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VoIP工作原理及術(shù)語(yǔ)解釋

2005/04/26

　　想知道IP電話(huà)實(shí)際是如何工作的么？抖動(dòng)（jitter）到底是什么意思，丟失包怎么會(huì )成為其他人獲利的因素？本文為你解答。

　　完全能夠稱(chēng)IP電話(huà)是一場(chǎng)革命。它工作的基本原理同過(guò)去100年中傳遞語(yǔ)音信息的電話(huà)網(wǎng)絡(luò )有著(zhù)根本上的不同。

　　傳統的語(yǔ)音是把一個(gè)連續的流傳輸到開(kāi)放電路上，從呼叫方到另一方，這就是所謂的電路交換。回路越長(cháng)，價(jià)格就越高。因此電話(huà)的呼叫距離越遠，電話(huà)費就會(huì )越高。除開(kāi)長(cháng)時(shí)間的無(wú)通信狀態(tài)，電話(huà)呼叫是按照回路開(kāi)放的每一秒鐘時(shí)間來(lái)收取費用。即使是從模擬電路升級到數字電路，這種通信模型也幾乎沒(méi)有發(fā)生什么改變。

　　但顯然，IP改變了這一切。就如同一個(gè)Web頁(yè)面能夠被拆分為多個(gè)“報文（Packet ）”一樣，語(yǔ)音同樣可以通過(guò)數字信號處理器（DSP）采樣，放在報文中然后在一個(gè)基于IP的網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行傳輸，就像其他的數據流一樣。IP網(wǎng)絡(luò )可能是局域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò )、電信公司的核心網(wǎng)絡(luò )甚至是公共因特網(wǎng)。這些組成音頻流的報文將按照不同的路由在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中穿越一個(gè)又一個(gè)節點(diǎn)，然后在最終目的地被組織為原來(lái)的順序，然后還原為我們在談話(huà)中聽(tīng)到的聲音。

　　VoIP和分組交換能夠更為有效的利用網(wǎng)絡(luò )資源。但是，最初IP并非設計為為其承載的數據提供服務(wù)質(zhì)量保證（QoS），而是一種用于在網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)出現擁塞、失效或受到核武器襲擊而崩潰時(shí)能夠以多種路徑傳輸數據以保證冗余性的技術(shù)。

　　當路由器把一個(gè)數據流信息分段為可處理的塊時(shí)，一個(gè)IP報文就形成了。然后路由器將會(huì )在報文的頭部設置兩個(gè)地址——一個(gè)是目的地址，一個(gè)是產(chǎn)生報文的設備地址。在路由器的地址表格中查找了報文的目的地址后，路由器將會(huì )把這個(gè)報文轉發(fā)到鏈路上的下一個(gè)路由器。

　　路由器之間會(huì )相互進(jìn)行ping操作以檢查是否有路徑出現了擁塞、完全阻斷的情況或是路徑相對而言數據量較小。報文將按照最為合適的路由進(jìn)行轉發(fā)，并一步步的繼續下去。當報文到達了他們的目的地時(shí)，這些報文可能以較大的延遲無(wú)序到達。傳輸控制協(xié)議（TCP）將對他們進(jìn)行重組，恢復正確的順序。

　　這樣的傳輸方式對數據庫應用和電子郵件而言很好，但對語(yǔ)音則不是這樣。呼叫者說(shuō)出的詞語(yǔ)必須實(shí)時(shí)的到達目的地。任何的延遲（latency）——即從說(shuō)話(huà)方到受話(huà)方的語(yǔ)音流延時(shí)——都會(huì )降低語(yǔ)音的質(zhì)量，如同抖動(dòng)（jitter）和丟包（packet loss）一樣。如果報文的端到端延遲超過(guò)了250毫秒，那么一場(chǎng)交談聽(tīng)起來(lái)就會(huì )感覺(jué)不真實(shí)，就像交談的一方在月球上一樣。抖動(dòng)就同這點(diǎn)有關(guān)——它表示的是各個(gè)包到達時(shí)間的間隔變化。時(shí)快時(shí)慢的到達將會(huì )導致電話(huà)交談非常不自然。因此，VoIP應用程序都采用了對報文進(jìn)行緩存的技術(shù)，這樣就可以更加平滑的對這些報文進(jìn)行處理。

　　報文丟失、延遲和抖動(dòng)等現象隨著(zhù)語(yǔ)音數據融合到其他應用程序的報文中而更加惡化。尤其在語(yǔ)音數據穿越因特網(wǎng)的時(shí)候是最為明顯。在這些環(huán)境下，報文的丟失無(wú)法避免，并且沒(méi)有任何的服務(wù)提供商可以保證不出現報文丟失。

　　在私有網(wǎng)絡(luò )——局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或者是運營(yíng)商的核心網(wǎng)絡(luò )中——應用程序性能可以通過(guò)兩個(gè)截然不同的服務(wù)質(zhì)量參數來(lái)加以保障：DiffServ以及MPLS。前者是在以太網(wǎng)絡(luò )中保障應用程序性能的方式，后者則是用于基于IP或是IP封裝下廣域網(wǎng)。采用DiffServ，關(guān)于優(yōu)先級的信息將會(huì )被放在報文的頭部，而如果采用MPLS，則會(huì )對報文附加額外的頭部區域。兩者都能夠告訴路由器它相對于其他應用程序而言具備什么樣的優(yōu)先級。尤其是采用MPLS，應用程序將會(huì )被分為多個(gè)級別。有時(shí)這些級別會(huì )被稱(chēng)為白金、金、銀和青銅等等，但一些運營(yíng)商現在已經(jīng)能夠提供比這些更多的服務(wù)級別了。

