VoIP全面详解
一、VoIP定义
VoIP即Voice Over IP，是把话音或传真转换成数据，然后与数据一起共享同一个IP网络（Internet互联网）。
由于话音和传真在Internet上免费搭乘了"顺风车"，所以点对点(网关---网关)国际或国内长途通讯是完全免费的。
IP网络可以是Internet、IPLC(国际专线)、无线网络等，只要是采用IP协议( Internet Protocol ) 就[被屏蔽广告]可以了。VoIP系统就是把传统的电话网与互联网组合搭配在一起。
二、基本原理及其应用
1995年以色列VocalTec公司所推出的Internet Phone，不但是VoIP网络电话的开端，也揭开了电信IP化的序幕。人们从此不但可以享受到更便宜、甚至完全免费的通话及多媒体增值服务，电信业的服务内容及面貌也为之剧变。
2.1 实现形式
一开始的网络电话是以软件的形式呈现，同时仅限于PC to PC间的通话，换句话说，人们只要分别在两端不同的PC上，安装网络电话软件，即可经由IP网络进行对话。随着宽频普及与相关网络技术的演进，网络电话也由单纯PC to PC的通话形式，发展出IP to PSTN（公共开关电话网络）、PSTN to IP、PSTN to PSTN及IP to IP等各种形式，当然他们的共通点，就是以IP网络为传输媒介，如此一来，电信业长久以PSTN电路交换网网络为传输媒介的惯例及独占性也逐渐被打破。
2..2VoIP的原理、架构及要求
由Voice over IP的字面意义，可以直译为透过IP网络传输的语音讯号或影像讯号，所以VoIP就是一种可以在IP网络上互传模拟音讯或视讯的一种技术。简单地说，它是藉由一连串的转码、编码、压缩、打包等程序，好让该语音数据可以在IP网络上传输到目的端，然后再经由相反的程序，还原成原来的语音讯号以供接听者接收。
进一步来说，VoIP大致透过5道程序来互传语音讯号:
（1）语音—数据转换。语音信号是模拟波形，通过IP 方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行 8位或6位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择。许多低比特率的编码器是采取以帧为单位进行编码。典型帧长为 10～30ms。考虑传输过程中的代价，语音包通常由 60、120或240ms的语音数据组成。数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编码标准主要有 ITU-T G.711。源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语音设备才可以还原模拟语音信号。
（2）原数据到IP 转换。一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码。大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用 15ms 的帧，则把每次60ms的语音包分成4帧，并按顺序进行编码。每个帧合120个语音样点（抽样率为8kHz）。编码后，将4个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。网络处理器为语音添加包头、时标和其他信息后通过网络传送到另一端点。语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接（一条线路），并在端点之间传输编码的信号。IP 网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地。
（3）传送。在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间t内将其传送到网络输出端。t可以在某个范围内变化，反映了网络传输中的抖动。网络中的每个节点检查每个IP 数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持 IP 数据流的任何拓扑结构或访问方法。
（4）IP 包—数据的转换。目的地VoIP 设备接收这个 IP 数据并开始处理。网络级提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。其次，解码器将经编码的语音包解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以按帧进行操作，完全和解码器的长度相同。若帧长度为 15ms，60ms 的语音包被分成4 帧，然后它们被解码后还原成60ms的语音数据流送入解码缓冲器。在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的数据，然后把这个数据提供给解码器。
（5）数字语音转换为模拟语音。播放驱动器将缓冲器中的语音样点（480 个）取出送入声卡，通过扬声器按预定的频率（例如 8kHz）播出。
在一个基本的VoIP架构之中，大致包含4个基本元素：
