CCNP学习之路之VOIP基本知识

基本概述

VoIP（Voice over Internet Protocol）简而言之就是将模拟信号（Voice）数字化，以数据封包（Data Packet）的形式在IP网络(IP Network）上做实时传递。VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。VoIP可以在IP网络上便宜的传送语音、传真、视频、和数据等业务，如统一消息业务、虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、电视会议、电子商务、传真存储转发和各种信息的存储转发等。VoIP的基本原理是：通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然后把这些语音数据按 TCP/IP 标准进行打包，经过 IP 网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音的目的。 IP 电话的核心与关键设备是 IP 网关，它把各地区电话区号映射为相应的地区网关 IP 地址。这些信息存放在一个数据库中，数据接续处理软件将完成呼叫处理、数字语音打包、路由管理等功能。在用户拨打长途电话时，网关根据电话区号数据库资料，确定相应网关的 IP 地址，并将此 IP 地址加入 IP 数据包中，同时选择最佳路由，以减少传输时延， IP 数据包经 Internet 到达目的地的网关。在一些 Internet 尚未延伸到或暂时未设立网关的地区，可设置路由，由最近的网关通过长途电话网转接，实现通信业务。

VoIP(Voice over Internet Protocol）是一种以IP电话为主，并推出相应的增值业务的技术。VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。VoIP相对比较便宜。为什么？ VoIP电话不过是互联网上的一种应用。网络电话不受管制。因此，从本质上说，VoIP电话与电子邮件，即时讯息或者网页没有什么不同，它们均能在经过了互联网连接的机器间进行传输。这些机器可以是电脑，或者无线设备，比如手机或者掌上设备等等。为什么VoIP服务有些要收钱，有些却免费？ VoIP服务不仅能够沟通VoIP用户，而且也可以和电话用户通话，比如使用传统固话网络以及无线手机网络的用户。对这部分通话，VoIP服务商必须要给固话网络运营商以及无线通讯运营商支付通话费用。这部分的收费就会转到VoIP用户头上。网上的VoIP用户之间的通话可以是免费的。使用VoIP，你需要做些什么？你需要有互联网连接。这可以是最基本的拨号上网服务，或者更理想的宽带服务，你的网络连接速度越快，VoIP的通话质量就越好。例如，高速宽带连接能够令你一面打电话，一面上网冲浪。你还需要VoIP软件。用户可以选择一种VoIP软件安装至台式电脑或笔记本电脑上。然后，电脑就可以进行网上通话了。如果用户想要将自己的家庭电话转化为VoIP拨号系统，他需要适配器的帮助。VoIP软件可以单独预装在一种名为“模拟电话适配器”（analog telephone adapter）的硬件设备中，模拟电话适配器主要安装于家庭电话与宽带调制解调器之间。

2009年的中国VoIP市场流量已到9950亿多分钟，而具有更强大实力的新VoIP服务供应商也会涌入市场。无线VoIP在不久的将来会与传统无线通信实现并存和竞争的关系，而不是对传统无线通信的一种廉价替代物。

话音编码

目前世界多个标准组织和工业实体提出了很多话音编码方案。其中包括国际电信联盟的G.711（速率64kbps），G.723.1（速率5.3kbps或者6.3kbps），G.729A（速率8kbps）编码方案。微软、Intel等业界巨头也有自己的编码方案。

话吧

近年来，网络通信势不可挡，qq、飞信等即时通讯软件冲击着传统的电话通信方式，从而也造就了很多网络新贵，众投资者企望在网络通讯中分一杯羹。继qq、飞信等软件之后，近年来开发的网络电话，被企业和个人广泛应用于国内外长途通话中。

与此同时，近年来一些网络电话“话吧”在学校、居民住宅区、工业区等迅速兴起。与几年前兴起的传统“IP公话超市”不同的是，网络电话的运营成本更为低廉，且进入门槛更低。只要一台电脑、一条宽带、几台电话机加上一个计费软件就可以操作，网络公司向×××者或者运营商提供技术支持即可。由于像平常打电话一样方便，网络“话吧”迅速占据中低收入和外来打工人员的市场，并对传统电话业务形成冲击。

