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VoIP簡而言之就是將模擬聲音訊號(Voice)數字化,以數據封包(Data Packet)的型式在 IP 數據網路 (IP Network)上做實時傳遞。 VoIP最大的優勢是能廣泛地採用Internet和全球IP互連的環境,提供比傳統業務更多、更好的服務。 VoIP可以在IP網路上便宜的傳送語音、傳真、視頻、和數據等業務,如統一消息、虛擬電話、虛擬語音/傳真郵箱、查號業務、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、電視會議、電子商務、傳真存儲轉發和各種信息的存儲轉發等。

VoIP的基本原理是:通過語音的壓縮演算法對語音數據編碼進行壓縮處理,然後把這些語音數據按TCP/IP 標準進行打包,經過 IP 網路把數據包送至接收地,再把這些語音數據包串起來,經過解壓處理后,恢復成原來的語音信號,從而達到由互聯網傳送語音的目的。
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1 VoIP -概述

VoIP簡而言之就是將模擬聲音訊號(Voice)數字化,以數據封包(Data Packet)的型式在 IP 數據網路 (IP Network)上做實時傳遞。 VoIP最大的優勢是能廣泛地採用Internet和全球IP互連的環境,提供比傳統業務更多、更好的服務。 VoIP可以在IP網路上便宜的傳送語音、傳真、視頻、和數據等業務,如統一消息、虛擬電話、虛擬語音/傳真郵箱、查號業務、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、電視會議、電子商務、傳真存儲轉發和各種信息的存儲轉發等。 

VoIPVoIP
VoIP(Voice over Internet Protocol)是一種以IP電話為主,並推出相應的增值業務的技術。VoIP電話不過是互聯網上的一種應用。網路電話不受管制。因此,從本質上說,VoIP電話與電子郵件,即時訊息或者網頁沒有什麼不同,它們均能在經過了互聯網連接的機器間進行傳輸。這些機器可以是電腦,或者無線設備,比如手機或者掌上設備等等。 為什麼VoIP服務有些要收錢,有些卻免費? VoIP服務不僅能夠溝通VoIP用戶,而且也可以和電話用戶通話,比如使用傳統固話網路以及無線手機網路的用戶。對這部分通話,VoIP服務商必須要給固話網路運營商以及無線通訊運營商支付通話費用。這部分的收費就會轉到VoIP用戶頭上。網上的VoIP用戶之間的通話可以是免費的。 使用VoIP,需要做些什麼? 需要有互聯網連接。這可以是最基本的撥號上網服務,或者更理想的寬頻服務,你的網路連接速度越快,VoIP的通話質量就越好。例如,高速寬頻連接能夠令你一面打電話,一面上網衝浪。 你還需要VoIP軟體。用戶可以選擇一種VoIP軟體軟體安裝至台式電腦或筆記本電腦上。然後,電腦就可以進行網上通話了。 如果用戶想要將自己的家庭電話轉化為VoIP撥號系統,他需要適配器的幫助。VoIP軟體可以單獨預裝在一種名為「模擬電話適配器」(analog telephone adapter)的硬體設備中,模擬電話適配器主要安裝於家庭電話與寬頻數據機之間。

使用VOIP的主要優點

把VOIP集成到集中器或RAS中,企業將進入一個充滿機遇的新世界。如果該企業是服務提供商或傳輸服務提供商,則能夠向用戶提供附加業務。如果是遠程用戶,則訪問過程將明顯簡化。

增加利潤--造就機遇--企業不再單純依靠從用戶的按時計費應用或主機使用中獲取利潤。服務提供商和傳輸服務提供商現在可以在傳統業務基礎上提供話音、傳真、多媒體業務。由於這些企業長期通過企業區域網和PSTN建立連接,這一連接關係可以隨著業務的增長而繼續。

例如,有了VOIP,接入業務提供商,包括互聯網服務提供商(ISP)和傳輸服務者可以實現Points-of-Presence(POPs)和上下驛站網關服務。VOIP網關功能支持PC-to-Phone和Phone-to-PC業務,可通過基於IP的網路進行實時通信,造就新的商業機會。

企業節支和接入的優點--對於依靠PSTN使用話音和傳真業務的企業,節約的開支是十分可觀的。VOIP通過繞過PSTN的方式,最終減少計費。用市話的價格,用戶可以在任何時間向全球任何地方發送傳真或撥打電話。另外,新的HiPer接入的VOIP功能將使用戶可以通過在POTS線上建立的連接,接入企業內部網路、檢查電子郵件、使用互聯網和收聽話音郵件。而且,話音郵件或電子郵件經過檢查后,遠程用戶就可以接通從PC機上接入的電話了。這一功能節約的費用和增加的就業機會將使該企業更具競爭力。

升級簡單和可擴展性-- 由於Total Control VOIP是建立在Total Control伺服器上的一種軟體解決方案,所以升級和操作十分簡單,而且節約時間和費用。3Com充分開發了其產品的DSP軟體引擎。因此配備了DSP的3Com硬體,升級和進一步開發要比其他公司的DSP解決方案簡單。未來的VOIP產品,則由軟體升級替代整套的硬體更換。在系統升級時,這一功能既節省經費又節省時間。

