VOIP现状分析及未来发展（1）

作者：泰尔网　　2004年12月24日 14:28 来源:泰尔网

一、前言

VOIP技术最初只是一种互联网上的增值应用，形式也较为简单。随着互联网的普及，其在商业运营中的应用价值被人们发现，很多新兴的电信运营商将VOIP技术引入到电信运营中，并在上个世纪的最后几年内取得了爆炸式的增长。从1999年开始，国内电信运营商也展开了建设基于H.323协议的IP电话长途网络的高潮。最初的IP电话长途网络的接入必须通过传统电路交换网来完成，限制了业务的发展。由此提出将原有的H.323协议中的网关功能进行分解(MGCP/H.248协议)，还有公司提出了与H.323协议并行发展的会话启动协议(SIP协议)。这些协议的提出解决了将IP语音包直接传送到用户终端时存在的一些问题。

目前国内已有的VOIP技术虽然有各种各样的实现方式，但都采用TCP/IP协议作为传输层协议，而且依据的通信协议基本是一致的，如H.323协议、H.248/MGCP协议、SIP协议等。通常把这类通过IP协议传送语音的技术统称为VOIP技术。

VOIP技术曾被认为是在未来的电信网络中承载语音业务的基本技术。随着基于H.323协议的IP电话长途网络建设逐步平稳，逐渐意识到用已有的VOIP技术来代替传统电路交换网上的电话业务还有许多问题没有解决。 从电信技术的发展历史来看，一种新的技术只有通过和新业务的推广紧密联系才能得到发展，也就是说，当原有技术无法满足开展新业务的需求时，新的技术就得到了发展的时机，并随着新业务的普及逐步替代原有技术的地位。对VOIP技术也一样，能否提供比电路交换技术更吸引用户的新业务、并满足电信运营的基本需求，才是决定其能否得到广泛应用的关键。本文通过对VOIP技术现有状况、可以支持的业务以及满足电信运营需要解决的主要问题进行分析，探讨VOIP技术未来的发展趋势。

二、国内VOIP技术的现状

目前国内可以支持VOIP业务开展的主要实现形式有三种，即基于H.323协议的IP电话网络、基于会话启动协议(SIP协议)的IP电话网络和基于软交换的网络。

1.基于H.323协议的IP电话网络

H.323协议最早是由ITU-T提出的、一种基于不保证服务质量分组网络的会议电视标准，虽然其可以很好地满足在互联网上开展业务的要求，但它的设计思路更接近传统电信网络集中管理的原则。按照H.323协议设计的网络可以很好地承载语音和图像等多种业务，在IP电话业务刚刚兴起时，将成熟的H.323协议移植到电信网中并取得了成功。 H.323协议的IP电话网络由网守、网关、应用服务器和后台管理等主要模块组成。其中网守负责用户呼叫的地址解析和资源管理，网关负责不同通信网络间媒体流的转换和呼叫通道的建立，应用服务器负责在基本的语音业务的基础上扩展增值业务或进行呼叫策略的管理，后台管理设备负责计费、认证、网管等功能。

从上个世纪九十年代开始，各大电信运营商开始建设依据H.323协议的IP电话网络，并形成了相当的规模。基于H.323协议的IP电话网络也是目前应用最为广泛的VOIP实现技术，据统计，目前全国的国际长途业务的话务量相当部分是经由各运营商的H.323长途IP电话网络传输的。其中，中国联通建设的IP电话网在规模上是世界上最大的商用IP电话网络，每年承担着几亿分钟的国际国内长途话务量。不仅是电信运营商，内的各大专业网络的VOIP部分基本上也都采用了H.323的技术。经过几年的实践，已积累了大量的运营管理经验。

基于H.323的IP电话网络也是目前网络结构最为完整的VOIP运营网络。国内标准为该网络规定了清晰的三级组网方式，并对其中的各个功能模块的作用进行了明确的划分。一些电信运营公司按照这一标准已经建成了覆盖全国的三级结构的IP电话网络。据估算，即使将全国的长途电话的话务量全部转移到现有的IP电话网络上，只需要扩充其接入点的网关数量，而不需要对其目前的网络结构做改动即可满足这一要求。

