VoIP與架構(gòu)

由Voice over IP的字面意義，可以直譯為透過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼Z(yǔ)音訊號(hào)或影像訊號(hào)，所以VoIP就是一種可以在IP網(wǎng)絡(luò)上互傳模擬音訊或視訊的一種技術(shù)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它是藉由一連串的轉(zhuǎn)碼、編碼、壓縮、打包等程序，好讓該語(yǔ)音數(shù)據(jù)可以在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)侥康亩?，然后再?jīng)由相反的程序，還原成原來(lái)的語(yǔ)音訊號(hào)以供接聽者接收。 　　

進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，VoIP大致透過(guò)5道程序來(lái)互傳語(yǔ)音訊號(hào)，首先是將發(fā)話端的模擬語(yǔ)音訊號(hào)進(jìn)行編碼的動(dòng)作，目前主要是采用ITU-T G.711語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)來(lái)轉(zhuǎn)換。第二道程序則是將語(yǔ)音封包加以壓縮，同時(shí)并添加址及控制信息，如此便可以在第三階段中，也就是傳輸IP封包階段，在浩瀚的 IP網(wǎng)絡(luò)中尋找到傳送的目的端。到了目的端，IP封包會(huì)進(jìn)行譯碼還原的作業(yè)，最后并轉(zhuǎn)換成喇叭、聽筒或耳機(jī)能播放的模擬音訊?！　?

在一個(gè)基本的VoIP架構(gòu)之中，大致包含4個(gè)基本元素：　　

(1)媒體網(wǎng)關(guān)器（Media Gateway）：主要扮演將語(yǔ)音訊號(hào)轉(zhuǎn)換成為IP封包的角色?！　?

(2)媒體網(wǎng)關(guān)控制器（Media Gateway Controller）：又稱為Gate Keeper或Call Server。主要負(fù)責(zé)管理訊號(hào)傳輸與轉(zhuǎn)換的工作?！　?

(3)語(yǔ)音服務(wù)器：主要提供電話不通、占線或忙線時(shí)的語(yǔ)音響應(yīng)服務(wù)?！　?

(4)信號(hào)網(wǎng)關(guān)器（Signaling Gateway）：主要工作是在交換過(guò)程中進(jìn)行相關(guān)控制，以決定通話建立與否，以及提供相關(guān)應(yīng)用的增值服務(wù)?！　?

雖然VoIP擁有許多優(yōu)點(diǎn)，但絕不可能在短期內(nèi)完全取代已有悠久歷史并發(fā)展成熟的PSTN電路交換網(wǎng)，所以現(xiàn)階段兩者勢(shì)必會(huì)共存一段時(shí)間。為了要讓兩者間能相互溝通，勢(shì)必要建立一個(gè)互通的接口及管道，而媒體網(wǎng)關(guān)器與網(wǎng)關(guān)管理器即扮演了中介的色角，因?yàn)樗麄兙邆鋵⒚襟w數(shù)據(jù)流及IP封包轉(zhuǎn)譯成不同網(wǎng)絡(luò)所支持的各類協(xié)議?！　?

其運(yùn)作原理是，媒體網(wǎng)關(guān)器先將語(yǔ)音轉(zhuǎn)換為IP封包，然后交由媒體網(wǎng)關(guān)控制器加以控制管理，并決定IP封包在網(wǎng)絡(luò)中的傳送路徑。至于信號(hào)網(wǎng)關(guān)器則負(fù)責(zé)將SS7信號(hào)格式轉(zhuǎn)換為IP封包?！　?

網(wǎng)絡(luò)電話若要走向符合企業(yè)級(jí)營(yíng)運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)，必須達(dá)到以下幾個(gè)基本要求：　　

1.服務(wù)品質(zhì)（QoS）之保證：這是由PSTN過(guò)渡到VoIP、IP PBX取代PBX的最基本要求。所謂QoS就是要保證達(dá)到語(yǔ)音傳輸?shù)淖畹脱舆t率（400毫秒）及封包遺失率（5-8%），如此通話品質(zhì)才能達(dá)到現(xiàn)今PSTN的基本要求及水準(zhǔn)，否則VoIP的推行將成問題?！　?

