摘要：隨著IP網絡的快速發展與普及，VOIP技術也逐漸走入人們的日常生活。文章分析了VOIP目前的應用情況以及關鍵技術，介紹了VOIP技術中新一代的SIP協議的工作原理，并就實際業務實例對VOIP業務進行了分析。

一、引言

VOIP（VOICE over Internet Protocol )是通過Internet來實現實時傳送語音信號的一種新的電信業務。VOIP 與PSTN傳統電話有許多不同之處，其中最突出的區別是語音傳輸的媒介，IP電話的傳輸媒介為Internet網絡，而傳統電話為公眾電話交換機。由于Internet的使用費用很低，所以使用VOIP的成本就比傳統電話節省很多，這決定了VOIP技術將受到廣泛的關注并為電信業務帶來一場革命。

二、VOIP關鍵技術

VOIP技術是建立在IP網絡的基礎上，而IP網絡采用的是無連接盡力服務（Best Effort）,這就必然出現時延、丟包等弱點，通話質量無法得到保證。因此在VOIP系統中必須采取特殊措施來保證一定的業務質量。

（1）語音信號處理
傳統電話使用PCM編碼是固定比特率編碼，比特率為64kbit/s。目前我國IP電話系統比較廣泛采用的壓縮語音編解碼是G.729編碼和G.723.1編碼。G.729編碼的比特率為8Kbit。G.723.1編碼的比特率是5.3 Kbit和6.3 Kbit.靜音抑制技術（也稱為語音活動檢測）與舒適噪音技術可以有效的降低編碼比特率。

靜音抑制技術，是指檢測到靜音時不產生分組，檢測到突發的活動聲音時才生成語音信號分組，并加以傳輸。靜音抑制一般會與舒適噪音一起使用，舒適噪音技術在靜音期間發送背景噪音特點的分組，避免用戶因長期靜音導致的不自然。

（2）信令體系
信令技術是電話呼叫的順利實現的保證。目前主要的信令體系是ITU-T的H0323標準協議族與IETF的SIP。H.323制定了無服務質量保證的分組網絡上的多媒體通信標準。H.323協議族已經較為成熟并在VOIP領域得到了廣泛應用。SIP是IETF推出的初始會話協議，它是一種基于文本的協議，采用SIP規則資源定位語言描述。相對于H.323,SIP更為簡單、更為靈活。

（3）計算機電話集成技術
計算機電話集成（CTI）技術將計算機和電話通過一些硬件和軟件集成為一體，使得數據服務與語音緊密耦合，該技術是VOIP技術的基礎。

CTI在傳統電話網上可以提供許多增值服務，例如自動語音識別（ASR）、語音合成技術（TTS）、交互式語音應答（IVR）等等。

（4）IP網絡服務質量保障
由于IP網絡的BESTEffort工作方式，所以服務質量無法得到保障。當前解決這類問題的主要技術有RSVP，MPLS,DiffServ等。

RSVP（資源預留）：為每個數據流向其所結果的每個結點（即路由器）發出請求，要求結點根據用戶需要和網絡資源為每個呼叫保留所需寬帶。

由于要求網絡中所有路由器支持RSVP協議，故難以應用與大型網絡，一般用于專用網或較小規模網絡。

MPLS (多協議標簽交換技術)。DiflServ(業務區分)：利用標簽引導數據傳輸。在一個無連接的網絡中引入了連接的特征，兼容現有的各種主流網絡技術 邊界路由器根據業務數據流的行為特征和服務要求將其劃分為若干等級．并為不同等級提供不同服務?？梢灾С执笮途W絡。

(5)丟包處理
IP網絡并不能保證將數據報正確傳送到目的端．語音分組在IP網絡的傳輸過程中有可能丟失。當偶然出現數據丟失時，可以根據一定的機制回復該分組。當出現連續分組丟失的情況
時。就會影響語音質量。

應用比較廣泛的差錯控制技術主要有前向糾錯(FEC)和丟失隱蔽(PLC)。

FEC是一種改善語音質量的冗余編碼技術。在每次傳輸語音包時都攜帶一個或多個簽名的語音包的冗余信息。這樣，接收端如果發現當前的包丟失了．就有可能用隨后的數據包攜帶的信息恢復丟失的語音包。

由于丟包現象通常是零星出現的， 即連續丟失1個或2個的情況占多數，連續丟失3個或者更多數據包的可能性較小。而FEC對非連續丟失很有效，很適合Internet的包丟失情況。但是由于FEC需要攜帶冗余信息。所以會多消耗3O％的網絡帶寬。

PIC的思想是根據已接收到的信息對損壞信息進行猜測。用猜測的數據包來代替丟失的數據包。例如直接復制前一個數據包。

三、SIP協議介紹
SIP（初始會話協議）是IETF多方多媒體回話控制工作組定義的基于IP的一個應用層控制協議，該工作組的目標是松耦合會議，以SDP[3](會話描述協議)、SAP(會話通告協議)、RTSP
(實時流協議)、SCCP(簡單會議控制協議)和SIP這一系列協議為基礎構成一個完整的框架。由于SIP是基于純文本的信令協議，可以管理不同接入網絡上的會話等。會話可以是終端設備之間任何類型的通信，如視頻會話、即時信息處理或協作會話。SIP得到了微軟、AOL、等廠商及IETF和3GPP等標準制定機構的大力支持。

