??? 摘?要： 按電信運營的標準，歸納了目前VoIP網(wǎng)絡存在的不足，并提出了一個一般性的VoIP網(wǎng)絡構建模型，模型給出了VoIP網(wǎng)絡的演進模式。通過對模型的分析，提出了VoIP網(wǎng)絡的技術演進方向。?
??? 關鍵詞： VoIP? 網(wǎng)絡? 電信? 演進
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1 VoIP技術和VoIP網(wǎng)絡
??? VoIP（Voice over IP）又稱IP電話或IP網(wǎng)絡電話，這種技術通過對語音信號進行編碼數(shù)字化、壓縮處理成壓縮幀后，轉換為IP數(shù)據(jù)包在IP網(wǎng)絡上進行傳輸，從而實現(xiàn)了語音通信的目的。VoIP網(wǎng)絡并不是一個獨立的網(wǎng)絡，它是構建于IP網(wǎng)的一個實現(xiàn)VoIP功能的邏輯網(wǎng)絡。VoIP技術最初只是一種互聯(lián)網(wǎng)上的增值應用，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技術引入到電信運營中，并在近幾年內取得了爆炸式的增長。2003 年中國的VoIP 服務開始在長途電話方面逐漸取代傳統(tǒng)的PSTN；根據(jù)iResearch預計，2008 年VoIP服務在中國電信長途電話市場將占據(jù)主導地位，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電話服務的預定用戶的話，這一數(shù)字將達到2 400萬[2]。
??? 但是，不論是VoIP技術還是VoIP網(wǎng)絡,相對于傳統(tǒng)的PSTN都不是成熟和完善的，目前僅僅規(guī)范了底層的相關通信協(xié)議。這樣，從目前VoIP網(wǎng)絡存在的問題中歸納其演進方向就顯得尤其重要。
2 VoIP網(wǎng)絡存在的問題
2.1服務集的確定
??? 對于系統(tǒng)運營商和用戶來說，VoIP網(wǎng)絡首先要面臨確定服務集的問題。在一定程度上，VoIP網(wǎng)絡是對原有PSTN的替代，但在一個特定時間內，替代PSTN的哪些功能是運營商必須考慮的，例如目前國內廣泛使用的xDSL技術本身就是基于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)務的運營商（例如中國網(wǎng)通）對VoIP服務集的認識是有差異的。VoIP通常的服務集包括：PC電話、IP電話、軟交換等。差異化的服務集會影響VoIP網(wǎng)絡的演進，但完善的VoIP網(wǎng)絡應該涵蓋PSTN網(wǎng)絡的全部功能。
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：設備控制協(xié)議（H.248、MGCP、NCS等）；訪問服務信令協(xié)議（SIP、H.323等）；網(wǎng)絡服務信令協(xié)議（SIP、SIP-T、BICC、CMSS等）；信令協(xié)議依賴于服務集的確定，也和使用設備相關，所以信令協(xié)議的選擇直接影響VoIP網(wǎng)絡的演進。
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)絡是基于IP網(wǎng)絡的，而IP網(wǎng)絡的安全性始終存在問題。VoIP網(wǎng)絡在演進過程中必須有效解決服務拒絕、服務盜取、隱私泄露等問題。這也是VoIP網(wǎng)絡演進中的一個難題。
2.4 服務質量QoS
??? VoIP網(wǎng)絡大范圍部署的一個先決條件就是服務質量等同或超過PSTN，而話音業(yè)務對延遲、丟包等敏感度又很高。目前，IP網(wǎng)絡并不能保證數(shù)據(jù)包的及時到達，雖然有多種技術可以增強網(wǎng)絡性能，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)絡也應該達到或超過該指標。VoIP網(wǎng)絡的穩(wěn)定性可以通過負載平衡和冗余設備來實現(xiàn)，例如：通話代理、訪問網(wǎng)關、信令網(wǎng)關" title="信令網(wǎng)關">信令網(wǎng)關、媒體服務器" title="媒體服務器">媒體服務器等的冗余和負載平衡。從功能方面看，VoIP網(wǎng)絡實現(xiàn)良好的穩(wěn)定性的方法包括：硬件冗余、網(wǎng)絡連接冗余、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)絡已經(jīng)相當廣泛地應用于國際話音業(yè)務，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)絡的演進也必須考慮到相關的法律問題。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申請書面文件，一旦執(zhí)法機構擁有這樣的文件，運營商就會在相關設備上配合執(zhí)法機構對特定電話號碼進行合法監(jiān)聽，但VoIP網(wǎng)絡本身的復雜性讓合法監(jiān)聽不同于PSTN網(wǎng)絡[3]。