2 VoIP -控制協議

VoIPVoIP
目前常用的協議如H.323、SIP、MEGACO和MGCP。H.323是一種ITU-T標準,最初用於區域網(LAN)上的多媒體會議,後來擴展至覆蓋VoIP。該標準既包括了點對點通信也包括了多點會議。H.323定義了四種邏輯組成部分:終端、網關、關守及多點控制單元(MCU)。終端、網關和MCU均被視為終端點。會話發起協議(SIP)是建立VOIP連接的IETF標準。SIP是一種應用層控制協議,用於和一個或多個參與者創建、修改和終止會話。SIP的結構與HTTP(客戶-伺服器協議)相似。客戶機發出請求,併發送給伺服器,伺服器處理這些請求后給客戶機發送一個響應。該請求與響應形成一次事務。媒體網關控制協議(MGCP)是由思科和Telcordia提議的VOIP協議,它定義了呼叫控制單元(呼叫代理或媒體網關)與電話網關之間的通信服務。MGCP屬於控制協議,允許中心控制台監測IP電話和網關事件,並通知它們發送內容至指定地址。在MGCP結構中,智能呼叫控制置於網關外部並由呼叫控制單元(呼叫代理)來處理。同時呼叫控制單元互相保持同步,發送一致的命令給網關。媒體網關控制協議(Megaco)是IETF和ITU-T(ITU-TH.248建議)共同努力的結果。Megaco/H.248是一種用於控制物理上分開的多媒體網關的協議單元的協議,從而可以從媒體轉化中分離呼叫控制。Megaco/H.248說明了用於轉換電路交換語音到基於包的通信流量的媒體網關(MG)和用於規定這種流量的服務邏輯的媒介網關控制器之間的聯繫。Megaco/H.248通知媒體網關將來自於數據包或單元數據網路之外的數據流連接到數據包或單元數據流上,如實時傳輸協議(RTP)。從VoIP結構和網關控制的關係來看,Megaco/H.248與MGCP在本質上相當相似,但是Megaco/H.248支持更廣泛的網路,如ATM。

3 VoIP -原理及技術

通過網際網路進行語音通信是一個非常複雜的系統工程,其應用面很廣,因此涉及的技術也特別多,其中最根本的技術是VoIP (Voice over IP)技術,可以說,網際網路語音通信是VoIP技術的一個最典型的、也是最有前景的應用領域。因此在討論用網際網路進行語音通信之前,有必要首先分析VoIP的基本原理,以及VoIP中的相關技術問題。

一、 VoIP的基本傳輸過程

VoIPVoIP
傳統的電話網是以電路交換方式傳輸語音,所要求的傳輸寬頻為64kbit/s。而所謂的VoIP是以IP分組交換網路為傳輸平台,對模擬的語音信號進行壓縮、打包等一系列的特殊處理,使之可以採用無連接的UDP協議進行傳輸。

為了在一個IP網路上傳輸語音信號,要求幾個元素和功能。最簡單形式的網路由兩個或多個具有VoIP功能的設備組成,這一設備通過一個IP網路連接。VoIP模型的基本結構圖如圖2-18所示。從圖中可以發現VoIP設備是如何把語音信號轉換為IP數據流,並把這些數據流轉發到IP目的地,IP目的地又把它們轉換回到語音信號。兩者之音的網路必須支持IP傳輸,且可以是IP路由器和網路鏈路的任意組合。因此可以簡單地將VoIP的傳輸過程分為下列幾個階段。

1、 語音-數據轉換

語音信號是模擬波形,通過IP方式來傳輸語音,不管是實時應用業務還是非實時應用業務,首先要對語音信號進行模擬數據轉換,也就是對模擬語音信號進行8位或6位的量化,然後送入到緩衝存儲區中,緩衝器的大小可以根據延遲和編碼的要求選擇。許多低比特率的編碼器是採取以幀為單位進行編碼。典型幀長為10~30ms。考慮傳輸過程中的代價,語間包通常由60、120或240ms的語音數據組成。數字化可以使用各種語音編碼方案來實現,目前採用的語音編碼標準主要有ITU-T G.711。源和目的地的語音編碼器必須實現相同的演算法,這樣目的地的語音設備幫可以還原模擬語音信號。

2、 原數據到IP轉換

一旦語音信號進行數字編碼,下一步就是對語音包以特定的幀長進行壓縮編碼。大部份的編碼器都有特定的幀長,若一個編碼器使用15ms的幀,則把從第一來的60ms的包分成4幀,並按順序進行編碼。每個幀合120個語音樣點(抽樣率為8kHz)。編碼后,將4個壓縮的幀合成一個壓縮的語音包送入網路處理器。網路處理器為語音添加包頭、時標和其它信息后通過網路傳送到另一端點。語音網路簡單地建立通信端點之間的物理連接(一條線路),並在端點之間傳輸編碼的信號。IP網路不像電路交換網路,它不形成連接,它要求把數據放在可變長的數據報或分組中,然後給每個數據報附帶定址和控制信息,並通過網路發送,一站一站地轉發到目的地。

3、 傳送

在這個通道中,全部網路被看成一個從輸入端接收語音包,然後在一定時間(t)內將其傳送到網路輸出端。t可以在某全範圍內變化,反映了網路傳輸中的抖動。網路中的同間節點檢查每個IP數據附帶的定址信息,並使用這個信息把該數據報轉發到目的地路徑上的下一站。網路鏈路可以是支持IP數據流的任何拓結構或訪問方法。

