摘要 本文分析了VoIP(Voice over Internet Protocol)基本原理和系统组成，分析了其能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境的优势，并针对VoIP的结构进行分析，对主要VoIP技术标准进行了介绍，并根据企业网络的构成情况，提出了企业VoIP技术解决方案，最后对企业VOIP的发展进行了展望。
引言
通信势不可挡，qq、飞信等即时通讯软件冲击着传统的电话通信方式，从而也造就了很多网络新贵，众投资者企望在网络通讯中分一杯羹。VoIP(Voice over Internet Protocal)就是其中之一。VoIP(Voice over Internet Protocol)是一种以IP电话为主，并推出相应的增值业务的技术。 VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。VoIP可以在IP网络上便宜的传送语音、传真、视频、和数据等业务，如统一消息、虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet呼叫中心、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。很多企业内建立了发达的数据通信网，为实现数据、语音、视频三网合一创造了网络条件。通过把内部专用电话网移植到内部专用IP网，实现数据、语音、视频三网的融合，能很好地降低企业在通讯方面的开销、对提高工作效率也很有帮助。
1 VoIP的关键技术的结构分析
VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，先把从终端取得的模拟信号转换为数字信号，通过语音压缩算法对语音数字信号进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按TCP/IP标准进行打包，形成统一的IP数据包，经过网络把语音数据送至接收端，接收端把这些语音数据按照时间先后串起来，经过解码解压缩后恢复成原来的语音信号，从而达到通过互联网传送语音的目的。VoIP数据传送模型如图1。
图1 VoIP数据传送模型图
2 主要VoIP技术标准介绍
为了加速IP电话的发展，提供更高品质的IP电话服务，许多国际组织开始着手进行IP电话的标准制定。信令控制技术是保证VoIP 建立呼叫和传输数据等环节正常工作的基础。当前在业界IP电话有两种并列的体系结构，一种是ITU－T H.323协议，另一种是由互联网工程任务组（IETF）最近提出的SIP协议（RFC2543），SIP协议更适用于智能化终端。
H.323[1]是一种ITU-T标准，最初用于局域网（LAN）上的多媒体会议，后来扩展至覆盖VoIP。该标准既包括了点对点通信也包括了多点会议。H.323标准定义的网络是目前应用最为广泛的，例如以太网、令牌网，FDDI网等。H.323基本上是一种兼顾传统呼叫流程和IP点发展而来的成熟的开放标准，代表了VOIP的主流。
H.323建议中定义了四个主要的组件:即终端、网关、网关管理软件（也叫关守或网闸）和多点控制单元。
（1）终端(Terminal)--所有的终端都必须支持语音通信，视频和数据通信能力是可选的。所有的H.323终端也必须支持H.245标准，H.245标准用于控制信道使用情况和信道性能。H.323对语音通信中的语音编解码器主要参数做如下规定： ITU建议 语音带宽/KHz 传输比特率/Kb/s 压缩算法 注释 G.711 3.4 56, PCM 简单压缩，应用于PSTN中 G.728 3.4 16 LD-CELP 语音质量同G.711，应用于低比特速率传输 G.722 7 48,56, ADPCM 语音质量高于G.711，应用于高比特速率传输 G.723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ 语音质量可以接受，G.723.1为VOIP论坛采用 G.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP 时延低于G.723.1，语音质量高于G.723.1。
