VoIP设计和应用

杨帆

摘 要：语音是一个非常敏感的应用，所以连带的需要提供优秀的服务质量的网络，以及较好的管理网络资源。在这个项目的初步报告中，探讨VoIP电话的主要特点，进行测试的两个主要的VoIP协议SIP和H.323，指出它们差异和优势。

关键词：VoIP H.323协议 SIP协议

近年来随着VoIP开始得到广泛的传播，具有重要的潜力，我们看到VoIP的未来，特别是与VoIP合并的移动电话，以及在以后的网络中的一些新的表现。下面先举例浅谈有关VoIP在实际中的应用设计和应用。

VoIP的简介

VoIP是一种新兴的有声通信技术，是通信世界的一个转折点。VoIP简而言之就是将声音数字化，以数据的形式在上做实时传递。VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境，在IP网络上便宜的传送语音、、视频、和数据等业务，如虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet、Internet呼叫管理、电视会议、电子商务、传真存储转发和各种信息的存储转发等，从而提供比传统业务更多、更好的服务。VoIP的基本原理是：通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然后把这些语音数据按 TCP/IP 标准进行打包，经过 IP 网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音的目的。简而言之，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、 分组通过IP网络传输、 分组解包和数字语音还原到模拟信号等过程。有了这项新技术后，电信运营商，企业和供应商受益于IP传输必须引入新的语音和视频服务。

VoIP的两种标准协议H.323和SIP

VoIP 中主流的协议标准有两个，一个是由国际电信联盟（ITU-T）提出的 H.323 系列协议，目标就是把网络电话当作传统电话使用，仅是把原电信网的电路交换传输变成了互联网的分组交换传输；另一个是由互联网工程任务组（IETF）提出的会话初始协议（SIP，Session Initiation Protocol），目标是将网络电话作为互联网上的一个应用而非传统电话。在1996年ITU-T第一个在 H.323标准下ISDN（综合业务数字网）的基础上命名了VoIP。现在，这个标准已经衍生了很多的演变。

H.323 和 SIP 具有较多相似之处，如：信令控制相同，都需完成呼叫控制过程；支持的业务相同，都是以语音为主的多媒体业务；媒体传输协议相同，都采用实时传输协议（RTP，Real-time TransportProtocol）。但二者由于提出方的理念不同也存在一定的差异。

H.323 协议

H.323 定义了在分组网络上多媒体通信的协议集，由一系列功能清晰的协议模块组成。H.323 协议包括用于建立连接的 H.225，用于安全的 H.235，用于媒体控制的 H.245，用于业务互操作的 H.246，用于大型会议的 H.332，用于补充业务的 H.450 等 。H.323 系 统 一 般 由 网 关 （ Gateway ） 网 守（ Gatekeeper ） 多 点 控 制 单 元 （ MCU ） 终 端等部分构成 。

H.323 网关是电路交换网络与分组网络之间的网关设备，分别完成电路交换侧与IP 侧的呼叫建立和释放；完成语音编码方式的转换、信令协议的转换；实现 H.225、H.235、H.245 等协议；支持的语音编码包括 G.711、G.723、G.729 等。

H.323 网守的功能主要是实现对网关的控制，提供地址翻译、访问控制、带宽控制等功能，需支持 H.225、H.235、H.245、H.323 等协议，通常采用分级网守的组网方式实现。

H.323 多点控制单元（MCU）是构成多点会议的终端设备，主要包括两部分：多点控制（MC）和多点处理（MP）。MCU 对 H.323 会议终端的所有信令和媒体数据进行处理与转发。

H.323 终端是直接面向用户，提供双向实时通信的节点设备，如 IP 电话机、PC 软电话、多媒体终端等。而模拟电话则是通过网关接入 H.323 系统的。

SIP协议

SIP 协议是类似于超文本传送协议（HTTP）的基于文本的信令协议，充分利用 HTTP 帧中的头域、认证机制、编码规则以及错误代码等。 采用客户SIP端/服务器（CS，Client/Server）的控制方式进行信息交换 ， 并采用会话描述协议（SDP）进行媒体及会话能力的描述。

H.323 协议和 SIP 协议都能通过 IP 网实现建立、维持、监控和终止设备间的连接过程，在功能实现层面是完全相同的，但在协议本身实现的过程却有较大的区别 。

