IP电话漫谈全篇分析.docx
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IP电话漫谈全篇分析
IP电话漫谈
当今世界，“网络为王”。
信息产业已经步入“后PC时代”并正在向“网络时代”急速演进：
Internet迅速膨胀，网络规模一日千里，网上人群数以亿计，赛勃空间空前壮大；基于TCP/IP协议的各类网络大行其道，IP技术已成为时尚经典。
当前，最热门的IP技术话题有三个，它们是：
IP电话、电子商务和虚拟专网（VPN）。
目前，电子商务被广为宣传，从商家到政府，从网上零售到世界电信日主题，可谓众所瞩目，但因其安全、信用认证方面问题甚多，国内有关法律制度尚待完善，实际进展不大；虚拟专网安全、方便、高效，存在很大的潜在市场，但往往由于其业务涉及地域宽广，非众多地方性ISP所能经营，因此仅限于炒作，未见实效。
而IP电话却方兴未艾，其国际标准已初步形成，国外已开始商用；国内厂商已具备制造能力，部分电信运营商正在试验运行，一旦推广条件成熟，必定如火如荼，势不可挡。
为使大家对这一新生事物有比较透彻地了解，下面将从发展经营和网络技术两个角度作详细阐述。
上篇IP电话发展及经营综述
一、IP电话的由来及发展
IP电话最初是由少数小软件公司开发的网上应用程序，如：
VocalTec的Internetphone、
IDT的NET2PHONE、微软的Netmeting等，用于Internet上2台PC之间进行语音通信。
当时仅限于上网的业余爱好者之间，没有形成市场。
随着时间的推移，网络软硬件技术的发展，IP电话技术逐渐成熟，实现了电话之间，电话和PC之间的通信，从而开始威胁到了传统国际电信公司的生存与发展。
目前，公认的一个说法是将IP电话的发展划分为三个阶段，见下表：
第一代（萌芽期）
Internet网络电话软件
基于PC客户机之间
96年以前
第二代（发展期）
Internet电话网关
PC电话，电话PC，电话电话
96年到现在
第三代（成熟期）
IP综合业务网
话音/数据/信息综合平台
10～15年后
第三代IP电话网并不是指要取代传统电话网，而是指将两者完全地溶为一体，以实现电信网络资源的重新再配置。
二、IP电话业务市场的现状与未来
目前全球IP电话业务收入不到1.5亿美元，相对于全球4000亿美元的电信话务市场是微不足道的。
但由于IT行业的发展是超常规的，今年是1.5亿明年可能是15亿，后年可能是150亿等等，关键在于该行业的强大的生命力。
据美国著名市场调查企业PierJaffray公司统计：
97年IP话音需求为7千万分钟，到2000年将达70亿分钟，年增长216％；97年IP话音服务收入为4900万美元，预计到2000年将达到18.9亿美元，年增长149％；97年IP话音设备收入为4730万美元，预计到2001年将达到26亿美元，年增长121％。
同时，据美国另一调查机构FORST&SUUIVAN公司统计，IP电话在全球长途电话中的比例，97年为0.1％，98年为0.8%，预计到2002年将占到13％左右。
下面仅以日本NTT公司到美国的长途中继利用情况为例，来看一看IP电话业务市场的发展空间：
1997年日本NTT公司到美国的长途总带宽为1134Mbps，2月份统计结果为数据业务占总带宽的67％，话音占33％；到8月份，这组数值变为：
数据业务占总带宽的75％，话音占25％，同时通信总量有了迅速上升。
通过分析这组数据可以发现如下几个特点：
①话音通信所占比例下降：
表明有大量语音业务转化为IP包通过数据网传输，这必然对传统业务造成巨大冲击，导致传统话音业务的收入在短时间内发生滑坡；②在短短6个月中，数据业务上升了7％，表明IP电话迅速发展，使得数据业务总量突飞猛进；③通信总量的迅速上升，表明虽然在短时期内传统话音业务比重虽然下降，但由于新业务所吸引用户数大量增多，保证了传统话音收入的持平，使得电信总业务量仍呈上升趋势。