法律地位

因为成本低廉，市场广阔， VOIP成为一种“暴利”的投资项目，但由于没有政策支持，因此仍然存在运营和管理上的漏洞，发展前景尚不明朗，投资需谨慎。

经过几年的发展，虽然网络电话被广泛使用，但网络电话业务目前还处于“灰色地带”，法律没有限制也没有允许，而市面上出现的网络电话“话吧”也并没有营业执照。另外，网络电话本身也有先天缺陷，通话质量受到网络好坏的影响，停电时候无法使用，清晰度上也与传统的固话有差距，其次，网络电话还存在被偷听偷录的风险。专家提醒，由于没有受到政策的支持和保护，网络电话业务虽然发展迅速，投资者不要轻率投资。

先天缺陷

●通话质量受到网络好坏的影响

●停电时候无法使用

●清晰度与传统的固话有差距

●存在被偷听偷录的风险

控制协议

目前常用的协议如H.323、SIP、MEGACO和MGCP。H.323是一种ITU-T标准，最初用于局域网（LAN）上的多媒体会议，后来扩展至覆盖VoIP。该标准既包括了点对点通信也包括了多点会议。H.323定义了四种逻辑组成部分：终端、网关、关守及多点控制单元（MCU）。终端、网关和MCU均被视为终端点。会话发起协议（SIP）是建立VOIP连接的IETF标准。SIP是一种应用层控制协议，用于和一个或多个参与者创建、修改和终止会话。SIP的结构与HTTP（客户－服务器协议）相似。客户机发出请求，并发送给服务器，服务器处理这些请求后给客户机发送一个响应。该请求与响应形成一次事务。媒体网关控制协议（MGCP）是由思科和Telcordia提议的VoIP协议，它定义了呼叫控制单元（呼叫代理或媒体网关）与电话网关之间的通信服务。MGCP属于控制协议，允许中心控制台监测IP电话和网关事件，并通知它们发送内容至指定地址。在MGCP结构中，智能呼叫控制置于网关外部并由呼叫控制单元（呼叫代理）来处理。同时呼叫控制单元互相保持同步，发送一致的命令给网关。媒体网关控制协议（Megaco）是IETF和ITU-T（ITU-TH.248建议）共同努力的结果。Megaco/H.248是一种用于控制物理上分开的多媒体网关的协议单元的协议，从而可以从媒体转化中分离呼叫控制。Megaco/H.248说明了用于转换电路交换语音到基于包的通信流量的媒体网关（MG）和用于规定这种流量的服务逻辑的媒介网关控制器之间的联系。Megaco/H.248通知媒体网关将来自于数据包或单元数据网络之外的数据流连接到数据包或单元数据流上，如实时传输协议（RTP）。从VoIP结构和网关控制的关系来看，Megaco/H.248与MGCP在本质上相当相似，但是Megaco/H.248支持更广泛的网络，如ATM。

发展

目前大中华地区当中，以香港的应用层面较大。早在1990年代中期，不少大型公司（以轩尼斯及LVMH）就透过IP电话技术，为海外分公司提供直线电话接往公司的总部。早期的IP电话由于频宽问题，会使通讯出现很严重的机械声音，但现在已经不再出现。现时在香港提供IP电话服务的，有最先推出这种服务的香港宽带、透过视像电话提供服务的和记环球电讯、租借同属九龙仓集团的i-CABLE有线宽带网络提供服务的九仓电讯，以及利用软件技术提供服务的新世界电讯，至此全香港只剩下市场占有率最大、历史最悠久的电讯盈科一间固网商未有提供这项服务。

中国地区早期VOIP市场的发展简史

（中国只有VOIP市场发展史，几乎没有技术发展史）　

1995.2 以色列VocalTec公司推出"IPhone1.0"，全球第一款Internet语音传输软件诞生。IPhone可以说是现代IP电话的雏形

1996.7 美国IDT公司发布Net2 phone单工测试版，全球第一款可拨打电话的VOIP电话诞生

1996.11 美国IDT公司正式发布Net2 phone全双工版

1997.2 IDT公司宣布Net2 phone通话达到2,000,000次，商业服务初步取得成功

1997.7 Net2 phone（创始人是一名名叫陈昱的在校大学生）开始向中国客户宣传推广Net2 phone，成为中国最早开展此项业务的服务商

1997.7.12该网站发展了中国第一位Net2 phone用户。当时中国的国际长途电话费为15元/分钟，客户使用后每月节约数千元

1997.7-8该站向中国各大国际贸易公司宣传、推介Net2 phone

1998.1 该站代销售的Net2 phone被一些用户转售、出租使用，其中福建的陈氏兄弟被福州市公安局以"非法经营电信业务"的罪名逮捕，此案件被称为“中国IP电话第一案”

