南京邮电学院 张灯银 张小英
IP电话的系统实现
根据ＥＴＳＩ ＴＩＰＨＯＮ工程，ＩＰ网与ＰＳＴＮ互联实现ＩＰ电话的方案分为从ＩＰ网到电路交换网、从电路交换网到ＩＰ网、从电路交换网经ＩＰ网到电路交换网、从ＩＰ网到电路交换网后再由电路交换网到ＩＰ网四类。ＩＰ电话系统的实现方式随着终端和路由的不同而不同。根据使用的终端可以划分为ＰＣ－ｔｏ－ＰＣ、ＰＣ－ｔｏ－Ｐｈｏｎｅ、Ｐｈｏｎｅ－ｔｏ－ＰＣ、Ｐｈｏｎｅ－ｔｏ－Ｐｈｏｎｅ；根据覆盖的区域可以划分为集团结构、区域结构、全球结构；根据用户对象可以划分为个人ＩＰ电话、企业级ＩＰ电话网、电信级ＩＰ电话网（ＩＰ电话公众网）。
1 、PC-to-PC方式
这是初期采用的一种方式，它以多媒体技术为基础，建立在网对网的架构上，在技术上较容易实现，但对用户的要求比较高。通话双方的计算机均须登录到网络上，还要有全双工声卡、话筒等设备，并安装相同的压缩／解压缩编码电话软件。通话时两台计算机均要上网，登录到互联网服务提供商（ＩＳＰ）的网络服务器上，并运行网络通话软件通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ进行远程网络通信。由于技术背景比较简单，使用方法比较复杂，所以效果不好，仅适合于网络爱好者个人使用，不能作为公共电话服务的手段推广使用。早期的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｈｏｎｅ就是此类产品的代表。
2 、PC-to-Phone方式
该方式下，作为主叫方的计算机必须上网，而被叫方使用普通电话机即可。通话时，主叫方登录到与对方电话网相连的ＩＰ电话网关。主叫方的呼叫信号通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ到达网关后，自动转接到被叫方的电话上。建立起链路后，双方即可和普通电话一样交谈。运行软件时，要预先登记用户名、口令及对方的电话号码。而且，使用之前通常需预付一定的费用或提供信用卡号码。Ｎｅｔ２Ｐｈｏｎｅ便是此类产品的代表。
在这种方式中，本地的ＰＣ通过本地的ＰＳＴＮ、ＩＳＰ上网，经过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ到达远端的ＩＳＰ下网后，经网关再进入远端的ＰＳＴＮ，到达远端的普通电话用户。
3 、Phone-to-Phone方式
这是出现较晚、使用最简便、最容易被人们接受的方式，也是技术背景最复杂的一种。如今，这种产品种类很多，实际性能差别也很大。大致可分为以下三种类型：
① 双方电话各配置一个类似于Ｍｏｄｅｍ的设备，通话双方通过它登录到因特网上，首次通话前进行一次启用注册后，每次通话只需简单的操作便能像普通电话一样进行交谈。它的优点是用户不必直接操作计算机。有Ｉｎｔｅｒｎｅｔ帐户的用户，即可利用它通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ进行交谈。
② 两端都没有计算机与电话连接，而是通过称为“桥接器”的设备进行通话。它可以把普通模拟电话的音频信号流转换成分组数据，送入因特网传输。
③ 利用ＩＰ电话网关服务器进行通话。网关服务器一端与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ相连，另一端与当地的公用电话网相连。用户不需要申请Ｉｎｔｅｒｎｅｔ帐户，打电话时拨一个特殊电话号码（接入号）即可连到服务器。使用起来就像３００号电话卡一样，经过身份验证后，直接输入对方的电话号码。服务器收到被叫号码后，通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ与被叫方所 在地的网关服务器建立连接。对方服务器收到呼叫后立刻接通本地被叫电话号码。
在这种方式中，ＩＰ电话终端已由计算机发展到电话机，既可单路也可多路。
在单路结构中，是单部电话机到单部电话机，本地和远端均安装同一型号的单路网关（Ｇａｔｅｗａｙ）连接一般的双音频电话机。安装时事先将上网号码、帐号、密码等存入单路网关里，使用时按普通电话拨号方式，就可拨通远端电话。
