IP Phone技术及其应用

张智江

——     本文简要介绍了IP Phone的基本原理和相关技术，分析了其相对于传统电话的优、缺点，指出了IP Phone的主要应用领域。

1    前言

——随着Internet的日益扩大，基于IP技术的各种应用迅速发展。其中IP Phone就是近几年兴起的、极具挑战性的实用技术。IP Phone可以在Internet上实现实时的语音传输服务，和传统的电话业务相比，它具有巨大的优势和广阔的市场前景，IP Phone得到了工业界的广泛关注。现在，IP Phone不仅可以提供PC-to-PC的实时语音通信，而且可以提供PC-to-Phone、Phone-to-Phone的实时语音通信，并在此基地之上可以实现语音、视频、数据合一的实时多媒体通信。

2    IP Phone与传统电话的比较

2.1    优点

——和传统的PSTN相比，IP Phone有以下优点：

——（1）能够更加高效地利用网络资源。IP Phone采用了先进的数字信号处理技术，可以将原先64kbit/s的话音信号压缩成8kbit/s或更低码率的数据流，能够在同一条线路上传统输比采用模拟技术时更多的呼叫，并且IP Phone采用的是分组交换技术，可以实现信道的统计复用，使得网络资源的利用效率更好，大大降低运营商的成本。

——（2）可以提供更为廉价的服务。现在已经有一些ISP开始提供IP Phone服务，并且价格低廉，可以比传统的电话低40%~70%。

——（3）和数据业务有更大的兼容性，正如前所述，现在的IP Phone不仅包含传统的话音业务，还涵盖了其它一些多媒体实时通信业务。

2.2    缺点

——目前，IP Phone正处于发展时期，仍有一些问题有待完善，具体表现在以下几个方面：

——（1）话音质量得不到保证。由于现在的IP网络从本质上来讲是一个无连接的、没有QoS保证的网络，在网络拥塞时，延迟过大，话音不清楚。

——（2）互通性较差。由于目前关于IP Phone的国际标准还不完善，不同厂家的产品不能互通。

——（3）网络容量小。目前提供IP电话的网关大部分是以30话路，即一条E1为单位，通过叠加也很少超过1 000线。

——相信随着支持QoS的IPv6、帧中继、ATM网络的普及，以及国际标准的制定，这一问题会逐步得到解决。

3    IP Phone的基本原理

3.1    IP Phone系统的基本结构

——IP Phone系统的基本组成如图1所示。

3.2    IP Phone系统的基本组件

——IP Phone系统有4个基本组件：终端设备（Terminal）、网关（Gateway）、多点接入控制单元（MCU）和网络管理者（Gatekeeper）。

——（1）终端设备是一个IP Phone客户终端，可以是软件（如Microsoft的Netmeeting）或是硬件（如专用的Internet Phone），可以直接连接在IP网上进行实时语音或多媒体通信。

——（2）网关是通过IP网络提供Phone-to-Phone、Phone-to-PC话音通信的关键设备，是IP网络和PSTN/PBX/ISDN网络之间的接口设备，应具有下列功能：

——（3）网络管理者负责用户注册和管理，完成以下功能：

——（4）多点接入控制单元的功能在于利用IP网络实现多点通信，使得IP Phone能够支持诸如网络会议这样一些多点应用。

4    IP Phone的相关技术标准

——对于通信产品来说，有一个统一的标准非常重要。为了能够使得不同厂家的IP Phone产品之间有良好的互连性，ITU-T于1996年11月通过了H.323标准。标准定义了IP Phone系统的基本构成和各个部分的功能描述。H.323规定了IP Phone中所采用的语音和视频编码标准（如表1所示）。

表1     IP Phone的语音编码标准

标准名称 编码速率（kbit/s）
G.711

G.722

G.728

G.729

G.723.1

 64

64

16

8

5.3/6.3

——现在，已经有越来越多的厂商支持或即将支持H.323标准，因此将来的IP Phone产品将会有较好互连性。

5    IP Phone的产品

——在技术和市场的推动下，IP Phone产品的开发和研究已经成为Internet应用领域的一大热点。现在已经有为数众多的IP Phone产品，它们基于可以分成两类：IP Phone终端和IP Phone网关。