不論從技術或商業的角度來看。SIP都有許多其他協議無法比擬的優勢 SIP擁有強大的技術優勢。SIP可用于建立與任何類型的接入網絡的會話．同時還使運營商能夠使用其它協議。它不限制或定義可以建立的會話類型．使多種媒體類型的多個會話可以在終端設備之間進行交換。它可以在無線分組交換域中提供所有業務的融合協議。同時SII)還有很高的商業價值。新的融合多媒體業務可以部署在CORS，UMTS,XDSL，WLAN等與接人獨立的域中．因此運營商可以在3GPP R5推出之前就開始刨收。由于SIP是與接入獨立的協議，無線運營商無需構建適用于多種接入網絡的基礎設施。所以SIP的應用越來越廣泛。s1P與其他協議之間的層次關系如圖1所示。

SIP協議的作用是會話的控制．而語音信號的傳輸則是依靠R1 P協議。一次簡單的SI唧會話可以分為三個步驟。首先通過SIP協議商定通話雙方的通話參數：之后是通過RTP／RTCP協議建立RTP連接，傳輸語音包；最后通過SIP協議解除連接。結束這次會話。

四、RTP／RTCP協議介紹

RTP[4](Real—time Transport Pr0t0c01)是用于Interact上針對多媒體數據流的一種傳輸協議 RTP被定義為在一對～或一對多的傳輸情況下工作，其目的是提供時問信息和實現流同步。RTP通常使用UDP來傳送數據．但RTP也可以在TCP或ATM等其他協議之上工作。當應用程序開始一個RTP會話時將使用兩個端口：一個給RTP，一個給RTCP。R11P本身并不能為按順序傳送數據包提供可靠的傳送機制．也不提供流量控制或擁塞控制．它依靠RTCP(Real—time Transport Control Protoco1)提供這些服務。

RTCP和RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務 在RTP會話期問，各參與者周期性地傳送RTCP包。RTCP包中含有已發送的數據包的數量、丟失的數據包的數量等統計資料，因此。
服務器可以利用這些信息動態地改變傳輸速率．甚至改變有效載荷類型。 和RTCP配合使用。它們能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化．因而特別適合傳送網上的實時數據。

五、基于SIP的VoIP系統

基于SIP的v0IP系統主要的功能部件如下：
(1)用戶代理(User Agent,UA)
它是v0IP系統的終端．包括各種使用SIP協議的軟件(PC機上的SIP軟電話)和硬件(IP電話機)。由于電話通信要求可以同時接收語音與發出語音．所以每個用戶代理同時包括UAC
(User Agent Client)系統與UAS(User Agent Server)系統。UAC系統用于向另一個UA的UAS系統發送SIP請求并建立連接。UAS系統用于接收UAC的請求并予以回應． 回應包括接受請
求、拒絕請求、重定向系統位置等。

(2)SIP服務器
SIP 服務器分為注冊服務器、代理服務器、重定向服務器。注冊服務器負責接受用戶的注冊信息、更新用戶的地址以及維護用戶地址列表等工作。代理服務器負責接受UA發送的請求
消息，根據網絡設置將請求轉發給對應的服務器．并將收到的應答信息轉發給對應的UA。重定向服務器用于為代理服務器指出轉發消息的下一個代理服務器地址。

需要提出的一點是．三種服務器的分類是從邏輯角度上來說的，如果從物理角度上看，這些服務器可以是同一臺設備。SIP服務器與UA的關系如圖2所示

若需要與傳統電話網進行通信．則需要在IP網與傳統電話網之間添加一個網關來維護通話。結構如圖3所示。

我們以一個業務為例．對基于SIP的VoIP系統業務進行分析。用戶甲是IP網絡PC用戶．用戶乙是PSTN網絡到電話用戶。那么用戶甲通過SIP呼叫用戶乙的過程如下：(1)甲通過軟
件向注冊服務器注冊。(2)甲通過軟件發起呼叫，服務器確認甲是授權用戶以后，接受呼叫，并將這一通呼叫繼續傳遞出去，直到PSTN的網關。(3)網關對呼叫作出回應，與用戶A建立RTP
連接。(4)網關通過PSTN與用戶B建立連接。(5)網關維持A與B的通話。

六、結束語

IP電話正在逐步取代傳統電話．隨著Ip網絡跨越性的發展，VolP技術也將得到快速普及與發展。SIP協議、 協議作為新一代的VoIP代表技術．也在逐漸深入人心，得到廣泛的使用。隨著SIP協議、RTP協議以及VoIP技術的不斷發展和完善?；赟IP協議與 rP協議的VoIP系統必將給新一代的電信應用帶來革命性的發展。