IP電話技術的演進
　　
　　——IP電話以其經(jīng)濟、高效率和超時代的技術發(fā)展等特點，自1995年以來得到了迅猛發(fā)展，目前已成為數(shù)據(jù)語音通信中最有競爭力的技術之一。全球許多國家開通了I P電話的運營業(yè)務，我國的IP電話試運營工作也已經(jīng)半年有余，IP技術正呈現(xiàn)出蓬勃的生命力，必定推動信息產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，IP電話的發(fā)展，歷經(jīng)了兩個初級階段，目前正在高速地向第三個階段演進
　　——統(tǒng)一融合。
　　
　　1 技術積累階段
　　
　　——在技術積累階段， CTI領域的專家提出語音傳輸?shù)姆纸M設想：所有的分組語音系統(tǒng)都遵循一種通用的模式，分組語音傳輸網(wǎng)絡可以采用IP、幀中繼或ATM。在這些網(wǎng)絡的邊緣設置稱為 “語音代理”的設備或部件，其任務是將語音信息從傳統(tǒng)的語音格式轉(zhuǎn)換為適用于分組傳輸?shù)母袷?，然后通過上述網(wǎng)絡將分組數(shù)據(jù)發(fā)送到目的地的語音代理設備上。
　　
　　——語音代理連接模式在分組語音網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)中需要解決兩個問題，才能使分組語音服務滿足用戶的需要。首先是語音編碼的轉(zhuǎn)換，即如何將語音信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；另一個問題是信令轉(zhuǎn)換，它主要是鑒別呼叫方所呼叫的對象，以及呼叫方在網(wǎng)絡中的位置。
　　
　　——人類的語言都是以模擬信號形式表示的，早期的電話模擬信號可以描述為平滑的“正弦波”，雖然模擬通信技術已相當發(fā)達，但是傳輸?shù)男什桓?，當傳輸衰減導致模擬信號變?nèi)鯐r，要將復雜的模擬語音信息和傳輸噪聲區(qū)分開來是很困難的。
　　——數(shù)字信號只有“1”和“0”兩種狀態(tài)，易于同噪聲區(qū)分開，而且不易發(fā)生畸變。因此，全球的通信系統(tǒng)已轉(zhuǎn)換為數(shù)字傳輸格式，稱為脈沖編碼調(diào)制（PCM），PCM將模擬語音轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。標準電話PCM使用8位代碼和8000／秒采樣頻率，所以每一路電話占用64kb／s信道帶寬，另一種稱為自適應微分P CM（ADPCM）的電話語音標準將語音轉(zhuǎn)換為4位代碼，因此僅占用32kb／s， ADPCM通常用于長途線路。
　　——正是基于這樣的技術，人們研制成功了第一代IP電話設備，利用計算機上的聲卡語音采集原理，將64kb／s的模擬語音轉(zhuǎn)換為ADPCM數(shù)字信號，在I nternet上實現(xiàn)計算機到計算機的初級 IP電話功能。這種系統(tǒng)由于主要是利用計算機來完成語音的壓縮和控制，所以，一般只能實現(xiàn)一路話音的實時通信。例如，在PII233的計算機系統(tǒng)上最多只能完成4 個話路的語音通信。在這灰系統(tǒng)中，比較實用的IP電話系統(tǒng)有很多，如Vocaltec的IPhone、Microsoft的Netmeeting系統(tǒng)等。第一代IP系統(tǒng)的研制成功，激起了人們對I P電話系統(tǒng)的極大興趣，從而，推動了IP電話技術的應用研究，人們希望像一般電話系統(tǒng)一樣來使用IP電話系統(tǒng)。
　　
　　2 實用階段
　　
　　——IP電話的第二個發(fā)展階段是在第一個階段的基礎上的飛躍，它不但可以實現(xiàn)像PSTN系統(tǒng)一樣使用IP電話系統(tǒng)進行通信，而且也可以實現(xiàn)大話務量的呼叫。利用目前的P STN交換系統(tǒng)，進行IP電話的通信的階段稱為“實用階段”。實用階段的IP電話主要是一個網(wǎng)絡接入設備，它完成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸和PSTN的轉(zhuǎn)接功能。一個實用的I P電話接入終端系統(tǒng)（我們稱之為Gateway），一般包括五個部分：
　　
　　——.建立和控制電話的接續(xù)、通話和拆線工作
