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[摘要]VoIP凭借通话费用低廉的优势越来越被广大用户关注，但仍然不能不提及我们在使用VoIP时遇到的诸多困扰。没有完善的Qos保障；通话会有被窃听、线路会有盗打的可能发生；电话接通有延时，接通成功率比较低；通话过程中有断续。分析产生这些情况的可能原因，希望技术早日成熟，为越来越多的用户服务。
[关键词]VoIP 延时 断续
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610037－02
一、引言
节能减排呼声越来越高涨的是时候，作为某公司电话系统负责的人我，就想到了通话费用比较节省的网络通话VoIP又称IP电话或IP网络电话，VoIP是Voice Over IP的缩写，很容易理解成跑在IP网络上的语音。这种技术通过对语音信号进行编码数字化、压缩处理成压缩帧，然后转换为IP数据包在IP网络上进行传输，从而达到了在IP网络上进行语音通信的目的。IP电话极大的改进了网络带宽的利用率，大大降低了通信的费用。
二、VoIP基本原理
VoIP可以在IP网络上便宜的传送语音、传真、视频、和数据等业务，如统一消息、虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、电视会议、电子商务、传真存储转发和各种信息的存储转发等。
传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s。而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。
为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能的设备组成，这一设备通过一个IP网络连接。VoIP模型的基本结构图如图1所示。从图1中可以发现VoIP设备是如何把语音信号转换为IP数据流，并把这些数据流转发到IP目的地，IP目的地又把它们转换回到语音信号。两者之音的网络必须支持IP传输，且可以是IP路由器和网络链路的任意组合。因此可以简单地将VoIP的传输过程分为下列几个阶段。
（一）数据转换
众所周知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，语间包通常由60、120或240ms的语音数据组成。
（二）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。大部分的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用15ms的帧，则把从第一来的60ms的包分成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、时标和其它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。
（三）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。
（四）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。
（五）数字语音转换为模拟语音
简而言之，语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。整个过程如图2所示。
三、一般VoIP 架构
VoIP电话是同时在PSTN公众交换网和IP网络上的电话网络服务，简明架构见图3，通过VoIP的网内互打On-net Call和网外互打Off-net Call（见图5）（没有图5）节省通话资费。
网内互打(On-net Call)，简易的一段式拨号 (仅需拨打分公司群组码 + 分机号码) 举例: 从'302'分机拨号至远方'209'分机（见图4）。
拨打网外电话 (Off-net Call)，从内部分机拨号至一般长途电话或从本地外线拨号至远方分公司分机，网外互打(Extranet Call)从本地外线拨至远方外线也可以，在此就不一一举例了。
四、使用VoIP时出现问题分析
我们仍然不能忽略作为新一代VoIP的基础，软交换技术仍然存在一些问题，制约了各种VoIP业务的发展，问题主要集中在两个方面：如何解决网络节点、用户信息和业务的安全；如何提供具有QoS保证的端到端实时业务。为了解决以上问题，技术人员仍在不懈努力着，我们使用者拭目以待。