随着使用日益广泛，也发现了依据H.323协议的IP电话网络的一些问题。首先是接入段还要经过本地的PSTN/PLMN网络，不具备本地网资源的电信运营商在运营的主导权和业务实现的灵活性上受到了制约。这些运营商曾尝试直接将H.323的网关设置在用户端，但由于用户终端智能化过高，存在着可以直接绕开运营商发起呼叫等问题，因而没有成功。为此，国际标准化组织先后提出MGCP、HGCP、H.248等一系列协议标准。其核心思路就是将原有的H.323网关进行功能上的分解，使之成为负责呼叫建立控制的媒体网关控制器(MGC)和仅负责媒体流处理的媒体网关(MG)两个部分。网关功能分解后，不但避免了用户终端绕开运营商控制直接通信的问题，还将H.323网关中原先负责呼叫控制的功能独立了出来，可以开发出处理能力非常高的媒体网关控制器，便于建设覆盖整个本地网范围的IP电话网络，同时也提高了扩展增值业务时的灵活性。

目前，国内依据H.323协议建设的VOIP网络有如下几种形式：

基于H.323协议的长途IP电话网络

这是目前国内建设最早，也是应用最为广泛的VOIP网络。中国联通、中国网通、中国移动、中国铁通等主要电信运营商，都已经建设了基于H.323协议的长途IP电话网络。其中网络规模最大的达到上万个E1，每年可以承担几亿分钟的话务量，而且这一网络还在不断发展演进中。

这种网络的接入需要通过本地PSTN/PLMN网络完成，因而限制了其业务扩展的灵活性，目前只能开放点到点的异地语音业务和一些简单的增值业务；大量需要通过判断用户终端状态才能进行的业务，以及需要灵活的路由组织能力的业务，则无法在该网络上开展。

本地IP电话网络

国内一些电信运营商正在试验采用H.323框架的本地IP电话网络。该方案最初的目的，是为绕开PSTN/PLMN网络的制约完成用户的接入。随着试验的进行，运营商逐渐意识到要使IP电话网络有不断发展的能力，必须将IP电话网络的接入通道直接延伸到用户端。

本地IP电话网络利用已有的H.323协议的IP电话网络的网守进行地址解析，在本地设置接入代理设备和用户接入设备，共同组成一个将IP电话业务延伸到用户终端的本地网络。本地接入代理设备可以采用H.323的用户网守、媒体网关控制器、SIP的代理服务器或软交换设备；用户端的接入设备可以采用IP电话终端、综合接入设备、媒体网关、IPPBX等；在接入代理设备和用户接入设备间采用的协议包括H.323协议、MGCP协议、H.248协议等。

由于现有的宽带网还不能提供足够的安全和服务质量的保证，同时缺乏相应的号码资源，该种组织形式还没有得到推广。

国内运营商还在尝试通过本地设置具有密集用户线接口和各种宽带接口的综合接入设备(实际上这种设备和软交换系统中所采用的AG设备的主要功能一致，但规模很大)，利用已有的H.323协议IP电话网络中网守进行地址解析，实现将H.323系统延伸到用户端的目的。这是一种本地IP电话网络的特殊形式。

分布式IPPBX网络

一些电信运营商的地方公司根据当地用户的需求，利用IP语音接入设备(实际是由MGC和中继网关组成)或IPPBX，实现对宽带小区用户开放直接到端的VOIP业务。

这些设备采用分散设置的方式，均处在公司IP电话骨干网络的边缘，主要是为了将宽带小区的用户绕过电路交换网直接接入到公司自己的IP电话网络中。它为没有本地网资源的宽带运营商提供了直接发展用户的手段，也为从PSTN网络向未来直接到端的IP电话网络过渡提供了一种新的思路。这种IP电话实现形式只能作为骨干网的补充手段，本身并没有大规模单独组网的能力，其未来的发展还有待观察。

