??? 摘?要： 按電信運營的標(biāo)準(zhǔn)，歸納了目前VoIP網(wǎng)絡(luò)存在的不足，并提出了一個一般性的VoIP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模型，模型給出了VoIP網(wǎng)絡(luò)的演進模式。通過對模型的分析，提出了VoIP網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)演進方向。?

??? 關(guān)鍵詞： VoIP? 網(wǎng)絡(luò)? 電信? 演進

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1 VoIP技術(shù)和VoIP網(wǎng)絡(luò)
??? VoIP（Voice over IP）又稱IP電話或IP網(wǎng)絡(luò)電話，這種技術(shù)通過對語音信號進行編碼數(shù)字化、壓縮處理成壓縮幀后，轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包在IP網(wǎng)絡(luò)上進行傳輸，從而實現(xiàn)了語音通信的目的。VoIP網(wǎng)絡(luò)并不是一個獨立的網(wǎng)絡(luò)，它是構(gòu)建于IP網(wǎng)的一個實現(xiàn)VoIP功能的邏輯網(wǎng)絡(luò)。VoIP技術(shù)最初只是一種互聯(lián)網(wǎng)上的增值應(yīng)用，形式也較為簡單。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，其在商業(yè)運營中的應(yīng)用價值被人們發(fā)現(xiàn)，很多新興的電信運營商" title="電信運營商">電信運營商將VoIP技術(shù)引入到電信運營中，并在近幾年內(nèi)取得了爆炸式的增長。2003 年中國的VoIP 服務(wù)開始在長途電話方面逐漸取代傳統(tǒng)的PSTN；根據(jù)iResearch預(yù)計，2008 年VoIP服務(wù)在中國電信長途電話市場將占據(jù)主導(dǎo)地位，尤其是在國際長途方面PSTN 將被VoIP完全取代^[1]。2006年全球IP電話用戶從1 030萬增長到1 870萬，增幅達83％。預(yù)計2007年VoIP通話量將達到全部通話量的75％。數(shù)據(jù)顯示，PC2Phone的IP電話付費用戶數(shù)量超過470萬人，算上運營商IP電話服務(wù)的預(yù)定用戶的話，這一數(shù)字將達到2 400萬^[2]。
??? 但是，不論是VoIP技術(shù)還是VoIP網(wǎng)絡(luò),相對于傳統(tǒng)的PSTN都不是成熟和完善的，目前僅僅規(guī)范了底層的相關(guān)通信協(xié)議。這樣，從目前VoIP網(wǎng)絡(luò)存在的問題中歸納其演進方向就顯得尤其重要。
2 VoIP網(wǎng)絡(luò)存在的問題
2.1服務(wù)集的確定
??? 對于系統(tǒng)運營商和用戶來說，VoIP網(wǎng)絡(luò)首先要面臨確定服務(wù)集的問題。在一定程度上，VoIP網(wǎng)絡(luò)是對原有PSTN的替代，但在一個特定時間內(nèi)，替代PSTN的哪些功能是運營商必須考慮的，例如目前國內(nèi)廣泛使用的xDSL技術(shù)本身就是基于PSTN的寬帶接入方式，所以單純提供數(shù)據(jù)通信的運營商（例如長城寬帶）和主要提供話音業(yè)務(wù)的運營商（例如中國網(wǎng)通）對VoIP服務(wù)集的認識是有差異的。VoIP通常的服務(wù)集包括：PC電話、IP電話、軟交換等。差異化的服務(wù)集會影響VoIP網(wǎng)絡(luò)的演進，但完善的VoIP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該涵蓋PSTN網(wǎng)絡(luò)的全部功能。
2.2 信令" title="信令">信令協(xié)議選擇
??? 目前電信信令協(xié)議" title="信令協(xié)議">信令協(xié)議種類繁多，具體有：設(shè)備控制協(xié)議（H.248、MGCP、NCS等）；訪問服務(wù)信令協(xié)議（SIP、H.323等）；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)信令協(xié)議（SIP、SIP-T、BICC、CMSS等）；信令協(xié)議依賴于服務(wù)集的確定，也和使用設(shè)備相關(guān)，所以信令協(xié)議的選擇直接影響VoIP網(wǎng)絡(luò)的演進。
2.3 安全性
