合联系中心和多媒体会议等应用。
融合通信（UC）进一步发展了IP语音通信的概念，通过使用SIP协议（Session Initiation Protocol）和包括移动解决方案，真正地实现了各类通信的统一和简化
不受位置、时间或设备的影响。通过融合通信解决方案，用户可按照喜好随时进行彼此通信，并可使用任意设备通过任何媒体进行通信。融合通信将我们常用的多个电话和设备，以及多个网络（固定、互联网、有线、卫星、移动）结合在一起，以实现独立于地理位置的通信，促进通信与业务流程的集成，简化运行并提高生产率和利润。
融合通信解决方案巧妙地将固定电话、移动电话、电子邮件、语音留言、即时信息、音频及视频会议等各种类型的通信手段融合集成，通过这种将多种通信工具、网络服务和移动设备整合为统一的用户体验，它以崭新的方式将员工、客户、合作伙伴等智能地联结在一起，不管在办公室、在家、还是在路上。从而帮助企业改进业务流程，创新业务模式，提高生产效率，为企业建立起独有的竞争优势。
同时，融合通信的创新技术和理念为企业通信提供了智能化的解决方案，使企业可以更加紧密地将通信和业务流程结合在一起，简化沟通的方法，远程和移动沟通将会变得与面对面交流一样高效和方便，实现了更高的协作效率、更快的决策速度和响应能力。
三、融合通信的发展趋势
近年来，融合通信技术不断发展，与企业的业务联系也越来越密切，总体的发展趋势如下：
1、从封闭的专用系统走向开放平台
传统的语音通信基于PST N网络专用的交换、控制、传输和终端设备，具有可靠安全的服务质量，但由于日渐丰富的通信需求，单一的语音通信已经不能满足企业用户的需求。
基于VoIP架构，融合通信平台使得不同地点、不同接入方式的各种用户都可以方便的进行包括语音在内的多种方式沟通，且与PSTN相比，网络结构更为简单，与企业数据网共用网络，既节省了通信费用，也大幅降低了系统维护成本，同时更便于通信系统与企业其他业务应用的整合。
同时，各分支机构间可实现分机号内线直拨，无需拨打长途，高效便利；同时呼叫转接、电话会议、语音留言、分级计费、通讯内容存档等各种功能也可大大提高通讯效率，为员工的工作带来各种方便。
2、从单纯话音通信走向多媒体通信
过去企业内部或与客户间通信模式为简单的电话配合面谈，而如今企业的沟通方式包含电话、视频、eMail邮件、即时消息、Web等，电话只是多种通信方式之一。
传统的电话系统由于系统封闭，很难与其它通信方式整合，UC把语音变成IP网上的一种应用，使得人们过去孤立的话音通信很容易在IP网上与其它通信方式，如：视频、Web等关联，从而丰富人们沟通的信息量并提高通信效率。
其中视频会议对于分布式大型企业的重要程度非常明显，总部及各地分支机构间的沟通变得越来越直接和便利，并且大幅降低了企业在移动话费、机票和差旅食宿等开支，并让企业员工更高效的工作。
3、从固话通信走向移动通信
传统企业的语音业务基于固定电话系统。但在当今企业中，常年固定在一个办公室工作员工越来越少，变化和移动时刻存在，如员工从一个办公室调整到另外一个办公室，到分支机构办公，出差在酒店，外出在车上，不在办公桌旁或者休假在家时如何处理紧急公务。
移动通信的在企业的正常业务中承担的作用日趋明显，融合通讯平台兼容多种系统的手机、笔记本、平板电脑等移动终端，可以让员工方便的接入本企业的通讯平台，这种无缝集成将使员工能够通过终端使用系统丰富的通信功能。
移动分机功能支持用户在企业总部或分支机构的任意一部IP话机上登录注册自己的分机号码，实现办公固话的接入，无需考虑具体办公座位及地点，既可节省企业办公场所的座位数量，也可方便实现人员的内部流动需求。
PC软电话功能则仅需一部计算机和可接入公司的网络连接，就可实现不受地理位置限制的语音呼叫，特别适合需要经常出差或移动办公人员。
此外，融合通信还支持办公室座机、家庭座机、移动电话等多个号码的统一接入，并可实现相互间不掉线自由转接。
4、从通信与业务分割走向通信与业务相互协作
在企业内部信息化建设的重要性举足轻重，企业越来越多的经营管理活动基于OA、ERP、CRM、MIS等各种业务平台系统，而以VoIP为基础的融合通信平台与这些业务平台可以共用基础网络架构，并在此之上进一步互相结合、渗透，让企业内部人与人、部门与部门或企业与用户之间的沟通方式更多样化，联系更紧密。
例如在大型企业的总部客服中心系统与集团子公司客服系统可通过互联网实现数据共享，便于调度中心集合整个集团的资源，将客户的故障时间压缩到最短。总部客服中心可以和SAP、ERP、CSM、MIS系统等实现对接。当客户来电时，会根据IVR的提示输入所购产品的SAP编码。系统将自动从SAP数据库中搜索客户详细资料，并实现同步弹屏。如果该电话需要转接至其它呼叫中心平台，还会实现转接弹屏，大幅提高业务效率。
四、融合通信的优势
融合通信的种种优势，在一定程度上改变了企业的正常运作方式，给企业业务带来了极大的帮助：
1、提高沟通与协作的效率。
在信息沟通与交流层面上，融合通信通过将所有的通信形式整合在一起，使得企业的通信方式变得更为简单。通过融合通信进行接入和访问比以往任何方式都要简便，可以无缝流畅的从一种通信工具切换到另外一种。用户点击几下鼠标，就可以在一个即时通信界面进行通话或是视频会议，一个简单的用户界面就可以以上的行为。在协作层面上，通过先进的通信技术和数据共享设备，为企业用户提供了一种能更好的与客户以及同事进行合作的方法。使用融合通信服务，人们可以即时的分享想法和文件，进行实时的编辑，除此之外还有更多的功能。如文档库和在线“白板”这样的工具就是最好的例子。
2、通信方式的便利化。
融合通信的部署目的便在于能在所有的设备上实现工作，因此用户可以在任何地方接入系统。企业人员可以选择任何设备，与公司内部人员或外部客户联系，而这些信息（短信、电子邮件和语音邮件）可以以他们选择的格式发送给联系的人。
3、提高客户关系管理的效率
融合通信的使用对于与客户联系密切的作用非常明显。融合通信技术能够带给企业的利益，其中有一项是最具价值的，即他们能够实时的对客户使用情况进行监控。这一特性使得花费在寻找用户和给他们留言的时间大大减少。例如，一名客户技术支持人员可以使用这一应用程序来对用户问题进行解答，这一程序里包含大量的专业知识可以能好的为客户服务。
4、办公系统的平台化。
融合通信对于促进公司业务连续性来说是一个很好的方式。通过一个用户界面，你就可以接人类似客户关系管理系统（CRM）、供应链管理以及企业资源规划这样的应用程序中进行工作，办公系统的平台化有利于企业业务系统的整合。
以上所描述的这些都只是融合通信技术能给企业带来的诸多好处中的一部分。融合通信可以提供您所在企业的生产效率，减少员工的差旅费用，从而有助于企业财务的良性运作。
五、总结
语音正成为IP网上的一种应用，并与其它通信方式和业务相互整合，从而人们沟通时信息量更丰富和通信效率更高，融合通信从基本的IP电话通信、UC增值应用、到网真高端视频通信和下一代IP客户服务中心，可以为现代企业带来更安全、高可靠、高可用的通信平台。
参考文献
[1]周秀文《VoIP融合通信IP CallCente平台客户关系管理系统》通信技术2010年
[2]汪卫国《统一通信业务发展现状和趋势》工信部电信研究院2009年10月
[3]沈建勇《中国统一通信市场现状分析与未来发展趋势》IDC 2013年4月
VoIP的关键技术及应用分析 篇3
关键词：VoIP,关键技术,应用
引言
Vocaltec公司在1995年研发出了第一个可以在Interet上进行语音传输的软件, 运行该软件的计算机需要配置声卡、扩音器、麦克风和调制解调器。这个基于PC的IP电话软件将语音信号进行压缩并转换成IP分组包, 以便于在Internet上传输。这就是Vo IP (Voice over IP) 技术早期的应用。经过十几年的发展, Vo IP技术以其特有的优势, 在以电路交换技术为基础的传统通信网络向IP化演进的过程中发挥着越来越重要的作用。
1、Vo IP的基本原理
1.1 Vo IP的通信原理