在使用过程中，用户和设备供应厂家更多的会将精力放在如何改善话音质量和同现有数据网络的融合上面，很少考虑到VoIP所存在的安全隐患。如同我们将重要的应用服务器都置于防火墙的保护之内一样；其实，在VoIP的情况下，话音也是和数据应用一样，也成为了一个个的“Packet”，同样也将承受各种病毒和黑客攻击的困扰。
究竟有哪几种因素会影响到VoIP呢？首先是产品本身的问题；目前VoIP技术最常用的话音建立和控制信令是H.323和SIP协议。尽管它们之间有若干区别，但总体上都是一套开放的协议体系。设备厂家都会有独立的组件来承载包括IP终端登陆注册、关守和信令接续。这些产品有的采用Windows NT的操作系统，越是开放的操作系统，也就越容易受到病毒和恶意攻击的影响。
其次是基于开放端口的DoS(拒绝服务)攻击，从网络攻击的方法和产生的破坏效果来看，DoS算是一种既简单又有效的攻击方式。攻击者向服务器发送相当多数量的带有虚假地址的服务请求，但因为所包含的回复地址是虚假的，服务器将等不到回传的消息，直至所有的资源被耗尽。VoIP技术已经有很多知名的端口，像1719、1720、5060等。还有一些端口是产品本身需要用于远端管理或是私有信息传递的用途，总之是要比普通的某个简单的数据应用多。只要是攻击者的PC和这些应用端口在同一网段，就可以通过简单的扫描工具，如X-Way之类的共享软件来获得更详细的信息。
再次就是服务窃取，这个问题在模拟话机的情况下同样存在,如同我们在一根普通模拟话机线上又并接了多个电话一样.这方面数字电话就有它的优势了。
另外将会出现电话盗打的问题。尽管IP话机没办法通过并线的方式来打电话，但通过窃取使用者IP电话的登陆密码同样能够获得话机的权限，任何人都可以用自己的软电话登陆成为别人的分机号码；如果获得的权限是可以自由拨打国内甚至国际长途号码，将会给企业带来巨大的损失且很难追查。最后是媒体流的侦听问题。模拟话机存在并线窃听的问题，当企业用户使用了数字话机之后，由于都是厂家私有的协议，很难通过简单的手段来侦听。但VoIP环境下，这个问题又被提了出来，如果有人在数据网络上通过Sniffer的方式记录所有信息并通过软件加以重放，会引起员工对话音通信的信任危机。
在使用的过程中还发现通话会延时，在这个通讯便捷的时代还碰到这样的状况有点恼人啊。延时是指话音从发起者到接收者所经过的时间，一般而言延时会引起语音会话过程的空白，带来语音的变形和会话的中断，延时的时长在100－200ms之间开始被收听者所察觉，使得会话不自然。建议的延时上限为150ms，若延时达到200ms则开始有严重的会话中断。
抖动，也叫做延时的变化，是指在一个VoIP呼叫过程中所有发送的数据包到达的时间差异。当一个数据包发送时，发送端在RTP报文头上增加一个时间戳；当在另一端被接收时，接收端同样增加另一个时间戳；计算这两个时间戳可以得到这个数据包的通路时间。如果在一个呼叫中包含不同的通路时间，则存在抖动。
我们公司目前增加的VoIP电话，相关的网关、网守，VoIP接入设备（Tonfree 品牌的）单独的外网专用的IP address,4外线4内线的，想我的设计也是符合VoIP基本组网规定的，但以上谈到的问题都出现了，接一通电话的成功率只为50%左右，并且通话声音比较小，时常断续，很是费劲，就象信号不好的手机之间的通话。没有耐心的人是不喜欢用的，另外内线的设置让盗打的情况也会发生。
五、结束语
在这项技术研发伊始，开发者期望它作为传统长途电话的一种廉价的替代方式，因此并未太多在意安全问题；同时，VoIP技术也是跟随着整个网络市场的发展而发展，太多不同厂家和产品的同时存在导致一时无法提出一个统一的技术标准；VoIP的基础还是IP网络，开放的体系构架不可避免受到了来自网络的负面影响。
至此，我的文章也要结束了，最初我也查了很多VoIP相关的资料，评估了公司使用VoIP电话会为公司节省多少电话费用，几个月可以将初期投入回收回来，但是使用以后，有点让人失望，以上提到的问题源源不断的出现，现在几乎没有在用。问题很明显，市场上现有的VoIP推广设备、还是Sales服务、应运商服务都是不规范和健全的，就是说技术和实现推广上都还有很大的空间或是障碍，所以我认为今后的研究方向可以就针对其技术推广和赢得市场认可上加油！
参考文献：
[1][芬]波克申科（Poikselka / M.）等编，《移动领域的IP多媒体概念和服务》2004年.
[2][美]UYLESS BLAC注，温斌等译《VOIP：IP语音技术》，机械工业出版社2000年.
[3]许培文，蒋亮注《软交换及其管理技术》，机械工业出版社2006年.