??? 從7號信令SS7推出后，PSTN的安全性一直處于較高水平，VoIP網(wǎng)絡(luò)是基于IP網(wǎng)絡(luò)的，而IP網(wǎng)絡(luò)的安全性始終存在問題。VoIP網(wǎng)絡(luò)在演進過程中必須有效解決服務(wù)拒絕、服務(wù)盜取、隱私泄露等問題。這也是VoIP網(wǎng)絡(luò)演進中的一個難題。
2.4 服務(wù)質(zhì)量QoS
??? VoIP網(wǎng)絡(luò)大范圍部署的一個先決條件就是服務(wù)質(zhì)量等同或超過PSTN，而話音業(yè)務(wù)對延遲、丟包等敏感度又很高。目前，IP網(wǎng)絡(luò)并不能保證數(shù)據(jù)包的及時到達，雖然有多種技術(shù)可以增強網(wǎng)絡(luò)性能，例如Diffserv、RSVP、MPLS甚至ATM，但受到IP協(xié)議本身的限制，無法在協(xié)議底層保證QoS。
2.5 穩(wěn)定性
??? PSTN的穩(wěn)定性可以達到99.999 9％，成熟的VoIP網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)該達到或超過該指標(biāo)。VoIP網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性可以通過負載平衡和冗余設(shè)備來實現(xiàn)，例如：通話代理、訪問網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)" title="信令網(wǎng)關(guān)">信令網(wǎng)關(guān)、媒體服務(wù)器" title="媒體服務(wù)器">媒體服務(wù)器等的冗余和負載平衡。從功能方面看，VoIP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)良好的穩(wěn)定性的方法包括：硬件冗余、網(wǎng)絡(luò)連接冗余、熱插拔、無信令盲點、軟件和閃件的熱升級等。
2.6 合法監(jiān)聽
??? 目前的VoIP網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)相當(dāng)廣泛地應(yīng)用于國際話音業(yè)務(wù)，由于各國對合法監(jiān)聽的法律會有所區(qū)別，所以未來VoIP網(wǎng)絡(luò)的演進也必須考慮到相關(guān)的法律問題。一般來說，對PSTN電話的合法監(jiān)聽流程各國都有明確的法律規(guī)定，需要向法庭或者檢查機關(guān)申請書面文件，一旦執(zhí)法機構(gòu)擁有這樣的文件，運營商就會在相關(guān)設(shè)備上配合執(zhí)法機構(gòu)對特定電話號碼進行合法監(jiān)聽，但VoIP網(wǎng)絡(luò)本身的復(fù)雜性讓合法監(jiān)聽不同于PSTN網(wǎng)絡(luò)^[3]。
2.7 緊急和人工服務(wù)
??? PSTN網(wǎng)絡(luò)涵蓋了緊急服務(wù)（例如110、119等）和人工服務(wù)，VoIP網(wǎng)絡(luò)在演進中也必須實現(xiàn)類似的服務(wù)。這就要求VoIP網(wǎng)絡(luò)必須具有緊急服務(wù)和人工服務(wù)接口、用戶位置定位能力，這是緊急服務(wù)必須的。
2.8 通話路由和號碼規(guī)劃
??? PSTN網(wǎng)絡(luò)具有定義完善的全世界路由能力，路由表具有全世界范圍內(nèi)的點對點連接能力。VoIP網(wǎng)絡(luò)在演進過程中也必須實現(xiàn)PSTN網(wǎng)絡(luò)的全部路由和號碼規(guī)劃能力，具體包括：國內(nèi)、國際的號碼和區(qū)號規(guī)劃；與PSTN和E.164號碼的內(nèi)聯(lián)；SIP端點區(qū)號規(guī)劃；號碼和區(qū)號的可移植性保證；號碼與號碼間的通話路由保證。
2.9 DTMF和其他語音事件
??? VoIP網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中必須保證DTMF和其他語音事件的傳輸，可以利用全速率編碼實現(xiàn)，例如G.711。具體解決方案有幾種，例如：使用RFC2833規(guī)定的RTP包；通過信令協(xié)議傳輸DTMF和其他語音事件，例如SIP、H.248。
2.10 防火墻
??? 在用戶的授權(quán)下，用戶數(shù)據(jù)在VoIP網(wǎng)絡(luò)中可能要穿透防火墻，在這個過程中也會涉及NAT（Network Address Translation）用以將內(nèi)部IP轉(zhuǎn)化為外部IP。所以，VoIP網(wǎng)絡(luò)既要保證信令協(xié)議可以穿透防火墻，同時又必須保證用戶的安全性。
2.11 計費和結(jié)算