　　——.語音壓縮和數(shù)據(jù)編碼處理
　　——.數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸和控制：
　　——.系統(tǒng)維護部分
　　——.用戶信息管理
　　——這類系統(tǒng)仍是組建在計算機系統(tǒng)上的，但它不是終端用戶設備。所以，對一般用戶來說，只需要一個電話機，即可實現(xiàn)IP通信。下面我們來研究各部分的功能及實現(xiàn)方法。
　　
　　2.1 建立和控制電話的接續(xù)、通話和拆線
　　
　　——建立和控制電話的接續(xù)、通話和拆線是IP電話系統(tǒng)和PSTN的信息交換界面，也是目前的一般電話系統(tǒng)向Internet／Intranet轉(zhuǎn)換的出入網(wǎng)關。這部分的工作主要是通過對電話卡（例如 E1卡）的編程控制來實現(xiàn)。
　　
　　——由于E1卡可以接受PSTN信息，并去掉有關的信令，錄制成為純數(shù)字語音信號，所以，信令的轉(zhuǎn)換工作基本上由E1卡來完成。但在一個完整的I P電話網(wǎng)關中，各個部件之間必須相互交流信息，協(xié)調(diào)工作。E1卡和語音壓縮卡之間，語音壓縮卡和網(wǎng)卡（NIC）之間，以及各部件和用戶界面 之間，都需要充分的信息交換。這些信息的交換，可以通過狀態(tài)機的行為來控制。
　　
　　2.2 電話的接續(xù)和拆線工作
　　
　　——首先，由PSIN上的主叫用戶A摘機，發(fā)端Capitel收到主叫用戶的摘機信號后，向主叫用戶送撥號音或）IVR（交互式語音應答）提示。主叫用戶聽到撥號音，開始撥號，將被叫號碼送到 A端交換機Capitel。
　　
　　——A端Capitel根據(jù)被叫號碼選擇IP地址和最佳路徑，并在選擇好的路徑上向B端Capitel發(fā)送通道占用信號，即由A端Capitel的出信號占用B 端Capitel的入信號。然后由A端的Capitel將被叫號碼送往B端的Capitel。（注：本系統(tǒng)以北京郵電通信設備廠的Capitel IP電話系統(tǒng)為例）。
　　——B端的Capitel根據(jù)被叫號碼，將純數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為PCM信號送到B端的PSTN上，接通被叫用戶。被叫用戶摘機應答，并將摘機信號送到B 端的Capitel上，再由B端Capitel轉(zhuǎn)發(fā)給A端 Capitel，雙方開始通話。當通話結(jié)束時，若A端用戶先掛機，則主叫用戶向Capitel送復原或拆線信號，并由B端Capitel將此信號發(fā)送給B 端的PSTN；若B端用戶先掛機，則B向A端Capitel送復原或拆線信號，一切復原。
　　
　　——2.3 語音壓縮的數(shù)據(jù)處理
　　
　　——語音壓縮主要是對語音信號進行壓縮處理，常用的語音處理方法有：G.711、G.722、 G.729和G.723，這些壓縮算法必須在硬件上處理完成，否則，就不可能實現(xiàn)大話務量的呼叫任務。本部分可以利用程序來控制語言壓縮卡，使它根據(jù)我們的需要對語音信號進行實時的處理。當語音數(shù)據(jù)采集完成后，必須放人內(nèi)存中，在采集的過程中。第一步必須采集無壓縮的數(shù)字信號，然后經(jīng)壓縮處理后，按要求的結(jié)構(gòu)送到指定的內(nèi)存，并在C PU的控制下，利用DSP中的算法，進行相應的數(shù)據(jù)壓縮處理。經(jīng)過壓縮處理后的語音信號，再經(jīng)過分組和編碼，形成標準的數(shù)據(jù)包，然后將這些封包的數(shù)據(jù)按流的形式送到網(wǎng)絡中進行傳輸。
　　
　　——2.4 數(shù)據(jù)編碼處理
　　
　　——數(shù)據(jù)編碼處理是H.323模塊所要完成的主要工作，它是涉及語音數(shù)據(jù)發(fā)送格式能否在互異系統(tǒng)上相互接收的關鍵，該協(xié)議于1996年5月2 8日由ITU公布，目前已廣泛用于多媒體數(shù)據(jù)通信中，它是使用在綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）中的一個多媒體通信協(xié)議。