三、IP电话商用试验情况
由于IP电话采用了革命性技术，对未来电信发展具有决定性意义，国内、国外的著名
电信运营商在热切关注的同时对其运行状况持谨慎态度，在大规模商用前，纷纷构建试验网，以期取得一些初步运营经验。
下面分别就国内外的商用试验情况介绍如下：
德国电信从97年7月开始进行试验，对来自德国、美国、日本、加拿大之间的1000
个用户进行了电话到电话的测试。
试验结果表明，用户每次使用的时间大约在5～7分钟之间，20～25％的用户认为服务质量非常好，82％用户表示将来要使用IP电话。
美国AT&T是全球电信巨头中第一个建立了IP电话全球清算中心的公司。
它于97年11月进行了试验，98年5月在美国的亚特兰大、波士顿、旧金山3个城市开始了IP电话服务，98年底扩展到7个城市；同期AT&T在日本也开始了IP电话商业服务。
以色列VocalTec是最早研究第一代IP电话的几家公司之一。
98年它宣布了“NEXTGEN电话”计划为香港、巴黎、伦敦、东京、北京、莫斯科和美国的一些主要城市提供国际IP电话业务。
国内由信息产业部于4月27日批准中国电信、中国联通和吉通三家公司进行IP电话业务实验，要求6月底以前开通，12月底结束。
其中，中国电信于4月28日率先开通，全网采用了一个域集中管理，由14个网关、1个关守和1个支持中心组成。
该网采用了VocalTecTelephongGateway120系列产品，全网总容量为34个E1端口。
该网第二期已扩展到25个城市，正在筹备第三期一百余城市开通，随后，吉通公司于5月17日开通，采用美国clarent公司设备。
联通于6月18日开通，首期覆盖12个城市，采用Cisco公司网关设备。
到目前为止，试验网总体状况不错，话音清晰，运行稳定，但仍存在不少问题，如在某些情况下，由于网络波动，会产生时延、掉话、回音等现象，导致通话值量不尽如人意。
但从各试验城市，IP电话卡销售一空的情况来看，人们对这个新业务还是服着欢迎的态度的。
四、IP电话迅猛发展的原动力
目前，大多数人交口称赞IP电话的原因，在于其低廉的价格，认为价格优势是其迅猛
发展的原动力。
人们不禁要问：
原因是否果真如此？
答曰：
非也。
这种说法以偏盖全，是片面的。
如
果我们辩证地来分析这个问题，那么便能一切豁然于胸，不被事物的表面所迷惑。
首先，从技术角度看，导致IP电话价格低的因素有：
①IP电话采用了新的压缩编码方式（如G.729.a、G.723.1等话音编码协议可以将一路64K话音压缩到原来的1/8以下）；②IP电话采用了统计复用的传输方式，使一个64K话路可以传8个以上的8K语音包；③IP电话采用了静音压缩技术。
据调查传统话音业务56％的时间为静音，而采IP电话后，网关可以定时发出模拟静音包，节省56％网络资源。
由此可见，由于新技术的采用，使得每个用户所占用的电信网络资源大大下降了，而根据市场经济的等价交换原理，“一分钱一分货”，既然用户所购买的产品电信资源少了，那么价格自然应该下降。
其次，从服务质量的角度看，传统电话一拨就通，通话连贯，声音清晰，而IP电话，受制于繁忙的网络，可能需要多次拨打才能通话，话音断断续续，声音含混不清，也就是说，IP电话相对于普通电话服务质量大大下降。
当今社会，服务也是一种产品；既然产品质量下降，人们所购买的是次品，应付的钱自然应当更少。
再次，从价格的对比角度看。
过去改革开放伊始，百废待兴，电信作为基础产业，得到国家的大力扶持。
当时的时代背景是打电话尤其是长途电话的人很少，而为了长远发展却要建一个大网来覆盖全国，必然代价很大。