2.99.9999％的高可用性（High Available；HA）：雖然網(wǎng)絡(luò)電話已成今后的必然趨勢(shì)，但與發(fā)展已久的PSTN相較，其成熟度、穩(wěn)定度、可用性、可管理性，乃至可擴(kuò)充性等方面，仍有待加強(qiáng)。尤其在電信級(jí)的高可用性上，VoIP必須像現(xiàn)今PSTN一樣，達(dá)到6個(gè)9（99.9999%）的基本標(biāo)準(zhǔn)。目前VoIP是以負(fù)載平衡、路由備份等技術(shù)來(lái)解決這方面的要求及問題，總而言之，HA是VoIP必須達(dá)到的目標(biāo)之一。　　

3.開放性及兼容性：傳統(tǒng)PSTN是屬封閉式架構(gòu)，但I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)則屬開放式架構(gòu)，如今VoIP 的最大課題之一就是如何在開放架構(gòu)下，而能達(dá)到各家廠商VoIP產(chǎn)品或建設(shè)的互通與兼容，同時(shí)地造成各家產(chǎn)品在整合測(cè)試及驗(yàn)證上的困難度。目前的解決方法是透過(guò)國(guó)際電信組織不斷擬定及修改的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，來(lái)達(dá)到不同產(chǎn)品間的兼容性問題，以及IP電話與傳統(tǒng)電話的互通性?！　?

4.可管理性與安全性問題：電信服務(wù)包羅萬(wàn)象，包括用戶管理、異地漫游、可靠計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、認(rèn)證授權(quán)等等，所以管理上非常復(fù)雜，VoIP營(yíng)運(yùn)商必須要有良好的管理工具及設(shè)備才能因應(yīng)。同時(shí)IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)完全不同于過(guò)去的PSTN 電路網(wǎng)，而且長(zhǎng)久以來(lái)具開放性的IP網(wǎng)絡(luò)一直有著極其嚴(yán)重的安全性問題，所以這也形成網(wǎng)絡(luò)電話今后發(fā)展上的重大障礙與首要解決的目標(biāo)?！　?

5.多媒體應(yīng)用：與傳統(tǒng)PSTN相比，網(wǎng)絡(luò)電話今后發(fā)展上的最大特色及區(qū)別，恐怕就在多媒體的應(yīng)用上。在可預(yù)見的未來(lái)，VoIP將可提供交互式電子商務(wù)、呼叫中心、企業(yè)傳真、多媒體視訊會(huì)議、智能代理等應(yīng)用及服務(wù)。過(guò)去，VoIP因?yàn)閮r(jià)格低廉而受到歡迎及注目，但多媒體應(yīng)用才是VoIP今后蓬勃發(fā)展的最大促因，也是各家積極參與的最大動(dòng)力?！　?

主宰VoIP走向的三大主流協(xié)定　　

在浩瀚的IP網(wǎng)絡(luò)中要如何正確的尋找到要通話的對(duì)方并建立對(duì)答，同時(shí)也能依照彼此資料的處理能力來(lái)傳送語(yǔ)音數(shù)據(jù)，這中間必須藉由國(guó)際電信組織所擬定的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議才能達(dá)到。如今，市面上的網(wǎng)絡(luò)電話大致都會(huì)遵循H.323、MGCP及SIP等3種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。雖然目前產(chǎn)品仍以支持H.323為多，但SIP的支持將會(huì)成為今后主流。　

1.H.323

ITU-T 國(guó)際電聯(lián)第16研究組首先在1996年通過(guò)H.323第一版的制定工作，同時(shí)并在1998年完成第二版協(xié)議的擬定。原則上，該協(xié)議提供了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（Packet Based Networks；PBN）架構(gòu)上的多媒體通訊系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，并為IP網(wǎng)絡(luò)上的多媒體通訊應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)。　　 

H.323并不依賴于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而是獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)之上，支持多點(diǎn)功能、組播和頻寬管理。H.323具備相當(dāng)?shù)撵`活性，可支持包含不同功能節(jié)點(diǎn)之間的視訊會(huì)議和不同網(wǎng)絡(luò)之間的視訊會(huì)議?！　?