4、 IP包-數據的轉換

目的地VoIP設備接收這個IP數據並開始處理。網路級提供一個可變長度的緩衝器,用來調節網路產生的抖動。該緩衝器可容納許多語音包,用戶可以選擇緩衝器的大小。小的緩衝器產生延遲較小,但不能調節大的抖動。其次,解碼器將經編碼的語音包解壓縮后產生新的語音包,這個模塊也可以按幀進行操作,完全和解碼器的長度相同。若幀長度為15ms,,是60ms的語音包被分成4幀,然後它們被解碼還原成60ms的語音數據流送入解碼緩衝器。在數據報的處理過程中,去掉定址和控制信息,保留原始的原數據,然後把這個原數據提供給解碼器。

5、 數字語音轉換為模擬語音

播放驅動器將緩衝器中的語音樣點(480個)取出送入音效卡,通過揚聲器按預定的頻率(例如8kHz)播出。 簡而言之,語音信號在IP網路上的傳送要經過從模擬信號到數字信號的轉換、數字語音封裝成IP分組、IP分組通過網路的傳送、IP分組的解包和數字語音還原到模擬信號等過程。

二、 推動VoIP發展的動力

由於相關的硬體、軟體、協議和標準中的許多發展和技術突破,使得VoIP的廣泛使用很快就會變成現實。這些領域中的技術進步和發展為創建一個更有效、功能和互操作性更強的VoIP網路起著推波助瀾的作用。表2-2簡單列出了這些領域中的主要發展。從表中可以看出,推動VoIP飛速發展乃至廣泛應用的技術因素可以歸納為如下幾個方面。

1、 數字信號處理器 先進的數字信號處理器(Digital Signal Processor ,DSP)執行語音和數據集成所要求的計算密集的任各。DSP處理數字信號主要用於執行複雜的計算,否則這些計算可能必須由通用CPU執行。它們的專門化的處理能力與低成本的結合使DSP很好地適合於執行VoIP系統中的信號處理功能。

單個語音流上G.729語音壓縮的計算開銷開常大,要求達到20MIPS,如果要求一個中央CPU在處理多個語音流的同時,還執行路由和系統管理功能,這是不現實的,因此,使用一個或多個DSP可以從中央CPU卸載其中的複雜語音壓縮演算法的計算任務。另外,DSP還適合於語音的活動檢測和回聲取消這樣的功能,困為它們實時處理語音數據流,並能快速訪問板上內存,因此。在本章節中,比較詳細地介紹如何在TMS320C6201DSP平台來實現語音編碼和回聲抵消的功能。

VoIP推動VoIP的主要技術進展

VoIP推動VoIP的主要技術進展

2、高級專用集成電路專用集成電路(Application-Specific Integrated Circait, ASIC)發展產生了更快、更複雜、功能更強的ASIC。ASIC是執行單一應用或很小的一組功能專門的應用晶元。由於集中於很窄的應用目標,故它們可以對特定的功能進行高度的優化,通常雙通用CPU快一個或幾個數量級。就像精簡指令集計算機(RSIC)晶元集中於快速執行扔限數目的操作一樣,ASIC被預先編程、使其能更快地執行有限數目的功能。一旦開發完成,ASIC批量生產的成本並不高,被用於包括路由器和交換機這樣的網路設備,執行路由查表、分組轉發、分組分類和檢查以及排隊等功能。ASIC的使用使設備的性能更高,而成本更低。它們為網路提供增加的寬頻和更好的QoS支持,所以對VoIP發展起著很大的促進作用。

3、 IP傳輸持術 傳輸電信網大多採用時分多路復用方式,網際網路須採用的是統計復用變長分組交換方式,二者相比,後者對網路資源利用率高,互連互通簡便有效、對數據業務十分適用,這是網際網路得以飛速發展的重要原因之一。但是,寬頻IP網路通信對QoS和延遲特性提出了苟刻的要求,因此,統計復用變長分組交換的技術發展為人們所關注。目前,除已問世的新一代IP協議--IPV6外,世界網際網路工程任務組(IETF)提出了多協議標記交換技術(MPLS),這是一種基於網路層選路的各種標記/標籤的交換,能提高選路的靈活性,擴展網路層選路能力,簡化路由器和基於信元交換的集成,提高網路性能。MPLS既可以作為獨立的選路協議工作,又能與現有的網路選路協議兼容,支持IP網路的各種操作、管理和維護功能,使IP網路通信的QoS、路由、信令等性能大大提高,達到或接近統計復用定長分組交換(ATM)的水平,而又比ATM簡單、高效、便宜、適用。IETF還地抓緊新的分組理理持術,以便實現QoS選路。其中正在研究"隧道技術"就是為了實現單向鏈路的寬頻傳送。 另外,如何選擇IP網路傳輸平台也是近年來研究的一個重要領域,先後出現了IP over ATM、IP over SDH、IP over DWDM等技術。

第一層是基層礎,提供高速的數據傳輸骨幹。IP層向IP用戶提供高質量的,具有一定服務保證的IP接入服務。用戶層提供接入形式(IP接入和寬頻接入)和服務內容形式。在基礎層,乙太網作為IP網路的物理層,是理所當然的事情,但是IP overDWDM卻上最新技術,並具有很大的發展潛力。