媒体网关器（Media Gateway）：主要扮演将语音讯号转换成为IP封包的角色。
媒体网关控制器（Media Gateway Controller）：又称为Gate Keeper或Call Server。主要负责管理讯号传输与转换的工作。
语音服务器：主要提供电话不通、占线或忙线时的语音响应服务。
信号网关器（Signaling Gateway）：主要工作是在交换过程中进行相关控制，以决定通话建立与否，以及提供相关应用的增值服务。
虽然VoIP拥有许多优点，但绝不可能在短期内完全取代已有悠久历史并发展成熟的PSTN电路交换网，所以现阶段两者势必会共存一段时间。为了要让两者间能相互沟通，势必要建立一个互通的接口及管道，而媒体网关器与网关管理器即扮演了中介的色角，因为他们具备将媒体数据流及IP封包转译成不同网络所支持的各类协议。
其运作原理是，媒体网关器先将语音转换为IP封包，然后交由媒体网关控制器加以控制管理，并决定IP封包在网络中的传送路径。至于信号网关器则负责将SS7信号格式转换为IP封包。
网络电话若要走向符合企业级营运标准，必须达到以下几个基本要求：
服务品质（QoS）之保证：这是由PSTN过渡到VoIP、IP PBX取代PBX（专用小型交换机）的最基本要求。所谓QoS就是要保证达到语音传输的最低延迟率（400毫秒）及封包遗失率（5-8%），如此通话品质才能达到现今PSTN的基本要求及水准，否则VoIP的推行将成问题。
99.9999％的高可用性（High Available；HA）：虽然网络电话已成今后的必然趋势，但与发展已久的PSTN相较，其成熟度、稳定度、可用性、可管理性，乃至可扩充性等方面，仍有待加强。尤其在电信级的高可用性上，VoIP必须像现今PSTN一样，达到6个9（99.9999%）的基本标准。目前VoIP是以负载平衡、路由备份等技术来解决这方面的要求及问题，总而言之，HA是VoIP必须达到的目标之一。
开放性及兼容性：传统PSTN是属封闭式架构，但IP网络则属开放式架构，如今VoIP的最大课题之一就是如何在开放架构下，而能达到各家厂商VoIP产品或建设的互通与兼容，同时地造成各家产品在整合测试及验证上的困难度。目前的解决方法是透过国际电信组织不断拟定及修改的标准协议，来达到不同产品间的兼容性问题，以及IP电话与传统电话的互通性。
可管理性与安全性问题：电信服务包罗万象，包括用户管理、异地漫游、可靠计费系统、认证授权等等，所以管理上非常复杂，VoIP营运商必须要有良好的管理工具及设备才能因应。同时IP网络架构技术完全不同于过去的PSTN电路网，而且长久以来具开放性的IP网络一直有着极其严重的安全性问题，所以这也形成网络电话今后发展上的重大障碍与首要解决的目标。
多媒体应用：与传统PSTN相比，网络电话今后发展上的最大特色及区别，恐怕就在多媒体的应用上。在可预见的未来，VoIP将可提供交互式电子商务、呼叫中心、企业传真、多媒体视讯会议、智能代理等应用及服务。过去，VoIP因为价格低廉而受到欢迎及注目，但多媒体应用才是VoIP今后蓬勃发展的最大促因，也是各家积极参与的最大动力。
三、VoIP系统协议
在VoIP 系统中，主要包括提供会话建立的信令协议和提供数据流传输的传输协议两类协议。
3.1主宰VoIP走向的三大主流信令协议
在浩瀚的IP网络中要如何正确的寻找到要通话的对方并建立对答，同时也能依照彼此资料的处理能力来传送语音数据，这中间必须藉由国际电信组织所拟定的标准协议才能达到。如今，市面上的网络电话大致都会遵循H.323、MGCP及SIP等3种标准协议。虽然目前产品仍以支持H.323为多，但SIP的支持将会成为今后主流。
1、H.323
ITU-T 国际电联第16研究组首先在1996年通过H.323第一版的制定工作，同时并在1998年完成第二版协议的拟定。原则上，该协议提供了基础网络（Packet Based Networks；PBN）架构上的多媒体通讯系统标准，并为IP网络上的多媒体通讯应用提供了技术基础。
H.323并不依赖于网络结构，而是独立于操作系统和硬件平台之上，支持多点功能、组播和频宽管理。H.323具备相当的灵活性，可支持包含不同功能节点之间的视讯会议和不同网络之间的视讯会议。
H.323并不支持群播（Multicast）协议，只能采用多点控制单元（MCU）构成多点会议，因而同时只能支持有限的多点用户。H.323也不支持呼叫转移，且建立呼叫的时间也比较长。
早期的视讯会议多半支持H.323协议，例如微软NetMeeting、Intel Internet Video Phone等都是支持H.323协议的视讯会议软件，亦为现今VoIP的前辈。
不过H.323协议本身具有一些问题，例如采用H.323协议的IP电话网络在接入端仍要经过当地的PSTN电路交换网。而之后制定出的MGCP等协议，目的即在于将H.323网关进行功能上的分解，也就是划分成负责媒体流处理的媒体网关（MG），以及掌控呼叫建立与控制的媒体网关控制器（MGC）两个部分。
虽然如今微软的Windows Mesenger则已改采SIP标准，且SIP标准隐隐具有取代H.323的势头。但目前仍有许多网络电话产品依旧支持H.323协定。
2、SIP（Session...