Vo IP是一种可以在IP网络上互传模拟信号的技术, 其通信原理是通过语音的压缩算法, 对语音数据编码进行压缩处理, 然后将这些语音数据按TCP/IP标准进行打包, 经过IP网络将数据包送至目的端, 再将这些语音数据包串起来, 经过解压处理后, 还原成原来的语音信号以供接听者接收, 从而达到由互联网传送语音的目的。
1.2 Vol P的实现方法
Vo IP的实现方式经历了从最初的PC到PC, PC到Phone, 最后到最实用的Phone-to-Phone, 下面将分别介绍这三种方式。
1) PC-to-PC
PC-to-PC是Vol P初期的实现方式, 这种方式要求通话双方的计算机必须登录到网络并运行网络电话软件。由于这种方式的操作方式比较复杂, 所以不适合作为电话服务推广。
2) PC-to-Phone
作为主叫方的计算机必须登录到网络, 被叫方则可以使用普通电话机。通话时, 主叫方登录到与对方电话网相连的网关服务器。主叫方的呼叫信号通过因特网到达服务器后自动转接到被叫方的电话机上, 建立链路后双方即可正常通话。
3) Phone-to-Phone
通话双方利用IP电话网关服务器进行通话。网关服务器一端与因特网相连。另一端与PSTN (公共交换电话网) 相连, 用户通过拨接入号即可连到服务器, 经过身份验证后即可直接输入对方电话号码。服务器收到被叫号码后, 通过因特网与被叫方的IP话网关服务器建立连接, 对方服务器收到呼叫后即可接通被叫用户的电话。
2、Vo IP的关键技术
由于Vo IP完全建立在分组交换的基础上, 而分组交换固有的时延、丢包等弱点使Vo IP的通话质量无法得到保证。因此在Vo IP系统中必须采取特殊措施来保证一定的业务质量。Vo IP的关键技术如下:
2.1 信令技术
信令技术是电话呼叫的顺利实现和话音质量的保证。目前, 主要的信令体系包括国际电信联盟远程通信标准化组 (ITU-T) 的H.323系列和互联网工程任务组 (IETF) 的SIP。H.323制定了无服务质量保证的分组网络 (PBN) 上的多媒体通信标准, 已经比较成熟并已在Vo IP领域广泛应用。SIP是会话发起协议, 具有建立呼叫快、支持传送电话号码的特点。
信令是一种用于控制的信号, 按用途分为用户信令和局间信令两类。前者作用于用户终端设备 (如电话机) 和电话局的交换机之间, 后者作用于两个用中继线连接的交换机之间。局间信令分类主要有随路信令和共路信令, 随路信令就是说信令网就附在计算机网络或是电话网络上, 不需要重新建一个网络, 而共路信令则是需要重新建设一个信令网 (主要是在局端之间) 。
2.2 语音处理技术
话音压缩处理技术是Vo IP技术的核心。目前, 主要有国际电信联盟远程通信标准化组 (ITU-T) 定义的G.729、G.723/G.7231等。由于在分组交换网络中无服务质量保证, 因而需要话音的编码具有一定的灵活性, 即编码速率、编码尺度适应性。G.729可以仅用8kbit/s的带宽传输语音, 所用的算法为对生结构代数码激励线性预测编码 (CS-ACELP) , 这种算法构成了G.729标准的基础。G.723.1采用5.3/6.3kbit/s的双速率话音编码, 话音质量好, 但是处理时延较大, 是目前已标准化的最低速率的话音编码算法。
2.3 计算机电信集成 (CTI) 技术
CTI是英文"Computer Telecommunication Integration"的简写形式, 翻译为"计算机电信集成", 是呼叫中心 (Call Center) 系统的核心技术。CTI技术是从传统的计算机电话集成 (Computer Telephony Integration) 技术发展而来的, 最初是想将计算机技术应用到电话系统中, 能够自动地对电话中的信令信息进行识别处理, 并通过建立有关的话路连接, 而向用户传送预定的录音文件、转接来话等。而到现在, CTI技术已经发展成"计算机电信集成"技术 (Computer Telecommunication Integration) , 即其中的"T"已经发展成"Telecommunication", 这意味着目前的CTI技术不仅要处理传统的电话语音, 而且要处理包括传真、电子邮件等其它形式的信息媒体。CTI技术跨越计算机技术和电信技术两大领域, 目前提供的一些典型业务主要有基于用户设备 (CPE) 的消息系统、交互语音应答、呼叫中心系统、增值业务、IP电话等。
2.4 Qo S保障技术
Qo S (Quality of Service) , 中文名为"服务质量"。它是指网络提供更高优先服务的一种能力, 包括专用带宽、抖动控制和延迟 (用于实时和交互式流量情形) 、丢包率的改进以及不同WAN、LAN和MAN技术下的指定网络流量等, 同时确保为每种流量提供的优先权不会阻碍其它流量的进程。Qo S是网络的一种安全机制, 是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下, 如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统, 并不需要Qo S, 比如Web应用, 或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时, Qo S能确保重要业务量不受延迟或丢弃, 同时保证网络的高效运行。
2.5 网络管理技术
网络管理技术是IP电话走向运营的保障.IP电话网络管理系统主要包括呼叫管理系统 (CMS) 、流量分析系统 (TAS) 、网络管理系统 (NMS) 、网络监视系统.对一个实时性要求很高的通信系统来说, 其网络质量直接影响通信质量.通过网络管理技术, 可以迅速处理网络故障, 保证网络及各个节点稳定、高效运行。
3、Vo IP的应用分析
3.1 应用现状
Vo IP进入大众市场的速度比较缓慢, 且全球的步伐还不统一。尽管Vo IP得到了广泛关注, 但其供货量仍较低, 尤其在美国。实际上, 今天的大多数语音通讯都属于电话至电话或PC至电话。Vo IP发展成为主流消费性业务将推动电话业务向设备至电话的模式进行大规模转移, 且将随着低成本、具有丰富特性的Vo IP设备推出而获得大量应用。而这决定于设备厂商能否提供满足市场需求的价格点、特性及功能的组件, 而要满足这些要求还有待时日。虽然如此, 企业对Vo IP的需求却相对广泛, 这是因为企业中通常普及了以太网络联接, 且采用Vo IP能大幅度减少电话开销。
3.2 相关应用
目前, 有三种Vo IP平台出现潜在的应用:
第一种是将Vo IP功能增加到路由器或DSL/缆线调制解调器中, 因此可称为ATA、客户端设备 (CPE) 或整合接取设备 (IAD) 。ATA平台是其中最基本的一种, 它能在一边提供宽频或以太网络连接, 而在另一边则提供RJ11连接 (亦称为外部交换业务或FXS) , 因而使得任何常规电话都能充当IP电话使用。尽管这是一种最简单的配置, 但目前业界开始转向更高整合方案, 譬如将Vo IP功能与多端口有线或无线路由器整合的Vo IP路由器等。更高整合度的解决方案甚至还包含Vo IP ADSL路由器, 它将所有三种功能都整合在一个可提供宽频接取、LAN连接、电话配接器甚至拨号连接的设备盒中。未来这种设备盒还将增加视讯、储存及其它周边电路。
第二种Vo IP平台是目前主要用于中小型企业的IP电话网络接取设备。IP电话外观及使用的体验类似常规电话, 唯一的区别是它们与LAN连接而不是与PSTN线连接。透过IP电话网络接口, 人们即可用同样的终端来存取数据业务、实时消息甚至网络浏览器。几乎以同样的方式, 随着服务供货商开始在其无线语音网络上增加数据业务, 行动电话已经发展成为一种多功能通讯平台。
第三种Vo IP平台是无线局域网络 (WLAN) , 亦称为Wi Fi手机, 它将行动性及可能的漫游功能与统一的消息传送功能相结合。当越来越多的宽频接取家庭采用无线接取点时, 就可用来实现这种无线手机业务。所有可用数据业务都能被无线手机存取, 因而使其实现地址簿、电子日历、浏览器等多功能整合。WLAN手机具有可行动、易配置及部署成本相对较低的特点。今天, WLAN手机主要部署在一些垂直细分市场, 如医院、大型商店及校园等。
3.3 发展趋势