密集波分多路復用(Dense Wave Division MultipLexing,DWDM)為光纖網路注入新的活力,並在電信公司鋪設新的光纖主幹網中提供驚人的帶寬。DWDM技術利用光纖的能力和先進的光傳輸設備。波分多路復用的名稱是從單股光纖上傳送多個波長的光(LASER)而得來的。目前的系統能夠發送和識別16個波長,而將來的系統能夠支持40~96全波長。這具有重要意義,因為每增加一個波長,就增加了一個信息流。因此可以將2.6Gbit/s(OC-48)網路擴大16倍,而不必鋪設新的光纖。

大多數新的光纖網路以(9.6Gbit/s)的速度運行OC-192,在與DWDM結合時,在一對光纖上產生150Gbit/s以上的容量。另外,DWDM提供了介面的協議和速度無關的特徵,在一條光纖上可同時支持ATM、SDH和千兆乙太網信號的傳輸,這樣和現在已建成的各種網路都可以兼容,因此DWDM既可以保護已有的設資,還可以以其巨大帶寬為ISP和電信公司提供了功能更強的主幹網,並使寬頻成本更低和訪問性更強,這對VoIP解決方案的帶寬要求提供強有力的支持。增加的傳輸速率不僅可以提供更粗的管道,使阻塞的機會更少,而且使延時降低了許多,因此可以在很大程度上減少IP網路上的QoS要求。

4、 寬頻接入技術

IP網路的用戶接入已成為制約全網發展的瓶頸。從長期發展看,用戶接入的終極目標是光纖到戶(FTTH)。光接入網從廣義上講包括光數字環路載波系統和無源光網路兩類。前者主要在美國,結合開放口V5.1/V5.2,在光纖上傳送其綜合系統,顯示了很大的生命力。後者主要在日本和德國。日本堅持不懈攻關十多年,採取一系列措施,將無源光網路成本降低至與銅纜和金屬雙絞線相近的水平,並大量使用。特別是近年ITU提出以ATM為基礎的無源光網路(APON),將ATM與無源光網路優勢互補,接入速率可達622M bit/s,對寬頻IP多媒體業務發展十分有利,且能減少故障率和節點數目,擴大覆蓋範圍。目前ITU已完成了標準化工作,各廠家正在積極研製,不久會有商品上市,將成為面向21世紀的寬頻接入技術的主要發展方向。

VoIPVoIP

目前主要採用的接入技術有:PSTN、IADN、ADSL、CM、DDN、 X.25和 Ethernet以及寬頻無線接入系統列等。這些接入技術各有特點,其中發展最快的是ADSL和CM;CM(Cable Modem)採用同軸電纜,傳輸速率高、抗干擾能力強;但是不能雙向傳輸,無統一標準。ADSL(Asymmetrical Digital Loop)獨享接入寬頻, 充分利有現有電話網,提供非對稱的傳輸速率,用戶側的下載速率可以達到8 Mbit/s,用戶側的上載速率可以達到1M bit/s。ADSL為企業和各個用戶提供必要的寬頻,並極大地降低成本。使用較低成本的ADSL地區環路,現在公司能以更高的速度訪問網際網路和基於網際網路服務供應商的VPN,允許更高的VoIP呼叫容量。

5、 中央處理單元技術

中央處理單元(CPU)在功能、功率和速度方面繼續發展。這使多媒體PC能夠廣泛應用,並提高了受CPU功率限制的系統功能的性能。PC處理流式音頻和視頻數據的能力在用戶中期待已久,所以在數據網路上傳送語音呼叫理所當然成為下一步的目標。這個計算功能使先進的多媒體桌面應用和網路組件中的先進功能都支持語音應用。

4 VoIP -技術進展

VoIP技術發展到今天,已經比較成熟,基本採用兩種協議組:ITU提出的H.323系列協議和IETF提出的SIP協議。目前,H.323建議作為一個較為完備的建議,提供集中處理和管理的運行機制,這種運行機制與傳統電信網的管理方式是對應的,特別適用於從電話到電話的VoIP網的構建,目前在中國國內開放的電話到電話的VoIP網路主要採用H.323協議;IETF提出的會話初始協議(SIP),主要是為解決Internet網上的多媒體會議電視服務,用於建立互聯網上主機之間的會話。這個協議的最初是以HTTP為基礎,設計上遵循Internet的基本原則,協議很容易進行擴展,便於增加新業務,具有較強的互操作性。SIP是分散式的協議,將網路設備的複雜性推向邊緣,需要相對智能的終端。 

VoIP技術的成熟,也使得其應用更加廣泛,從而出現了與目前較新技術融合的趨勢。這主要表現在兩個方面:VoIP與無線融合,包括Wi-Fi、Wi-Max等無線接入的融合,以及在3G中的應用;VoIP與P2P融合,P2P技術綜合利用分散的網路資源,使得語音呼叫的接通率、語音質量在很大程度上甚至超過傳統的電話網路。另外,在安全和服務質量方面,也出現加密、邊緣會話處理等技術的應用。 

一、VoIP與無線的融合 

Wi-Fi近兩年來的發展十分迅速。根據Gartner的統計,僅去年一年內美國公共場所的Wi-Fi熱區(hotspots)就猛增到13萬個;Dell』Oro的報告稱,2009年企業WLAN市場將會增加到35億美元,年複合增長率32%。由於其工作頻段免費公用,所以,與需花費數十億美元購買頻率營業執照相比,這顯然是一種比較廉價的技術選擇,移動通信運營商們因此都願意採用這種技術作為3G或2.5G的補充業務。再加上2004年FCC對Vonage做出的決定,不僅鼓舞著VoIP提供商,而且讓移動通信運營商和無線ISP們也蠢蠢欲動。雖然,目前集成了802.11b的商用移動手持設備非常有限,但無線區域網Wi-Fi和移動通信網的融合將是必然趨勢,「VoIP over Wi-Fi」業務也會遍地開花。