2.7 緊急和人工服務
??? PSTN網(wǎng)絡涵蓋了緊急服務（例如110、119等）和人工服務，VoIP網(wǎng)絡在演進中也必須實現(xiàn)類似的服務。這就要求VoIP網(wǎng)絡必須具有緊急服務和人工服務接口、用戶位置定位能力，這是緊急服務必須的。
2.8 通話路由和號碼規(guī)劃
??? PSTN網(wǎng)絡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的點對點連接能力。VoIP網(wǎng)絡在演進過程中也必須實現(xiàn)PSTN網(wǎng)絡的全部路由和號碼規(guī)劃能力，具體包括：國內、國際的號碼和區(qū)號規(guī)劃；與PSTN和E.164號碼的內聯(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)絡的應用中必須保證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
??? 在用戶的授權下，用戶數(shù)據(jù)在VoIP網(wǎng)絡中可能要穿透防火墻，在這個過程中也會涉及NAT（Network Address Translation）用以將內部IP轉化為外部IP。所以，VoIP網(wǎng)絡既要保證信令協(xié)議可以穿透防火墻，同時又必須保證用戶的安全性。
2.11 計費和結算
??? PSTN網(wǎng)絡有完善的計費和結算能力，計費針對用戶通信費用的記錄機制，結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)絡的時間為計費基準。VoIP網(wǎng)絡必須提供類似的計費機制，短期內必須提供和PSTN網(wǎng)絡類似的機制，長期來說必須提供基于帶寬占用的計費機制。
2.12 網(wǎng)絡內聯(lián)
??? PSTN并不是一個單一的網(wǎng)絡，而是由不同運營商的很多網(wǎng)絡共同構成的一個復合網(wǎng)絡。在不同網(wǎng)絡的邊緣，PSTN網(wǎng)絡通過一定標準來實現(xiàn)信令轉換、計時、計費等功能。VoIP網(wǎng)絡未來也不可能是一個單一的網(wǎng)絡，這樣VoIP網(wǎng)絡也需要實現(xiàn)網(wǎng)絡內聯(lián)。
2.13 OOS支持
??? PSTN網(wǎng)絡具有完善的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)絡在演進中也必須融合類似的支持系統(tǒng)，并引入相關協(xié)議，例如CORBA、SNMP、TL1等。
3 VoIP網(wǎng)絡演進模型
??? VoIP網(wǎng)絡可以被部署到不同網(wǎng)絡，通常VoIP網(wǎng)絡會被部署在骨干網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)。圖1是VoIP網(wǎng)絡的演進模型。
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??? 如圖1，通話代理、SIP服務器、SIP客戶端被置于電信運營商的網(wǎng)絡中，用以提供通話邏輯和通話控制功能，并負責維護每個通話的狀態(tài)。通話代理也可以具有附加的服務邏輯，例如用戶ID服務、呼叫等待服務等等，這些附加服務邏輯會和不直接提供話音服務的應用服務器交互。通話代理也會參與信令、設備控制的初始化、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)計費與結算功能。SIP服務器與通話代理類似，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的重點不同，但從功能性上看區(qū)別不大。