语音和综合业务IP化是不可逆转的历史潮流, 是大趋势。整个语音IP化everything over IP正在实现。SKYPE等新技术新概念新的增值服务提供商的介入, 将会把Vo IP带到前所未有的崭新时代。VOIP语音业务目前在国际上的运用已足见规模, 国内业务市场更是前景广阔。
但是, 在中国Vo IP运营仍然很难。虽然NGN炒得很火热, 在基础电信运营商中也已有部分建设, 但大半是闲置的。所谓NGN业务在电信业务中所占的比重仍然很少, 业务开拓能力很差, 原因有多方面。有运维体系和业务队伍需重建的原因、有技术理解力的原因, 有终端成本的原因、有网络互通问题、也有Vol P语音Qo S先天缺陷的原因, 更有业务合法性争议的原因。事实表明, Vo IP软交换技术是一项革命性技术, 增值业务更趋向网络化, 不能以传统电信的思维和运营去经营业务, 需要有新生的力量去推动。业务繁荣需要实力强劲的经营实体参与虚拟运营, 这股力量目前还很弱。Vo IP技术的含金量只有在大规模商用的进程中才能得到真正的考验和验证, 同时不断发展和演进。只有在真正大规模的Vo IP运营业务中才能体现真正意义上的技术价值。
4、结束语
Vo IP技术是电信市场出现的一种新的业务, 其发展方向由于关键技术的不同而呈现出多样性。Vo IP技术与传统的电路交换具有明显的优势, 由于Vo IP是通过互联网来传递话音数据, 不需要专用的承载网, 这就大大降低了成本。此外, Vo IP具有与无线网络融合的优势, 这就为用户的接入方式提供了更加丰富的选择。当然, Vo IP在发展应用过程中也存在一些问题, 如服务质量不稳定, 网络安全、业务平台质量不稳定等。但从国内外应用情况看, 这些问题不会改变Vo IP发展趋势。相信随着国内外电信市场的发展, Vo IP技术一定会为用户提供更加多样化的服, 同时也会以其低成本的优势占领越来越多的市场份额。
参考文献
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VoIP技术及其网络安全的实现 篇4
1.1 基本原理
VoIP技术广义上讲是指在数据网络上承载数据、语音、传真和视频、图像等多媒体业务,而在狭义上讲则是承载语音业务。传统的电话网是以电路交换方式传输语音,所要求的传输宽带为64KB。而VoIP是以IP分组交换网络为传输平台,对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理,使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。
1.2 系统构成
如图1所示,VoIP技术实现了在传统电路交换网络和IP网络之间传输语音或直接在IP网络上传输语音,由信令技术、语音编解码技术、实时传输技术、QoS保障技术和网络传输技术等组成。
1.3 网络安全的重要性
VoIP建立在Internet基础之上,它继承了IP网络易受攻击的先天不足,且VoIP的设备是基于服务器的,这些服务器像其他任何服务器一样容易受到攻击,如遭受病毒、网上黑客等的攻击。许多VoIP设备具有基于Web的管理功能,因此用户还必须监测和修补基于Web管理功能的隐患与安全漏洞。此外,VoIP还具有很多其他弱点和安全隐患。因此,安全性问题是VoIP中急需解决的关键问题,同时也影响VoIP的进一步发展。
VoIP通信安全的重要性主要在于以下3个方面:
(1)因为语音通信具有高度的隐私性和机密性,所以应当采取必要的防范措施以防止任何未被授权的第三方对信息的非法窃取。
(2)保障语音通信质量,避免VoIP网络遭受DoS、病毒和黑客攻击,造成系统崩溃。
(3)应保障VoIP服务方有权获取有关语音通信的统计信息,该信息主要用于服务数据统计,而其他任何未授权的第三方不能获取和修改这些信息。
2 安全漏洞和面临的威胁
2.1 安全漏洞
2.1.1 现状
目前VoIP各个设备厂家都有独立的语音服务器来提供语音网关或IP话机的注册和控制功能。这些语音服务器产品多采用开放的操作系统,而这些开放的操作系统都不同程度地存在安全漏洞,无法保证这些产品是否已经弥补了安全漏洞。也就是说VoIP网关的自身安全性存在问题,会造成语音服务器存在潜在的安全漏洞。
2.1.2 DoS攻击问题
VoIP系统采用了很多端口分别用于业务传输或呼叫建立以及系统管理,如果开放这些端口而又不在呼叫建立的认证协议方面加强,就为DoS攻击提供了目标,可能导致系统的不稳定甚至瘫痪。
2.1.3 协议存在安全漏洞
诸如会话启动协议(SIP)、H.323以及媒体网关控制协议(MGCP)等分组网络协议可通过访问数据包进行操纵,从而修改协议信息,导致数据包目的地或呼叫连接的变化。
2.1.4 IP分组网本身的脆弱性
虽然VoIP本身并不存在更多的、新的脆弱性,但是由于话音应用于IP网络,从而导致其安全问题更加突出。在传统的模拟环境中,交换机和配线室的物理接入通常需要截取双方的通信,而如今,数据网的分组话音传输使得话音通信的接入和截取非常容易,尤其是在Internet上可以很容易地发现大量恶意的工具集。
IP分组通信固有的安全脆弱性包括:嗅探数据包的话音监听;网络身份欺骗;数据包操纵终止业务;用户账号和设备欺骗;破坏网络的完整性;终端用户隐私权的泄漏等。
新的安全挑战包括截取、修改呼叫控制(如SIP)数据包,乃至改变数据包的目的地址和呼叫连接等。
2.2 安全威胁
VoIP环境中特别需要注意的安全威胁包括:
拒绝服务(DoS)攻击:如IP电话、VoIP网关(SIP代理)等端点可能会受到SYN或ICMP数据包的攻击,以致通信中断,无法正常提供业务;
呼叫截取:指话音或实时传输协议(RTP)数据包受到非授权的跟踪。
信令协议篡改:与呼叫截取一样,恶意用户可以监控和篡改建立呼叫后传输的数据包,修改数据流中的域,使VoIP呼叫不能使用VoIP话机,或者进行费率更高的呼叫(如国际电话),使IP-PBX认为呼叫来自另一个用户。
状态窃取:假冒合法用户收发数据。
资费欺骗:恶意用户或入侵者拨打欺骗性电话。
呼叫处理操作系统:许多IP-PBX系统的呼叫处理软件都是基于操作系统或操作系统组件,它们可能是不安全的,例如使用Microsoft IIS作为IP-PBX的Web配置工具就会在VoIP环境中引入显著的安全脆弱性。
尽管上述安全威胁切实存在,但这并不意味着VoIP是完全脆弱的,可通过安全措施解决上述难题。
3 用IPSec解决VoIP安全
现有的安全威胁并不意味着建设VoIP网络和提供服务会遇到阻碍,通过实施各种安全措施可以解决这些问题。在IP网络上实施VoIP应用,需要提供不同层次的安全功能,如认证、加密、防火墙等。IETF RFC 2401定义的安全性IP(IPSec)是常用的安全协议,它提供了加密和认证功能。
3.1 概述
IPSec(Internet协议安全)是一个工业标准网络安全协议,为IP网络通信提供透明的安全服务,保护TCP/IP通信免遭窃听和篡改,可以有效抵御网络攻击,同时保持易用性。IPSec有两个基本目标:(1)保护IP数据包安全;(2)为抵御网络攻击提供防护措施。
3.2 工作原理
IPSec为保护通过IP网络传送的私有数据提供了3种不同的形式:认证、数据完整、机密性。
IPSec由3个基本要素来提供以上3种保护形式:认证协议头(AH)、安全加载封装(ESP)和互联网密钥管理协议(IKMP)。认证协议头和安全加载封装可以通过分开或组合使用来达到所希望的保护等级。
认证协议头(AH)是在所有数据包头加入一个密码。AH能维持数据的完整性,不过由于AH不能加密数据包所加载的内容,因而它不保证任何的机密性。
安全加载封装(ESP)通过对数据包的全部数据和加载内容进行全加密来严格保证传输信息的机密性。ESP也能提供认证和维持数据的完整性,但是ESP加密所有的数据,因而比AH需要更多的处理时间,从而导致性能下降。
3.3 实现方式
IPSec架构在应用上提供两种模式:传送模式和隧道模式。
传输模式使用原始明文IP头,并且只加密数据,包括它的TCP和UDP头。
隧道模式处理整个IP数据包:包括全部TCP/IP或UDP IP头和数据,它用自己的地址作为源地址加入到新的IP头。
