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一、IP網(wǎng)絡電話的技術發(fā)展

IP網(wǎng)絡電話泛指在以IP(InternetProtocol)為網(wǎng)絡層協(xié)議的計算機網(wǎng)絡中進行話音通信的系統(tǒng)，它采用的技術統(tǒng)稱為VoIP(VoiceoverIP),即IP上傳送話音。由于計算機網(wǎng)絡采用的都是分組交換技術，其傳送的數(shù)據(jù)單元都是由控制部分和數(shù)據(jù)部分封裝而成的獨立的數(shù)據(jù)包，通常稱之為“分組"(packet),因此從更一般的意義上來說，VoIP屬于分組話音通信的范疇。從技術上說，IP網(wǎng)絡電話則是以IP為標志的網(wǎng)絡分組化和以多媒體為目標的網(wǎng)絡業(yè)務綜合化兩大主流技術融合的結(jié)果。

1.分組通信技術的發(fā)展

　　眾所周知，在通信網(wǎng)上有三大交換技術：電路交換、報文交換和分組交換。歷史最為悠久、目前廣泛應用于公眾電話網(wǎng)(PSTN)的就是電路交換技術，它的基本特點是為通話雙方固定分配一條具有固定帶寬的通信電路，在數(shù)字網(wǎng)中電路帶寬為64kbit/s。一次通信包括三個過程：建立電路、通話和釋放電路，其中電路建立和釋放需要信令的支持。通常將基于電路交換技術的通信網(wǎng)稱為電路交換網(wǎng)(SCN-SwitchedCircuitNetwork),它包括模擬和數(shù)字的固定電話網(wǎng)和移動電話網(wǎng)。SCN的特點是可以保證為用戶提供足夠的帶寬，從而確保低時延、低失真的實時通信服務質(zhì)量(QoS)。其缺點是網(wǎng)絡帶寬利用率不高，尤論用戶是否處于講話狀態(tài)，分配的電路始終被占用。根據(jù)統(tǒng)計，在正常通話情況下，大約只有40%的時間為有聲期，其余時間電路均被空占。

　　這一問題對于數(shù)據(jù)通信來說尤為嚴重，因為數(shù)據(jù)通信具有和話音通信完全不同的特性和要求。首先，數(shù)據(jù)通信具有很強的突發(fā)性，表現(xiàn)為在短時間內(nèi)會集中產(chǎn)生大量的信息。突發(fā)性的定量描述為峰值比特率和平均比特率之比，對于一般的數(shù)據(jù)傳輸，突發(fā)性可高達50;對于文件檢索和傳送，突發(fā)性也可達20。如果采用電路交換，若按峰值速率分配電路帶寬，則會造成資源的嚴重浪費，若按平均速率分配帶寬，則會造成大量數(shù)據(jù)丟失。其次，在數(shù)據(jù)通信中，大量的數(shù)據(jù)終端為計算機，計算機型號繁多，速率相差很大，而電路交換只能定義若干種標準帶寬的電路，因此很難用有限類型的電路將不同類型和速率的數(shù)據(jù)終端有效地連接起來。另外，數(shù)據(jù)通信的基本要求是數(shù)據(jù)無差錯地傳送到對端用戶，而對于傳送時延則無嚴格的要求，因此沒有必要為通信雙方事先分配一條獨占的電路，而可根據(jù)用戶的要求和網(wǎng)絡可提供的帶寬，動態(tài)分配帶寬，將突發(fā)數(shù)據(jù)按選定的路徑逐個節(jié)點地接力前傳，數(shù)據(jù)在每個節(jié)點允許暫存。這就是分組交換的基本思想。

　　分組交換技術的兩大要素，一是采用長度受限、結(jié)構統(tǒng)一的分組作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝?。每個分組的頭部帶有地址、序號、校驗碼等信息，供節(jié)點作檢錯校錯、排隊、選路等處理，數(shù)據(jù)部分則透明傳送。二是采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制。每個節(jié)點首先將前一節(jié)點送來的分組收下來，暫存在緩沖區(qū)，然后根據(jù)分組頭部中的地址信息選擇適當?shù)逆溌穼⑵浒l(fā)送至下一節(jié)點。由此可見，同一鏈路在不同時刻可以傳送不同通信會話的數(shù)據(jù)，稱之為網(wǎng)絡資源的統(tǒng)計復用，這是分組交換和電路交換的最大不同之處。

　　分組交換的概念由美國蘭德(RAND)公司的P.Baran于1964年首次提出，“分組”這一名詞由英國國家物理實驗室(NPL)的D.Davies于1966年首次提出，而世界上第一個采用分組交換技術的實用系統(tǒng)則是美國國防部高級研究規(guī)劃局(ARPA-AdvancedResearchProjectsAgency)于1969年研制成功的分布式計算機網(wǎng)絡ARPANEf。它的成功對后來的公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)(PSPDN)的出現(xiàn)產(chǎn)生了重大推動作用。最著名的分組網(wǎng)絡標準就是X.25。
　　分組交換最適用于數(shù)據(jù)通信，它不但極大地提高了網(wǎng)絡帶寬利用率，而且由于存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制可以根據(jù)網(wǎng)絡的實際狀態(tài)動態(tài)選擇路由，因此即使某些節(jié)點發(fā)生故障，數(shù)據(jù)仍然能繞道到達目的地，從而提高了通信的可靠性。但是要將分組交換技術應用于話音通信并非那么簡單，其最大的問題是存儲轉(zhuǎn)發(fā)不可避免地帶來的通信時延，此時延可高達幾百毫秒，能被通話者明顯地感覺到。其次是由于網(wǎng)絡負荷鼠的變化和傳輸路由的不同，話音分組的時延會發(fā)生變化，稱之為時延抖動(jitter)。另外，在時延過大的情況下，話音分組會發(fā)生丟失，造成話音失真。這些都是話音實時通信帶來的特殊問題。

　　國際上自70年代初就開始進行分組話音通信的研究。其目的并非出于經(jīng)濟上的考慮，而是源于軍事通信的需要。由于軍事通信系統(tǒng)要求可靠性高，網(wǎng)絡可以重構，因此基于分組交換技術的網(wǎng)絡被軍方所青瞇，該網(wǎng)絡不但需傳送數(shù)據(jù)，還需傳送口授命令等話音信號。實驗系統(tǒng)開發(fā)主要基于ARPANET和局域網(wǎng)，理論研究相對來說較為深人，包括話音信號統(tǒng)計模型、呼叫發(fā)起模型、鏈路模型、性能判據(jù)等，由此得出分組網(wǎng)中話音時延分布特性、鏈路瞬態(tài)特性、最佳分組長度和緩沖區(qū)分配策略等有意義的參考結(jié)果。但是由于當時分組網(wǎng)遠未普及，缺乏市場推動力，因此基本上停留在理論研究和實驗室研制的階段。