1998.3天津福瑞泰科技有限公司抢先取得Net2 phone中国区独家代理权，并于1999年至2001年一度垄断国内的Net2 phone市场，期间Net2 phone在中国发展迅速，至2001年，通过Net2 phone传输的VOIP话音量超过1亿分钟。期间（1999年）Net2 phone创始人成功汉化Net2 phone9.6版，使中国人第一次使用到了中文界面的VOIP电话，极大地推进了Net2 phone的中国市场发展。而期间中国电信的长途电话费不得不一降再降，并迫于市场的压力也推出了IP电话.

2001.8 因财务纠纷，福瑞泰公司销售的所有Net2 phone电话卡被美国IDT公司宣布为无效伪卡，数以万计的中国用户直接受到损失，福瑞泰公司被美国IDT公司取消代理权.

2001-2003 Net2 phone先后与中国吉通等多家公司尝试合作，最终选择具有政府背景的中国技术创新有限公司为其中国地区总代理

列举一些网络电话

●国内网络电话：

1、GBPhone

2、飞扬网络电话

3、263ET

4、快门网络电话

5、OCALLo：

6、网络电话爱好者

7、voip双模手机

●国产可以发短信的网络电话：

1.REDVIP

●国产可以发传真、点歌的网络电话：

群英会

●国外需要软件的几款：

1.skype:

2.vbuzzer

3.globe7

4.wengo

●国外不需软件、不用耳麦，在页面拨打的几款：

1.MINO

2.webcall

3.freecall

4.voipstunt

5.sparvoip

6.GIzmo5

VoIP相关技术标准

为了在现有通信网络上进行多媒体应用，国际电信联盟（ITU－T）制定了H.32x多媒体通信系列协议，下面就其中主要几个标准做简单说明：

H.320，在窄带可视电话系统和终端（N－ISDN) 上进行多媒体通信的标准；　

H.321，在B－ISDN上进行多媒体通信的标准；

H.322，在有QoS保证的局域网上进行多媒体通信的标准；

H.323，在无QoS保证的包交换网络上进行多媒体通信的标准；

H.324，在低比特率通信终端（PSTN和无线网络）上进行多媒体通信的标准。

上述标准当中，H.323标准定义的网络是目前应用最为广泛的，例如以太网、令牌网，FDDI网等。基于H.323标准的应用也理所当然成为市场的热点，所以下面我们会重点介绍一下H.323。H.323建议中定义了四个主要的组件：即终端、网关、网关管理软件（也叫关守或网闸）和多点控制单元。

（1）终端（Terminal)--所有的终端都必须支持语音通信，视频和数据通信能力是可选的。所有的H.323终端也必须支持H.245标准，H.245标准用于控制信道使用情况和信道性能。H.323对语音通信中的语音编×××主要参数做如下规定：ITU建议语音带宽/KHz 传输比特率/Kb/s 压缩算法注释 G.711 3.4 56,64 PCM 简单压缩，应用于PSTN中 G.728 3.4 16 LD-CELP 语音质量同G.711，应用于低比特速率传输 G.722 7 48,56,64 ADPCM 语音质量高于G.711，应用于高比特速率传输 G.723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ 语音质量可以接受，G.723.1为VOIP论坛采用 G.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP 时延低于G.723.1，语音质量高于G.723.1

（2）网关（Gateway)--这是H.323系统的一个可选件。网关能把不同系统所用的协议、音频、视频编码算法以及控制信号进行变换以适应系统终端互通。如基于PSTN的H.324系统和基于窄带ISDN的H.320系统与H.323系统进行通信，就需要配置网关；