所谓多路结构，就是可以在多部电话机之间拨打ＩＰ电话。与单路结构相比，技术要复杂得多。按照通信覆盖的范围不同，多路结构可进一步细分为集团结构、区域结构、全球结构三种组网方式。
集团结构：在这种方式中，本地用户交换机（ＰＢＸ）的集团用户，既可以通过专线进入ＩＳＰ（此时网关设在ＰＢＸ侧），也可以通过ＰＳＴＮ进入ＩＳＰ（此时网关设在ＩＳＰ侧）。两种结构视实际情况和对ＰＳＴＮ上的话务量而定，如采用后者，可以不影响ＰＢＸ集团用户在ＰＳＴＮ上的其他应用。
区域结构：一个地区内的普通电话用户都可以通过ＰＳＴＮ进入本地区的ＩＰ电话节点站，由本地的ＩＳＰ登录Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，直至远端的普通电话用户，实现双方通信。
全球结构：由建有ＩＰ节点站的国家组成全球网络，从而形成网络电话地球村。
在这种全球结构中，对于双方都有ＩＰ电话节点站的国家，普通电话用户可以直接由Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接，实现双方通话。例如中国用户打电话到美国，将经过如下路由：中国主叫普通用户拨打电话进入设立在中国的ＩＰ电话节点站，由网管中心分配到美国的ＩＰ电话节点站，美国的ＩＰ电话节点站根据电话号码接通美国被叫用户电话，双方用户实现通话。如果美国用户打电话到中国，路由基本相同，只不过是从美国的ＩＰ电话节点站到中国的ＩＰ电话节点站。在全球结构中，对于没有ＩＰ电话节点站的国家，也可以经过部分地区的ＰＳＴＮ和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接，加入到网络电话的全球网。
４、ＩＰ电话节点站
ＩＰ电话节点站主要由网关（Ｇａｔｗａｙ）模块、用户模块、计费模块、电源模块和服务器等组成
ＩＰ电话节点站的功能主要由网关模块完成，即将ＰＳＴＮ或ＰＢＸ的Ｔ１／Ｅ１等标准数字中继接口信号或模拟中继接口信号按照ＩＴＵ Ｈ．３２３建议进行格式转换、编解码等，使之适配于ＴＣＰ／ＩＰ协议，使语音信号变成ＩＰ数据包在ＩＰ网上传送。
节点站内还配置有用户模块和计费模块。用户模块主要面向用户，提供主叫号码显示、语音信箱、拨号存贮、遇忙回叫等服务；计费模块实时采集用户的动态信息。每个节点站的计费模块除负责本地所有网关的计费信息统计外，还与其他节点站交换数据。用户模块与计费模块相结合，还可提供用户话费查询等服务。
节点站中的服务器，是构成节点站的重要组成部分之一，它的配置包括软件和硬件两部分。软件部分主要是操作系统和数据库管理系统。操作系统当前常用的有Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ、ＵＮＩＸ和ＮＯＶＥＬＬ，其选择的原则应从功能和可靠性出发，一般选用Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ；数据库管理系统可选用Ｓｙｂａｓｅ，也可选用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ的ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ。一般选用ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ，一是它具有优越的性能，二是它由Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ开发，在Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ平台上能很好匹配，更好地发挥作用。硬件部分主要是进行系统配置，它对系统性能有直接的影响。ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ方案经常被强迫适应某些类型的硬件平台配置，导致系统性能的下降。
在ＩＰ电话节点站的构成中，每个节点站内可有Ｎ套网关模块，实现从１～Ｎ的叠加，Ｎ值根据话务量来决定，每套网关模块由８条或者３０条ＩＰ电话话路组成。关于ＩＰ电话节点站的静态ＩＰ地址，不要求每条ＩＰ电话话路都有静态ＩＰ地址，但每一套网关模块必须有一个静态ＩＰ地址。对于输出，多套网关模块可以共用一条ＤＤＮ专线接至ＩＳＰ。每个ＩＰ电话节点站的网关至少应具备一个口令（Ｐａｓｓｗｏｒｄ），该Ｐａｓｓｗｏｒｄ由网管中心分配。通过Ｐａｓｓｗｏｒｄ，网管中心可以监控各地的ＩＰ电话节点站，从而更好地管理整个系统。