3.4 用IPSec解决VoIP安全
针对前面提到的VoIP网络中存在的安全问题,可以通过IPSec技术对网络中传输的语音IP包进行加密来得到解决。具体实现过程为:首先在源端将语音信号量化为数据编码,然后对数据编码进行压缩成语音IP包,在将IP包发送到网络中传输之前,源端通过IPSec技术对IP包进行加密;将加密过的IP包通过网络发送到目的端;当目的端接收到源端发送过来的已经过加密的语音IP包后,目的端通过预先商定好的密钥对接收到的加密IP包进行解密,并将其还原为数据编码后送入声卡,最后再通过扬声器等设备播出,如图3所示。
在整个实现过程中,最关键的就是如何使用IPSec技术对VoIP数据包进行加解密。源端和目的端两个IPSec实体(主机或路由器)在交换数据之前,必须首先建立某种约定,即安全关联(SA)。约定双方必须有一种方法,使两个实体安全地交换的一套生成的密钥,以便在它们的连接中使用。密钥的生成和管理及安全关联(SA)的集中化管理由Internet工程任务组IETF制定的安全关联标准法和密钥交换解决方案IKE(Internet密钥交换)负责。源端在进行加密时,首先要选择是使用何种模式:传输模式或隧道模式。通常当ESP在一台主机上实现时使用传输模式,当ESP在关联到多台主机的网络访问介入装置实现时使用隧道模式。隧道模式可以提供更多的便利来隐藏内部服务器主机和客户机的地址。然后要选择使用哪种IPSec协议:使用AH、使用ESP或AH和ESP组合使用。最后就是使用选择的模式和IPSec协议及生成的密钥对VoIP包进行加密。在解密时,使用与加密过程相反的步骤进行。这样在整个实现的过程中,除如何对IP包进行加解密以及网络中如何传输加密过的IP包外,其余都是VoIP原有技术,因此比较容易实现。
参考文献
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VoIP的关键技术 篇5
前言
随着互联网的迅速发展, 以IP技术为基础的新一代通信系统逐渐发展成熟, 其中以VOIP技术为代表的通信技术已逐渐得到广泛的应用。SIP、H.323、MGCP等网络通信协议的开发为VOIP技术提供了技术保障, 目前在国内正在大规模实施的NGN技术的核心即应用了VOIP技术。
尽管VOIP技术已经得到了广泛的应用, 但在具体实施的过程中, 仍普遍面临很多实际问题, 大多数企业在部署V O I P应用时, 大多采用了以下方案:
1、从安全的角度进行考虑, 一般将VOIP网络放在公司防火墙后面, 由防火墙实施保护。因此必须考虑如何让VOIP流可以穿越防火墙。特别是VOIP的客户端和服务端均位于防火墙之后。
2、部分企业在实施V O I P项目时, 由于没有充足的IP地址, 不得不采用私网地址, 为了保证公网用户可以注册到VOIP系统中, 需要在公司路由器或者边界会话器等设备中进行N A T转换。
在上述两种方案中, 均面临如何解决N G N用户公私网穿越这一难题, 在VOIP技术的发展过程中, 先后出现了多种针对以上问题的解决方案, 可以让基于VoIP呼叫穿透防火墙, 但不同的NAT设备要求使用不同的N A T技术。因此在实施的过程中仍存在诸多不便。本文即讨论一种新的解决方案:利用STUN服务器技术解决VOIP应用中的NAT问题。
一、STUN简介
S T U N技术是一种轻量级协议, 它允许位于NAT之后的VOIP客户获取所分配的公网IP及端口号, 同时还能够获取N A T及防火墙类型。利用所获取的公网IP信息可以以VOIP服务器端进行交互, 从而实现N A T穿越。由于该技术实现简单, 因此它可以广泛地应用于有N A T设备的V O I P网络中。
S T U N分为C L I E N T和S E R V E R两部分, 其中CLIENT位于私网内部, 可以集成到终端设备中, 用于产生和发送STUN请求报文, 而SERVER部分位于公网之中, 用来接收并响应CLIENT发送的请求报文。所有的STUN报文均有20个字节长的报头组成, 如图一所示:
其中消息类型分为B i n d i n g Request、Binding Response、Binding Error Response、Shared Secret Request、Shared Secret Response、Shared Secret Error Response六类。事务ID是一个16个字长的标识符, 在同一个事务中使用相同的事务I D。
在消息头之后是消息属性部分, 如图二所示属性部分由三部分组成, 属性类型、属性长度、属性值:
其中属性类型部分可分为MAPPED-A D D R E S S等共1 1种消息。
二、NAT技术
在F R C 3 4 8 9中将S T U N协议中的NAT 4种类型, 分别为:Full Cone、Restricted Cone、Port Restricted Cone和Symmetric。
Full Cone:即一对一 (one-too n e) N A T, 此类N A T中, 同一个内部IP及端口均被映射到同一个公网的IP及端口上, 公网的其他IP均可以通过所映射的公网IP及端口访问该内部IP。
Restricted Cone:此类NAT中, 一个内部IP及端口 (IP1) 映射到公网中的同一个IP及端口 (IP2) , IP1的数据包都需要通过IP2进行发送。公网其他IP3只有在IP1首先给IP3发送报文之后, 才可以通过IP2访问IP1。
Port Restricted Cone:该类NAT类似于Restricted Cone, 但比Restricted C o n e多了对端口的限制, 在此类N A T中, 一个内部I P及端口 (I P 1) 映射到公网中的一个IP及端口 (IP2) , IP1的数据包都需要通过IP2进行发送。公网其他IP3只有在IP1首先给IP3发送包含IP及端口的报文之后, 才可以通过I P 2访问I P 1。
Symmetric:该类NAT中, 一个内网的IP及端口发送请求到一个公网的IP地址和端口, 均被映射到一个特殊的公网IP地址和端口。同一个内网IP访问不同的公网I P, 将使用不同的映射关系, 该N A T的安全级别较高。
三、STUN在VOIP中的具体应用
如图三所示:S T U N客户端如:I P电话、I P语音网关等设备位于各自的私网内, 通过防火墙 (FireWall) 或边界会话器 (S B C) 公网互联, 与S T U N技术在具体应用中, Stun客户端会通过三种测试方式与公网上的Stun服务器的两个IP和port进行交互, 根据返回的结果可以判断出N A T的类型。
测试一:S T U N客户端给S T U N服务器通过U D P协议发送一个S T U N Binding Request, 如果STUN服务器没有返回响应, 则表明此类链接并非U D P链接。如果服务端接收到该请求, 该服务器将检查源IP地址和端口, 并将该地址与端口号放入一个Binding Response中发送会客户端中。当客户端收到该Binding Response消息后, 将其中由服务器端写入的地址与端口号与客户端地址及端口号进行对比, 如果一致, 则表明该客户端位于公网之中, 否则表明该客户端位于一个或多个N A T之后。
测试二:经过测试一后, 如果该客户端位于N A T之后, 则客户端将进行测试二, 该测试中将利用同一源IP地址和端口向服务器端的另一个IP地址及端口发送一个Binding Request, 服务器收到该请求后, 将返回客户端一个B i n d i n g R e s p o n s e。如果客户端可以收到该Binding Response, 则表明客户端位于一个Full Cone类型的NAT之后。如果客户端没有收到Binding Response, 接着客户端将利用该IP地址和端口再进行一次测试一, 如果两次测试中的IP地址和端口号一样, 则表明该客户端位于Restricted Cone或Port Restricted Cone类型的N A T之后, 否则该客户端位于Symmetric类型NAT之后。