　　——具體的協(xié)議標準包括：H.255.0（呼叫處理協(xié)議），H.245（控制處理協(xié)議），H.261和 H.263（視頻處理協(xié)議），T.12O（數(shù)據(jù)處理協(xié)議）。在IP電話系統(tǒng)中，這部分工作主要完成如下任務：
　　——.實時音頻編碼處理
　　——.控制協(xié)議
　　——.數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議
　　
　　——2.5—網(wǎng)關之間的數(shù)據(jù)交換
　　
　　——網(wǎng)關之間的數(shù)據(jù)交換，是IP電話系統(tǒng)發(fā)展中十分重要又非常困難的技術。盡管IP電話生產(chǎn)廠家都聲稱他們的設備滿足H.323標準協(xié)議的基本要求，但在H .225和H.245及Q.931的具體處理過程中，每個廠家有各自的處理方法。就IP電話的創(chuàng)始廠家Vocaltec和北京郵電通信設備廠的 Capitel IP交換機系統(tǒng)對比來說，這兩家的產(chǎn)品都滿足H.323的規(guī)范，但在H.323協(xié)議中G集的處理上卻截然 不同，因為H.323中沒有明確說明G集的處理方法。Vocaltec公司采用了三步的編碼方式來進行H.323包的封裝，而Capitel IP交換機系統(tǒng)則采用了中國標準的八步編碼方式來進行H.323包的封裝，這樣，在兩家的產(chǎn)品進行相互通信時，由于H.323包的封裝方法不同，對收到的H .323包的解釋不同，就出現(xiàn)了不兼容的情況。
　　
　　序號 要求
　　
　　1 網(wǎng)關支持G.729A和G.723的多媒體數(shù)字信號編解碼器協(xié)議。G.729A優(yōu)先支持，其次，支持 G.723.1
　　2 網(wǎng)關支持DTMF和MF解碼和編碼（呼出時），最終用哀悼可以使用IVR系統(tǒng)
　　3 關口支持與交換中心的關口的互通
　　4 關口支持協(xié)議H.323 V2中的“快速建立設置”
　　5 關口和網(wǎng)關之間可以傳遞端到端的信息記錄代碼
　　6 關口可以利用結(jié)算系統(tǒng)和來自結(jié)算系統(tǒng)的運營商的呼叫確認，進行認證
　　7 呼叫詳細記錄可以實時產(chǎn)生并實時傳遞到結(jié)算中心
　　8 銷售符合iNOW！2.0版本的網(wǎng)關及關口，首先必須要利用iNOW！的權威組織，圓滿地完成 iNOW！組織的認證程序
　　9 對于結(jié)算中心的呼叫，通過結(jié)算中心和終端的信號，iNOW！平臺提供兼容能力
　　10 提供關口和結(jié)算系統(tǒng)的互通功能
　　11 可以傳送關口路由呼叫信令和終端路由呼叫信令
　　12 至少24小時內(nèi)，本地關口時鐘可與準確、可信的時間源保持同步
　　13 利用下列算法，可以在結(jié)算系統(tǒng)CDR中生成終端源代碼：H.323+1000 Q.931
　　14 網(wǎng)關支持T.38傳真協(xié)議。強制支持TCP／UDP／IP和V.21，V.27 V.17
　　15 有關結(jié)算系統(tǒng)呼叫，關口將保證信息的完整性
　　——針對目前無通用國際標準的情況，在1999年1月由Lucent、Itexc和Vocaltec三家公司聯(lián)合制定了IP電話工業(yè)標準－iNow!協(xié)議，該協(xié)議主要包括五個方面的內(nèi)容：
　　——.Gateway到Gateway的互通要求
　　——.Gatekeeper到Gatekeeper的互通要求
　　——.Gatekeeper到結(jié)算中心的互通要求
　　——.Phone到Phone的服務要求
　　——.FAX到FAX的服務要求
　　——在滿足上述要求的同時，信息交互處理過程必須在結(jié)算中心的控制下完成。不同區(qū)域的 IP電話運營商，可通過結(jié)算中心完成各種認證和交換工作。在iNow!協(xié)議中，接續(xù)和拆線的處理過程也有嚴格的定義，從而保證了不同廠家的產(chǎn)品在接續(xù)和拆線的處理上 可以相互兼容。iNow!協(xié)議在規(guī)定算法和信息交換規(guī)范的同時，也規(guī)定了各種詳細的報文格式。這樣不同廠家應用該協(xié)議的時候，不會產(chǎn)生異議，使各I P電話生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品可以相互兼容。