??? PSTN網(wǎng)絡(luò)有完善的計費和結(jié)算能力，計費針對用戶通信費用的記錄機制，結(jié)算是不同電信運營商之間的費用決算機制。目前多數(shù)計費模式采用按分鐘積分，也包括其他計費方式，具體是以進入和離開網(wǎng)絡(luò)的時間為計費基準(zhǔn)。VoIP網(wǎng)絡(luò)必須提供類似的計費機制，短期內(nèi)必須提供和PSTN網(wǎng)絡(luò)類似的機制，長期來說必須提供基于帶寬占用的計費機制。
2.12 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)聯(lián)
??? PSTN并不是一個單一的網(wǎng)絡(luò)，而是由不同運營商的很多網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成的一個復(fù)合網(wǎng)絡(luò)。在不同網(wǎng)絡(luò)的邊緣，PSTN網(wǎng)絡(luò)通過一定標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)信令轉(zhuǎn)換、計時、計費等功能。VoIP網(wǎng)絡(luò)未來也不可能是一個單一的網(wǎng)絡(luò)，這樣VoIP網(wǎng)絡(luò)也需要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)聯(lián)。
2.13 OOS支持
??? PSTN網(wǎng)絡(luò)具有完善的OOS（Operations Supports Systems）支持能力，這些能力主要包括：循環(huán)測試、報警、錯誤隔離、性能檢測、策略計劃和部署等等。VoIP網(wǎng)絡(luò)在演進中也必須融合類似的支持系統(tǒng)，并引入相關(guān)協(xié)議，例如CORBA、SNMP、TL1等。
3 VoIP網(wǎng)絡(luò)演進模型
??? VoIP網(wǎng)絡(luò)可以被部署到不同網(wǎng)絡(luò)，通常VoIP網(wǎng)絡(luò)會被部署在骨干網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)。圖1是VoIP網(wǎng)絡(luò)的演進模型。

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??? 如圖1，通話代理、SIP服務(wù)器、SIP客戶端被置于電信運營商的網(wǎng)絡(luò)中，用以提供通話邏輯和通話控制功能，并負責(zé)維護每個通話的狀態(tài)。通話代理也可以具有附加的服務(wù)邏輯，例如用戶ID服務(wù)、呼叫等待服務(wù)等等，這些附加服務(wù)邏輯會和不直接提供話音服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器交互。通話代理也會參與信令、設(shè)備控制的初始化、終止等功能。由于目前的信令協(xié)議很多，所以通話代理必須適應(yīng)這些信令，例如SIP、SIP-T、H.323、BICC、H.248、MGCP/NCS、SS7、AIN、ISDN等。此外，通話代理還必須實現(xiàn)計費與結(jié)算功能。SIP服務(wù)器與通話代理類似，是放置在SIP信令網(wǎng)中的通話代理，主要功能是實現(xiàn)路由、SIP命令、強制策略（例如撥入控制）、維護通話記錄等。SIP客戶端和SIP服務(wù)器功能類似，但其主要提供信令的初始化和終止。通話代理有時也稱作媒體網(wǎng)關(guān)控制器或者軟交換通話控制器，這些提法的差異是因為強調(diào)的重點不同，但從功能性上看區(qū)別不大。
??? 服務(wù)代理被放置于電信運營商網(wǎng)絡(luò)的邊緣，用以提供服務(wù)的分散、協(xié)調(diào)，并控制應(yīng)用服務(wù)器、媒體服務(wù)器、通話代理和其他可能存在變動的系統(tǒng)構(gòu)件，如SCP。服務(wù)代理允許使用重復(fù)一致的策略來控制相關(guān)服務(wù)數(shù)據(jù)或者媒體源，以便這些數(shù)據(jù)和媒體源可以被復(fù)用，從而實現(xiàn)增值業(yè)務(wù)。應(yīng)用服務(wù)器被置于電信運營商的網(wǎng)絡(luò)中，提供一個或多個和通話代理無關(guān)的服務(wù)，例如可以提供語音郵件、電話會議。一般來說通話代理會自動將自身提供的服務(wù)轉(zhuǎn)給應(yīng)用服務(wù)器。媒體服務(wù)器也放置于電信運營商的網(wǎng)絡(luò)中。對于話音服務(wù)來說，媒體服務(wù)器使用H.248或MGCP來實現(xiàn)以下主要功能：文告發(fā)布、三方通話的話音支持、IVR處理、傳真處理等功能。