[4]糜正琨，《IP网络电话技术》，人民邮电出版社.
作者简介：
史学霞，女，在职攻读硕士，研究电子与通信技术等。
[关键词]VoIP 延时 断续
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610037－02
一、引言
节能减排呼声越来越高涨的是时候，作为某公司电话系统负责的人我，就想到了通话费用比较节省的网络通话VoIP又称IP电话或IP网络电话，VoIP是Voice Over IP的缩写，很容易理解成跑在IP网络上的语音。这种技术通过对语音信号进行编码数字化、压缩处理成压缩帧，然后转换为IP数据包在IP网络上进行传输，从而达到了在IP网络上进行语音通信的目的。IP电话极大的改进了网络带宽的利用率，大大降低了通信的费用。
二、VoIP基本原理
VoIP可以在IP网络上便宜的传送语音、传真、视频、和数据等业务，如统一消息、虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、电视会议、电子商务、传真存储转发和各种信息的存储转发等。
传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s。而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。
为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能的设备组成，这一设备通过一个IP网络连接。VoIP模型的基本结构图如图1所示。从图1中可以发现VoIP设备是如何把语音信号转换为IP数据流，并把这些数据流转发到IP目的地，IP目的地又把它们转换回到语音信号。两者之音的网络必须支持IP传输，且可以是IP路由器和网络链路的任意组合。因此可以简单地将VoIP的传输过程分为下列几个阶段。
（一）数据转换
众所周知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，语间包通常由60、120或240ms的语音数据组成。
（二）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。大部分的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用15ms的帧，则把从第一来的60ms的包分成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、时标和其它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。
（三）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。
（四）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。
（五）数字语音转换为模拟语音
简而言之，语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。整个过程如图2所示。
三、一般VoIP 架构
VoIP电话是同时在PSTN公众交换网和IP网络上的电话网络服务，简明架构见图3，通过VoIP的网内互打On-net Call和网外互打Off-net Call（见图5）（没有图5）节省通话资费。
网内互打(On-net Call)，简易的一段式拨号 (仅需拨打分公司群组码 + 分机号码) 举例: 从'302'分机拨号至远方'209'分机（见图4）。
拨打网外电话 (Off-net Call)，从内部分机拨号至一般长途电话或从本地外线拨号至远方分公司分机，网外互打(Extranet Call)从本地外线拨至远方外线也可以，在此就不一一举例了。
四、使用VoIP时出现问题分析
我们仍然不能忽略作为新一代VoIP的基础，软交换技术仍然存在一些问题，制约了各种VoIP业务的发展，问题主要集中在两个方面：如何解决网络节点、用户信息和业务的安全；如何提供具有QoS保证的端到端实时业务。为了解决以上问题，技术人员仍在不懈努力着，我们使用者拭目以待。
在使用过程中，用户和设备供应厂家更多的会将精力放在如何改善话音质量和同现有数据网络的融合上面，很少考虑到VoIP所存在的安全隐患。如同我们将重要的应用服务器都置于防火墙的保护之内一样；其实，在VoIP的情况下，话音也是和数据应用一样，也成为了一个个的“Packet”，同样也将承受各种病毒和黑客攻击的困扰。