测试三:在测试中客户端将向服务器端B向C的第二个IP的一个端口发送一个Binding Request, 并服务器端的第二个IP使用不同的端口号给客户端返回一个Binding Response。如果客户端收到该Binding Response, 则表明该NAT类型为Restricted Cone, 如果没有收到该消息则表明该N A T对端口进行了限制, 及客户端位于Port Restricted Cone类型N A T之后。
VOIP技术原理和技术协议探讨 篇6
1 Vo IP技术中IP电话的基本原理
所谓的Vo IP也即是IP技术中的一种数字化传输技术,同时也是IP技术上的分组话技术特征,借助于语音压缩算法的应用,实现语音数据的压缩编码处理,语音数据IP协议打包的处理过程,做好数据包的有效性传输,尽可能的做好解码解压处理工作,实现原来语音信号的有效性恢复管理。关于IP网络中的语音传送管理,结合普通电话的一种模拟信号分析,做好IP数据包的有效性传送管理,同时实现Vo IP系统的压缩处理和分析。关于Vo IP系统的数据转换和压缩处理过程,结合普通电话的传输速率分析,结合传输速率的多种传输模式,确定Vo IP核心关键性的设备。在模拟信号的基础性管理过程,确定电信网的传输速率,确定电话的基本传输速率,不同于普通电信网的传输速率,IP电话的数目提高[3]。关于普通电话的模拟信号管理,尽可能的做好系统压缩的处理和转化管理,实现普通电信网的传输管理,尽可能地提升IP电话的传播速率。基于Vo IP核心关键设备的应用,体现出路由器独特性的管理功能,同时基于地址功能性的应用,一旦软件处理完成之后,确定呼叫处理工作,同时实现数字语音的打包处理以及路由管理功能性分析。用户一旦拨打IP电话之后,结合Vo IP网关的电话数据库资料,明确IP数据包的处理工作,尽可能地将传输时间减少,实现IP数据包因特网电话网关的管理工作。因特网在对网关地区的设置过程,实现路由器的设置过程,做好电话网的有效转接管理,通信业务实现。
2 Vo IP技术结构
1)模型结构
Vo IP结构主要有网守和网关两个部分,网关功能的信令处理过程,结合协议性的处理,融合语音编解码的有效性协议处理分析。在PSTN网的连接过程,融合网守的基本功能特征,做好用户的认证处理,同时结合地址解析以及带宽的管理,实现安全性管理和区域管理。基于PSTN语音的交换机管理过程,融合中继接口的有效性分析,同时做好IP网络的有效性连接分析,网守作用的确定,做好用户的认证分析以及地址的有效性解析处理,同时加强带宽的管理和理由的管理,实现安全性的管理和区域性的管理分析[4]。基于网关用户的规模化分析,向网关发出一定的查询信息,而网守查找过程,尽可能的确定网守的IP地质,结合网络资源情况建立网络的情况。基于呼叫过程的语音交换机的分析,一旦网守存在查询信息,结合网络资源的基本结构,实现网络资源的有效性情况分析,确定IP地质的主叫网关形式,尽可能地建立IP网络地质。基于Vo IP结构性的应用分析,确定网络级的多种缓冲器分析,实现网络动力的产生和分析,这种缓冲器的语音包的应用过程,尽可能的实现数据包的有效性处理,结合去掉寻址以及信息的控制管理,对原始数据进行保留。Vo IP模型的结构,如图1所示。
基于数据库的模拟分析过程,结合原始数据的分析,确定解码器的多种运行模式。这种播放驱动器的一种语音样点分析,结合扬声器的频率播出的形式,确定传输的过程。
2)传输过程
Vo IP的传输过程,如图2所示。
传输的过程,接收器结合模数转换器的接哦股,实现压缩编码器的处理,同时做好IP封装和发送器的处理工作,在分组网络中,实现接收器的IP解包处理,并确定解压缩解码器的处理,做好数模转换器的确定工作,最后实现播放的过程。
3 Vo IP技术协议和发展趋势
1)主要协议的描述
SIP也即是会话初始协议,在实际的开发过程主要是提供高级的电话业务。基于SIP的协议应用,结合媒体网关的控制过程,做好MGGP协议的基础改造,做好媒体网关的有效性控制,基于媒体网关设备的应用过程,注重媒体网关协议的有效性控制。媒体网关也即是一种端点,在创建呼叫代理的同时,做好媒体会话的综合性分析,做好网络数据上的有效转换应用,做好网关外部的控制,同时实现呼叫代理的有效性控制。
媒体网关主要是端点,在网络的安远的电路中,加强数据包之间的有效转换处理,同时做好呼叫代理终点信号的有效处理,进而实现呼叫代理的有效控制。关于MGGP而言,主要是一种呼叫控制结构,基于呼叫代理的规范化控制,融合端点数据库的相关硬件设备的处理,尽可能的实现虚拟终点的有效性创建,端点之间进行有效的联系,结合连续端点的绘画处理,实现音频信号功能的转换应用,并有着一定的呼叫处理功能。
2)Vo IP技术协议
Vo IP网络传统模式主要是做好数据业务的传输工作,连接技术比较陈旧,缺乏对服务质量的保证,经常丢失分组信息,有着延迟抖动现状。一旦对数据业务有着较高的要求,业务质量也就难以保障。关于IP电话关键技术的应用,主要是结合信令技术和编码技术,同时融合实时传输技术和服务质量保证技术的应用,做好网络传输的管理。关于Vo IP信令的基本协议管理,更是融合SIP协议的规模化分析和应用,实现数据的集中处理和管理,确定运行机制的规模化管理,在传统电信网的管理基础上,积极的构建Vo IP网络结构模式。系列性的完善性分析,结合集中处置以及运行机制的规模化管理,确定电信网的多种管理形式,实现电话Vo IP网络的有效性构建管理过程。在业务质量保障的基础上,融合多媒体通信协议的有效性应用,确定局域网和广域网的多种形式,实现多媒体技术的多种模式保障。在设备之间以及提供商之间操作性功能的实现过程,融合高层设备之间的一种互相操作性的分析,结合网络的多种形式,实现多种网络技术的规模化应用[5]。
基于H.323网络设备的应用,体现出不同功能节点的会议性特征,确定多媒体会议系统的信息流结构,做好音频视频和数据控制信息的功能性分析。关于H.323呼叫的控制,就要结合RAS信令以及H.225.0呼叫指令进行实现,融合H.245控制信令实现。RAS信令通过做好网守以及终端的登记和注册管理,赋予一定的授权许可证,进一步的改变带宽结构。H.225.0呼叫信令的分析,实现终端的有效性连接,同时实现呼叫系统的建立和分析工作,在呼叫信令信道的呼叫过程,进一步的打开终端模式,在终端呼叫信令信道的确定过程,实现终端之间信息的有效控制。这种终端信息的控制过程,就要做好信息的判别处理以及信息的控制管理,结合命令和指令的形式,实现终端之间数据的有效性处理和分析。多媒体通信管理过程,结合控制协议的复杂性应用和分析,实现多点的控制应用和分析,确定呼叫的有效性转移。会话初始协议的功能性确定,结合会话的初始化协议模式,进一步的建立会话呼叫模式,尽可能的确定多媒体会议自己远程教学的效果。基于SIP规则资源的定位语言描述,不断地拓展协议的内容,保证有着较好的可扩展性和灵活性,用户仅仅需要借助于鼠标这个工具就可以实现迅速的呼叫。
3)Vo IP技术发展趋势
对于Vo IP技术的发展,有着越来越广泛的应用,同时也要融合系技术的发展,尽可能实现语音数据和传真多种模式的融合和发展。而PBX线路接口和模拟线路的确定,做好自动话务员的处理,结合语音信箱和自动话务分配管理,实现视频电话的有效性通话。无线一旦和Vo IP进行融合,将会做好无线的有效接入处理,并做好技术的综合性应用管理。这一过程的实现,不仅仅有着相对分散的网络资源结构,同时语音呼叫的接通率也在不断地提高。Vo IP技术的发展,就要融合性的产品结构,在佳通宽带接入的时候,融合ADSL以及EPON进行规模化的接入分析,同时做好用户相关信息的有效设置,实现宽带服务的有效性捆绑处理。在产品形态的确定过程,结合手持设备方向的一种管理,体现出手持设备的方便性特征,并做好话音传播服务模式的管理,突破传统电话设备的应用。双模手机的应用,结合宽带接入的通讯管理,确定多种通讯的规模化应用[6]。Vo IP技术的应用发展就要综合提高产品力,做好产品外观的设计工作,突出Vo IP产品的商业性特征,尽可能的结合办公人员的多方面使用标准,加强用户的深入体验管理,做好软件的有效性设计和管理。关于操作配置的过程,保证有着简单化的操作界面,体现出PC较为强大的功能特征,实现电话设备的规模化管理,进一步的创新产品的额观念。
