宽带IP电话技术的现状与发展

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
随着Internet的不断深入应用与发展,IP over宽带上的各种新技术层出不穷,ISP、ICP、ASP等网络公司不断涌现,推动着数据业务持续快速增长,其业务大有超过普通PSTN业务的趋势。IP将成为未来信息通信的主导技术,各种业务可由IP包来承载(Everything over IP),而IP信息流又可以在各种传输媒体中传送(IP over Everything),并以IP网为基础,最终实现数据、话音、图像业务整合和网络融合。采用NGN来构建新一代信息网络,以提供话音、数据和图像等综合服务,将成为人们追求的目标,代表着21世纪新一代通信网络的发展方向。宽带IP电话(注:文中所提的宽带IP电话泛指普通IP电话和IP可视电话)是在这一新网络时代发展起来的具有代表性的应用技术之一。 1 宽带IP电话的关键技术 宽带IP电话是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术,简单的说也就是:通过语音或/和图像压缩算法对语音或/和图像数据按相关标准协议进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按IP等相关通信协议进行打包,经过宽带IP网络把数据包传输到接收地,再把这些语音或/和图像数据包进行解码解压处理后,恢复成原来的语音或/和图像信号,从而达到由IP网络传送语音或/和图像的目的。宽带IP电话极大的改进了网络带宽的利用率,大大降低了通信的费用,它的广泛应用也促进了宽带多媒体应用的发展。其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。 宽带IP电话的关键技术包括:信令技术、编码技术、实时传输技术、服务质量(QoS)保证技术、以及网络传输技术、集成电路发展技术等。 (1)信令技术,信令技术保证电话呼叫的顺利实现和语音或/和图像质量,目前广泛使用的信令体系包括ITU-T的H.323系列和IETF的会话初始化协议STP及媒体网关控制协议MGCP/H.248。 (2)编解码技术,编解码技术是IP电话技术的一个重要组成部分。目前语音编解码所使用的主要技术有ITU-T G.729、G.723(G.723.1)等,图像编解码技术有ITU-T H.263/H.261。 (3)实时传输技术,实时传输技术主要是采用实时传输协议RTP。RTP是提供端到的包括音视频在内的实时数据传送的协议。RTP提供了时间戳和控制不同数据流同步特性的机制,可以让接收端重组发送端的数据包,可以提供接收端到多点发送组的服务质量反馈。 (4)服务质量(QoS)保证技术,IP电话中主要采用资源预留协议(RSVP)以及进行服务质量监控的实时传输控制协议RTCP来避免网络拥塞,保障网络的传输质量。 (5)网络传输技术,宽带IP电话中网络传输技术主要是IP、TCP和UDP,此外还包括网关互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等。 (6)集成电路发展技术,集成电路技术发展的如何也直接影响宽带IP电话的发展。由于需要进行语音或/和图像的数据压缩,因此必须有高速度、大容量的DSP或专用集成电路支持;由于需要更多功能的控制、任务的协调,因此必须有更快、更复杂、功能更强的CPU支持。 2 宽带IP电话的现状 近几年,随着电信增值业务和宽带接入的迅猛发展,各大运营商都建成自己全国范围的IP电话网,为宽带IP电话提供了发展平台,其发展十分迅速。国内外许多公司、大学、研究所纷纷加入其行列,其高、中、低档方案、产品的分类也特别突出。对于普通IP电话,低端产品的方案主要有美国的Centrality Communications、MamaKall Communication Inc.、高端产品的方案主要有美国的Polycom、TI、思科、挪威的TANDBERG。对于IP可视电话,中低端产品的方案主要有韩国C%26;amp;S、PHILIPS、ADI、华邦等,高端产品的方案主要有美国的Polycom、挪威的TANDBERG。国内外许多厂家大部分都是采用他们的方案进行二次开发,进而形成自己的产品。 由于宽带IP电话是近几年才发展起来的新产品,其技术核心使用的是比较成熟的H.323协议。