FCC有關人士表示,只要移動通信運營商服從有關頻譜應用的法規,沒有理由,也沒有必要對移動VoIP強加其它特殊的規定。這一態度,背後原因還可以認為有美國支持寬頻接入和創新應用的背景。 

1.無線VoIP的技術特點 

無線VoIP主要是利用Wi-Fi、藍牙等無線接入技術,提供小範圍IP話音的移動方便性,不包括傳統移動網路上提供的VoIP。促進無線VoIP發展的推動力,首先,無線接入技術的大範圍實施,給VoIP在無線接入領域的普及和應用提供了基礎;其次,與傳統行動電話相比,其低廉的通話費吸引了用戶,巨大市場也給蜂窩手機廠商和運營商帶來了機會;再者,無線接入可以利用無需許可的無線頻段,無需移動通信運營牌照,其布網與3G相比資金投入少得多,因此,無線VoIP也得到了想提供移動業務的運營商們的青睞。簡單說來,無線VoIP的優勢在於綜合數據傳輸帶來的話費低廉和無線接入的方便性,順應了固定—移動通信融合的趨勢;融合的VoIP和無線接入技術,可給用戶提供便利接入,實現任何時間任何地點通信所需的環境。 

無線VoIP解決方案中,信號最後的接入利用無線區域網(WLAN)傳輸,其他部分利用有線網傳輸。因為無線VoIP的接入目前主要使用WLAN技術,因此,也被稱為基於無線區域網的話音(VoWLAN)技術。運營商在現有網路上增加網關、計費系統等,即可實現語音、數據、視頻等應用。影響無線VoIP市場發展的主要因素在於終端價格,也就是Wi-Fi手機或Wi-Fi/蜂窩雙模手機的售價,用戶是否承受得起。 

Wi-Fi手機的最大優勢,就是傳輸速率高和通話費低廉。WLAN傳輸速率是11 Mbit/s,而已經較為成熟的802.11g標準,傳輸速率達54Mbit/s,利用它甚至可以實時傳輸多媒體業務;Wi-Fi手機的通信費一般僅僅是網路接入的費用。

除了Wi-Fi手機,美國業界也正在積極研究能夠在無線區域網和廣域網之間自由切換、保持呼叫的雙模手機。無線VoIP接入技術除Wi-Fi外,Wi-MAX也成為考慮途徑。 

2.Wi-MAX增加無線VoIP未來成功的變數 

Wi-Fi不是無線IP手機的惟一介面,其它重要途徑還包括Wi-MAX。據研究,Wi-MAX無線寬頻連接標準會在2006年或2007年迎來大發展時期,將是除DSL和電視電纜外寬頻接入服務的第三種選擇。而Wi-MAX發展的黃金時期到來時,VoIP服務將成為Wi-MAX運營商的主要收入。In-Stat公司進行的一項研究顯示,儘管高速數據接入是Wi-MAX對消費者產生吸引力的主要因素,但為了獲得生存所必需的收入,運營商必須捆綁VoIP等功能。 

Wi-MAX的前景在於無需藉助本地電話公司和有線電視公司的網路,就能向大範圍區域內的用戶提供寬頻接入,尤其是沒有被電話公司和有線電視公司網路的覆蓋的邊遠地區。 

Wi-MAX有自己的標準——802.16-2004,正在制訂中的新版本Wi-MAX標準將支持移動數據接入。由於設備廠商進行的測試還需要6個月的時間,預計Wi-MAX要在2007年才能夠進入主流市場。In-Stat/MDR預計,到2009年,Wi-MAX服務的訂戶將達到850萬,約佔整個寬頻市場的3%,其中半數以上的Wi-MAX用戶將訂購VoIP服務。 

3.運營商和廠商利用無線VoIP進軍移動通信市場 

美國VoIP服務提供商Skype在2005年3月1日宣布正式進軍移動通信市場,提供文本短消息(SMS)服務,允許用戶發送文本信息。Skype的用戶可以接入到由英國公司Con-nectotel提供的sms-gateway服務,進入Skype聊天室,以國際標準格式輸入手機號碼,然後,經由網關把文本信息發送到GSM網路的用戶。 

IDC稱,Skype進軍文本信息服務市場,拉開了與其VoIP競爭對手的距離,「對通信商和服務供應商來說,這是創收的另一個來源,因為他們不但需要企業用戶而且需要居民用戶。」另外,Skype公司和英國互聯網接入服務提供商Broadreach公司合作推出免費(除接入費外不另收通話費)的Wi-Fi話音通話服務。通過合作,Skype在英國的用戶可以更方便地與其他地區的Skype用戶聯繫,Skype用戶不僅僅使用Wi-Fi發送郵件和上網,還用於語音通話。

