VoIP关键技术介绍

  • 2021-04-06 10:23 /
  • 作者:讯维

VoIP( Voice over Internet Protocol)是一种新兴的电话通信方式,俗称IP电话、VoIP 网络电话或者网络IP电话。它是一种把语音技术集成在IP协议中,通过互联网进行传输的一种全新的通信方式,其成本远低于传统电话PSTN( Public Switched Telephone Network),目前的通信质量远没达到现有电话水平。

IP电话
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由于VoIP完全建立在IP分组交换的基础上,Internet采用尽最大努力交付、无连接的技术,存在分组丢包、失序到达和时延抖动等情况,使VoIP的通话质量无法得到保证。因此在VoIP系统中必须采取特殊措施来保证业务质量。VoIP的关键技术包括信令技术、编码技术、实时传输技术、服务质量(QoS)保证技术以及网络传输技术等。

1.信令技术

信令技术保证电活呼叫的顺利实现和话音质量。信令是一种用于控制的信号,按用途分为用户信令和局间信令两类。前者作用于用户终端设备(如电话机)和电话局的交换机之间,后者作用于两个用中继线连接的交换机之间。局间信令分类主要有随路信令和共路信令,随路信令即信令网依附在计算机网络或是电话网络上,不需要重新建立网络,而共路信令则需要重新建设一个信令网(主要是在局端之间)。

目前,已被广泛接受的VoIP控制信令体系包括国际电信联盟远程通信标准化组(TTU- T)的H.323系列和互联网工程任务组( IETF)的会话初始化协议SIP( Session Initiation Pro-tocol)。H.323制定了无服务质量保证的分组网络(PBN)上的多媒体通信标准,已经比较成熟并已在VoIP领域广泛应用,但是其协议版本多,过于复杂。SIP是会话发起协议,具有建立呼叫快支持传送电话号码的特点,它弥补了H323协议的不足,是VoIP的发展方向。

2.编码技术

话音压缩编码技术是VoIP电话技术的一个重要组成部分,VoIP电话中的语音处理就是在保证一定话音质量的前提下,尽量降低编码比特率。目前,主要的编码技术有ITU-T 定义的G.729 ,G.728,G.723.1三个标准,它们都采用线性预测分析—合成编码和码本激励矢量量化技术。其中G.729标准是H323协议中有关音频编码的标准,可将经过采样的 64 kbit/s话音以几乎不失真的质量压缩至8 kbit/s。由于在分组交换网络中,业务质量不能得到很好保证,因而需要话音的编码具有一定的灵活性,即编码速率、编码尺度的可变可适应性。G.729原来是8 kbit/s的话音编码标准,现在的工作范围扩展至6. 4~11.8 kbit/s,话音质量也在此范围内有一定的变化,但即使是6.4kbit/s,话音质量也还不错,因而很适合在VoIP系统中使用。G.723.1采用5.3/6.3kbit/s的双速率话音编码,话音质量好,但处理时延较大,它是目前已标准化的最低速率的话音编码算法。

此外,静音检测技术和回声消除技术也是VoIP中十分关键的技术。静音检测技术可有效剔除静默信号,使话音信号的占用带宽进一步降低到3.5 kbit/s 左右,一般的语音会包含多达50%的静音,会在一定程度上造成网络的带宽浪费,语音活动及静音检测技术可以有效地减少静音时发送的数据包。回声消除技术主要利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响较大的回声干扰,可在时延相对较大的IP分组网络中保证其通话质量。省同脊3.实时传输技术。

网络电话
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3.实时传输技术

实时传输技术主要是采用实时传输协议( Real-time Transport Protocol,RTP)提供端到端的包括音频在内的实时数据传送的协议。RTP包括数据和控制两部分,详细说明了在Inter—net上传递音频和视频的标准数据包格式,并提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制,可以让接收端重组发送端的数据包,可以提供接收端到发送端的服务质量反馈。

4.服务质量(QoS)保证技术

VoIP中主要采用资源预留协议以及进行服务质量监控的实时传输控制协议来避免网络拥塞,保障通话质量。

RSVP最初是IETF为QoS的综合服务模型定义的一个信令协议, 用于在流(Flow)所经过的路径上为该流进行资源预留,从而满足该流的QoS要求。资源预留的过程从应用程序流的源节点发送Path消息开始,该消息会沿着流所经过的路径传到流的目的节点,沿途建立路径状态;目的节点收到这个Path消息后,会向源节点回送一个Resv消息,并沿途建立预留状态,若源节点成功接收到预期的Resv消息,则认为在整条路径上资源预留成功。

5.网络传输技术

VoIP中网络传输技术主要是TCP和UDP,此外还包括网关互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等。由于RTP提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务,因此VoIP可用RTP来传送话音数据。在RTP报头中包含装载数据的标识符、序列号、时间戳以及传送监视等,,通常RTP的数据单元是用UDP分组来承载的,而且为了尽量减少时延,话音净荷通常都很短。IP,UDP和RTP报头都按最小长度计算。VoIP话音分组开销很大,采用RTP协议的VoIP格式,在这种方式中将多路话音插人话音数据段中,这样提高了传输效率。

6.网络管理技术

网络管理技术是VoIP电话走向运营的保障。VoIP电话网络管理系统主要包括呼叫管理系统(CMS)、流量分析系统(TAS)、网络管理系统( NMS)、网络监视系统。对一个实时性要求很高的通信系统来说,其网络质量直接影响通信质量。通过网络管理技术,可以迅速处理网络故障,保证网络及各个节点稳定、高效运行。

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