因此国家把电话的资费标准制定得比较高，以利于电信投资的迅速回收，扩大再生产。
目前从市场经济学的角度讲，这个定价大大高于产品的价值，是与价值规律相背离的。
而IP电话是在最近中国电信大改组，全球电信市场逐步开放的背景下产生的。
引入了竞争机制的市场大环境，使得IP电话的价格接近于价值。
所以两者通过先后对比，在人们心理上产生巨大反差，感觉IP电话特别便宜。
最后，从政策优惠角度看。
由于传统长途电话费用中除了本身的信息服务费、电路占用费外，实际还包括了长途接入普遍服务费、传输电路维护费等；而基于Internet传输的IP电话，受益于国家对因特网业务的扶持，虽然实际传输中占用了长途SDH电路，但只收市话接入费，隐性地免去了其它费用，这必然导致IP电话在与传统电话的竞争中保持价格优势地位。
综上所述，我们能看出廉价不是IP电话发展的原因。
既然如此，那么其大规模普及的原动力到底何在呢？
其实，众多著名的人类未来学家早已指出：
未来信息社会具有五大特征，即：
技术多样性、业务综合性、行业融合性、市场竞争性、用户选择性；任何在信息社会、知识经济背景下，能蓬勃发展的事务都必然包含上述五点。
我们说，这五点特性正是IP电话所拥有的，是背后推动IP电话迅猛发展的原动力。
1、技术多样性使得IP电话无所不在。
众所周知，当前最流行的话题是“IPover
everything”，即IPoverPAC、IPoverDDN、IPoverATM、IPoverSDH、IPoverDWDM。
这样在任何基础网络平台上都可以运行IP网络，意味着IP电话具有比传统电话更深厚、更广阔的网络基础。
2、业务综合性使得IP电话无所不包。
当今IP网络能够实现各类业务，即所谓“everything
overIP”，如：
VoiceoverIP、VideooverIP,MovieoverIP、DataoverIP等。
这意味IP电话业务很容易和各类人们感兴趣的信息发生关联。
众多有识之士近年来纷纷指出：
从长远来看，并非是节省费用而导致IP电话市场的迅速扩大，而关键在于它为人们提供了动人的多媒体功能及出色的呼叫管理功能方面的业务。
也就是说IP电话除了具有通常的电话所具有的增值功能外，还可包容其它多种新形式的业务。
仅举几例：
如：
由Web页面驱动的呼叫中心；WebIVR语言问答业务；统一消息传递业务；数据、话音合一业务；E-mailtoVoice,VoicetoE-mail业务；不受国界限制的全球寻呼业务等。
3、行业融合性使得IP电话成为大势所趋。
IP电话的产生是电信行业、计算机行业、
电子行业大融合的产物，是触动三大行业加速资源配置优化的催化剂，是三个技术背景相近的行业进行大规模重组兼并、整合的最佳切入点。
4、市场竞争性使得IP电话充满活力。
首先，在目前的体制下，IP电话的确具有相对
传统电话而言比较便宜的价格。
其次，IP电话业务功能的可扩充性特别强。
传统的电话网是由简单终端（亚终端）组成的复杂网络；而IP电话网是由智能终端组成的简单网络。
相比而言，传统电话网新增一项功能（如智能网业务），十分麻烦，往往需要修改接入模块及交换机；而IP电话网是一个基于类似Client/Server模式的网络，添加一项新功能仅需在全网关键节点增加若干台服务器即可，往往可以离线操作不干扰网络正常运行。
可以说在今后较长的一段时期，价格低廉性与功能易扩充性将成为IP电话在市场竞争中的两个轮子，支撑它滚滚向前。
5、用户选择性是指用户在权衡性能价格比投资保护等诸多影响购买的因素之后，必能
脱颖而出，成为用户首选。
由于IP电话终端与传统电话终端完全兼容，并且网络完全对用户透明，使得用户除了能感觉到IP电话功能多样价格便宜的优点外，再也没有与传统电话的不同之处。
所以，它价格低廉、兼容性好，必能成为用户的首选。
