voip基本概念及简史

voip基本概念及简史内容摘要：

网络作为专用网络设计，它具有封闭式结构的协议，而 IP 电话网络则不同，它会在一个开放的环境中逐步成熟。 开放的环境引来众多厂商大显身手，寻求商机。 目前，各厂商的 IP电话还不能完全互能，如不能解决这个问题， IP电话的发展必将大打折扣。 有鉴于此，国际电信组织下促进各厂商使用标准协议，不仅要使 IP电话产品的互通，还要使 IP 电话能与现有的传统电话很好地 合作。 此外，使用标准协议还有利于各厂商开发设计出开放的应用程序，服务 IP电话系统。 由于 IP电话网络的开放性，用户今后可以随时买到最先进的程序或者自己编写需要的程序，而不是必须依赖于某些厂商，增大了用户应用的自由度。 当然，开放、灵活的同时会给 IP 网络的管理、集成测试、验证等带来非常严峻的挑战，作为开放的环境必然会带来开放的竞争推动技术创新和技术改造。 可以说，在网络开放的原则下， IP 电话技术发展会有一个相当快的步伐，为广大用户提供一个很好的环境。 后台管理的保存障 原则 在 LAN、 WAN 和 Inter 数据领域中，后方管理不用过多考虑，计费是按统一费率进行的。 网络管理在企业网内进行。 随着数据和语音的综合，从数据领域遗留下来的这一问题便会成为不利的包袱，并且成为运营商环境中的长期障碍。 大规模的语音业务需要后方管理工具和措施以支撑其商业运作，其服务，内容包括用户管理、认证授权，异地漫游、精确到秒或字节的可靠计费系统、网络管理和大规模的业务管理、管理安全性、大规模网络配置和监控等，都是运商必须具备的条件，才能提高网络运营效率。 实现这些管理的难点在于，骨干网技术基于分组而 不是电路。 在网络管理与安全方面的矛盾将日益突出，成为今后需要重点研究的课题之一。 VoIP 基本概念 (5): 协议简介 在传统电话系统中，一次通话从建立系统连接到拆除连接都需要一定的信令来配合完成。 同样，在 IP 电话中，如何寻找被叫方、如何建立应答、如何按照彼此的数据处理能力发送数据，也需要相应的信令系统，一般称为协议。 目前在国际上，比较有景响的 IP 电话方面的协议包括 ITUT 提出的 协议和 IETE提出的 SIP协议，本节主要介绍目前用得最广泛 协议。 一、 的体系结构 为了能在不保证 QoS的分组交换网络上展开多媒体会议，由 ITU 的第 15研究组 SG15于 1996 年通过 建议的第一版，并在 1998 年提出了 的第二版。 制定了无 QoS（服务质量）保证的分组网络 PBN（ packet Based Networks）上的多媒体通信系统标准，这些分组网络主宰了当今的桌面网络系统，包括基于 TCP/IP、 IPX分组交换的以太网、快速以太网、令牌网、 FDDI 技术。 因此， 标准为 LAN、 WAN、 Inter、因特网上的多媒体通信应用提供了技术基础和保 障。 是 ITU多媒体通信系列标准 ，该系列标准使得在现有通信网络上进行视频会议成为可能，其中， 是在 NISDN上进行多媒体通信的标准： BISDN上进行多媒体通信的标准： 是在有服务质量保证的 LAN上进行多媒体通信的标准： 是在 GSTN和无线网络上进行多媒体通信的标准。 PBN（如 IP 网络）提供多媒体通信标准。 若和其它的 IP技术如 IETF 的资源预留协议 RSVP 相结合，就可以实现 IP 网络的多媒体通信。 基于 IP 的 LAN 正变得越来越强大，如 IP over SDH/SONET、 IP over ATM技术正在快速发展以及 LAN 宽带正在不断的提高。 由于能提供设备与设备、应用与应用、供应商与供应商之间的互操作能力，因此， 兼容设备的互操作性。 更高速率的处理器、日益增强的图形器件和强大的多媒体加速芯片使提 PC成为一个越来越强大的多媒体平台。 可提供 PBN与别的网络之间进行多媒体通信的互连互通标准。 许多计算机、网络通信公司，如 Inter、 Microsoft 和 Netscape都支持 标 准。 标准包括在无 QoS 保证的分组网络中进行多媒体通信所需的技术要求。 这些分组网络包括 LAN、 WAN、 Inter/因特网以及使用 PPP等分组协议通过 GSTN或 ISDN的拨号连接或点对点连接。 