??? 服務代理被放置于電信運營商網(wǎng)絡的邊緣，用以提供服務的分散、協(xié)調，并控制應用服務器、媒體服務器、通話代理和其他可能存在變動的系統(tǒng)構件，如SCP。服務代理允許使用重復一致的策略來控制相關服務數(shù)據(jù)或者媒體源，以便這些數(shù)據(jù)和媒體源可以被復用，從而實現(xiàn)增值業(yè)務。應用服務器被置于電信運營商的網(wǎng)絡中，提供一個或多個和通話代理無關的服務，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轉給應用服務器。媒體服務器也放置于電信運營商的網(wǎng)絡中。對于話音服務來說，媒體服務器使用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)關實現(xiàn)的是基于PSTN的SS7信令到VoIP網(wǎng)絡的接入，信令網(wǎng)關也可以實現(xiàn)其他不同協(xié)議網(wǎng)絡的互相接入，例如SIP到SS7的信令轉換?？傊帕罹W(wǎng)關就是實現(xiàn)不同信令、協(xié)議的轉換。網(wǎng)關放置于電信運營商的網(wǎng)絡中，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)轉化為TDM網(wǎng)絡適應的形式。一般情況下，中繼網(wǎng)關在通話代理和媒體網(wǎng)關的共同控制下工作。
??? 訪問網(wǎng)關和訪問控制器都被放置于電信運營商的網(wǎng)絡中，訪問網(wǎng)關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，通過對帶寬的調整實現(xiàn)對QoS的動態(tài)控制和調整，這包括對網(wǎng)絡的繁忙程度進行監(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)絡到骨干網(wǎng)的路由功能。
??? 本文提出的VoIP網(wǎng)絡演進模型是基于PSTN全功能替換的一個模型，該模型可以用下一代網(wǎng)絡技術（NGN）徹底解決目前VoIP網(wǎng)絡所面臨的種種問題，特別是QoS和安全性的保證。從技術視角看，該模型明晰了幾個關鍵技術的演進方向：
??? (1)可調整QoS的話音或多媒體IP網(wǎng)絡傳輸技術。IP網(wǎng)絡不同于PSTN網(wǎng)絡，靜態(tài)的QoS規(guī)范或標準是不適合IP網(wǎng)絡的，但VoIP網(wǎng)絡和PSTN網(wǎng)絡又具有重合部分，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)絡中點對點通信的安全技術。在PSTN網(wǎng)絡中罕見的攻擊手段在VoIP網(wǎng)絡中是相當常見的，例如服務竊取和服務拒絕等。傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡安全技術并不一定適合VoIP網(wǎng)絡，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，這會大幅降低對實時性要求極高的VoIP網(wǎng)絡性能。所以，在VoIP網(wǎng)絡中點對點話音通信的安全性技術演進也具有自身的特點。
??? (3)VoIP網(wǎng)絡中點對點通信的通話路由技術。目前VoIP網(wǎng)絡還沒有一個號碼規(guī)劃規(guī)范，實際上，現(xiàn)有的號碼規(guī)劃是模仿PSTN網(wǎng)絡和純IP網(wǎng)絡ID規(guī)劃而進行的，二者基本是完全獨立的。VoIP網(wǎng)絡點對點通信的通話路由技術的演進方向是二者相互融合，形成一個統(tǒng)一的號碼規(guī)劃標準和路由標準。
??? (4)管理技術。VoIP網(wǎng)絡中電信運營商的管理方式是不同于PSTN網(wǎng)絡的，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)絡的計費主流是按流量計費。所以，VoIP網(wǎng)絡的演進中管理技術的演進也會是多元化的、靈活的。
參考文獻
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[2] ?佚名.2006至2007年度VoIP行業(yè)發(fā)展分析.中國CTI論壇，2007年2月1日.
[3] ?曹雄,王芙蓉，莫益軍.對NGN中合法監(jiān)聽的研究.電信科學，2006,22?(2):19-22.
[4] ?蔣星，張宏彬，李達航，等.華為對下一代網(wǎng)絡的展望與C＆C08iNET解決方案.廣東通信技術，2000,20(4):29-34.