美國另一個重要的VoIP提供商VONAGE則與UT斯達康公司合作推出F-1000攜帶型Wi-Fi手機。該產品可以靈活橫跨802.11b網路,美國Vonage用戶利用Wi-Fi連接,使用現有Vonage服務的固定電話號碼或另外付費,以獲得新的號碼,從家裡就可以撥打VoIP。Vonage服務特色在於,用戶可以享受像傳統手機一樣的通信服務,但手機價格比同類提供商的手機低廉很多——F-1000手機加上嵌入式多媒體終端適配器,其售價低於100美元。 

運營商和廠商利用無線VoIP進軍移動通信市場是看好移動用戶市場,是為了拓展VoIP的業務功能和方便性,進一步發揮VoIP通話費便宜的優勢,吸引用戶。 

4.無線VoIP幫助傳統運營商推進固網移動融合 

目前,隨著IP時代的到來,電信業已經到了一個決定性的時刻。全球運營商都要適應技術和商業模式的變化,支持融合的IP業務。其中,英國電信的21世紀網路計劃將使英國電信成為全球第一個提供端到端IP網路的大運營商。英國電信已經完成對虛擬移動網路的定位,結合寬頻有線網路和移動網路,用戶將可以享受到移動通信的方便和自由、有線通信的價格和品質,實現了世界首個完全的固網-移動網融合。 

英國電信針對此應用推出的BluePhone項目也已經完成若干重要測試。英國電信已經完成利用藍牙技術連接固定網路的實驗,支持範圍約為25米。目前已經完成藍牙電話和GSM電話的切換測試,基站控制器也測試成功。這些產品將極大地方便人們在家中、辦公室甚至在移動途中的溝通。而且,Bluephone項目的第二期(BluePhone 2)建設中將由藍牙技術轉向Wi-Fi技術,目標是讓用戶用一部手機、一個號碼接聽來自移動和固定網路的所有電話。 
由於Wi-Fi使用2.4GHz或5.8GHz頻段,此頻段在大多數國家是開放的,不要求有移動牌照;另外,話音基於IP網路傳輸,接入和長途傳輸費用都較低。這些都使得Wi-Fi話音技術具有成本優勢,給運營商——尤其是固網運營商提供移動業務或實現固定/移動網路的融合提供了途徑。

5.無線VoIP實施存在的問題 

無線VoIP要能夠接近消費群體,首先就要使Wi-Fi手機和設備價格下降。其實,思科早在2003年中期就推出了無線VoIP的商用產品,主要用於大企業內部;而美國另一家VoIP提供商Net2Phone公司的類似無線voip手機產品,價格較高,少人問津。這使得手機和晶元廠商聯合起來降低終端價格。如果終端價格居高不下,將會大大限制無線VoIP技術的推廣和應用。 

此外,無線接入存在頻段使用許可權的問題,雖然是未授權許可頻段,但一些國家另有新規定,無線接入本身覆蓋率不足,以及WLAN技術本身還存在相當多的問題,如WLAN在蜂窩組網和通道結構化管理的能力上仍不成熟,在網路覆蓋區域內也難以保證服務質量,在熱點地區使用無線VoIP還存在認證困難等。 

這些都阻礙著無線VoIP的發展。VoIP技術可以在使用IP技術的3G系統中應用,但由於帶寬利用率等問題,應用前景值得商榷。

VoIPVoIP

二、P2P對VoIP技術的影響 

1.有關概念和標準 

P2P(Peer to Peer,對等連接或對等網路)技術是一種用於不同PC用戶之間,不經過中繼設備直接交換數據或服務的技術。P2P技術主要指由硬體形成連接后的信息控制技術,其代表形式是軟體。它打破了傳統的客戶機/伺服器(Client/Server)模式,在對等網路中,每個節點的地位都是相同的,同時具備客戶端和伺服器雙重特性,既享用服務也提供服務。 

對等結構是Internet的主要技術概念之一,在1969年4月7日第一版的Internet RFC文件中就有描述,這一概念被廣泛關注是由於交換多媒體文件結構中沒有中央索引伺服器而被大家所知道的。 

對等網路的一個重要目標是使用所有客戶機的帶寬——一般是每個用戶可用的下載帶寬——這樣,帶寬隨節點數增加而增加,而不是所有客戶機共享一個伺服器的帶寬,使得增加客戶機就意味著減少每個用戶的下載帶寬。

P2P技術如今得到發展,是由於網路帶寬和處理能力的限制,以及服務質量和可靠性、安全性等要求,使得目前「內容位於中心」、客戶機/伺服器結構的Internet應用面臨很多問題,不得不向「內容位於邊緣」模式轉變,重返「非中心化」,將權力交還給用戶。邊緣化、分散式正是P2P技術的重心所在,也是目前獲得青睞的重要原因。 

目前,正式的P2P組織尚未成立,2000年8月間成立的P2P工作組,成員包括英特爾、IBM、惠普等大企業,目標集中在P2P技術的標準、安全性及可靠性等。但由於P2P技術的迅速發展,P2P技術涵蓋的範圍尚未確定,尚未有統一的規範。目前微軟、Sun、IBM等很多著名企業和公司都投入到對P2P技術的研究之中。 

2.代表性P2P產品和應用 

目前,P2P技術的主要應用有文件交換、分散式計算、協同工作、分散式搜索和電子商務等。主要有如下一些產品: 

ICQ類的即時通信軟體。兩個或多個用戶互相使用文字、語音或文件進行交流,不依賴設備即可辨別用戶,P2P技術使得可以弱化甚至擺脫對中央伺服器的依賴。 

Farsite(Microsoft)、Ocean Store、Napster類數據存儲軟體。在網路上分散存放存儲的對象,減輕伺服器負擔,增加數據的可靠性和傳輸速度。 

