ＩＰ网的网络电话

 Iｐ网（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ也是其中之一）是一个全交换型的数据网，目前主要用于数据交换。话音经过抽样和量化可以成为数字信号，把它打成包在ＩＰ网中传送，这就是ＩＰ网的网络电话的雏形。显然，简单的ＩＰ电话是ＩＰ网上诸多应用的一种自然引伸。最简单的ＩＰ电话。

    这里ＩＰ电话终端一般是一台带有声卡及相应软件的微机，或者是具有相同功能的专用设备。在这种模式下，要能随时进行通信，双方的ＩＰ地址必须是静态ＩＰ地址。

    由于ＩＰ地址很紧张，网上的绝大部分用户不可能获得静态ＩＰ地址，他们可以获得的只能是动态ＩＰ地址，也就是说，用户在使用时只能临时被分配给一个ＩＰ地址，使用完毕即收回这个地址，供另外的用户使用。因此，图１所示的这种简单的ＩＰ电话只能应用在一个很窄的领域，在更大的范围内（对大量的拨号接入用户）是不能用的。为了能进一步推动ＩＰ电话的应用，可在图１的基础上作一些修正，这样，适合于动态ＩＰ场合的ＩＰ电话就出现了。它采用ＩＰ电话服务器、回叫技术等。其基本思路是设法将一方的动态ＩＰ地址传向对方，以便双方能建立连接。

    以上可以认为是ＩＰ电话发展的第一阶段，这个阶段从技术上来说没有什么难度，对网络也没有任何要求，网络唯一要做的事是“尽力而为”，因而话音质量是没有任何保证的，网络空闲时，话音质量可以很好，而网络忙时，可能根本就打不通或话音断断续续。到目前为止，第一阶段的工作已基本完成，也可以实用。以后的工作只是作进一步改进，以获取更好的通话质量，使用起来也更方便。

    目前正进行的工作是ＩＰ电话发展的第２阶段。这个阶段的主要目标是利用普通电话机，通过ＩＰ网进行普通电话机之间的通信。

    普通电话机经由普通电话网拨号接入。由于普通电话机没有接入ＩＰ网的能力，它要经由网关（ＧＷ）接入。网关将模拟电话信息转换成数字信息，经过ＩＰ网传向对端普通电话机所在的网关；对端网关将数字信息还原为模拟话音，传给电话机，从而实现用普通电话机经由ＩＰ网实现端对端的通信过程。这也可称为第２类ＩＰ电话。而ＩＰ网上的ＩＰ电话与普通电话机之间的通话，属于第３类ＩＰ电话。

    第１类ＩＰ电话是现有ＩＰ网信息服务的一种变形，它应属于信息服务范畴；第２类ＩＰ电话是普通电话之间的通话，最适合于公用电信网运营者来经营；第３类ＩＰ电话，特别是ＩＰ网中电话对普通电话这种形式对计算机网用户是一种很好的通话途径，它将大量分流电信的长话业务。

    从技术上讲，ＩＰ电话是ＩＰ网上多媒体会议的一种简化形式，各国已经研发的设备和正在研发的设备都是建立在ＩＰ网会议协议的基础上（如Ｈ．３２３、Ｈ．２２５、Ｈ．２４５等）。为了保证基本的通话质量，ＩＰ电话只适宜在可管理的ＩＰ网上开放，不适宜在不可管理的ＩＰ网上开放。

１ ＩＰ电话的组成

    ＩＰ电话系统除ＩＰ网外由６部分组成：电话机、ＰＳＴＮ、网关、管理终端、管理中心（管理服务器）和用户数据库。

    ＩＰ电话采取集中管理的办法，即ＩＰ电话系统的用户数据集中存放在用户数据库中。ＩＰ电话的用户接入论证集中在管理中心（管理服务器）中实现，用户数据的管理是采用分散受理、集中管理的模式。

    网关是跨接在电话网（本地电话网）和ＩＰ网之间的设备，它完成对电话网以及对ＩＰ网的接口，实现网间规程转换等。它的主要功能为：

.电话网的接口

.ＩＰ网的接口

.用户接入论证申请

.根据授权完成用户接续

.目标电话号码与目标ＩＰ网关地址映射

.呼叫建立与计时

.语音编码和打包

.语音的解码和解包

.呼叫的自动应答和呼出

.拆线并发送计费信息

.统计

.网络服务质量（ＱｏＳ）的测试

    管理中心为多层结构。上级管理中心可以管理下级管理中心，下级管理中心直接管理网关，下级管理中心还直接与用户数据库相连以完成用户接入论证、计费、用户数据管理授权、地址映射等。管理中心直接接在ＩＰ网上，与管理终端构成浏览器／服务器（Ｂ／Ｓ）模型，管理中心为服务器，管理终端为浏览器，以完成用户数据资料和网关资料的增、删、改工作。它的主要功能为：

.用户的接入论证与授权

.地址映射

.计费结算

.用户数据资料的管理

.网关数据资料的管理

.统计

２ ＩＰ电话的ＱｏＳ问题

    影响ＩＰ电话系统ＱｏＳ的因素有：比特差错率、包的丢失率和时延。

这些因素产生的主要原因有网络的传输差错及网络的拥塞。在ＩＰ网中又以后者为其主要原因。

２．１ 话音质量对时延和丢包的要求

    ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．１１４建议提出语音通信的单向时延门限为４００ｍｓ。在实际应用中，当话音时延达到４００ｍｓ时，即使完全没有回音，已有１０％的人感觉到通话困难；话音时延达６００ｍｓ时，被认为是不可接受的交谈质量，人们对时延的满意度。