（2）网关(Gateway)--这是H.323系统的一个可选件。网关能把不同系统所用的协议、音频、视频编码算法以及控制信号进行变换以适应系统终端互通。如基于PSTN的H.324系统和基于窄带ISDN的H.320系统与H.323系统进行通信，就需要配置网关。
（3）关守(Gatekeeper)--这是H.323系统的一个可选组件，是由软件来完成管理功能。它主要有两个功能：第一是对H.323应用的管理；第二是对终端通过网关通信（如呼叫建立、拆除等）的管理。管理员可以通过关守，进行地址转换、带宽控制、呼叫认证、呼叫记录、用户注册、通信域管理等功能。关守类似于PSTN的程控交换机，它能够为网络中的终端和网关提供地址解析、访问控制、安全检查、呼叫控制信令以及呼叫管理功能[3]。
（4）多点控制单元(Multipoint Control Unit)--MCU实现了在IP网络上进行多点通信，点到点的通信并不需要。通过MCU使整个系统形成一个星型的拓扑结构。MCU包含两个主要部件：多点控制器MC 和多点处理器MP，也可以不包含MP。MC处理终端间的H.245控制信息，建立一个音频和视频处理的最小公共命名器。MC并不直接处理任何媒体信息流，而将它留给MP来处理。MP对音频、视频或数据信息进行混合、切换和处理。
会话发起协议（SIP）[2]是建立VOIP连接的IETF标准。SIP是一种应用层控制协议，用于和一个或多个参与者创建、修改和终止会话。SIP协议是完全源于Internet信令控制协议。只支持会话建立、修改及结束进程信息，但不涉及媒体控制，可以使用用户定位、用户能力、用户可用性、呼叫建立和呼叫处理五种SIP功能来建立和终止通信。SIP的结构与HTTP（客户－服务器协议）相似。客户机发出请求，并发送给服务器，服务器处理这些请求后给客户机发送一个响应。该请求与响应形成一次事务。
H.323主要是从电信的角度出发建议的，它具有与传统电信网接近的呼叫流程和处理机制，组网是多层多域的，技术已经成熟；而SIP基本上是基于动态Internet模式来建网的，较少考虑与公共交换电话网（PSTN）的互联互通问题，呼叫流程也与公共交换电话网（PSTN）网有所不同，它是一个扁平的单层次网络，在组建VoIP大网的实践方面，还有待积累经验。在我国，主要选用H.323技术标准来实现VOIP。
3 企业VoIP技术解决方案
国际电信联盟(ITU－T)制定了H.32x多媒体通信系列协议，所以各个企业所使用的都不一样。但是大部分企业都采用PSTN和LAN。下面我们主要针对PBX和LAN的企业VoIP实现进行介绍。
企业一般都有自行管理的PBX系统，提供内部话音服务；同时PBX系统通过E1与电信运营商的电话公共网公共交换电话网（PSTN）网相连，实现与公众网的通信，长途中继采用电信运营商的线路。个别单位直接采用电信租用线路，在电信运营商程控交换机内设置小号，来实现内部和长途话音业务。但它们的语音网实际上都是在公共交换电话网（PSTN）网基础之上建设的，存在长途话费昂贵、各类智能业务依靠电信运营商提供等问题。
一个基于电路连接的物理端口可以对应于若干个逻辑端口，逻辑端口数目可由关守定义，设备ＩＰ地址按逻辑信息进行标识，通过包交换形式，不仅同样可以从PBX的前向话音时隙交换中分离出话音信号和呼叫控制信号，达到在LAN数据网络上实现对语音信号的数字转换和传送的目的，同时，还可以通过呼叫服务器对设备的IP 地址进行管理（增加、删除和修改），因此在网络扩容或用户变更时，不需要对交换机物理端口进行配置，仅需对部分或个别逻辑端口重新定义或对IP地址进行修改[4]。
典型的VoIP网关+模拟话机系统由电话终端、网关、网守和多点接入控制单元等构成，基于H.323协议所定义的协议模型。其基本结构如图2所示。
图2 基于PBX的企业VoIP语音系统构成
企业用户通过话机发出呼叫后通过PBX接到网关上，网关根据呼叫的接入码触发相应的业务流程，进而与用户进行交互，获得被叫号码信息；网关在获得被叫号码信息后，与网关上已经设置好的路由数据进行比较，如果被叫号码对应的号首已经有相应的路由数据，则网关直接核对端网关之间建立起IP通信，如果被叫号码对应的号首枚有相应的路由数据，则呼叫失败，网关可以提示用户不能接通，并允许用户重新拨打被叫号码；两个网关之间的呼叫建立起来后，被叫网关将向被叫用户所在的PSTN交换机或PBX发起呼叫建立请求，如果被叫号码存在且空闲，则被叫话机将振铃；被叫在振铃后摘机，主被叫用户通过IP电话网关和IP电话网络可以通话，其中语音从交换机传送到网关后，网关将对语音进行压缩，然后将压缩后的语音包打成IP包的形式并通过互联网传送到对方网关，恢复成压缩后的语音包并进行解压，使其恢复成正常的语音包，并让用户能够通话。