——IP Phone终端多数是纯软件产品，它们基于多媒体PC可以实现PC-to-PC或通过网关实现PC-to-Phone的实时语音和多媒体通信。比较著名的产品有VocalTec的I-Phone5、IDT的Net2Phone、Microsoft的Netmeeting、Netscape的CoolTalk等。现在已经有厂商开始提供独立的硬件IP Phone终端产品，其外形就似一部电话机。这些产品不再依赖PC，利用自身内置的Modem或Ethernet接口和Internet连接，提供IP Phone的各种服务，如CICDO Incorporated的CIDCO IP Phone和Selsius Systems的Selesius Phone等。

——IP Phone网关是实现Phone-to-Phone语音通信的关键设备。面对市场的巨大诱惑，各厂家纷纷推出自己的IP Phone产品。现在的网关产品一般有三种结构形式：一是通过在PC服务器内置通用语音卡或IP Phone专用DSP卡构成的网关；二是具有Ethernet或其他类型网络接口的独立网络设备；三是具有IP Phone能力的网络接口卡。表2给出了3种形式网关的性能比较，表3列出了部分IP Phone网关产品及其基本性能。

表2     不同结构形式网关的性能比较

性能

PC服务器

独立网络设备

网络接口卡

话音质量 好 好 可变
延迟 好 好 可变
POTS到IP转换能力 有 有 有
价格（US$/port） 500~4 000 500~1 000 200~500
可扩充性 好 无限 无限

表3     部分IP Phone网关产品

厂商

产品

信道数

操作系统

传真

H.323

Cisco Systems 3600 Series 　 　 Yes Yes
Dialogic DM3 IP Link up to 120 Solaris 2.5/Win NT Yes Yes
Lucent Internet Telephony Server 8~96 Win NT Yes Yes
Vienna Systems Vienna way Gateway 16~60 　 Yes Yes
VocalTec Telephony Gateway 3.1 2~24 Win NT Yes Yes
Ascend MaxVoice 24~96 　 　 Yes
VOCOM Vocom VoIP 4~30 Win NT 　 Yes

6     基于IP Phone的应用

——除了提供普通公用电话服务以外，基于IP Phone还可以提供许多其它应用。

6.1     组建基于Internet的公司内部长途电话网

——如图2所示，对于拥有自己的Intranet的公司来讲，可以很方便地利用IP Phone来组建自己的内部电话网。这样不但省去了公司内部电话、传真的通话费用，而且使得许多外部长途变成本地市话，节省开支。

6.2    Toll   Bypass服务

——如图3所示，用户如处在长途通话费用较为昂贵的地区，可以利用IP Phone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。

6.3    IP Call Completion服务

——对于普通家庭来讲，一般只有一条电话用户线。因此当用户拔号上网时，就无法再听电话。IP Phone提供的IP Call Com-pletion服务可以实现用户在上网时依然可以接电话。其原理如图4所示：当用户B在上网时，用户A拔入电话时，PSTN交换机自动将电话转到默认的IP Phone网关，网关会通过IP网络将相应的电话送到用户B的PC上。

6.4     网上购物

——IP Phone可以使网上购物具有更大的交互性。如图5所示，商家可以在其Web页面盯庆的各类商品目录旁边设置相应的拔号按钮，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，可以按下相应按钮，此时，Web服务器利用IP Phone Plugin软件将建立一个从客户PC到该公司的用户服务电话的IP Phone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号电话等一类这样的应用。

7    约束语

——IP Phone技术是一项全新的应用技术，它的发展势头强劲，专家预言在今后几年内它将对传统的电话业务形成竞争态势。作为电信部门来说，应采取积极的态度，立足长远，组织力量做好以下几方面的工作：

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