从整体上来说， 是一个框架性建设，它涉及到终端设备、视频、音频和数据传输、通信控制、网络接口方面的内容，还包括了组成多点会议的多点控制单元（ MCU）、多点控制器（ MC）、多点处理器（ MP）、网关以及关守等设备。 它的基本组成单元是 域 ，在 系统中，所谓域是指一个由关守管理的网关、多 点控制单元（ MCU）、多点控制器（ MC）、多点处理器（ MP）和所有终端组成的集合。 一个域最少包含一个终端，而且必须有且只有一个关守。 系统中各个逻辑组成部份称为 的实体，其种类有：终端、网关、多点控制单元（ MCU）、多点控制器（ MC）、多点处理器（ MP）。 其中终端、网关、多点控制单元（ MCU）是 中的终端设备，是网络中的逻辑单元。 终端设备是可呼叫的和被呼叫的，而有些实体是不通被呼叫的，如关守。 、通过不同网络的、端到端的连接。 其体系结构如图 61 所示。 图 61 的体系结构 二、 终端的组成 为基于网络的通信系统定义了四个主要的组件：（ Terminal）、网关（ Gageway）、关守（ Gagekeeper）、多点控制单元（ MCU）。 终端是分组网络中能提供实时、双向通信的节点设备，也是一种终端用户设备，可以和网关、多点接入控制单元通信。 所有终端都必须支持语音通信，视频和数据通信可选。 、视频或数据终端协同工作所需的操作模式。 它将是下一代因特网电话、音频会议终端和视频会议技术的主 要标准。 图62所示为 ，在发端，从输入设备获取的视频和音频信号，经编码器压缩后，按照一定格式打包，通过网络发送出去，在收端，来自网络的数据包首先被解包，获得的视频、音频压缩数据经解码后送入输出设备，用户数据和控制数据也得到了相应的处理。 它所包含的各个功能单元及其标准备或协议分别是： 视频编解码（ ）：完成对视频码流的冗余压缩编码。 音频编解码（ 等）：完成语音信号的编解码，并在接收端可选择地加入缓冲延迟以保证语音的连续性。 所采用的标准 为 ITUT 的 ，它提供 两种码率，采用线性预测综合分析编码方法，分别使用代数码本激励线性预测和多脉冲最大似然量化，从而各自获得编码复杂度和质量的优化。 各种数据应用：包括电子白板、静止图像传输、文件交换、数据库共存、数据会议、运程设备控制等，可用的标准为 、 、 等。 控制单元（ ）：提供端到端信令，以保证 终端的正常通信。 所采用的协议为 （多媒体通信控制协议），它定义了请求、应答、信令和指示四种 信息，通过各种终端间进行通信能力协商，打开 /关闭逻辑信道，发送命令或指示等操作，完成对通信的控制。 z 层：将视频、音频、控制等数据格式化并发送，同时从网络接收数据。 另外，还负责处理一些诸如逻辑分帧、加序列号、错误检测等功能。 三、 是国际电信联盟（ ITU）的一个标准协议栈，该协议栈是一个有机的整体，根据功能可以将其分为四类协议，也就是说该协议从系统的总体框架（ ）、视频编解码（ ）、音频编解码（ ）、系统控制（ ）、 数据流的复用（ ）等各方面作了比较祥细的规定。 为网络电话和可视电话会议系统的进一步发展和系统的兼容性提供了良好的条件。 其中系统控制协议包括 、 、和 ， 和 RTP/RTCP 是。 系统控制是。 整个系统控制由 、 呼叫信令信道和 RAS（注册、许可、状态）信道提供，音频编解码协议包括 （必选）、 、 、 、 等协议。 编码器使用的音频标准必须由。 终端应由对本身所具有的音频编解码能力进行非对称操作。 如以 发送，以 接收。 视频编解码协议主要包括 协议（必选）和 协议。 数据会议功能也是可选的，其标准是多媒体会议数据协议。 其结构如图 63 所示。 图 63 协议栈 组件 终端是 定义的最基本组件。 所有的 终端也必须支持 标准， 标准用于控制信道使用情况和信道性能。 在 终端中 的其它可选组件是图像编解码器、 数据会议协议以及 MCU 功能。 网关也是 会议系统的一个可选组件。 网关提供很多服务，其中包含 会议节点设备与其它 ITU标准相兼容的终端之间的转换功能。 这种功能包括传输格式（如 到 ）和通信规程的转换（如 到 ）。 另外，在分组网络端和电路交换网络端之间，网关还执行语音和图像编解码器转换工作，以及呼叫建立和拆除工作。 终端使用 和。 采用适当的解码器， 、 以及 标准终端。 关守是 系统的一个可组选件，其功能是向 节点提供呼叫控制服务。 当系统中存在 关守时，其必须提供以下四种服务地址：地址翻译、带宽控制、许可控制与区域管理功能。 