对于Vo IP技术的发展,更要结合具体的协议管理,同时也要尽可能地减少运营商的扩容压力,在IP信号的传输过程,实现音频的有效性编码处理,同时也要尽可能地降低语音压缩的基本标准,实现无线网络传输的一种语音有效性交流处理。基于语音编解码技术的应用,尽可能地对固定电话的通话质量进行改善,对移动电话通话质量进行改善。关于Vo IP发展的过程,尽可能的进一步提升音频的质量,结合语音编码的多种模式处理和应用,促进视频编码的有效性分析和应用。对于Vo IP的发展,更要加强安全性的管理,做好Vo IP技术的加密管理。尤其是技术管理阶段,加强远程故障的诊断分析,融合报警管理功能性的分析,实现统一性的通信管理和融合性的通信管理。Vo IP技术的发展更要进一步的更新营销理念,做好网站的营销管理,分析网络采购客户的习惯,并及时的修改网站的产品介绍,主动性的追踪用户的信息,进一步的扩大Vo IP产品的知名度[7]。
因此,对于Vo IP市场的发展过程,主要是为设备提供商和方案提供商提供一定的服务,同时在基础电信运营商和虚拟电信运营商的管理过程也有着广泛的应用。虚拟电信模拟商的运行,更是结合跑马圈地的形式进行运营,设备提供商主要是进行市场的有效推广和应用,Vo IP的发展过程,对于基础电信运营有着直接的影响。在今后的市场发展中一旦Vo IP市场进行大规模化的扩张,将会带来更大的产业链经济效益。基于技术成熟的角度,更要结合市场的多元化需求,优化商业运营模式,做好Vo IP技术的大规模化推广工作。
4 结束语
总而言之,Vo IP技术的应用发展就要做好产品外观的设计工作,突出Vo IP产品的商业性特征,尽可能的结合办公人员的多方面使用标准,加强用户的深入体验管理,做好软件的有效性设计和管理。关于操作配置的过程,保证有着简单化的操作界面,体现出PC较为强大的功能特征,实现电话设备的规模化管理,进一步的创新产品的额观念。Vo IP技术的发展更要进一步的更新营销理念,做好网站的营销管理,分析网络采购客户的习惯,并及时的修改网站的产品介绍,主动性的追踪用户的信息。
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VoIP技术与网络通迅 篇7
近年来,Internet得到了飞速发展与普及应用,作为其核心技术的IP协议体系在数据网络架构中的统治地位已得到了广泛认同。VoIP(Voice over Internet Protocol)是利用 IP 网络传送语音信息的一种通信技术,随着VoIP技术的提出,数据网络通信已经融入传统的话音业务领域。从现实情况来看,在电信数据业务中,IP业务已占95%以上,可以说数据承载网业务已基本IP化。网络的宽带化、IP化成为整个电信网发展的必然趋势。在可见的未来,IP电话将逐步取代传统电话并最终完全IP化。
目前胜利油田已经建设好了优质的企业内部数据通信网络,网络性能高、运行可靠,为VoIP业务的开展、为语音流媒体的实时传输,提供了很好的业务支撑平台。据统计,胜利油田每年的电话通话费用有高达数千万,其中内部通话费占到80%左右。随着IP电话技术日趋稳定和成熟,胜利油田数据网络平台的进一步完善,在内部的数据网络上建设企业内部的VoIP系统,实现内部通话零费用,技术上已完全成熟,对油田降本增效有着直接而现实的意义。
2 VoIP的基本原理
VOIP是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术,其基本原理是:通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包,经过IP网络把数据包传输到接收地,再把这些语音数据包串起来,经过解码解压处理后,恢复成原来的语音信号,从而达到由IP网络传送语音的目的。
IP电话系统把普通电话的模拟信号转换成可在因特网上传送的IP数据包,同时也将收到的IP数据包转换成声音的模拟电信号。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8～11kbit/s带宽,因此在与普通电信网同样使用传输速率为64kbit/s的带宽时,IP电话数是原来的5～8倍。
我们可以简单地将VoIP的传输过程分为下列几个阶段。
2.1 语音-数据转换
语音信号是模拟波形,通过IP方式来传输语音,不管是实时应用业务还是非实时应用业务,首先要对语音信号进行模拟数据转换。数字化可以使用各种语音编码方案来实现,目前采用的语音编码标准主要有ITU-T G.711。
2.2 原数据到IP转换
IP网络不像电路交换网络,它不形成连接,它要求把数据放在可变长的数据包或分组中,然后给每个数据包附带寻址和控制信息,并通过网络发送,一站一站地转发到目的地。
2.3 传送
在这个通道中,全部网络被看成一个从输入端接收语音包,然后在一定时间(t)内将其传送到网络输出端。网络中的各个节点检查每个IP数据附带的寻址信息,并使用这个信息把该数据包转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持IP数据流的任何拓扑结构或访问方法。
2.4 IP包-数据的转换
目的地VoIP设备接收这个IP数据并开始处理,去掉寻址和控制信息,保留原始的原数据,然后把这个原数据提供给解码器。
2.5 数字语音转换为模拟语音
语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP包、IP包通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。
3 VoIP技术应用优势
目前,在越来越多的跨国公司、大中型企业、政府机关、金融、证券行业、军队、电力行业、远程教育机构得到广泛应用。VoIP技术的应用优势还体现在以下几个主要方面:
a、通话费用大大降低。将企事业单位内部的局域网和电话网合一,实现0话费。
b、建设成本大大降低。无需另外布线。
c、功能强大。只需加入相应的软件,可以灵活地提供各种服务功能。
d、独特的网内漫游功能。网络电话机可以插入网内的任何位置的网口(RJ45),其电话号码保持不变。
e、具有加密和防窃听功能。这对保障政府机关,银行和大型企业等重要集团用户的网络语音通信安全有着十分重要的意义。
f使用方便。网络电话机适用广泛的网络环境,与普通电话的使用习惯一致。
g、VoIP产品支持内建代理服务功能;配合代理服务,可以实现局域网之间和局域网内部IP电话的互通;IP电话可以分配保留的私网IP地址,不占用公网IP资源,使应用和组网更加灵活。
4 VoIP的实现方式
在实现方式上,VOIP有电话机到电话机、电话机到PC、PC到电话机和PC到PC等4种方式。最初VOIP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。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。对于电话到PC或是PC到电话的情况,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。
5 VOIP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。数据业务对此要求不高,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。VOIP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。
5.1 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(华为公司产品采用)和IETF的会话初始化协议SIP。