Infrasearch、Pointera類數據搜索及查詢軟體。用來在P2P網中完成信息檢索,必須動態地將當前P2P網路中各個Peer的內容進行收集,並且有效傳遞給用戶。 

Netbatch(Intel)類協同計算軟體。可連接近萬台PC,利用空閑的時間進行協同計算,完成超計算量的工作(如空間探測,分子生物學計算,晶元設計)。 

Groove類數據或行動協同軟體。基於P2,建立一個安全的企業級協同工作平台(P2P網),提供供求信息鏈上的互動信息溝通,如貨品目錄、庫存及發貨清單,幫助使用者進行經銷渠道維護、客戶服務和支持。

遊戲軟體。很多網路遊戲都是P2P方式的,尤其是雙人及多人對弈遊戲。 

P2P在企業獲得很大應用,包括: 

企業協同:一是企業內部的員工與員工、部門與部門、員工與部門之間的協同,如日程安排、通知發布、單據審批、文件傳閱和分發、計劃協調等;二是企業與企業間的行為協同,包括會議日程安排、公文往來,以及詢價、訂單跟蹤、電子交易等。 

企業門戶:為企業內部員工或部門,甚至企業夥伴及用戶服務,同時讓企業管理者了解企業運行狀態,調控企業運行。一般要綜合S/C技術和P2P技術,P2P部分將實現信息定向推送,實現實時溝通和數據互動。 

P2P群集和VPN:互聯網上的P2P應用不再簡單地限於兩個點,可以擴展到多點的群集,形成互聯網中的一個虛擬的子網,構成一個精簡的VPN,通過僅僅對P2P用戶端軟體的操作,用戶就可以主動地選擇不同的VPN,同時也就使得不同的VPN同時存在互聯網中。 

人機遠程互動和機機互動:利用P2P技術,遠程監控和調試在速度和交互性方面大大提高,如鍋爐廠商可以通過互聯網幫助其客戶調控鍋爐運行狀態,人們也可以在回家路上用手機將家中空調打開。 

寬頻網及無線移動網應用:P2P技術特別適合電話會議、視頻會議、遠程教育、培訓、安裝調試等互動式應用需求,為企業帶來P2P技術的新應用。 

3.P2P在VoIP中的典型應用 

VoIP充分利用了P2P技術的特點。非集中式P2P網路可以無限的擴展,並且不會因為擴展而導致搜索時間的延長和費用的增加——利用終端用戶機器的處理能力和網路帶寬,每增加一個節點,P2P網路的處理能力和帶寬都相應增加;P2P技術在穿透防火牆和網路地址轉換(NAT)方面也具有優勢。傳統的集中式網路也可以穿透防火牆和NAT,但通常會因此增加非常昂貴的費用,用戶越多費用越高。使用P2P技術的典型VoIP產品是Skype。

Skype實現了將網路資源分散(即不是利用集中式的伺服器資源,而是利用各節點的網路資源),使得語音呼叫接通率、語音質量在很大程度上甚至超過傳統電話。 

在搜索方面,Skype採用了全球搜索目錄(GI)的多層網路結構,這種結構利用超節點實現網路中每個節點可以獲取所有其它可利用節點的資源,並將這些資源動態組合,參與流量分配、路徑選擇、處理帶寬等,保證最小時延。 

Skype沒有指定進入的埠號,而是在安裝程序的時候隨機選擇一個進入埠,能增強穿透網路地址轉換(NAT)。

對數據傳輸採用智能路由,利用所有的節點資源,減少延遲和保證了語音質量。 

另外,Skype還使用加密技術,界面比較簡單,有Windows、Mac OS X、Linux、Pocket PC等不同版本。 

4.P2P受到的攻擊威脅 

很多對等網路受到不同動機的人的持續攻擊,這是其最大威脅之一。例如: 

藥餌攻擊(Poisoning attacks),提供與說明不同的文件; 
拒絕服務攻擊,使網路運行很慢,或徹底崩潰; 
欺騙攻擊(defection attacks),用戶或軟體沒提供資源就使用網路; 
在傳輸數據中植入病毒,如下載或傳輸的文件被病毒或惡意程序感染; 

對等軟體惡意程序,如軟體中包含間諜程序; 
過濾,網路運營商試圖防止對等網路的數據傳輸; 
身份攻擊(identity attacks),跟蹤網路用戶或攻擊他們; 
垃圾信息(spamming),如通過網路發送未有請求的信息,並非拒絕服務攻擊。 
多數攻擊通過仔細的P2P網路結構設計和加密可以被防止和控制。 

三、其它相關技術 

1.安全技術 

除了服務質量等問題外,安全問題是CIO們在做VoIP決策時的重要考慮。在現實的部署中廠商發現,許多客戶都表示,安全狀況不能達到企業應用的標準是他們暫時不想部署VoIP的原因。目前,VoIP面臨的安全議題主要有四個:拒絕服務(DoS)攻擊、非法存取、話費詐欺或竊聽等威脅。

市場研究機構的調查結果顯示,亞太區服務供應商在VoIP安全性方面的支出遠遠落後於美國和歐洲。預計2008年亞太區在這方面的支出大約為1.7億美元,而亞太以外的所有地區的總支出將超過3.7億美元。這種差距顯示了當前亞太區在VoIP安全方面意識的欠缺。 