IP电话的系统应用
现有的ＩＰ电话设备按其应用环境可划分为家庭型、企业型和运营型三种。家庭型ＩＰ电话，一般是在电话前端加上一个类似于Ｍｏｄｅｍ（调制解调器）的设备，负责把模拟话音信号转换成数字信号送到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上传输。运营型ＩＰ电话设备，接驳于电话网与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网之间，用户端不需附加任何设备，可以在电话网和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网之间提供ＰＣ－ｔｏ－ＰＣ、ＰＣ－ｔｏ－ｐｈｏｎｅ和Ｐｈｏｎｅ－ｔｏ－Ｐｈｏｎｅ的语音通信服务。对于ＰＣ－ｔｏ－ＰＣ方式，可以不通过目录服务器或网关直接进行语音通信。
企业型与运营型比较类似，只是企业型是作为通信终端设备直接用于企业，而且容量较小。对于拥有自己的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的公司来讲，可以很方便地利用ＩＰ电话在其各分支机构之间组建自己的内部电话网。
除了提供普通公用电话服务以外，基于ＩＰ电话系统还可以提供许多其它应用，下面是一些应用实例。
1、 绕道接入服务
用户如处在长途通话费用较为昂贵的地区，可以利用ＩＰ电话避开本地电话供应商，而接入远地电话网以求得较为廉价的服务。这对于运营成本较高、价格较贵的电信公司非常不利。
2 、呼叫转移服务
对于普通家庭来讲，一般只有一条电话用户线。因此当用户拨号上网时，就无法再接听电话。ＩＰ电话提供的呼叫转移服务可以实现用户在上网时依然可以接电话。其原理：当用户Ｂ在上网时，如用户Ａ拨入电话，ＰＳＴＮ交换机自动将电话转到默认的ＩＰ电话网关，网关会通过ＩＰ网络将相应的电话送到用户Ｂ的ＰＣ上。
3 、网上购物
ＩＰ电话可以使网上购物具有更大的交互性。商家可以在其Ｗｅｂ页面相应的各类商品目录旁边设置相应的拨号按钮，当客户浏览定购某类商品需要询问一些额外的问题时，不用断开网络打电话，可以点击相应按钮，此时，Ｗｅｂ服务器利用ＩＰ Ｐｈｏｎｅ Ｐｌｕｇｉｎ软件将立即建立一个从客户ＰＣ到该公司的用户服务电话的ＩＰ电话链路，用户就可以直接询问所关注的问题。
这样的结构还可以用于ＩＳＰ网上用户支持、网上免费８００号电话、客服呼叫中心等这一类的应用。
ＩＰ电话的最终目的，就是要利用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ传送话音（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ，简称ＶｏＩＰ）。然而由于ＩＰ协议被制定时，并没有针对实时语音传送，因而ＩＰ网的交换能力并不足以使数据网络达到通信级水平的稳定传输。综合当前实际情况，ＩＰ电话系统应着力解决以下几个方面的问题。
1 、语音质量
网络带宽的限制导致语音质量的不稳定。虽然ＩＰ技术可将一路电话压缩至８Ｋｂｐｓ甚至更低，但由于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ是一个公众信息网络，用户众多，不能保证足够的带宽用来传输语音数据包。
2 、网关互连
ＩＴ厂商众多，提供的网关及相关的网闸也多种多样。然而，各网关之间并不能完全兼容，即各网关之间由于采用的语音压缩标准不同、数据打包方式不一以及通讯协议不统一，从而造成不同厂家网关之间不能通讯。由此造成的后果是，一方面网关设备重复生产、重复投资；另一方面客户购买网关时重复投资，利用率低。
3 、网络互连
不同ＩＴ厂商所提供的网关都有自己的一套路由系统及计费系统，拥有自己的一个ＩＰ通讯网络，但各个网络之间并不能互连。如果购买网关产品后，能在不同网络间进行路由选择，则通讯成本更加低廉，网络利用率更高。
4 、产品多样化