H.323并不支持群播（Multicast）協(xié)議，只能采用多點(diǎn)控制單元（MCU）構(gòu)成多點(diǎn)會(huì)議，因而同時(shí)只能支持有限的多點(diǎn)用戶。H.323也不支持呼叫轉(zhuǎn)移，且建立呼叫的時(shí)間也比較長(zhǎng)?！　?

早期的視訊會(huì)議多半支持H.323協(xié)議，例如微軟NetMeeting、Intel Internet Video Phone等都是支持H.323協(xié)議的視訊會(huì)議軟件，亦為現(xiàn)今VoIP的前輩。　　

不過(guò)H.323協(xié)議本身具有一些問題，例如采用H.323協(xié)議的IP電話網(wǎng)絡(luò)在接入端仍要經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)氐腜STN電路交換網(wǎng)。而之后制定出的MGCP等協(xié)議，目的即在于將H.323  
網(wǎng)關(guān)進(jìn)行功能上的分解，也就是劃分成負(fù)責(zé)媒體流處理的媒體網(wǎng)關(guān)（MG），以及掌控呼叫建立與控制的媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）兩個(gè)部分?！　?

雖然如今微軟的Windows Mesenger則已改采SIP標(biāo)準(zhǔn)，且SIP標(biāo)準(zhǔn)隱隱具有取代H.323的勢(shì)頭。但目前仍有許多網(wǎng)絡(luò)電話產(chǎn)品依舊支持H.323協(xié)定?！　?

2.SIP（Session Initiation Protocol）

SIP是由IETF所制定，其特性幾乎與H.323相反，原則上它是一種比較簡(jiǎn)單的會(huì)話初始化協(xié)議，也就是只提供會(huì)話或呼叫的建立與控制功能。SIP協(xié)議可支持多媒體會(huì)議、遠(yuǎn)程教學(xué)及Internet電話等領(lǐng)域的應(yīng)用。

SIP同時(shí)支持單點(diǎn)播送（Unicast）及群播功能，換句話說(shuō)，使用者可以隨時(shí)加入一個(gè)已存在的視訊會(huì)議之中。在網(wǎng)絡(luò)OSI屬性上，SIP屬于應(yīng)用層協(xié)議，所以可透過(guò)UDP或TCP協(xié)議進(jìn)行傳輸。

SIP另一個(gè)重要特點(diǎn)就是它屬于一種基于文本的協(xié)議，采用SIP規(guī)則資源定位語(yǔ)言描述（SIP Uniform Resource Locators），因此可方便地進(jìn)行撰改或測(cè)試作業(yè)，所以比起H.323來(lái)說(shuō)，其靈活性與擴(kuò)展性的表現(xiàn)較好。

SIP的URL甚至可以嵌入到Web頁(yè)面或其它超文本連結(jié)之中，用戶只需用鼠標(biāo)一點(diǎn)即可發(fā)出呼叫。所以與H.323相比，SIP具備了快速建立呼叫快與支持電話號(hào)碼之傳送等特點(diǎn)。

3.MGCP

原則上，MGCP協(xié)定與前兩者皆不同，H.323和SIP協(xié)議是專門針對(duì)網(wǎng)絡(luò)電話及IP網(wǎng)絡(luò)所提出的兩套各自獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)，兩者間并不兼容及互通。反觀MGCP協(xié)議，則與IP電話網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)，而只牽涉到網(wǎng)關(guān)分解上的問題，也因?yàn)槿绱?，該協(xié)議可同時(shí)適用于支持H.323或SIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)。

MGCP協(xié)議制定的主要目的即在于將網(wǎng)關(guān)功能分解成負(fù)責(zé)媒體流處理的媒體網(wǎng)關(guān)（MG），以及掌控呼叫建立與控制的媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）兩大部分。同時(shí)MG在MGC的控制下，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)域的多媒體電信業(yè)務(wù)。