编码方式：H.323 协议采用了抽象语法标记（ASN.1）的二进制编码方式，信令复杂、不直观；SIP 协议采用的是文本编码方式，头域含义一目了然，如 From、To 等域名，所以消息非常简单。

地址格式：H.323 支持多种地址格式，有H.323-ID、E.164-ID、电子邮件（Email）身份标识、统 一 资 源 定 位 符 （ URL ） 标 识 、 传 送 身 份 标 识等地址类型；而 SIP 协议支持的地址类型主要是类似于 Email 形式的 SIP URL 格式。

控制消息：H.323 的呼叫控制信令包括注册、认证、状态消息和 H.225 控制消息呼叫信令； SIP采用 SIP 消息。

会话能力协商：H.323 采用 H.254 协议来进行能力协商的会话控制，媒体参数协商信令和呼叫建立过程是分开进行的；而 SIP 采用的是 SDP 进行媒体及会话能力的描述，其会话请求过程和媒体参数协商是同时进行的。

呼叫建立过程：H.323 的呼叫建立涉及 3 条信令：用于终端与网守之间注册、授权、改变带宽、脱 离 解 除 等 过 程 的 RAS（Registration AdmissionStatus）信令；用于建立两个终端之间连接的 H.225呼叫信令；用于传送终端间的主从判别、能力交换、逻辑信道的打开和关闭、模式参数请求等的 H.245控制信令，H.323 的呼叫建立时间较长。

SIP 是基于文本的 CS 模式的协议，利用请求、响应、证实的机制实现会话控制，呼叫控制的信息是封装在 SIP 消息的报头里面，呼叫建立过程相对较短，简单明了。

VoIP的优点

在日常的工作中我们经常因为停电和话费支付问题在使用传统模拟电话机的时候产生一些困扰。比如电话线潮湿影响了语音通话质量；船舶楼宇之间无法构架实体的电话线路；长途连线产生的巨额费用等等。这些问题将因为VoIP的诞生迎刃而解。这个新技术，新产品的确让很多的中小型企业起死回生，而其带来的优点不仅仅只是节约了成本，还从其他方面给传统的通讯方式带来了一次革命。以下就是总结的几个VoIP网络电话的优点：①去除或者减少了各个部门、不同分支机构间的办公室“内部”费用。②避免现存的PBX硬件的技术支持合同与业务。③去除持续的虚拟交换机业务需求及费用。④通过增加、移除以及改变减少成本，降低硬件成本来最终减少膨胀的费用。⑤减少独立语音消息系统的持续费用。⑥通过给度假或者远程工作的员工提供同办公室内部员工相同的集成能力来提供生产利润。⑦减少通过电话与消息系统的培训与学习。⑧经济有效地执行唯一的消息。

应用

长江上海通信管理局经过多年的实验研究在应用VoIP处在行业领先的位置上。最简单的，我们将连接两台VoIP设备的WAN（RJ45）口与电脑相连进行配置。将电脑IP与VoIP设备配成一个网段后进行配置VoIP的FXO和FXS口。使用时将配置好的VoIP的RJ45接入网络交换设备，RJ11口接入话机，即可进行网络通话功能。同时结合海事卫星系统经过长期测试，实现了VoIP在海事卫星通信中的增值应用，用户只要在电脑上安装一种VoIP软件或使用硬电话，就可以通过网络进行卫星通话，保障质量的同时能够实现短码拨号、最大程度的降低成本。

VoIP还在船舶通信、船舶安全航行、提高船舶交通效率等方面发挥着重大作用。VHF通信子系统作为船岸通信的重要组成部分，在传统的VHF通信系统中，语音采用专线进行传输，带宽资源浪费严重，VHF系统的覆盖范围受到限制。传统VHF通信系统已经日渐满足不了船岸通信的发展要求。将VoIP技术引进VHF技术是VHF发展的趋势，目前技术还不成熟，尚存在很多问题。

结束语

随着互联网和3G技术的日益更新，利用网络拨打电话的方式越来越被人们接受和使用。在宽带接入日益增加的今天，将有越来越多的公司推出网络电话服务，而VoIP技术与传统电话的竞争，也将在未来五年达到白热化。VoIP可以极大地提高通信系统的业务能力，大大降低建网成本和网络运维成本，并且便于业务合成，能够生成数量众多的电信业务网，根据用户需求不断提供各种新业务，因此基于VoIP的新型电话是发展方向。可以预见，未来的电信业务将呈现多元化格局。