在网关客户中，既有跨国性的集团用户、ＩＳＰ运营商，也有电信运营商，对网关性能的需求多种多样。如何规划产品，为不同客户提供相应的产品，也成为ＩＴ商必须考虑的问题。
5 、电信经营化
ＩＰ电话网关对大规模电信化经营而言并不完全适合。作为电信级的ＩＰ电话，应符合ＳＳ７、Ｒ２等电信信令要求，具有大容量接入、高容错、主叫认证、适合电信计费系统等性能。因此，发展ＩＰ包交换机是大规模电信发展的必然方向。
6 、承载网络
ＶｏＩＰ的应用对Ｉｎｔｅｒｎｅｔ会有极大的影响。为了克服ＴＣＰ流控制和错误恢复可能导致的网络阻塞崩溃，在所有的ＴＣＰ应用中都引入“慢启动（ＳｌｏｗＳｔａｒｔ）”特征。一旦ＶｏＩＰ在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上被大量使用，由于ＶｏＩＰ主要采用ＵＤＰ，将会出现相当部分的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ流量没有慢启动的限制，对于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ会产生何种影响后果尚不得而知。
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ本身反过来也影响着ＶｏＩＰ业务。由于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的流量和流向呈现动态变化，因此在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上部署ＶｏＩＰ应当慎重仔细，应考虑如何保证ＩＰ电话的通信质量。在普通电话网上，时延带来的影响很小；但在ＩＰ电话业务中，网络和网关带来的时延则可能会严重地影响通信质量。因此，运营商必须提供高质量的ＩＰ网络。
7 、技术标准
ＩＰ电话的互通性问题，包括产品的互通和业务的互通，是制约ＩＰ电话发展的最大障碍。影响互通性的关键问题是有关ＩＰ电话的标准还处在不断的发展和完善当中。随着Ｈ．３２３第３版的出台，各个ＩＰ电话设备厂家在产品互通性方面将会有较大的改善。
此外，ＩＰ电话运营商之间的业务互通和结算也是亟待解决的问题，运营商之间必须签署合作协议，使用户可以享受到像传统电话服务一样更大范围内的服务。还有，ＩＰ电话业务在商业化推广过程中，还存在如何有效管理ＩＰ网络、进行监控等等，这些问题在实际运作过程中都必须加以解决。
目前的ＶｏＩＰ设备正在从基于ＰＣ的初级产品向大规模、高可靠、高性能的电信级设备发展，在技术上综合现有电话网已有的信令技术以及“Ｖｏｉｃｅ ＋ Ｆａｘ ＋ Ｄａｔａ”功能。另外，在服务质量ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）方面，一些相关的协议（如资源预留协议ＲＳＶＰ）以及网络中的控制方法（如流量控制、队列管理、拥塞控制）等已经实现并可付诸实施。随着支持ＱｏＳ的第６版网间协议（ＩＰｖ６）、帧中继（ＦＲ）、异步转移模式 （ＡＴＭ）网络等技术的普及以及相关国际标准的制定和完善，ＩＰ电话系统存在的一系列问题将会逐步得到解决。
传统的话音通信网，甚至是有线电视网，与现代的数据通信网的融合已成为ＩＰ电话发展的主流，开创了电信业务发展的新纪元。在一个统一的数据网络平台上传输话音、图像、图形、视频数据及多媒体信息已是大势所趋。电信运营商需要符合电信营运规范的ＩＰ电话通讯方式及相应的计费、认证系统，因此提供电信营运的ＩＰ包交换机将会应运而生。未来的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ将提供可管理的ＩＰ服务，使电信网络也能对信息流进行优先级分类，并实施访问控制。ＩＰ技术的发展也给电信运营商带来了新的机遇和挑战。当然，ＩＰ市场需求、ＩＰ技术的进一步发展，还有待网络环境的不断改善。从现在发展的趋势看，ＩＰ网络还不可能取代原有的通讯网络，但技术的发展已能够使我们开发、利用ＩＰ网络，并使之服务于社会。ＩＰ网络将作为国际间通迅的一种有力的技术补充。
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