ITU的H.323系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。H.323标准是局域网、广域网、INTRANET和Internet上的多媒体提供技术基础保障,其编码机制,协议范围和基本操作类似于ISDN的Q.931信令协议的简化版本,并采用了比较传统的电话交换的方法。相关的协议包括用于控制的H.245,用于建立连接的H.225.0,用于大型会议的H.332,用于补充业务的H.450.1、H.450.2和H.450.3,有关安全的H.235,与电容交换业务互操作的H.246等。H.323提供设备之间、高层应用之间和操作商之间的互操作性。它不依赖于网络结构,独立于操作系统和硬件平台,支持多点功能、组播和带宽管理。H.323具备相当的灵活性,支持包含不同功能的节点之间的会议和不同网络之间的会议。H.323建议的多媒体会议系统中的信息流包括音频、视频、数据和控制信息。信息流采用H.225.0建议方式来打包和传送。 由于H.323比较成熟,又有开放的源代码,因此新产品的开发速度很快,但是H.323标准是局域网、广域网、INTRANET和Internet上的多媒体通信的协议及其规程,并无QoS保证。依照其开发出的产品虽然能够较好地应用在宽带网上,但具没有更多地去考虑如何与现有通信网络如PSTN等的协议,也没有认真的考虑各大运营商之间网络壁垒,因此目前的宽带IP电话从技术和使用上来讲,都存在着不如人意的地方。 (1)系统复杂 由于H.323是一个庞大的体系结构,提供了多媒体通信需要的所有子协议,其控制协议非常复杂,且建立呼叫的时间比较长,因此程序量很大,造成了需要大规模集成电路的复杂度,使用、配置很麻烦,且不宜扩展。 (2)互通互连 虽然H.323比较成熟,但各个方案提供商和生产厂家对其理解有一定的差异,因此,不同方案提供商和生产厂家的产品还存在互通性问题。 (3)平台的适应性 由于各运营平台是由不同的公司研究开发,又各有自己的特色,因此现在也存在同一品牌的产品在相同的配制下甚至不能在不同的运营平台上工作,给用户造成没必要的麻烦。 (4)融入其它网络问题 目前宽带IP电话在设计时虽然考虑到了如何融入PSTN网中,但是其设计思想是为了设计而设计,并没有真正从使用者的角度去考虑。最典型的是虽然有的宽带须在带电的情况下转换到普通电话功能,虽然,这是决不必要的,PSTN本身就有供电,如果只是拨打普通电话,没有必要打开本机所带电源。 (5)图像质量问题 这一点主要针对宽带IP可视电话而言。虽然总的带宽是够的,但是每个用户使用时其带宽又是动态分配的,如果仅仅是在中小局域网内部,质量还是可以的,但许多情况是在公网上,带宽得不到保证,因此面部模糊、马赛克现象就表现的比较突出。 (6)穿NAT和防火墙问题 当远端某宽带IP电话拨打某一局域网内部的某一宽带IP电话时,如何穿过NAT和防火墙而透明地连通,目前的宽带IP电话产品在这方面做的还是很不够。 (7)接入和认证方式的适应性问题 目前可以解决常用的接入方式,如ADSL、Cable Modem、LAN等;认证方式适应DHCP、PPPOE等,但WEB认证方式却都没有很好地解决,而WEB认证方式的使用越来越广泛。 (8)使用问题 当设置完成后,所有的宽带IP电话的使用总体上来说基本上都是比较方便的,但是,每次更换网络环境时,必须由专业人员设置,很不方便。 3 宽带IP电话的发展 随着宽带IP电话走向市场,宽带IP电话运营商为使其服务受用户青睐,除提供话音邮件、呼叫等待和高速接入服务外,将推出更多新的应用,其技术更加先进,价格更加适合。 (1)协议的发展 H.323体系结构庞大,提供了多媒体通信需要的所有子协议,但这些协议之间没有清晰的界隔;有些业务需要在多个协议之间交互才能完成,因此显得十分复杂且无QoS保证。而随后发展起来的SIP协议继承了Internet协议和H.323的一些优点,其复杂度要低得多,SIP协议在设计上充分考虑了协议的可扩展性,遵循了PEP(Protocol Extersion Protocol)协议扩展性协议,SIP协议可以通过其功能强大的第三方呼叫控制机制很容易地实现新业务。其本身就实现了主叫和被叫与呼叫发起者或和呼叫控制者的分离。在这一点上,SIP协议非常适合于NGN的设计思想:交换与业务相分离。因此,随着SIP协议的不断完善,宽带IP电话在协议方面将会向着SIP协议的使用而发展。 (2)互通互连 大家知道,不同协议的互通是通过网关实现的。