由于MGCP更加適應(yīng)需要中央控管的通訊服務(wù)模式，因此更符合電信營(yíng)運(yùn)商的需求。在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)中，集中控管是件非常重要的事情，透過(guò)MGCP則可利用MGC統(tǒng)一處理分發(fā)不同的服務(wù)給MG。

4.其它重要協(xié)議及技術(shù)

除了上述3大協(xié)議之外，還有許多左右VoIP通話品質(zhì)及傳輸效率的重要協(xié)議與技術(shù)。在語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)方面，主要有ITU-T定義的G.729、 G.723等技術(shù)，其中G.729提供了將原有64Kbit/s PSTN模擬語(yǔ)音，壓縮到只有8Kbit/s，而同時(shí)符合不失真需求的能力。

在實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)方面，目前網(wǎng)絡(luò)電話主要支持RTP傳輸協(xié)議。RTP協(xié)議是一種能提供端點(diǎn)間語(yǔ)音數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送的一種標(biāo)準(zhǔn)。該協(xié)議的主要工作在于提供時(shí)間標(biāo)簽和不同數(shù)據(jù)流同步化控制作業(yè)，收話端可以藉由RTP重組發(fā)話端的語(yǔ)音數(shù)據(jù)。除此之外，在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面，尚包括了TCP、UDP、網(wǎng)關(guān)互聯(lián)、路由選擇、網(wǎng)絡(luò)管理、安全認(rèn)證及計(jì)費(fèi)等相關(guān)技術(shù)。

VoIP各項(xiàng)產(chǎn)品及設(shè)備的類型

和許多早期網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一樣，VoIP最早是以軟件的形態(tài)問世的，也就是純粹PC to PC功能的產(chǎn)品。為了能貼近過(guò)去傳統(tǒng)模擬電話的使用習(xí)慣及經(jīng)驗(yàn)，之后才漸漸有電話形態(tài)的產(chǎn)品出現(xiàn)。對(duì)于企業(yè)而言，為了追求成本、語(yǔ)音及網(wǎng)絡(luò)的整合、多媒體增值功能、更方便的集中式管理，而陸續(xù)出現(xiàn)了VoIP網(wǎng)關(guān)、IP PBX或其它整合型的VoIP設(shè)備等解決方案。以下就這幾種類型的VoIP產(chǎn)品做一簡(jiǎn)單介紹。

1.VoIP軟件

VoIP軟件不但是網(wǎng)絡(luò)電話的原始形態(tài)，更是開啟免費(fèi)通話新世紀(jì)到來(lái)的開路先鋒。對(duì)于熟悉計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)操作的人而言，只要發(fā)收雙方計(jì)算機(jī)上安裝VoIP軟件，即可穿越因特網(wǎng)相互通話，這實(shí)在是件既神奇又方便的事。更重要的是，透過(guò)VoIP軟件，不論是當(dāng)?shù)豍C to PC的對(duì)話，抑或跨國(guó)交談都幾乎免費(fèi)，同時(shí)網(wǎng)上并有許多免費(fèi)的VoIP軟件提供下載，也因?yàn)槿绱耍?VoIP才能緊緊鎖住一般消費(fèi)者乃至企業(yè)用戶的目光。 

但對(duì)于絕大多數(shù)的使用者而言，必須克服計(jì)算機(jī)軟件安裝及操作的門坎，還要安插耳機(jī)及麥克風(fēng)，更要面對(duì)系統(tǒng)不穩(wěn)定或當(dāng)機(jī)的可能性，所以透過(guò)PC來(lái)打電話不但是件麻煩事，而且是一種與既有通話習(xí)慣不符的奇怪行徑。

不論如何，VoIP軟件背后所潛藏的無(wú)限商機(jī)，不但吸收了許多人的目光，同時(shí)成為VoIP兵家必爭(zhēng)的焦點(diǎn)。從早期的視訊會(huì)議軟件，到實(shí)時(shí)通訊軟件，再到今日造成風(fēng)潮的Skype都是明顯的例子。不論是Wintel陣營(yíng)中的微軟、Intel，抑或Yahoo、AOL、Google、PC Home Online等入口網(wǎng)站、甚或ISP廠商，全都卯足全勁進(jìn)行各種搶攤作業(yè)。