    对于ＩＰ包的丢失，典型的语音编码可以允许包丢失率为３％；采取一些特殊措施后，包丢失率为８％～１０％尚可容忍。ＩＰ语音的ＱｏＳ。

２．２ ＩＰ网中传输语音分组存在的问题

（１）分组时延

    典型的分组时延包含两个分量：固定时延和可变时延。固定时延来自分组传输时延（为了减少分组时延，每秒钟传２０～４０个分组，即每个分组时延为２０～５０ｍｓ）和处理时延（语音编解码过程的时延一般为３０～１００ｍｓ）。固定时延在当前技术下基本上是固定的，即５０～１５０ｍｓ；可变时延来自网络中ＩＰ包在经过各路由器时的处理、包排队的时间，这与经过的路由器个数和忙闲程度有关（在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ中，经过的路由器可以为２～３０个甚至更多），因而是可变的。其时延最长超过５００ｍｓ，对语音影响很大。

（２）抖动

    分组传输中的抖动也是严重影响实时ＩＰ传输的。有效改善分组传输抖动的方法是增加接收端的缓存，但这样做的实际效果又增加了接收端的处理时延。

（３）分组丢失

     在网络中分组丢失达到一定百分数就会影响话音质量。影响网络分组丢失的原因有：

.    传输损伤：网络中传输设备的物理问题产生的传输损伤，可导致分组丢失。

.    超值时延：如果一个分组在传输过程中超过了“生存期”的值，该分组将丢失，从而也产生传输损伤。

    .拥塞：ＩＰ网中的分组是一“跳”一“跳”的传输的，如果负载过重，在路由器中通向某一目的地的队列过长，队列就会溢出构成网络拥塞，从而造成分组丢失。

语音在ＩＰ网中采用用户数据报协议（ＵＤＰ）传送，由于上述原因产生的分组丢失就会造成语音质量的下降。一般来说，语音传输中分组丢失率为３％～５％是可允许的。

 （４）网络路由的不对称性

    在ＩＰ网中，两点之间的路由可以是不相同的。如有Ａ、Ｂ两点，从Ａ点到Ｂ点的路由不一定是一样的，这就称为网络路由的不对称性。路由的不对称性将造成不同方向上的不同网络时延，这将会影响通话双方的感觉。

３ ＩＰ电话成本分析

    ＩＰ电话的成本包括国内接入、国际交换、国际传输部分。其中，国际交换的成本和传统电话基本相当；由于ＩＰ电话采用了语音压缩编码方案和统计复用方式，因此每条话路占用的传输带宽较传统电话要节省，而国际传输成本在国际电话成本中所占比例已经相当小，因此国际传输成本虽然有所下降，但对降低ＩＰ电话成本的贡献并不是很大。

    ＩＰ电话和传统电话成本相差较大的地方主要在于以下两个方面：第一，ＩＰ电话不受国际结算价的限制。目前各国基本上并没有将ＩＰ电话纳入传统电话管制范畴，因此在ＩＰ电话成本中没有国际结算价这一部分，而这部分成本在传统国际电话成本中所占比例较大；第二，由于ＩＰ电话目前并没有纳入传统电话管制范畴，因此不需要承担普遍服务的义务，也就不需要支付本地接入费用，或仅需支付较少的接入费用，在成本构成上就占有一定的优势 。随着ＩＰ电话对传统国际电话造成的压力不断增加，必然导致国际结算价体系的变革，其趋势就是国际电话价格不断下降。另一方面，随着ＩＰ电话的发展，各国对它的管制也会加以考虑，如收取本地接入费等，这将导致ＩＰ电话成本上升。以上两方面的因素  将使ＩＰ电话和传统电话之间的价格差距变小甚至接近。

    目前，ＩＰ电话的价格不能反映考虑了诸多其它费用的实际成本，是一种“商业炒作”价格，是一种“时间差”的产物。由于它不是反映ＩＰ电话实际情况的价格，将会造成一个假象，以致造成对决策的误导，因此这个问题应引起电信主管部门的高度重视，宜尽早全面核算ＩＰ电话的实际成本，据此确定ＩＰ电话的价格，以避免ＩＰ电话与传统电话之间可能的价格战，造成电信企业内或企业间的过度竞争，使国家利益受损。

    ＩＰ电话是一项新技术，目前尚处于技术发展的初级阶段，中国应密切注意技术的发展，积极进行跟踪研究和试验。

（收稿日期：１９９９－０４－０８）

[摘要] 文章在介绍ＩＰ电话概念及其相关组成的基础上，探讨了时延和丢包对ＩＰ电话语音质量的影响，并分析了ＩＰ电话的成本问题。

[关键词] ＩＰ网 ＩＰ电话 丢包 时延

[Abstract] Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎ-ｃｅｐｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｈｏｎｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｉｆｆｅｒ-ｅｎｔ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｐａｃｋａｇｅ ｌｏｓｓ ｔｏ ｔｈｅ ｖｏｉｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｈｏｎｅ，ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｈｏｎｅ．

[Keywords] ＩＰ ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｈｏｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ ｌｏｓｓ Ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