IP长途公用电话

这是近年来没有本地网资源的运营商，利用其已有的H.323长途IP电话网络开展的一项IP电话业务，主要是针对一些只需要拨打长途的特定用户开展的。其实现方式与依据H.323协议的长途IP电话网络或本地IP电话网络相类似，但用户终端设置在公用电话厅中。目前中国联通，中国网通等多家运营商，都在全国范围内或一些地区内开展了此项业务，而且发展很迅速。

PC-电话的IP电话系统

国内运营商已经开展了PC到电话形式的商用试验，目前试验的业务主要是将智能网系统与长途IP电话网相结合的IP电话增值业务。真正通过互联网实现PC到普通电话的业务还没有大规模展开。由于该种业务目前还没有解决计费、认证，用户溯源、业务编号等问题，所以还没有普遍开展。但这种业务的发展很难预测，一旦互联网中支持语音通信的PC普及到一定程度，可能会对原有的语音业务造成很大的冲击。

2.基于SIP协议的VOIP网络

SIP协议最早是由IETF的Iptel工作组提出的一种VOIP实现方式，其基本思想是在互联网环境中，组建一个平面结构的、可用于点到点对话需求的系统。

基于SIP协议构建的系统具有协议结构简单、设备易于开发等特点，也能很好地承载语音和图像等多种业务。该系统由SIP终端(客户机)、代理服务器和重定向服务器等功能模块组成。SIP终端负责发出呼叫、媒体流的编解码；代理服务器负责接受终端的呼叫请求消息，并根据重定向服务器给出的地址信息将呼叫请求消息转发给下一个代理服务器，直到送达最终的用户终端；而重定向服务器则用于给代理服务器指出转发消息下一次应该送达的代理服务器的地址。

基于SIP协议的V0IP技术，在互联网上应用相当广泛。微软公司正在大力推广的操作系统window XP中就内置了采用SIP协议的对话软件。由于其具有协议结构简单、能支持多媒体业务的开展、符合互联网网络结构等特点，许多互联网上的多媒体应用都倾向于采用SIP协议来实现。

SIP协议在电信领域还没有大规模商用的先例，主要是受几个问题的影响：如SIP终端的智能性过强，可能会给网络带来很多安全问题；用户终端可以绕开运营商的管理直接向被叫用户发起呼叫；其网络结构采用平面化形式，运营商不便管理和计费；而且用SIP协议组建的商用电信网络规模究竟能做到多大，目前还没有一个结论。因此，采用SIP协议的VOIP系统的商用前景目前还无法作明确的判断。

基于SIP协议的VOIP技术有以下几种：

E-NUMBER系统

SIP协议在电信网络中，目前最为可能的应用就是E—NUMBER系统。由于E-NUMBER系统本身就是跨接在互联网和PSTN网络之间，用于呼叫信令和地址的转换，因此适于在互联网上开展多媒体业务的SIP协议应该具有很大的优势。E-NUMBER系统目前还多处于试用阶段。

SIP电话系统

基于SIP协议的VOIP技术一直受到设备生产商的关注，主要是因为其协议简单、设备开发容易。目前还没有人提出完全基于SIP协议的、适于电信运营的VOIP系统的网络架构，而国内已有的独立SIP电话系统还停留在实验室中。SIP电话系统中只有SIP终端在软交换系统中得到了应用，这是因为软交换系统需要开放多媒体业务，而厂家在SIP协议基础上开发多媒体业务终端比较容易实现。

PC-电话的IP电话系统

PC-电话的业务同E-NUMBER业务一样要跨接互联网和电信网，因此基于SIP协议的VOIP技术在完成互联网侧用户终端接入时具有一定的优势，但也面临着安全性差和不便管理的问题。

3.用软交换设备实现的VOIP网络

软交换一词最早见于综合交换机的研究中，是NGN的核心设备。目前在VOIP系统中也有采用软交换设备的情况。国内最早用于商用VOIP业务的软交换设备采用的是SIP协议，其只负责地址解析而不管理呼叫状态。随着发展，软交换也逐渐吸收了许多其它VOIP技术的内容，将网关分解协议中的媒体网关控制器、H.323协议中网守以及其它设备的功能逐步融合进来，形成了目前的软交换设备。