其中，許多ISP并推出整合VoIP軟件及USB話機(jī)的銷售方案，例如SEEDNet的Wagaly Walk及PC Home Online的「PChome Touch-1」USB話機(jī)。至于外型上與一般電話無(wú)異的USB話機(jī)，就是為營(yíng)造出一種與傳統(tǒng)電話外觀及使用習(xí)性相同的一種解決方案。

2.VoIP網(wǎng)絡(luò)電話

一般而言VoIP網(wǎng)絡(luò)電話的又分成有線、無(wú)線VoIP網(wǎng)絡(luò)電話，以及提供影像輸出的VoIP視訊會(huì)議設(shè)備等不同類型的產(chǎn)品。由于VoIP網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)上具備RJ45網(wǎng)絡(luò)接口端口，所以不需藉由計(jì)算機(jī)主機(jī)，即可透過(guò)寬頻、連結(jié)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通話，同時(shí)使用習(xí)性上與傳統(tǒng)電話一樣，一般人很難分辨出其中的差異。

VoIP網(wǎng)絡(luò)電話較少用于個(gè)人家庭或SOHO市場(chǎng)，但卻經(jīng)常做為企業(yè)VoIP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的終端設(shè)備。但由于目前VoIP網(wǎng)絡(luò)電話的價(jià)格仍高，所以仍不普遍，雖然之前，拜SARS之賜，促進(jìn)了些VoIP視訊會(huì)議設(shè)備的銷售業(yè)績(jī)，但整體而言成長(zhǎng)幅并不太大。

此外，微軟特別在Win CE 5.0中新增VoIP功能，除了強(qiáng)化與Exchange Server的整合性外，并提供訊息整合及身份管理等功能，屆時(shí)藉由WinCE開發(fā)出來(lái)的VoIP電話，將提供多人共享，但每人皆有私人專屬賬號(hào)的功能。

3.VoIP網(wǎng)關(guān)器

除了VoIP軟件之外，VoIP網(wǎng)關(guān)器可說(shuō)是最普遍常見的網(wǎng)絡(luò)電話設(shè)備。不論是家用或商用領(lǐng)域中，VoIP網(wǎng)關(guān)器可說(shuō)扮演了由傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)輸?shù)絀P網(wǎng)絡(luò)的接口，換句話說(shuō)，透過(guò)它即可用傳統(tǒng)的電話設(shè)備（乃至PBX交換系統(tǒng)）來(lái)打網(wǎng)絡(luò)電話。　　

4.VoIP PBX

在電信級(jí)的網(wǎng)絡(luò)電話架構(gòu)中，IP PBX語(yǔ)音交換機(jī)扮演了相當(dāng)重要的角色，其不但需要接手傳統(tǒng)語(yǔ)音交換機(jī)的位置及功能，還要居中成為語(yǔ)音與信息整合的媒介。IP PBX功能強(qiáng)大且多樣化，能透過(guò)Web-Based接口提供使用者一個(gè)簡(jiǎn)單容易的操作環(huán)境。

依據(jù)思科常久在IP PBX的經(jīng)驗(yàn)指出，在IP電話網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，IP PBX是一個(gè)可促使語(yǔ)音流量順利傳至所指定終端的設(shè)備。IP電話將語(yǔ)音訊號(hào)轉(zhuǎn)換為IP封包后，由IP PBX透過(guò)訊號(hào)控制決定其封包的傳輸方向。當(dāng)此通電話終點(diǎn)為一般電話時(shí)，其IP PBX便將IP封包送至VoIP網(wǎng)關(guān)器，然后由VoIP網(wǎng)關(guān)器轉(zhuǎn)換IP封包，再回傳到一般TDM的PSTN電路交換網(wǎng)。

總之，對(duì)于企業(yè)而言，IP PBX具備降低基礎(chǔ)建設(shè)成本、減低管理成本及增加工作效率之綜合運(yùn)用、降低轉(zhuǎn)移至IP電話系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。