由此可见，影响IP电话迅猛发展的原动力不是表面上的价格低廉，而是具有信息社会深刻内涵的五大要素。
五、世界各国政府对于IP电话的态度。
电信作为国家基础产业，受到各国政府的严格控制。
IP电话作为一个对传统电信网产
生巨大冲击的新生事物，必然受到各国政府的极度关注。
各国政府对IP电话经营方面的态度，决定着该国IP电话发展程度。
下面仅列举世界部分国家在IP电话方面的政策：
①美国、欧洲、韩国、日本等国政府认为IP电话是一项合法电信业务，在目前情况下可以任其自由发展，暂不管制；②冰岛及非洲大部分国家认为IP电话非法，会对国家电信基础及收入造成巨大损失，明令禁止；③捷克、匈牙利等前东欧国家规定IP电话可以经营，但经营者必须得到由政府批准的许可证；④大多数国家持观望态度，准备待事情进一步发展之后，再根据本国利益，选择相应对策。
中国原本属于持观察态度的国家，但自4月27日公布批准中国电信等三家进行IP电话网的商业试验后，外界估计中国政府将会采取发许可证的方式。
果然，从不久前在北京举行的“99国际Internet及IP电话技术研讨会”上传出消息，信息产业部市场经营司的有关负责人透露，未来中国政府将采用颁发许可证的方式，来管理IP电话网的经营。
六、电信商的常用经营策略
近年来，从国外IP电话网商用情况来看，电信运营商的经营策略可以大致分为三类，一般形象地称之为“零售模式”、“批发模式”、“代理商模式”。
“零售模式”是指在IP电话网络运行初期，网络规模较小或用户量较少，难以产生规模效益，不值得改造传统电话网中继的情况下经营方式。
此时IP电话网的中继传输全部依赖于Internet网，全网提供较低的服务质量保证（QOS），与传统电话捆绑在一起销售，目的在于利用IP电话作为一种新业务，通过低收费或免费搭售的方式来吸引新用户。
目前，以美国sprint公司为代表的一批经营方式比较保守的大型电信商或中小型电信商正在开展此类业务。
“批发模式”在国内一般被称之为“IP话音透明中继传输方式”，即只保留传统电话网的汇接局，改造传统传输电路，使之变为基于TCP/IP协议的传输电路，或建一个基于TCP/IP协议的新的传输网，让话音信息可以自动地根据网络负荷情况，在IP电话网和传统电话网之间自由切换，以节约用户费用。
这种方式所花费的代价虽然将十分巨大，但由于构建了专门用于话音通信的专网，其服务质量保证大大优于基于Internet传输的IP电话网，这种网络的网络时延完全可以预测，通话质量接近于PSTN，是一种十分理想的IP电话网络。
目前，美国的AT&T和MCI正在美国国内的几大城市之间开展此类业务。
“代理商模式”是指大型全球电信运营商利用其分布于全球的业务网络，为各类大用户提供国际间IP电话中继，并根据各国资费情况，提供全球结算业务。
AT&T、德国电信、ITXC等大型电信运营商都已经开通此类业务，分别成立了全球交换与结算中心。
另外，国外最近有一些大型ISP，如AOL、Compuserve等为了从电信市场分得一杯羹，纷纷通过改造网络、吞并小电信公司等形式，宣布自己为ITSP（即可以同时提供Internet接入和电信接入业务），但其目的不在于收取话费，而是将IP电话作为一种免费的新业务开展，期望吸引更多用户上网，延长用户上网时间。
上篇小结
众所周知，大多数电信运营商不愿意长期同时运行多个网络，而倾向于尽可能将通信设施合并。
虽然我们说IP电话是下一代电话网的第一步，但并不是用IP电话网取代电话网，两者是相辅相成的，是一种集成的趋势。
自“福州陈氏兄弟经营IP电话一案”下定论之后，众多私人与小ISP已经或准备私下开展IP电话业务，以期从中国电信的大碗中分得一杯羹。
商场上有句名言，“当你不能打败竞争对手时，唯一取胜方法就是加入他”。