H.323是ITU-T有关多媒体通信的一个协议集,包括用于ISND的H.320,用于B-ISDN的H.321和用于PSTN终端的H.324等协议,定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程,其编码机制、协议范围和基本操作类似于ISDN的Q.931信令协议的简化版本,并采用了比较传统的电路交换的方法。相关的协议包括用于控制的H.245,用于建立连接的H.225,用于大型会议的H.332,用于补充业务的H.450.1、H.450.2和H.450.3,有关安全的H.235,与电路交换业务互操作的H.246等。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协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协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(Registration Admission Status)信令,H.225呼叫信令和H.245控制信令。
RAS信令用来完成终端与网守之间的登记注册、授权许可、带宽改变、状态和脱离解除等过程;
H.225呼叫信令用来建立两个终端之间的连接,这个信令使用Q.931消息来控制呼叫的建立和拆除,当系统中没有网守时,呼叫信令信道在呼叫涉及的两个终端之间打开;当系统中包括一个网守时,由网守决定在终端与网守之间或是在两个终端之间开辟呼叫信令信道;
H.245控制信令用来传送终端到终端的控制消息,包括主从判别、能力交换、打开和关闭逻辑信道、模式参数请求、流控消息和通用命令与指令等。H.245控制信令信道建立于两个终端之间,或是一个终端与一个网守之间。
此外,H.323不支持多点发送(Multicast),只能采用多点控制单元(MCU)构成多点会议,因而同时只能支持有限的多点用户。H.323也不支持呼叫转移,且建立呼叫的时间比较长。
5.2 编码技术
话音压缩编码技术是IP电话技术的一个重要组成部分。目前,主要的编码技术有ITU-T 定义的G.729、G.723等。其中G.729可将经过采样的64Kbit/s话音以几乎不失真的质量压缩至8Kbit/s。由于在分组交换网络中,业务质量不能得到很好保证,因而需要话音的编码具有一定的灵活性,即编码速率、编码尺度的可变可适应性。G.729原来是8Kbit/s的话音编码标准,现在的工作范围扩展至6.4-11.8Kbit/s,话音质量也在此范围内有一定的变化,但即使是6.4Kbit/s,话音质量也还不错,因而很适合在VOIP系统中使用。G.723.1采用5.3/6.3kbit/s双速率话音编码,其话音质量好,但是处理时延较大,它是目前已标准化的最低速率的话音编码算法。
此外,静音检测技术和回声消除技术也是VOIP中十分关键的技术。静音检测技术可有效剔除静默信号,从而使话音信号的占用带宽进一步降低到3.5kbit/s左右;回声消除技术主要利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大的回声干扰,保证通话质量。这点在时延相对较大的IP分组网络中尤为重要。
5.3 实时传输技术
实时传输技术主要是采用实时传输协议RTP。RTP是提供端到端的包括音频在内的实时数据传送的协议。RTP包括数据和控制两部分,后者叫RTCP。RTP提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制,可以让接收端重组发送端的数据包,可以提供接收端到发送端的服务质量包馈。
5.4 QOS保障技术
VOIP中主要采用资源预留协议(RSVP)以及进行服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。
5.5 网络传输技术
VOIP中网络传输技术主要是TCP和UDP,此外还包括网关互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等。由于实时传输协议RTP提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务,因此VOIP可用RTP来传送话音数据。在RTP报头中包含装载数据的标识符、序列号、时间戳以及传送监视等,通常RTP协议数据单元是用UDP分组来承载,而且为了尽量减少时延,话音净荷通常都很短。IP、UDP和RTP报头都按最小长度计算。VOIP话音分组开销很大,采用RTP协议的VOIP格式,在这种方式中将多路话音插入话音数据段中,这样提高了传输效率。
6 VoIP产品类型
VoIP最早是以软件的形态问世的,也就是纯粹PC to PC功能的产品。为了能贴近过去传统模拟电话的使用习惯及经验,之后才渐渐有电话形态的产品出现。对于企业而言,为了追求成本、语音及网络的整合、多媒体增值功能、更方便的集中式管理,而陆续出现了VoIP网关、IP PBX或其它整合型的VoIP设备等解决方案。以下就这几种类型的VoIP产品做一简单介绍。
6.1 VoIP软件
VoIP软件不但是网络电话的原始形态,更是开启免费通话新世纪到来的开路先锋。对于熟悉计算机及网络操作的人而言,只要发收双方计算机上安装VoIP软件,即可穿越因特网相互通话。更重要的是,透过VoIP软件,不论是当地PC to PC的对话,抑或跨国交谈都几乎免费。但对于绝大多数的使用者而言,必须克服计算机软件安装及操作的门坎,还要安插耳机及麦克风,要面对系统不稳定或当机的可能性, 使用习性上与传统电话差异较大。
6.2 VoIP网络电话
一般而言VoIP网络电话又分成有线、无线以及提供影像输出的VoIP视讯会议设备等不同类型的产品。由于VoIP网络电话机上具备RJ45网络接口端口,所以不需藉由计算机主机,即可透过宽频、连结IP网络进行通话,使用习性上与传统电话一样,一般人很难分辨出其中的差异,经常做为企业VoIP网络建设中的终端设备。
6.3 VoIP网关器
除了VoIP软件之外,VoIP网关器是最普遍常见的网络电话设备,扮演了由传统PSTN网络转输到IP网络的接口,透过它即可用传统的电话设备(乃至PBX交换系统)来打网络电话。
6.4 VoIP PBX
在电信级的网络电话架构中,IP PBX语音交换机扮演了相当重要的角色,其不但需要接手传统语音交换机的位置及功能,还要居中成为语音与信息整合的媒介。IP PBX功能强大且多样化,能透过Web-Based接口提供使用者一个简单容易的操作环境。
在IP电话网络架构中,IP PBX是一个可促使语音流量顺利传至所指定终端的设备。IP电话将语音讯号转换为IP封包后,由IP PBX透过讯号控制决定其封包的传输方向。当此电话终点为一般电话时,其IP PBX便将IP封包送至VoIP网关器,然后由VoIP网关器转换IP封包,再回传到一般TDM的PSTN电路交换网。
对于企业而言,IP PBX具备降低基础建设成本、减低管理成本、增加工作效率、降低转移至IP电话系统的风险等优点。
7 VOIP通用解决方案
方案特点:
a、可提供分支机构到分支机构之间的免费通话,如分机A1到分机B1、分机C1的免费通话。
b、实现网络话机在分支机构内的免费通话。如网络电话机A1到分机B1等。
c、实现运行网络电话软件的电脑到各分机以及网络电话机之间的免费通话。
d、利用跳拨功能,结合本地市话,实现VoIP与市话之间的通讯,如图所示,从分机A1到市话C或移动电话C的通话,只收取市话C处的市话费或移动电话C处的本地移动通话费。
e、VoIP产品还具有热线、内嵌网守(部分型号),语音加强等其他更为强大的功能。
8 结束语
IP技术为话音与数据信息提供了一流的传输平台,建立于这一基础之上的VoIP解决方案,投资回报率高,不仅可以有效降低企业运营成本,而且在新业务创新方面有着良好的应用前景。胜利油田部分单位已开始尝试采用该项技术,2007年,孤岛采油厂部署了1000余部IP电话,当年节约通迅费用100余万元,二年收回全部投资。尽管VoIP在许多技术细节问题上还需要进一步的改进,性能还有待进一步提高,但我们有理由相信,随着VoIP技术标准的不断发展和完善,其必将在新一代电信网络中得到成功应用。
参考文献
[1]宋真君,张国清,方洋.VOIP及融合通信项目实验指导书:电子工业出版社,2007.