（3）关守（Gatekeeper)--这是H.323系统的一个可选组件，是由软件来完成管理功能。它主要有两个功能：第一是对H.323应用的管理；第二是对终端通过网关通信（如呼叫建立、拆除等）的管理。管理员可以通过关守，进行地址转换、带宽控制、呼叫认证、呼叫记录、用户注册、通信域管理等功能。一个H.323通信域可以有多个网关，但只能有一个关守工作。

（4）多点控制单元（Multipoint Control Unit)--MCU实现了在IP网络上进行多点通信，点到点的通信并不需要。通过MCU使整个系统形成一个星型的拓扑结构。MCU包含两个主要部件：多点控制器MC 和多点处理器MP，也可以不包含MP。MC处理终端间的H.245控制信息，建立一个音频和视频处理的最小公共命名器。MC并不直接处理任何媒体信息流，而将它留给MP来处理。MP对音频、视频或数据信息进行混合、切换和处理。

当前在业界IP电话有两种并列的体系结构，一种是以上介绍的ITU－T H.323协议，另一种是由互联网工程任务组（IETF）最近提出的SIP协议（RFC2543），SIP协议更适用于智能化终端。

voip手机

VoIP手机也叫VoIP双模手机或者简称IP手机，它完美融合GSM和WiFi，双模同时待机，共享用户资料。作为普通手机，有了它，用户可以在没有WiFi环境的时候使用传统的G网服务，包括打电话、发短信彩信、GPRS上网等；在任何有无线网络的地方人们可以用它享受免费的高速网上冲浪，IM聊天，收发电子邮件等新潮移动技术，更重要的是，人们利用voip双模手机可以通过网络，以超低的价格拨打普通电话和手机，voip手机之间通过网络互相通话更是免费的，且无需运营商的支持，同时简单通过手机终端就能实现3方通话。作为PDA手机，voip双模手机在使用上有很多智能化的贴心设计，包括手写输入、个人信息管理、常用文档格式阅读和编辑、以及拍摄高象素的数码图片等等。

世界上最受欢迎的80家VoIP网络电话服务（根据Alexa排名）

全世界有超过1500家VoIP网络电话服务商，是时候看看他们中哪些最流行及最成功了（至少根据Alexa）。这里最成功的定义是访问者最多而不是财务概念上的。

从MyVoIPProvider的VoIP网络电话目录中来自全世界的1500家VoIP网络电话服务商中，根据Alexa的数据选出了访问量排名前八十。这里只考虑纯VoI网络电话服务商而不包括闭路电视和三网合一的供应商。

虽然第一名不出意料显然是Skype，但第二名已经开始让人意外了。不——Vonage只是第三受欢迎，而第二则是相对来说不太有名的来自英国的电脑到电话服务商——Globe 7。排名前80的VoIP网络电话服务商主要来自美国或德国，这同让人惊讶。仔细研究就会发现来自德国的同一家公司——廉价VoIP网络电话供应商Betamax——拥有排名前80中的19个域名。这些公司包括nonoh（排名第四），Justvoip （排名第八），voipbuster（排名第九），voipcheap（排名第十一）以及其它15家个品牌（VoIPCheap、SIPDiscount、NetAppel、Lxvoip、VoipRaider等）。

另一个来自德国的有趣公司排名第五也值得一提，这就是Peterzahlt。这是一个真正免费的网页回叫VoIP网络电话服务，支持40个国家地区而不需任何费用。它的缺点是你必须有一个德国、奥地利或瑞士的电话号码才能使用该服务。来自美国的Earthcaller也提供无条件的免费电话到美国和加拿大的固定号码。这个公司只有几个月的历史但已经排名第45。

Fring和Mobivox是最受欢迎的手机移动VoIP网络电话服务商，而且在前80名中已经有10家不同的移动手机VoIP网络电话服务商。Top80中最新进的服务商是一家来自南非的手机移动VoIP网络电话专家公司Yeigo。预期在下面的一到两年中，手机移动VoIP网络电话业将出现指数性的增长，你将会看到这些公司的排名出现巨大变化。

