VOIP 是VOICE OVER IP 的簡(jiǎn)寫(xiě)，即將語(yǔ)音業(yè)務(wù)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行承載之意，日常所說(shuō)的IP 電話(huà)即是VOIP 的一種典型應用。VOIP 是主要通過(guò)語(yǔ)音分組來(lái)實(shí)現的，在VOIP 中，數字信號處理器（DSP）將語(yǔ)音信號封裝成幀并儲存在分組包中進(jìn)行傳輸。從最早的INTELNET 電話(huà)到現在，得益于迅速發(fā)展的集成電路技術(shù)，使得DSP、CPU 的處理能力得到了極大的加強，推動(dòng)了VOIP 業(yè)務(wù)的發(fā)展。
目前中南地區正在建設的FA36 傳輸網(wǎng)是為中南地區民航空管部門(mén)提供數據通信服務(wù)的基礎網(wǎng)絡(luò )平臺，是服務(wù)于民航的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )。它以IP 交換技術(shù)為核心，通過(guò)FA36 設備的強大服務(wù)提供能力，它能夠對多種業(yè)務(wù)提供支持，當然也包括VOIP 業(yè)務(wù)的支持。如何在其上布署VOIP 業(yè)務(wù)，成為了我們研究的問(wèn)題。
1、VOIP 的基本原理
傳統的電話(huà)網(wǎng)是以電路交換方式傳輸語(yǔ)音，所要求的傳輸寬帶為64 Kb/s.而VOIP 如前所述是以IP 分組交換網(wǎng)絡(luò )為傳輸平臺，對模擬的語(yǔ)音信號進(jìn)行壓縮、打包等一系列的數字化處理，使之可以采用無(wú)連接的UDP 協(xié)議進(jìn)行傳輸。就目前來(lái)說(shuō)，大部分 VOIP 設備廠(chǎng)家所采用的都為ITU-T 建議的H.323協(xié)議族。圖1 所示就是路由器作為網(wǎng)關(guān)設備用來(lái)連接PSTN 網(wǎng)絡(luò )與IP 數據網(wǎng)絡(luò )的示意圖。
在圖1中，路由器通常作為網(wǎng)關(guān)設備用來(lái)連接PSTN 網(wǎng)絡(luò )與IP 數據網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)經(jīng)PSTN 設備連接IP 語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)（路由器），在網(wǎng)關(guān)處將模擬語(yǔ)音數據轉換成數字信號進(jìn)行壓縮打包，讓它成為可以在IP 網(wǎng)絡(luò )上傳輸的分組語(yǔ)音數據。后經(jīng)IP 網(wǎng)絡(luò )傳遞至被叫端的IP 語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)（路由器），在被叫端將IP 語(yǔ)音數據還原成可識別的模擬語(yǔ)音信號，經(jīng)PSTN 傳送至用戶(hù)電話(huà)終端。由于中繼控制和路由功能的需要，可能還會(huì )在中間加上網(wǎng)守設備（GK）。總的來(lái)說(shuō)，VOIP 的傳輸過(guò)程可以具體分為以下幾個(gè)階段。
1.1 語(yǔ)音- 數據轉換
語(yǔ)音信號一般是模擬波形，通過(guò)IP 方式來(lái)傳輸語(yǔ)音，不管是實(shí)時(shí)應用業(yè)務(wù)還是非實(shí)時(shí)應用業(yè)務(wù)，首先要對語(yǔ)音信號進(jìn)行模擬數據轉換，也就是對模擬語(yǔ)音信號進(jìn)行8位或6位的量化，然后送入到緩沖存儲區中，緩沖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采取以幀為單位進(jìn)行編碼。典型幀長(cháng)為10~30ms.考慮傳輸過(guò)程中的代價(jià)，語(yǔ)間包通常由60、120或240ms的語(yǔ)音數據組成。數字化可以使用各種語(yǔ)音編碼方案來(lái)實(shí)現，目前采用的語(yǔ)音編碼標準主要有ITU-T G.711、G.729、G.723 等。源和目的地的語(yǔ)音編碼器必須實(shí)現相同的算法，這樣目的地的語(yǔ)音設備才能正確還原模擬語(yǔ)音信號。
1.2 原數據到IP 的轉換
一旦語(yǔ)音信號進(jìn)行數字編碼，下一步就是對語(yǔ)音包以特定的幀長(cháng)進(jìn)行壓縮編碼。大部分的編碼器都有特定的幀長(cháng)，若一個(gè)編碼器使用15ms的幀，則把從第一來(lái)的60ms的包分成4幀，并按順序進(jìn)行編碼。每個(gè)幀合120個(gè)語(yǔ)音樣點(diǎn)（抽樣率為8 kHz）。編碼后，將4個(gè)壓縮的幀合成一個(gè)壓縮的語(yǔ)音包送入網(wǎng)絡(luò )處理器。網(wǎng)絡(luò )處理器為語(yǔ)音添加包頭、時(shí)標和其他信息后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送到另一端點(diǎn)。語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò )簡(jiǎn)單地建立通信端點(diǎn)之間的物理連接（一條線(xiàn)路），并在端點(diǎn)之間傳輸編碼的信號。IP 網(wǎng)絡(luò )不像電路交換網(wǎng)絡(luò )，它不形成連接，它要求把數據放在可變長(cháng)的數據報或分組中，然后給每個(gè)數據報附帶尋址和控制信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送，一站一站地轉發(fā)到目的地。
1.3 傳送通道
在這個(gè)通道中，全部網(wǎng)絡(luò )被看成一個(gè)從輸入端接收語(yǔ)音包，然后在一定時(shí)間（t）內將其傳送到網(wǎng)絡(luò )輸出端。t可以在某一范圍內變化，反映了網(wǎng)絡(luò )傳輸中的抖動(dòng)。網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)檢查每個(gè)IP 數據附帶的尋址信息，并使用這個(gè)信息把該數據報轉發(fā)到目的地路徑上的下一站。網(wǎng)絡(luò )鏈路可以是支持IP 數據流的任何拓結構或訪(fǎng)問(wèn)方法。
1.4 IP 包與數據的轉換
目的地VOIP 設備接收這個(gè)IP 數據并開(kāi)始處理。網(wǎng)絡(luò )級提供一個(gè)可變長(cháng)度的緩沖器，用來(lái)調節網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)生的抖動(dòng)。該緩沖器可容納許多語(yǔ)音包，用戶(hù)可以選擇緩沖器的大小。小的緩沖器產(chǎn)生延遲較小，但不能調節大的抖動(dòng)。解碼器將經(jīng)編碼的語(yǔ)音包解壓縮后產(chǎn)生新的語(yǔ)音包，這個(gè)模塊也可以按幀進(jìn)行操作，完全和解碼器的長(cháng)度相同。若幀長(cháng)度為15ms,使60ms的語(yǔ)音包被分成4幀，然后它們被解碼還原成60ms的語(yǔ)音數據流送入解碼緩沖器。在數據報的處理過(guò)程中，去掉尋址和控制信息，保留原始的原數據，然后把這個(gè)原數據提供給解碼器。
1.5 數字語(yǔ)音到模擬語(yǔ)音的轉換
播放設備將緩沖器中的語(yǔ)音樣點(diǎn)取出送入聲音驅動(dòng)設備，將其還原成可識別的模擬信號，經(jīng)用戶(hù)線(xiàn)路傳送到用戶(hù)終端。