[2](美)JONATHAN DAVIDSON;JAMES PE-TERS;MANOJ BHATIA;SATISH KALIDINDI;SUDIPTO MUKHERJEE VOIP技术构架(第二版):人民邮电出版社,2008.
VoIP的关键技术 篇8
1 VOIP的相关技术
(1) 信令技术, 包括IT U-T H.3 2 3和IET F会话初始化协议SIP (Session Initiation Protocol) 两套标准体系, 还涉及到进行实时同步连续媒体流传输控制的实时流协议TRSP。 (2) 媒体编码技术, 包括流行的G.723.1、G.729、G.729A话音压缩编码算法和MPEG-II多媒体压缩技术。 (3) 媒体实时传输技术。 (4) 业务质量保障技术。 (5) 网络传输技术, 主要是TCP和UDP。
此外还有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、网关互联技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等等。
从上边的叙述中我们可以看出, 语音编码是VOIP的关键技术之一。
2 常用的语音压缩编码算法
IP电话经常使用ITU定义的两个标准:G.723.1、G.729。它们采用的都是线性预测分析-合成编码和码本激励矢量量化技术, 即混合编码的方法。
2.1 G.723.1协议
G.723协议是一个双速率语音编码建议[1], 其两种速率分别是5.3kbps和6.3kbps。此协议是一个数字传输系统概况协议, 适用于低速率多媒体服务中语音或音频信号的压缩算法。它作为完整的H.324系列标准的一部分, 主要配合低速率图像编码H.263标准。
2.2 G.729协议
G.729协议是一个能在8 kbps上实现高质量语音编码的建议, 也是H.323协议中有关音频编码的标准[2]。在IP电话网关中, G.729协议被用来实现实时语音编码处理。G.729协议采用的是CS-ACELP即共轭结构算术码激励线性预测的算法。CS-ACELP以CELP编码模型为基础, 它把语音分成帧, 每帧10ms, 也就是80个采样点。对于每一帧语音, 编码器从中分析出CELP模型参数, 其中包括线性预测系数, 自适应码本和随机码本的索引值和增益。然后把这些参数传送到解码端, 解码器利用这些参数构成激励源和合成滤波器, 从而重现原始语音。
两种协议从编码质量、编码速率、编解码复杂度、抗误码性能、编解码时延这几方面比较综合考虑G.729协议略胜一筹。
3 G.729算法在DSP上的实现
3.1 芯片的选择
TMS320C6000器件是TMS320系列产品中的新一代高性能DSP芯片, 是1997年TI公司发布的, 包括定点系列和浮点系列。其中定点系列是TMS320C62XX, 浮点系列TMS320C67XX, 两者可以兼容。
3.2 TMS320C6211的特点
(1) 采用改进型的哈佛结构。
改进的哈佛结构允许数据存放在程序存储器中, 并被算术运算指令直接使用, 增强了芯片的灵活性。另外指令可以存储在高速缓存器 (Cache) 中, 省去了从存储器中读取指令的时间, 大大提高了运行速度。
(2) 采用流水线操作。
流水线操作是DSP实现高速度、高效率的关键技术之一。
(3) 特殊的硬件结构。
采用两个硬件乘法器实现乘法运算, 只需要一个指令周期, 大大提高了信号处理速度。此外, TMS320C6211内部的各种数据寄存器、移位寄存器等硬件结构, 确保了DSP算法的快速性。
(4) 特殊的DSP指令系列和丰富的寻址方式。
3.3 实验用的DSK板
德克萨斯仪器公司 (TI) 开发生产的初学者工具DSK是为初学者进行DSP编程练习而提供的一套廉价的实时软件调试工具。它的特点是功能全, 价格低, 代码编译速度快, 使用简单。TMS320C6211 DSK基于C6000系列中低价位的片种TMS320C6 21 1, 它不仅能使开发人员熟悉C 60 00DSP, 而且其功能还足够用于网络、通信、图像处理等具体应用的开发, 因而具有极高的性价比。
硬件结构如图1所示。核心采用定点运算芯片TMS320C6211, 工作于150MHz时钟, 峰值性能为1200MIPS, 它是DSP业第一片使用了两级内部高速缓存 (Cache) 的DSP (L1 Cache 8Kbyte/L2 Cache 64Kbyte) , 内部RAM共72Kbyte。DSK的供电电源为5V的直流电源。
TMS320C6211 DSK是一块通过并口与PC机相连的板卡。板上包括:一个150MHz的C6211 DSP, 峰值性能为1200MIPS;双时钟, CPU工作在150MHz, 外部存储器接口 (EMIF) 工作在100MHz;并行接口与PC机标准的并口对接;TI的TLC320AD535 16位数据转换器 (Data Converter) ;TI的TPS56100电源管理器件 (Power Manager Device) 提供1.8V和3.3V的直流电;JTAG控制器, 用于仿真和调试;用于外部扩展子卡的接口 (Expansion Daughter Card Interface) (如图1) 。
实际工作过程如下。
(1) 先接上专用电源, 用USB线将DSK板和PC机相连。 (2) 将CCS编译后的程序代码通过USB口下载到DSK上 (加载到板上DSP内存) 。 (3) PC的音频输出和DSK的音频输入通过音频线相连, DSK的音频输出连接耳机。 (4) 运行程序, 并且在PC上播放音频。
3.4 语音编解码流程 (如图2)
4 结语
由于语音编码器的处理延时是直接影响到电话的语音质量的重要因素, 所以实现一个高速的语音编码器成为VOIP技术的关键。本文分析了ITU-T G.729协议的8k bps速率的CS-ACELP语音编解码算法, 该算法编码速率很低、算法延迟小、计算复杂度适中, 在TMS320C6211 DSK上进行了运行和测试, 能较好的实现了G.729语音编解码算法, 语音经过编解码后失真很小, 可以有效地利用于VOIP系统中。
摘要：IP网络电话是一项涉及计算机网络、信令协议、数字信号处理等多个领域的综合性技术, 价格低廉是IP电话能够进入市场的首要因素, 其根本原因是IP电话均采用语音分组技术、语音压缩编码和统计复用, 带宽利用率高, 完成一次通信所需的成本大幅度降低I。P电话中的语音处理主要需要解决两个问题:一是在保证一定话音质量的前提下尽可能地降低编码比特率;二是在IP网络环境下保证一定的通话质量。前者正是我们要研究的语音编码技术。本论文主要介绍G.723.1、G.729语音编解码算法及其在VOIP应用中的性能分析比较, 同时介绍G.729在DSP上的实现。
关键词：VOIP,G.723.1,G.729,CS-ACELP,TMS320C6211
参考文献
[1]杨晓萍, 汤家骏.用TMS320C6201实现多路ITU-T G.728语音编解码标准[D].上海交通大学, 2000.