现存的电话网络包括传统的PSTN、遵循H.323的IP电话网络和Internet电话网络,它们内部之间和相互之间都需要进行信令互通,可以相互穿越建立、控制管理及拆除呼叫;需要进行媒体互通互译,可以对各种编码格式的媒体类型作转换;又由于在现有电话网中,主要采用共路信令,信令传输与媒体传输相分离,还需要沟通媒体网关功能和信令网关的媒体网关控制器。所以总的看来,Internet电话网关至少有三个互相独立的功能单元,它们是完成信令或协议转换的信令网关功能SG(signaling gateway)、配合信令网关的媒体网关控制功能MGC(media gateway controller)和完成媒体转换的媒体网关功能MG(media gateway)。因此,宽带IP电话将来的发展不管是其网络内部之间,还是不同网络之间,其互通性将会得到很好的解决。 (3)赋予呼叫中心网络能力 宽带IP电话一种新的应用是赋予普通电话以宽带IP能力。例如,Aplio公司最近推出的Aplio/Phone2.0能将普通电话连接至Internet,并能与兼容H.323标准的IP电话和会议软件结合使用。还有一些厂商(如美国Essl科技公司等)开始推出宽带IP电话产品,这些产品能让用户使用同一条电话线打电话和接入网站,并在呼叫中心向代理商传送为用户服务的在线请求,因此,用户无需断开与Internet的连接就能获得对代理商的实时接入。由于呼叫中心在众多企业中起着为用户提供服务的重要作用,所以网络化的呼叫中心将会得到普遍应用。一体化消息传送是让用户通过一部电话或PC接入E-mail、传真和寻呼消息。这种一体化的消息接入服务现在尽管还不普遍,但是经营IP电话网络的人士认为,在今后几年内将会成为重要的服务方式。一些宽带IP电话厂商正在开发能提供一体化消息服务的产品。 (4)透明传输 随着Internet的快速发展,宽带IP电话等网络产品的应用迅速普及。随着这些技术的大规模应用,要求网络能够透明传输,因此一些现存网络的冲突也突显了出来。比如当前一些网络实体(如防火墙和NAT)限制端到端的分组(包)通过,无法很好地保证正常通信。因此,宽带IP电话等网络产品必须解决好这个问题。 (5)宽带认证和接入方式的发展 目前宽带IP电话可以解决常用的宽带认证问题,如DHCP、PPPOE等,但对WEB认证方式却都没有很好地解决,而WEB认证方式的使用越来越广泛,也越来越得到更多的设备厂商支持,特别受到运营商的青睐,因此宽带IP电话认证的发展将会更多的采用数据流和控制流分开的认证方式。 接入方式上,除满足目前的接入方式外,宽带IP电话将会向着WLAN和其它新的接入方式发展。 (6)图像质量问题 这一点主要针对宽带IP可视电话而言。目前影响图像质量问题的关键因素主要有传输带宽和图像压缩算法。从带宽上来说,如果仅仅是在中小局域网内部,带宽足够,图像质量还是可以的;许多情况是在公网上,虽然 总的带宽是够的,但是每个用户使用时其带宽又是动态分配的,带宽得不到保证,因此洗 脸、马赛克现象就表现的比较突出,因此研究、应用新的图像压缩算法就成为必然的发展趋势。H.264是ITU新推出的一种图像压缩算法,在相同的传输带宽下,图像质量可以提高一倍,非常适合于宽带IP可视电话。 (7)方便使用 从上面宽带IP电话的现状现看,无论使用H.323还是使用SIP技术,由于近期开发、生产速度很快,更多的侧重于产品的功能,而没有更好地考虑用户的方便使用要求,因此目前的产品其使用性对用户来说都显得很复杂,很来在用户的使用上将会向着智能化、傻瓜型发展,使用户使用起来就像目前的普通电话一样方便。 (8)网络统一性 目前运营商的网络杂乱无章,没有统一的标准,严重影响制约着宽带IP电话的发展,有鉴于此,国际国内电信组织促进各厂商使用标准协议,不仅要使宽带IP电话产品的互通,还要使宽带IP电话能与现有的传统电话很好地“合作”。此外,使用标准协议还有利于各厂商开发设计出开放的应用程序,服务IP电话系统。由于宽带IP电话网络的开放性,用户今后可以随时买到最选进的程序或者自己编写需要的程序,而不是必须依赖于霜些厂商,增大了用户应用的自由度。 目前符合H.323的宽带IP电话已经出现了不少产品,但SIP的简单、灵活等特点正吸引着越来越多的设备厂商关注和支持,符合SIP的宽带IP电话并逐渐成为未来发展的方向,随着各项技术的不断改进和网络标准的进一步统一,宽带IP电话将逐渐替代现有的PSTN电话,使未来的通信发生革命性的变化。

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