VoIP安全聯盟(VoIPSA)是一個旨在提高公眾對網路電話安全性和保密性問題意識的開放性組織,旨在發現、理解並避免與網路電話安全性相關的風險,專註於VoIP安全性的研究和教育。其成員來源非常廣泛,包括廠商、業務提供商、研究人員和顧問人員。其主要活動方式是討論列表、白皮書、支持VoIP安全性研究項目,以及開發供公眾使用的工具和方法,為VoIP提供更全面的安全理念、安全產品、解決方案以及管理標準等。 

2005年2月,提出的兩個最初目標是制定威脅分類(threat taxonomy)和定義安全需求。近期,組織正致力於起草VoIP網路需要的安全措施以及威脅模式的相關文件。 

VoIPSA的工作尤其引起邊緣會話控制器(SBC)廠商的興趣——該產品很長時期內會在保護VoIP網路免受攻擊起到作用。 

2.會話邊緣控制器(SBC)技術 

會話邊緣控制器(SBC,或會話控制器)是VoIP呼叫控制產品,用於電話完全由VoIP傳輸而不需要網關的環境。它使用全部三種VoIP協議——H.323關守、SIP代理和媒體網關控制協議(MGCP)。它會在未來的VoIP服務提供中發揮重要作用,允許跨越多個IP網路,即使有防火牆要穿越,也能提供有質量保障的VoIP服務。 

因為沒有標準解決方案或者部分解決方案不能完全滿足網路管理者的要求,很多現有的會話邊緣控制器使用專門的解決方案。IETF有關的工作組正在考慮是否要開發提供現在和未來SBC功能新的標準,還要決定怎樣使用現有的標準機制提供這些功能。

SBC一般位於對等環境中兩個業務提供商網路之間,或者位於給居民和企業用戶提供服務的接入網和骨幹網路之間。儘管一些SBC只處理信令,但多數既處理信令也處理媒體。這類SBC實現處理信令的組件和處理媒體流信令的組件間的通信,在SBC內部進行。 

一些人認為軟交換最終會包含邊緣控制器的功能。但軟交換和SBC的功能重心和核心技術明顯不同,而且網路結構的不同定位排除了將多數SBC功能「塞進」軟交換的可能。 

目前邊緣會話控制器的主要廠商包括Acme Packet、Jasomi Networks、Kagoor Networks、Netrake、Newport Networks Ltd和NexTone Communications,軟交換廠商Sonus Networks在產品中也開始提供會話控制功能。北電網路、西門子也開始考慮在這一領域怎樣有所作為。IP-IP網路邊緣的SBC、IP-PSTN網路邊緣的媒體網關以及軟交換沒有重疊,有不同的角色,需要配置專門的SBC,以及進一步提高和保障VoIP的話音質量。 

SBC一般位於控制VoIP服務的軟交換和公共Internet之間,有如下多種功能: 
在業務提供商網路中扮演網路接入終端(NAT)的角色,隱藏網路互聯用戶的真實IP地址; 
網路互聯時隱藏業務提供商網路結構的細節,如伺服器的數目和位置; 
從互聯網路登錄時,充當網路防火牆,防止黑客攻擊、拒絕服務攻擊等; 
傳輸服務質量信息,被不同業務提供商使用時完成不同機制間的轉換; 
在呼叫建立時管理連接,監管發送數據包的數目以及過於詳細媒體類型,這樣可以防止用戶在申請話音業務時試圖傳輸視頻業務; 
為計費和結算提供詳細的呼叫信息; 
處理NAT穿越,允許運營商不必要求用戶升級防火牆就可以給他們提供服務。 

由於會話邊緣控制器的上述功能,使它在VoIP的質量控制安全方面佔據很重要的位置。SBC的安全功能還沒有受到真正的測試,因為VoIP服務沒有受到較大的攻擊。這些攻擊比以往的Internet攻擊更危險,因為隨著VoIP成為主流應用,更多的人使用作為生命線服務,如撥打911電話。沒有正規的安全措施,一定會受到攻擊。 

目前,VoIP安全的主要技術是把VoIP信息加密,加密主要使用公共密鑰加密系統(PKI),即給通話的雙方提供數字身份認證,以確保通話的安全性。但架設和管理PKI的工程浩大,實施起來有一定難度。 

VoIPVoIP
四、結束語 

VoIP技術的發展是不可阻擋的,我們也應該支持它的正確發展,一方面,政府應該在政策上積極引導,既要避免對傳統電信業務的衝擊,又要保護VoIP的順利發展,促進相關技術和產品的研發,保護消費者、運營商、廠商和國家的利益;另一方面,運營商應該採取有效的措施開展VoIP業務。因技術發展問題,與傳統電話相比,VoIP業務還有一些需要解決的問題,主要包括: 

服務質量仍無法完全保證; 
網路安全問題有待深入解決; 
難以實現傳統電話中可基於位置的緊急電話服務,如報警; 
由於號碼資源的限制,通常網路電話用戶只能作為主叫,不能作為被叫; 
終端的供電目前仍無法由局端提供,一旦用戶使用地點停電則無法實現通信; 
與傳統話音網及OSS的整合、不同VoIP設備間的互操作、人員培訓等所需的新的資金投入給網路電話的實施帶來困難。
   

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