[科普中国]-网络协议通话技术

网络协议通话技术（英语：Voice over Internet Protocol，缩写为Voice over IP，VoIP）是一种语音通话技术，经由网际协议（IP）来达成语音通话与多媒体会议，也就是经由互联网来进行通信。其他非正式的名称有网络协议电话（IP telephony）、互联网电话（Internet telephony）、宽带电话（broadband telephony）以及宽带电话服务（broadband phone service）。

互联网电话IP电话通过把语音信号经过数字化处理、压缩编码打包、透过网络传输、然后解压、把数字信号还原成声音，让通话对方听到。话音从源端到达目的端的基本过程是：

声电转换：通过压电陶瓷等类似设备将声波变换为电信号

量化采样：将模拟电信号按照某种采样方法（比如脉冲编码调制，即PCM）转换成数字信号

数据包：将一定时长的数字化之后的语音信号组合为一帧，随后，按照国际电联（国际电信联盟电信标准化部门）的标准，这些话音帧被封装到一个RTP（即实时传输协议，Realtime Transport Protocol）报文中，并被进一步封装到UDP报文和IP报文中。

传输：IP报文在IP网络由源端传递到目的端

去抖动：去除因数据包在网络中传输速度不均匀所造成的抖动音

拆包

电声转换

一个完整的、可以大规模商用运营的IP电话系统包括如下一些技术（暂不完全）：

寻址

话音编解码

回声消除和回声抑制

传输

IP报文时延控制功能

去抖动

IP报文的去抖动（de-jitter）功能1

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。1

网络协议目前常用的协议如H.323、SIP、MEGACO和MGCP。

H.323是常见的VoIP标准，由ITU-T于1996年提出，原本是用于局域网（LAN）上的视频会议，后来被应用于VoIP网络电话上。H.323定义了一个综合性的规范，使网络上的终端设备遵循这些规范，得以顺利进行沟通，包括语音压缩格式（G.711、G.729、G.723.1）、视频压缩格式（H.261、H.263）、调用信令（H.225）、控制信令（H.245）、注册与认证等（RAS：Registeration Admission Status）。H.323架构由4个组件所组成，包括终端设备（Terminal）、网关（Gateway）、网关管理员（Gatekeeper）、多点控制单元（MCU：Multipoint Control Unit），可进行单点对单点或单点对多点的通信。

对于VoIP的应用而言，H.323的子协议多且复杂性高，在许多技术上的问题受限，不容易针对新的应用作扩展。因此，IETF (Internet Engineering Task Force)分别在1999年8月提出MGCP（Media Gateway Control Protocol）协议与1999年3月的SIP（Session Initiation Protocol）新架构，试图简化H.323的复杂性，且在语音传递功能提供较高的延展性。1

其他会话发起协议（SIP）是IETF创建VoIP通话连接的协议标准。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回送一个响应。请求与响应形成一次交换（transaction）。

媒体网关控制协议（MGCP）是由思科和Telcordia提议的VoIP协议，它定义了调用控制单元（调用代理或媒体网关）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，智能调用控制置于网关外部并由调用控制单元（调用代理）来处理。同时调用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调用控制。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。1

无线通话目前主要运用Wi-Fi技术。由于目前铺设Wi-Fi热点（Access Point）尚未普及，只有核心都市有较高的人口覆盖率，又此技术所涵盖的区域属于小范围，只要一远离热点，信号就逐渐衰弱甚至断线，必须重新连接。对经常移动的用户来说是很大的麻烦。较适合于固定地点，如家中，企业，咖啡店等长时间停留处运用。

无线网卡或无线设备约12mW（10.8dbm）到100mW（20dbm）。一般来说，配备Wi-Fi功能的笔记本电脑，在使用802.11的标准下，其发射功率均低于一百毫瓦（100mW），这是一般移动电话发射功率两瓦的二十分之一。

近来有一新技术WiMax，它是一种广域的无线技术，采用与Wi-Fi相近的技术，并将之优化，具有高带宽、大范围和低成本等特性，未来可望会应用到无线网络电话上。2

发展与政治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（如轩尼诗、LVMH及帝亚吉欧）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。其后，在长途电话割喉战中，IP电话亦开始应用，以保证当卫星信号受到干扰时，仍然可以提供可靠的通信。早期的IP电话由于带宽问题，会使通信出现很严重的机械声音，但现在已经不再出现。而当通信割喉战蔓延至固网通信时，IP电话亦使拥有宽带网络的供应商获取优势。现时在香港提供IP电话服务的，长途电话方面，以香港宽带网络有限公司最早，期后有提供IDD009服务的新世界电讯。而本地固网通信方面，最先推出这种服务的香港宽带、透过视频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，在2009年1月电讯盈科也推出“0060 Everywhere”来迎接VOIP的市场。

2005年，随着Skype开始在大中华地区发展，它亦与当地的固网商合作，希望开拓更大的市场。当中在香港，它与和记黄埔合作，并为Skype的用户提供固网电话号码；而在中国大陆则与光明方正公司合作，在台湾则与PChome Online（网络家庭国际信息股份有限公司）合作。

目前，台湾的检警人员仍然对IP电话存有高度疑虑，理由是：第一，IP电话难以监听的特性，很可能使IP电话成为犯罪集团（尤其是诈骗集团）的犯罪工具，而增加检警人员侦办犯罪的难度；虽然可以追查发话者的IP地址，但是很多代理服务器设置在境外，因此很难防范IP电话犯罪。第二，国外某些电信运营商直接提供改变发话号码的服务，其用途是提供发话者必须保密电话号码时使用，但也可能成为犯罪集团的工具；某些非法的IP电话软件或国际电话节费器，也能改变发话号码。2

商业服务谷歌在Gmail增加了网络电话功能，电话功能键位于Gmail页面左下方，其界面非常类似GoogleVoice。功能有转录声音邮件、用一个电话号码同时拨打多个电话等，每个用户可直接从电子邮件中打电话，在不久还可能实现免费打电话。电话服务首日调用次数突破百万。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所