带宽管理、呼叫鉴权、呼叫控制信令和呼叫管理等为关守的可选功能。 虽然从逻辑上，关守和 节点设备上分离的，但是生产商可以将关守的功能融入 终端、网关和多点控制单元等物理设备中。 由单一关守管理的所有终端、网关和多点控制单元的集合称之为。 多点控制单 元支持三个以上节点设备的会议，在 ，一个多点控制单元由一个多点控制器 MC和几个多点处理器 MP 组成，但可以不包含 MP。 MC处理端点间的 ，从而决定它对视频和音频的通常处理能力。 在必要的情况下， MC 还可以通过判断哪些视频流和音频流需要多播来控制会议资源。 MC 并不直接处理任何媒体信息流，而将它留给 MP来处理。 MP 对音频、视频或数据信息进行混合、切换和处理。 MC和 MP可能存在于一台专用设备中或作为其它的 组件的一部份。 音频编码器对从麦克风输入的音频信息进行编码传输，在接收端进行解码以便输出到扬声器，音频信号包含数字化且压缩的语音。 ITU标准。 为进行语音压缩， 终端必须支持 语音标准，传送和接收 A 律和 u 律。 其它音频编解码器标准如 、 、 、 MPEG1 音频则可选择支持。 编码器使用的音频算法必须由。 终端应能对本身所具有的音频编解码能力进行非对称操作，如以 发送，以 接收。 视频编解码器在视频源处将 视频信息进行解码传输，在接收端进行解码显示。 虽然视频功能可选，但任何具有视频功能的 ；支持 它格式以及可选支持 标准。 在分组网络上，使用 、 编解码无需 BCH 纠错和纠错帧。 数据会议 是可选功能。 当支持数据会议时，数据会议可出现协同工作，如白板、应用共享、文件传输、静态图像传输、数据库访问、音频图像会议等。 通过 处理后也可以使用其它的数据应用和协议。 、 等协议 系统中的通信可 以看成是视频、音频、控制信息的混合。 系统控制功能是 终端的核心，它提供了 终端正确操作的信令。 这些功能包括呼叫控制（建立与拆除）、通力切换、命令和指示信令以及用于开放和描述逻辑信道内容的报文等。 整个系统的控制由 控制信道、 呼叫信令信道以及 RAS 信道提供。 标准描述了无 QoS保证的 LAN上媒体流的打包分组与同步传输机制。 对传输的控制流进行格式化，以便输出到网络接口，同时从网络接口输入报文中检索出接收到控制流。 另外，它还完成逻辑帧、顺序编号、纠错与 检错功能。 在 多媒体通信系统中，控制信令和数据流的传送利用了面向连接的传输机制。 在 IP游戏栈中， IP与 TCP 协作，共同完成面向连接的传输。 可靠的传输保证了数据数据包传输时的流量控制、连续性以及正确性，但也可能引起传输时延以及占用网络宽带。 将可靠的 TCP用于 控制信道、 数据信道，呼叫信令信道。 而视频和音频信息采用不可靠的、面向非连接的传输方式，即利用用户数据协议 UDP（ User Datagram Protocol）。 UDP 无法提供很好的 QoS，只提供最少的控制信息 ，因此传输时延较 TCP小。 在有多个视频流和音频流的多媒体通信系统中，基于 UDP 和不可靠传输利用 IP多点广播和由 IETF 实时传输协议 RTP 处理视频和音频信息。 IP多播是以 UDP 方式进行不可靠多点广播传输的协议。 RTP 工作于 IP多播的顶层，用于处理 IP 网上的视频和音频流，每个 UDP 包均加上一个包含时间戳和序号的报头。 若接收端配以适当的缓冲，那么它就可以种用时间戳和序号信息 复原，再生 数据包、记录失序包、同步语音、图像和数据以及改善边接重放效果。 实时控制协议 RTCP 用于 RTP 的控制。 RTCP 监视服务质量以及网 上传送的信息，并定期将包含服务质量信息的控制信息包发分给所有通信节点。 在大型分组网络如因特网中，为一个多媒体呼叫保留点足够的宽带是很重要的，也是很困难的。 另一个 IETF 协议 资源预流协议 RSVP 允许接收端为某一特殊的数据流申请一定数量的宽带，并得到一个答复，确认申请是否被许可。 虽然 RSVP 不是 成部份，但大多数 ，因为宽带的预流对 IP网络上多媒体通信的成功至关重要， RSVP 需要得到终端、网关、装有多点处理器的 MCU 以及中间路由器或交换机的支持。 适用于不同类型的网络，其中包括以太网、令牌环网等。 被定义在诸如 TCP/IP， SPX/IPX传输层。 ，并且是在同一个网上，使用同一种传输协议。 如果在整个因特网上使用 ，通信性能。