因此，目前IP电话已经不是讨论要不要发展的时候，而是应当讨论如何大规模发展的时候了。
下篇IP电话网络与技术综述
一、IP电话网的网络模型
IP电话网是通过网关/关守及其他支持系统将现有公用电话交换网与现有IP网进行互联，利用IP网在技术及经济上的优势，最大限度使用IP网资源，实现电话业务在两网中互通。
网关/关守及支持系统是IP电话业务网中网络结构的重要组成部分，它们担负着通信协议转换、地址转换、呼叫连接、身份认证、计费等作用；现有IP网主要负责提供网络传输通路，保证网络信息的连通性及可达性；现有电话网负责用户的基本接入与连通，完成端到端通信。
IP电话网的构成如图4－1所示。
由上图可见，IP电话网主要由三部分硬件构成，即：
网关、关守和支持系统。
它们的主要功能定位如下：
网关（Gateway,以下简写为GW）功能为：
语音编码转换、通信协议转换、呼叫建立/拆除、为电话用户提供IVR、单独或与GK配合完成计费。
GW相当于在IP网络和电话网之间的“桥”，完成电路交换与分组交换之间的协议转换，对于不同的话音传送格式和不同的通信规程进行翻译。
关守（Gatekeeper,以下简写为GK）功能为：
为GW提供路由、呼叫认证/授权控制、带宽控制和管理、域管理、采集原始计费信息。
GK是GW的管理者，控制GW完成呼叫接续过程。
GK应完成用户信息、GW信息的收集与管理、GW路由策略的构造与实施、GW状态管理等内容的域管理；与认证中心配合进行用户身份认证及授权控制；在总体上进行服务质量管理，如呼叫允许控制、带宽管理等。
为了加快呼叫建立时间，GW上亦可具备地址转换缓存功能。
支持系统主要包括认证、计费、网管及业务管理中心。
认证中心负责存储用户在基本数据，完成用户的身份认证；计费中心负责计费信息的采集及处理并最终产生计费话单；网管中心负责网络设备的监控及故障处理；业务管理中心负责业务管理。
二、IP电话的主要开发组织与标准
IP电话的国际标准化组织主要有国际电信联盟标准化部门ITU－T、欧洲电信标准协会（ETSI）、Internet工程任务组（IETF）和国际多媒体电子会议协会（IMTC）等；国内标准化组织为新成立的中国IP标准研究组等，简要介绍如下：
（1）ITU－T：
国际电信联盟侧重于从电信的角度制定IP电话网的标准。
其下属的SG15、SG16研究组主要从事多媒体终端和安全问题的研究，最主要的工作就是制定H.323系列建议。
近期SG16研究组即将推出H.323协议最新的V3版本。
（2）IETF：
Internet工程组作为IP网络各类标准的制定者，在IP电话标准的开发过程中起着举足轻重的作用。
由于IP电话技术涉及电信和IP两方面，人们在开发相关标准时，往往同时提交给ITU-T和IETF。
IETF制订的会话初始协议（SIP）用于使Internet和PSTN两个网络互通。
IETF的IPTEL工作组负责制定相关协议和杠架文件，包括呼叫处理语法等。
MMUSIC工作组负责开发电子会议会话标准，并起草SIP协议。
（3）ETSI：
欧洲电信标准协会侧重于IP电话网的商业实现，其下属的TIPHONE工程组的主要目标是规定一套业务互通性要求，确定接口和功能方面的体系结构，对呼叫控制程序，信息流和协议进行规定，研究端到端服务质量参数，E.164地址与IP地址之间的转换，同时规定计费和安全方面的问题。
TIPHONE工程组希望向各类网络运营者都提供面向业务的解决方案，其工作主要基于H.323系列建议和现有的电路交换网标准。
（4）IMTC：
侧重于解决各厂家的产品互通性问题。
它由来自北美、欧洲和亚太地区的150多个成员组成。
宗旨是建立开放的国际标准，推动交互式多媒体远程会议的解决方案的应用和实现。
IMTC的VOIP论坛不定期地进行一些活动来制订标准，促进IP电话业务。
它的I.NOW!