接近排名前80的公司包括来自希腊的webacall，来自美国的Voicepulse，来自英国的iCallg lobe和Barablu。

计算方法

VOIP常见编码的带宽计算方法

voip带宽计算VOIP计算方法与所选用的编码方法有关，而与哪个厂家的没有什么关系，公式如下：

带宽=包长度×每秒包数

=包长度×（1/打包周期）

=（Ethernet头+IP头+UDP头+RTP头+有效载荷）×（1/打包周期）

=（208bit +160bit+64bit+96bit +有效载荷）×（1/打包周期）

=（528bit+（打包周期(秒)×每秒的比特数））×（1/打包周期）

=( 528 / 打包周期 ) + 每秒比特数

根据各种编码方式，得出：

G711：20ms打包，带宽为 ( 528/20 + 64) Kbit/s=90.4 Kbit/s

G729：20ms打包，带宽为 ( 528/20 + 8 ) Kbit/s= 34.4 Kbit/s

G723：5.3k，30ms打包，带宽为 ( 528/30 + 5.3 ) Kbit/s=22.9 Kbit/s

业界一般按照下表提供的IP网带宽系数和以太网带宽系数来设计网络带宽：

编解码技术压缩速率（Kbps）打包周期（ms） IP网带宽系数以太网带宽系数

G.711 a/u 64 20 1.25 1.41

G.729 a/b 8 20 0.38 0.54

G.723.1(5.3kbit/s) 5.3 30 0.27 0.37

G.723.1(6.3Kbit/s) 6.3 30 0.25 0.36

H.263(384Kbit/s) ≈384 10 6 6.2

备注：采用某种编码方式时，用64K乘以相应的带宽系数就可以得出其实际占用的带宽。当然如果是中继接口，还需要考虑信令占据一定的带宽，一般按照2.5%来计算。^[1]

政策

中国大陆对于VOIP的政策

工信部明令禁止运营商发展VoIP业务

3月17日工信部发出了《关于做好发放3G牌照后续工作的通知》，通知

中明确规定了三家运营商的业务经营范围。

在这份下发给三大电信运营商的文件中，对于WIFI和VOIP业务依然没有松动的迹象。三家运营商都被允许开展IP电话业务，但是都仅限于Phone--Phone的电话业务。

出于保护运营商语音业务收入的考虑，政府主管部门一直严禁WIFI和VOIP的发展。但是随着3G时代的到来，三大电信运营商都已经在全国部署WIFI热点，而民间的VOIP业务也是发展的如火如荼。

应用

voip通信技术及其应用，在欧美发达国家已是热点和潮流。在中国及大多数发展中国家，voip通信技术及其应用尚处在含苞待放阶段，商能快易公司正是看中这一片广博的“蓝海”，立志要发掘、引领和主导中国IP通信市场。商能快易公司不满足于现状，商能人不止步于当前。面对全球经济一体化的市场大潮，以及立足中国数以千万级企业客户的市场能量，商能人要更加发奋图强、锐意进取，树立起世界级IP通信华人品牌榜样，研发出一款以voip技术为基础的快易呼品牌产品。

互联网时代，新技术和应用大行其道，快易呼云通系列广泛地采用Internet和全球IP互连，为企业提供了远超传统集团电话产品的更高应用价值。相对于传统的程控交换机而言，云通能够极大地提高企业员工的工作效率，针对性规避了传统PBX（程控交换机）在应用中的各类问题。

特点

1，无需电脑。不会像电脑一样，因为中病毒，或者操作系统故障，导致不能正确使用。

2，适合保障长时间在线。内网互打，关键是要保持在线。

3，加密通讯。某些国家对互联网封锁，不允许互联网电话使用。喔喔网络电话语音网关网络话机通讯是数据加密通讯，能有效突破封锁。

4，音质清晰。语音处理采用国际先进的语音处理芯片，有效解决回拨消除，数据包丢失、网络抖动产生的问题。比软件电话的音质普遍要高。^[2]

安全性

目前，VoIP遭受***的例子还少。但是，Skype和VoicePulse和快易呼公司对VoIP电话的加密方式曾经引起过人们的担忧。目前，大部分的VoIP电话系统都安装于企业当中，VoIP电话的加密技术也都用的是通用技术。^[3]

V0IP的安全是通过网络电话加密^[4]，即通过语音数据加密方式实现的，现用的加秘方式分别为TLS和IPSec。

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