　　——然而，美好的愿望不等于現(xiàn)實，INOW!協(xié)議自從其誕生以來，就存在著許多問題。首先它是對H.323協(xié)議的補充，它沒有定義新的協(xié)議，它仍然局限在H .323協(xié)議的范圍內(nèi)。H.323協(xié)議在網(wǎng)絡層的不完整性和對傳輸?shù)臒o保證性等方面的不足，iNOW!協(xié)議也不可能解決。其次，iNOW!協(xié)議為行業(yè)標準，目前還沒有得到I TU的支持。所以，盡管iNOW!協(xié)議推出一年多來，有許多廠家支持該協(xié)議，但聲稱支持該協(xié)議的廠家的產(chǎn)品也不相互兼容。
　　——中國IP電話系統(tǒng)，經(jīng)過半年多的試運營，針對目前IP電話系統(tǒng)存在的問題，在信息產(chǎn)業(yè)部的組織下，結(jié)合我國的網(wǎng)絡情況和用戶反映的問題，制訂出了中國的I P電話兼容性標準和性能要求，并在有關單位的配合下，進行了IP電話設備的入網(wǎng)測試和認證工作，取得了良好的效果。
　　
　　3 技術融合
　　
　　——網(wǎng)絡的發(fā)展正向?qū)拵Щ?、智能化方向演進，目前電路交換和分組交換的相互融合，正是這種趨勢發(fā)展的必然結(jié)果，由于分組交換傳輸效率高、費用低，它將逐步代替目前的電路交換網(wǎng)絡。多種接入網(wǎng)絡（無線、x DSL、Cable、光接入等）將成為一個統(tǒng)一包交換的骨干網(wǎng)絡。在未來的網(wǎng)絡架構(gòu)中，7號信令系統(tǒng)將和IP網(wǎng)絡并存一定的時間，它將在IP網(wǎng)絡中扮演重要的角色。在各種網(wǎng)絡融合的趨勢中，一個明顯的變化就是，過去電路交換機強大的功能，正在不斷地分解，而且接口正在標準化。M GCP（Media Gateway Control Protocol）協(xié)議使IP網(wǎng)絡和PSTN網(wǎng)絡之間的接口口有了統(tǒng)一的規(guī)范，IPST（Internet Protocol Standard Transmit）協(xié)議使電路交換的信令在IN網(wǎng)絡中有了統(tǒng)一的實施方法。這就使在IP電話領域中的分布式呼叫處理結(jié)構(gòu)成為可能，為 IP電話系統(tǒng)在目前和未來的應用奠定了堅實的網(wǎng)絡基礎。這一階段發(fā)展起來的IP電話系統(tǒng)我們稱為“統(tǒng) 一階段”的IP電話系統(tǒng)。
　　
　　——統(tǒng)一階段IP電話最顯著的特點就是：各種IP電話設備相互兼容，將電路交換思想延伸到整個網(wǎng)絡中，運營商可以在整個IP網(wǎng)絡上進行無障礙的交換。以M GCP和IPST為代表的協(xié)議，統(tǒng)一了H.323和iNOW！協(xié)議的規(guī)范，并對IP網(wǎng)絡和PSTN網(wǎng)絡之間的接口信令進行了標準化（IPST協(xié)議）。我們知道，I P電話系統(tǒng)一般分為三層結(jié)構(gòu)，即：連接層、控制層和業(yè)務管理層。
　　
　　——連接層負責建立和實現(xiàn)物理層的連接，它在IP網(wǎng)絡和PSTN網(wǎng)絡之間完成信息交換的同時，負責將編碼后的語音信號傳送到控制系統(tǒng)?？刂茖油瓿珊艚姓埱筮B接。該層的相關協(xié)議有： H.323、H.GCP和SIP等，這些協(xié)議的主要任務是完成對語音信號的封裝，并建立適當?shù)某休d連接。業(yè)務管理層主要完成運營商的業(yè)務控制，例如用戶管理、計費、結(jié)算和用戶授權等功能。該層必須支持A 接口（智能網(wǎng)絡接口），所以，該層也與H.GCP（MGCP）協(xié)議密切相關。
　　
　　——MGCP是為所有介于PSTN和IP網(wǎng)絡之間的各種網(wǎng)關所定義的協(xié)議標準。最為典型的應用就是IP電話網(wǎng)關和撥號接入服務器。因此，IP電話網(wǎng)關與撥號接入服務器未來的結(jié)構(gòu)有著很大的相似性。所不同的是，I P電話網(wǎng)關完成對PSTN話路資源和RTP會話資源的捆綁，而撥號接入服務器則完成對PSTN話路資源和IP會話的捆綁。因此，未來的撥號接入服務器將能夠自動識別I P接入、IP 電話（或傳真）接入，做到按需動態(tài)實現(xiàn)通道分配和資源捆綁。