信令網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)的是基于PSTN的SS7信令到VoIP網(wǎng)絡(luò)的接入，信令網(wǎng)關(guān)也可以實現(xiàn)其他不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的互相接入，例如SIP到SS7的信令轉(zhuǎn)換?？傊?，信令網(wǎng)關(guān)就是實現(xiàn)不同信令、協(xié)議的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)放置于電信運營商的網(wǎng)絡(luò)中，用以實現(xiàn)IP網(wǎng)和基于TDM的PSTN間的相互接入，主要實現(xiàn)將基于數(shù)據(jù)包的VoIP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為TDM網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)的形式。一般情況下，中繼網(wǎng)關(guān)在通話代理和媒體網(wǎng)關(guān)的共同控制下工作。
??? 訪問網(wǎng)關(guān)和訪問控制器都被放置于電信運營商的網(wǎng)絡(luò)中，訪問網(wǎng)關(guān)的作用是提供電話直接接入的接口；訪問控制器是提供數(shù)據(jù)服務(wù)接入的接口，例如DSL。帶寬控制器的主要功能是對QoS進行控制，通過對帶寬的調(diào)整實現(xiàn)對QoS的動態(tài)控制和調(diào)整，這包括對網(wǎng)絡(luò)的繁忙程度進行監(jiān)控和對特定通話的QoS監(jiān)控。邊緣路由器實現(xiàn)電信運營商的VoIP網(wǎng)絡(luò)到骨干網(wǎng)的路由功能。
??? 本文提出的VoIP網(wǎng)絡(luò)演進模型是基于PSTN全功能替換的一個模型，該模型可以用下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（NGN）徹底解決目前VoIP網(wǎng)絡(luò)所面臨的種種問題，特別是QoS和安全性的保證。從技術(shù)視角看，該模型明晰了幾個關(guān)鍵技術(shù)的演進方向：
??? (1)可調(diào)整QoS的話音或多媒體IP網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。IP網(wǎng)絡(luò)不同于PSTN網(wǎng)絡(luò)，靜態(tài)的QoS規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)是不適合IP網(wǎng)絡(luò)的，但VoIP網(wǎng)絡(luò)和PSTN網(wǎng)絡(luò)又具有重合部分，所以基于IP網(wǎng)的QoS必須實現(xiàn)二者的融合且具有動態(tài)的適應(yīng)能力，演進方向不能局限于簡單的用一個替換另一個。
??? (2)VoIP網(wǎng)絡(luò)中點對點通信的安全技術(shù)。在PSTN網(wǎng)絡(luò)中罕見的攻擊手段在VoIP網(wǎng)絡(luò)中是相當(dāng)常見的，例如服務(wù)竊取和服務(wù)拒絕等。傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)并不一定適合VoIP網(wǎng)絡(luò)，例如攻擊者可以通過大量發(fā)送無效數(shù)據(jù)包阻塞網(wǎng)絡(luò)，這會大幅降低對實時性要求極高的VoIP網(wǎng)絡(luò)性能。所以，在VoIP網(wǎng)絡(luò)中點對點話音通信的安全性技術(shù)演進也具有自身的特點。
??? (3)VoIP網(wǎng)絡(luò)中點對點通信的通話路由技術(shù)。目前VoIP網(wǎng)絡(luò)還沒有一個號碼規(guī)劃規(guī)范，實際上，現(xiàn)有的號碼規(guī)劃是模仿PSTN網(wǎng)絡(luò)和純IP網(wǎng)絡(luò)ID規(guī)劃而進行的，二者基本是完全獨立的。VoIP網(wǎng)絡(luò)點對點通信的通話路由技術(shù)的演進方向是二者相互融合，形成一個統(tǒng)一的號碼規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)和路由標(biāo)準(zhǔn)。
??? (4)管理技術(shù)。VoIP網(wǎng)絡(luò)中電信運營商的管理方式是不同于PSTN網(wǎng)絡(luò)的，例如,目前PSTN網(wǎng)中主要的計費方式是按時間計費，而IP網(wǎng)絡(luò)的計費主流是按流量計費。所以，VoIP網(wǎng)絡(luò)的演進中管理技術(shù)的演進也會是多元化的、靈活的。
參考文獻
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