　　為了保障語(yǔ)音的質(zhì)量，評估在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的其他需求很重要，因為其他的需求有可能使得語(yǔ)音數據無(wú)法獲得其希望獲得的處理。本來(lái)，語(yǔ)音數據就應該獲得高于類(lèi)似于電子郵件等能夠容忍一些延遲的數據的優(yōu)先級。語(yǔ)音通常而言被給予了最高的優(yōu)先級，在MPLS術(shù)語(yǔ)中就好像是白金，而電子郵件則只是青銅。

　　使得VoIP這一概念更為讓人感到混亂的就是其衍生物的多樣性，其中每一種都有自己的技術(shù)標準。即使是在商業(yè)應用一級的質(zhì)量范圍，都有三種不同的VoIP。

　　局域網(wǎng)電話(huà)（LAN telephony）即IPT是企業(yè)在自己的局域網(wǎng)上傳輸語(yǔ)音信息，這些語(yǔ)音通過(guò)IP頭戴語(yǔ)音設備或“軟電話(huà)”（運行在PC上的軟件）產(chǎn)生。語(yǔ)音信息將會(huì )同數據信息放在一起在相同的內部網(wǎng)絡(luò )中傳輸。電話(huà)端口同數據端口完全相同。為了控制這種環(huán)境下的信息交換，要么需要配置一個(gè)媒體網(wǎng)關(guān)（media gateway），要么是一個(gè)IP-PBX。如果撥打的是公司以外的電話(huà)，那么IP-PBX將負責把這些呼叫轉換到電路交換網(wǎng)絡(luò )上，然后這些呼叫將在公共電話(huà)網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行傳輸。一些電信運營(yíng)商已經(jīng)可以提供VoIP服務(wù)，因此呼叫就不再需要轉換為電路交換了。

　　對于那些同時(shí)具備一定數量的本地和局域網(wǎng)電話(huà)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，VoIP同樣可以直接放在廣域網(wǎng)上承載而無(wú)需通過(guò)電路交換進(jìn)行轉換。

　　因為有的企業(yè)最近僅對其PBX設備進(jìn)行了升級，這樣轉換到IP-PBX的企業(yè)就會(huì )比較少。局域網(wǎng)的纜線(xiàn)和路由設備或許都需要升級，企業(yè)還有可能需要購買(mǎi)新的手持設備并部署媒體網(wǎng)關(guān)。

　　因此，在VoIP面前首當其沖的就是那些即將在廣域網(wǎng)中使用VoIP的大型企業(yè)，這通常被叫做VoIP中繼，即這種技術(shù)的第二種衍生物。由于語(yǔ)音信息是從已有的廣域網(wǎng)而不是從電話(huà)公司網(wǎng)絡(luò )上通過(guò)的，因此這可以節省企業(yè)的長(cháng)途電話(huà)費用。如果遠程員工或者旅行中的雇員使用IP-VPN撥入到數據網(wǎng)絡(luò )，他們就可以節省一筆費用，因為這些呼叫都是在相同的虛擬專(zhuān)網(wǎng)中通過(guò)的。

　　在其已有PBX需要被更換或擴充，或是有新的辦公建筑時(shí)，企業(yè)還有可能采用局域網(wǎng)電話(huà)。任何公司都不希望在購買(mǎi)、配置、管理VoIP設備上花費時(shí)間和金錢(qián)，他們就可以選擇IP Centrex服務(wù)，這是VoIP技術(shù)的第三種衍生物。這樣一來(lái)他們就可以從網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商那里租用設備、呼叫時(shí)間，并訪(fǎng)問(wèn)呼叫功能。而服務(wù)供應商則需要為維護系統語(yǔ)音質(zhì)量負責。從長(cháng)遠來(lái)看，這種方式或許會(huì )比較昂貴。

　　那些準備以較少的先期投資而獲得有限功能的小型企業(yè)正在越來(lái)越多的關(guān)注著(zhù)IP Centrex。小型企業(yè)或許還準備使用諸如Skype這樣的消費級軟件應用程序。這些類(lèi)似軟件將允許用戶(hù)借助公共因特網(wǎng)利用自己的計算機撥打免費電話(huà)——通常這也被叫做因特網(wǎng)電話(huà)。顯然，這樣的呼叫質(zhì)量是沒(méi)有保障的，但這并不能妨礙數以百萬(wàn)計的用戶(hù)使用它。

　　因特網(wǎng)電話(huà)已經(jīng)伴隨我們經(jīng)過(guò)了10年或更長(cháng)的時(shí)間。但最近，類(lèi)似Skype和Vonage這樣的公司才突破了接聽(tīng)方只能在因特網(wǎng)上的限制而將呼叫延伸到普通電話(huà)上，并且開(kāi)始為之收費。這時(shí)，因特網(wǎng)電話(huà)的呼叫特性才有了重大突破。

　　現在，你就可以擁有它了。未來(lái)的IP電話(huà)必將獲得整個(gè)業(yè)界的關(guān)注。

ZDnet (www.zdnet.com.cn)

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分類(lèi)信息: 文摘技術(shù)_voip_文摘
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