工作组由Vocaltec和Lucent、Cisco等IP电话行业的先导者、大厂商们所创立，主要致力于各厂商产品的互通性工作。
（5）中国IP标准研究组：
经信息产业部批准，中国IP标准研究组于99年7月14日成立。
它的首批成员包括中国电信、中国联通、吉通公司、电信传输研究所、信息产业部54所、清华大学、北京邮电大学、上海贝尔、以及巨龙、大唐、中兴、华为等27个单位。
这一研究组的成立，对于规范和推进我国的IP业务发展具有重大意义。
它的主要任务是：
组织研究组各成员单位对IP业务应用及网络设备技术标准展开研究；编制标准专业体系；组织标准草案的起草、推荐；组织开展IP标准的研讨、交流。
目前，该研究组的一个小组正在致力于国内IP电话标准体制的制定。
三、IP电话的核心协议
目前各标准化组织对在IP网络上承载实时业务（话音、视频等）的方式均相同，都是利用源自IEIF的RTP协议，但是在呼叫建立和控制方面则有着不同的方案，主要可分为两大类：
H.323协议和SIP协议，它们是关系到IP电话网质量好坏的核心协议。
另外，近期随着IP电话在全世界开始大规模商用，又出现了第三类适应电信级要求的协议：
MGCP协议。
下面逐一介绍：
（1）H.323协议：
H.323属于ITU多媒体通信协议系列H.32x，提供基于分组网络的话音、视频、数据和控制等协议。
H.323协议是一个基于包交换的协议，它主要是说明多媒体终端在一个不保证服务质量的数据包交换网络中是如何运行的。
从H.323协议的定义可以看出，实际上该协议并不依赖于IP网络，但现实中几乎所有的H.323工具都是基于IP网络开发的。
H.323支持点对通信及在MCU支持下的点对多点通信协议，H.323作为一个协议框架，提供了系统及组成部分描述、呼叫方式描述以及呼叫信令程序。
H.323相关的协议包括H.263、H.261视频编码标准和G.711、G.723、G.722、G.728音频编码标准；T.120多点数据会议系列标准；T.38实时传真标准；H.225.0分组和同步标准；H.245系统控制标准等。
H.323最基本的服务单元是一个域（ZONE），它的系统结构包括：
H.323终端、网关（Gateway）、关守（Gatekeeper）、多点控制单元（MCU）。
其中，①H.323终端：
提供实时的双向音频、视频和数据通信。
但H.323没有规定音频或视频设备、数据应用及网络接口。
②网关：
提供呼叫信令控制、信道信息的转换，以及H.323终端和其它ITU终端的互连技术。
③关守：
提供管理机制，对网关资源进行管理；提供地址转换功能、呼叫控制、网络带宽管理等。
④多点控制单元：
提供会议控制及媒体处理功能。
H．323协议经过多年发展，功能不断增强，受到广大厂商的支持。
IMTC组织的VOIP论坛已决定采用H.323作为Internet电话技术的基础。
（2）SIP协议：
SIP是由IETF推出的会话初始化协议，是种基于文本的协议，采用SIP规则资源定位语言描述。
它不象H.323提供了所有的通信协议，而是只提供了呼叫的建立与控制功能。
它应用于IP电话，与H.323建议相比，具有简单、灵活的特点，不象H.323非常复杂。
SIP协议目前还处于IETF的标准化阶段，支持的厂家很少。
（3）MGCP协议：
因为H.323协议和SIP协议都没有很好的处理好与PSTN网信令（尤其是与七号信令）的接口，所以为了解决这一问题人们对H.323协议中的H.GCP协议进行了加强，开发了MGCP协议，以支持未来电信业的大规模应用。
MGCP协议又称为媒体网关控制协议，它把网关逻辑地分为三个部分：
媒体网关控制器（MGC）、信令网关（SG）、媒体网关（MG）。
其中，①媒体网关控制器用于对媒体网关和呼叫进行控制，并和关守接口。
②信令网关用于负责连接七号信令网，在PSTN信令和包信令之间提供中介。
③媒体网关用于提供PSTN和IP之间的媒体映射与编码转换功能。
MGCP协议正式形成于99年5月，虽然该协议比较新，但由于它是专门为大规模应用而开发的，目前已有多家设备生产商宣称已经在设备上进行了实现
四、IP电话语音的编码方案
话音编码标准的选择是影响IP电话通信质量的重要方面，也是进行IP电话网络业务量设计的重要依据之一。
较高速率的编码标准对话音质量较易保证，但占用网络资源大；较低速率的编码标准对话音质量较难保证，但占用网络资源小。
目前ITU已经公布了一系列话音编码标准，如G.711、G.722、G.728、G.729、G.723.1等，这些标准采用不同的算法，其特点如下表：
编码标准
算法
速率（kbps）
G.711
PCM
48/56/64
G.722
SubbandADPCM
48/56/64
G
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