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一、IP網(wǎng)絡(luò)電話的技術(shù)發(fā)展

IP網(wǎng)絡(luò)電話泛指在以IP(InternetProtocol)為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行話音通信的系統(tǒng)，它采用的技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為VoIP(VoiceoverIP),即IP上傳送話音。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的都是分組交換技術(shù)，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(dú)立的數(shù)據(jù)包，通常稱(chēng)之為“分組"(packet),因此從更一般的意義上來(lái)說(shuō)，VoIP屬于分組話音通信的范疇。從技術(shù)上說(shuō)，IP網(wǎng)絡(luò)電話則是以IP為標(biāo)志的網(wǎng)絡(luò)分組化和以多媒體為目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)綜合化兩大主流技術(shù)融合的結(jié)果。

1.分組通信技術(shù)的發(fā)展

　　眾所周知，在通信網(wǎng)上有三大交換技術(shù)：電路交換、報(bào)文交換和分組交換。歷史最為悠久、目前廣泛應(yīng)用于公眾電話網(wǎng)(PSTN)的就是電路交換技術(shù)，它的基本特點(diǎn)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(gè)過(guò)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(shù)的通信網(wǎng)稱(chēng)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(dòng)電話網(wǎng)。SCN的特點(diǎn)是可以保證為用戶(hù)提供足夠的帶寬，從而確保低時(shí)延、低失真的實(shí)時(shí)通信服務(wù)質(zhì)量(QoS)。其缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率不高，尤論用戶(hù)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(jì)，在正常通話情況下，大約只有40%的時(shí)間為有聲期，其余時(shí)間電路均被空占。

　　這一問(wèn)題對(duì)于數(shù)據(jù)通信來(lái)說(shuō)尤為嚴(yán)重，因?yàn)閿?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(qiáng)的突發(fā)性，表現(xiàn)為在短時(shí)間內(nèi)會(huì)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(duì)于一般的數(shù)據(jù)傳輸，突發(fā)性可高達(dá)50;對(duì)于文件檢索和傳送，突發(fā)性也可達(dá)20。如果采用電路交換，若按峰值速率分配電路帶寬，則會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，若按平均速率分配帶寬，則會(huì)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(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)型號(hào)繁多，速率相差很大，而電路交換只能定義若干種標(biāo)準(zhǔn)帶寬的電路，因此很難用有限類(lèi)型的電路將不同類(lèi)型和速率的數(shù)據(jù)終端有效地連接起來(lái)。另外，數(shù)據(jù)通信的基本要求是數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)地傳送到對(duì)端用戶(hù)，而對(duì)于傳送時(shí)延則無(wú)嚴(yán)格的要求，因此沒(méi)有必要為通信雙方事先分配一條獨(dú)占的電路，而可根據(jù)用戶(hù)的要求和網(wǎng)絡(luò)可提供的帶寬，動(dòng)態(tài)分配帶寬，將突發(fā)數(shù)據(jù)按選定的路徑逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地接力前傳，數(shù)據(jù)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)允許暫存。這就是分組交換的基本思想。

　　分組交換技術(shù)的兩大要素，一是采用長(zhǎng)度受限、結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的分組作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝弧Ｃ總€(gè)分組的頭部帶有地址、序號(hào)、校驗(yàn)碼等信息，供節(jié)點(diǎn)作檢錯(cuò)校錯(cuò)、排隊(duì)、選路等處理，數(shù)據(jù)部分則透明傳送。二是采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。每個(gè)節(jié)點(diǎn)首先將前一節(jié)點(diǎn)送來(lái)的分組收下來(lái)，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(dāng)?shù)逆溌穼⑵浒l(fā)送至下一節(jié)點(diǎn)。由此可見(jiàn)，同一鏈路在不同時(shí)刻可以傳送不同通信會(huì)話的數(shù)據(jù)，稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)計(jì)復(fù)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(guó)蘭德(RAND)公司的P.Baran于1964年首次提出，“分組”這一名詞由英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室(NPL)的D.Davies于1966年首次提出，而世界上第一個(gè)采用分組交換技術(shù)的實(shí)用系統(tǒng)則是美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究規(guī)劃局(ARPA-AdvancedResearchProjectsAgency)于1969年研制成功的分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARPANEf。它的成功對(duì)后來(lái)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(dòng)作用。最著名的分組網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)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(luò)帶寬利用率，而且由于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀態(tài)動(dòng)態(tài)選擇路由，因此即使某些節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，數(shù)據(jù)仍然能繞道到達(dá)目的地，從而提高了通信的可靠性。但是要將分組交換技術(shù)應(yīng)用于話音通信并非那么簡(jiǎn)單，其最大的問(wèn)題是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)不可避免地帶來(lái)的通信時(shí)延，此時(shí)延可高達(dá)幾百毫秒，能被通話者明顯地感覺(jué)到。其次是由于網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷鼠的變化和傳輸路由的不同，話音分組的時(shí)延會(huì)發(fā)生變化，稱(chēng)之為時(shí)延抖動(dòng)(jitter)。另外，在時(shí)延過(guò)大的情況下，話音分組會(huì)發(fā)生丟失，造成話音失真。這些都是話音實(shí)時(shí)通信帶來(lái)的特殊問(wèn)題。

　　國(guó)際上自70年代初就開(kāi)始進(jìn)行分組話音通信的研究。其目的并非出于經(jīng)濟(jì)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(luò)可以重構(gòu)，因此基于分組交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)被軍方所青瞇，該網(wǎng)絡(luò)不但需傳送數(shù)據(jù)，還需傳送口授命令等話音信號(hào)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)主要基于ARPANET和局域網(wǎng)，理論研究相對(duì)來(lái)說(shuō)較為深人，包括話音信號(hào)統(tǒng)計(jì)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(shí)延分布特性、鏈路瞬態(tài)特性、最佳分組長(zhǎng)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(dāng)時(shí)分組網(wǎng)遠(yuǎn)未普及，缺乏市場(chǎng)推動(dòng)力，因此基本上停留在理論研究和實(shí)驗(yàn)室研制的階段。