VOIP技术在网络中得到了广泛应用，许多关键技术和产品日渐成熟，系统设备的价格也越来越低，使得基于LAN的VoIP应用成为可能。
在原有LAN设备基础上增加LAN-PSTN网关（LPG）、LAN-WAN Exchange网关（LWEG）、系统管理服务器（SMS）和数字终端（DVT）即可构成LAN-VOIP电话系统。
DVT在此系统中相当于传统PSTN中的普通电话机，通常在LAN中有两种方法可以实现DVT，一种是软件方法，利用LAN中现有的计算机硬件资源，如声卡、网卡等，并加上一定的软件来实现，称之为“软件模式”；另一种是“硬件模式”，使用专门的VoIP终端话机。它提供一个与传统话机一样的拨号界面，并且提供一个以太网接口，用来接入LAN的HUB或交换机，具有语音压缩与还原功能。
当企业用户通过DVT发出呼叫时，在DVT与SMS之间通过TCP协议交换控制信息，然后由SMS负责发起呼叫，LAN Switch HUB接到呼叫信息后，检查信息头部，选择合适路由，并发送信息。如果被叫用户是传统PSTN用户，则通过LPG，它负责LAN用户与传统PSTN网的连接。如果被叫用户是LAN用户，则通过LWEG，它能实现LAN用户与外部广域网用户之间的语音通信。
两种方案均是采用VoIP来实现语音通信，即语音数据均是通过IP网络进行传输，但是二者也有不同之处。基于LAN的方式可以实现PC与PC和PC与普通PSTN电话终端之间的通信。其中PC与PC之间利用IP地址进行呼叫，这种方式和公用电话通信有很大的差异，且限定在因特网内。PC与普通PSTN电话终端之间的通信是由网关来完成IP地址和电话号码的对应与翻译，以及话音编码与解包。基于PBX的方式只可以实现普通PSTN电话终端之间的通信，因为普通电话终端只能设计成呼叫PSTN号码的形式，复杂的IP地址不能在上面进行呼叫。以上两种方案主要是针对现在企业内部网络的情况提出的，实际上企业网实施VoIP技术，组网方案还会有多种灵活选择形式。重要的是在能够保证系统所需功能及服务质量QoS的前提下，企业要能够根据自身网络的不同情况和不同需求，按网络整合最低投资成本在众多可供选择的配套方案中做出最合理的选择，以避免给实施VoIP技术带来盲目性。
企业可以将语音和视频应用集成到数据网络中，建立多媒体通信平台，从而优化网络，缩减企业运营成本，实现智能业务。在IP多媒体系统建成后，分支机构内部，分支机构之间的本地市话、长途电话以及各点之间传真等费用能得到节省。并且在将来还可以和集团总部的IP网络互连，形成覆盖全国的IP电话网络。而且在公司内就可以召开视频电话会议，极大的提高工作效率，降低运营成本。这种及时更新的经营模式必将有利于企业的长足发展。
4 结束语
经过几年的发展，VOIP被广泛使用。企业在不断努力利用 VoIP 技术实现真正的数据与语音乃至多媒体信息的结合与交融，使企业的局域网内智能设备能真正无缝地交互和处理来自广域网的巨量的信息资源。虽然VOIP 还存在一些缺陷：VoIP服务的潜在用户群存在一定的局限；在保障信息安全和通话的质量等方面仍面临着重重困难；在投资规模、互联互通、码号资源等方面也存在不确定因素。但是2009年的中国VoIP市场流量还是达到了惊人的9950亿分钟，而具有更强大实力的新VoIP服务供应商也将不断涌入市场。我们有理由相信，VOIP必将有一个灿烂的明天！
参考文献：
[1] H.Schulzrinne and J.Rosenberg，comparison of SIP and H.323 for internet telephony，in Proc. International Workshop on Network and Operation System Support for Digital Audio and Video，July 1998
[2] [美]Jonathan Davidson James Peters著，韩柯等译[M]. IP话音基础. 北京：电子工业出版社2001.1
[3] 宋铁成.IP电话的关键技术及其应用[J].电信技术.2001.（1）：22－25.
[4] 高强,张月峰.VOIP技术-语音和数据的集成[J].中国有线电视.2003.（24）：19-20.