软交换系统的功能主要包括：

1)媒体网关接入功能：可以连接各种媒体网关，如PSTN/ISDN IP中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关、数据媒体网关等，完成H.248协议功能。同时还可以直接与H.323终端和SIP终端进行连接，提供相应业务。

2)呼叫控制功能：为完成基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。

3)业务提供功能：能够提供PSTN/ISDN交换机能提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；还可以与现有智能网配合提供现有智能网提供的业务；同时也在考虑实现多媒体功能。

4)互连互通功能：软交换可以同时支持多种协议并实现彼此之间的互连互通。

业界对软交换的发展抱以很大的希望，认为：软交换是未来电信网络(NGN)的核心技术；实现了呼叫控制和承载的分离，方便了组网的灵活性；软交换可以平滑的实现从PSTN网络向全IP网络的过渡；软交换具有开放的业务接口，可以灵活的实现新的业务；软交换同时支持多种协议和接入方式的接入，便于营造综合业务网络。

也有一些意见认为：软交换自提出后始终没有明晰究竟是设备系统概念还是网络体系概念；NGN的发展如寄希望于单一的综合性设备，在将来扩展新业务时，会受到很大局限；围绕软交换机为核心进行相互联接的组网方式，限定了NGN只能是将软交换机静态配置，这种体系结构不适合规模运营。

国内多家电信运营商已投入了软交换系统的测试和商用。网通公司率先在国内建设了软交换试验网，并已进入一定规模商用，目前发展到几万用户的规模；中国电信的NGN试验目前也已告一段落；中国联通的软交换试验已进入实地调试阶段；中国卫通已购买了软交换设备进行单点的软交换商用试验；中国铁通也已启动了软交换的试验计划。

目前国内开展的软交换试验还基本停留在单域、小规模的验证上，试验的业务主要还是语音业务，一些问题还有待研究。由于各电信运营商还没有明确提出大规模软交换网络的建设计划，其商用前景还有待观察。

三、利用VOIP系统可以开展的业务

本文开始就提到，决定VOIP技术发展的关键在于能否提供比电路交换技术更吸引用户的新业务、并满足电信运营的基本需求。通过VOIP系统最有可能首先实现的新业务，包括视频通信、数据和多媒体文本传送等电路交换技术不能支持或只能部分支持的业务。

传统的电路交换网络主要是针对语音业务设计的，无法完全满足其它通信形式的需求，这是由于数据等业务和语音业务对网络特性的要求存在巨大的差异。过去，只能针对不同业务建设相对独立的网络，彼此间无法有效利用对方的网络资源，也不可能将多种业务结合起来产生新的业务形式。随着技术的不断发展，人们一直在探索在单一网络上提供语音、图像、文本和数据等多种业务的可能性，ISDN、ATM等技术都是这种努力的结果。但这些技术由于成本过高，始终没有在市场上得到推广。

IP技术和这些技术比并没有先进性可言，能够得到广泛关注是由于其既能满足建设多业务融合网络的要求(可以将TCP/IP协议作为统一的传输协议来跨越不同形式的物理网络，同时传输不同的媒体流)，又具有廉价和简便的特点。因此，近年来人们纷纷将IP技术引入到电信网络中，产生了IP电话和IP视讯等新形式的电信业务。

在上一章对国内VOIP现状的分析中可以看到，目前的VOIP系统能够提供的主要还是语音业务。但VOIP系统实际上具有同时传送包括语音、图像、数据、消息等多种媒体形式的潜力，而且由于IP终端设备具有较高的智能性，除了实现基本的点到点媒体流传送外，还可以灵活的将基本业务进行组合以提供新的业务形式，这一点是传统的电路交换技术无法实现的。VOIP系统目前业务单一的问题，主要是由于人们对如何利用VOIP系统开展其它新业务的研究还刚开始，如果不能尽快地解决将限制VOIP系统进一步发展的可能。

将来的VOIP系统能提供的业务可以划分为基本业务和增值业务两大部分。