究竟有哪几种因素会影响到VoIP呢？首先是产品本身的问题；目前VoIP技术最常用的话音建立和控制信令是H.323和SIP协议。尽管它们之间有若干区别，但总体上都是一套开放的协议体系。设备厂家都会有独立的组件来承载包括IP终端登陆注册、关守和信令接续。这些产品有的采用Windows NT的操作系统，越是开放的操作系统，也就越容易受到病毒和恶意攻击的影响。
其次是基于开放端口的DoS(拒绝服务)攻击，从网络攻击的方法和产生的破坏效果来看，DoS算是一种既简单又有效的攻击方式。攻击者向服务器发送相当多数量的带有虚假地址的服务请求，但因为所包含的回复地址是虚假的，服务器将等不到回传的消息，直至所有的资源被耗尽。VoIP技术已经有很多知名的端口，像1719、1720、5060等。还有一些端口是产品本身需要用于远端管理或是私有信息传递的用途，总之是要比普通的某个简单的数据应用多。只要是攻击者的PC和这些应用端口在同一网段，就可以通过简单的扫描工具，如X-Way之类的共享软件来获得更详细的信息。
再次就是服务窃取，这个问题在模拟话机的情况下同样存在,如同我们在一根普通模拟话机线上又并接了多个电话一样.这方面数字电话就有它的优势了。
另外将会出现电话盗打的问题。尽管IP话机没办法通过并线的方式来打电话，但通过窃取使用者IP电话的登陆密码同样能够获得话机的权限，任何人都可以用自己的软电话登陆成为别人的分机号码；如果获得的权限是可以自由拨打国内甚至国际长途号码，将会给企业带来巨大的损失且很难追查。最后是媒体流的侦听问题。模拟话机存在并线窃听的问题，当企业用户使用了数字话机之后，由于都是厂家私有的协议，很难通过简单的手段来侦听。但VoIP环境下，这个问题又被提了出来，如果有人在数据网络上通过Sniffer的方式记录所有信息并通过软件加以重放，会引起员工对话音通信的信任危机。
在使用的过程中还发现通话会延时，在这个通讯便捷的时代还碰到这样的状况有点恼人啊。延时是指话音从发起者到接收者所经过的时间，一般而言延时会引起语音会话过程的空白，带来语音的变形和会话的中断，延时的时长在100－200ms之间开始被收听者所察觉，使得会话不自然。建议的延时上限为150ms，若延时达到200ms则开始有严重的会话中断。
抖动，也叫做延时的变化，是指在一个VoIP呼叫过程中所有发送的数据包到达的时间差异。当一个数据包发送时，发送端在RTP报文头上增加一个时间戳；当在另一端被接收时，接收端同样增加另一个时间戳；计算这两个时间戳可以得到这个数据包的通路时间。如果在一个呼叫中包含不同的通路时间，则存在抖动。
我们公司目前增加的VoIP电话，相关的网关、网守，VoIP接入设备（Tonfree 品牌的）单独的外网专用的IP address,4外线4内线的，想我的设计也是符合VoIP基本组网规定的，但以上谈到的问题都出现了，接一通电话的成功率只为50%左右，并且通话声音比较小，时常断续，很是费劲，就象信号不好的手机之间的通话。没有耐心的人是不喜欢用的，另外内线的设置让盗打的情况也会发生。
五、结束语
在这项技术研发伊始，开发者期望它作为传统长途电话的一种廉价的替代方式，因此并未太多在意安全问题；同时，VoIP技术也是跟随着整个网络市场的发展而发展，太多不同厂家和产品的同时存在导致一时无法提出一个统一的技术标准；VoIP的基础还是IP网络，开放的体系构架不可避免受到了来自网络的负面影响。
至此，我的文章也要结束了，最初我也查了很多VoIP相关的资料，评估了公司使用VoIP电话会为公司节省多少电话费用，几个月可以将初期投入回收回来，但是使用以后，有点让人失望，以上提到的问题源源不断的出现，现在几乎没有在用。问题很明显，市场上现有的VoIP推广设备、还是Sales服务、应运商服务都是不规范和健全的，就是说技术和实现推广上都还有很大的空间或是障碍，所以我认为今后的研究方向可以就针对其技术推广和赢得市场认可上加油！
参考文献：
[1][芬]波克申科（Poikselka / M.）等编，《移动领域的IP多媒体概念和服务》2004年.
[2][美]UYLESS BLAC注，温斌等译《VOIP：IP语音技术》，机械工业出版社2000年.
[3]许培文，蒋亮注《软交换及其管理技术》，机械工业出版社2006年.
[4]糜正琨，《IP网络电话技术》，人民邮电出版社.
作者简介：
史学霞，女，在职攻读硕士，研究电子与通信技术等。