基于IP的话音（VoIP，Voice over IP）通信业务，简称IP电话，是随着IP技术的发展而出现的，它打破了话音只有经过传统PSTN通信的限制，成为了一种新的话音通信业务。
一、VoIP业务的三个发展阶段及特征
VoIP是最早规模应用的分组业务网络，可以分为以下三个发展阶段：1996年到1999年是VoIP发展的第一阶段；1999年到2005年是VoIP发展的第二阶段；从2005年开始是VoIP发展的第三个阶段，目标是向NGN演进。各阶段的主要特点如下表1所示，其中第三阶段的十个特征也就是向NGN业务网演进过渡必须解决的十大问题。
表 1：VoIP业务的三个发展阶段及特征
二、IP电话的四种通信方式
由于传统PSTN的广泛存在性等历史渊源，在相当长的一段时间内，新兴的IP电话系统要充分发挥其优势，就必须考虑与PSTN的互通问题。这就要求IP网与PSTN交换机之间配置IP电话网关，以实现媒体流与控制信令的互联互通。这样IP电话就有了四种通信方式，详见下图2。现分别介绍如下：
图 2：IP电话的四种通信方式
1、PC到PC：
这是初期采用的一种方式，它以多媒体技术为基础。它利用IP地址进行呼叫，通过语音压缩、打包传送方式，实现因特网上PC机之间的实时话音传送，话音压缩、编解码和打包均通过PC上的处理器、声卡、网卡等硬件资源完成，这种方式和公用电话通信有很大的差异，且限定在因特网内、所以有很大的局限性，仅适合于网络爱好者个人使用不能作为公共电话服务的手段推广使用。早期的Internet Phone就是此类产品的代表，如图2（a）。
2、电话到PC与PC到电话：
对于电话到PC，或是PC到电话的情况，是由网关来完成IP地址与电话号码的对应和翻译，以及话音编解码和打包。作为主叫方的计算机必须上网，而被叫方使用普通的电话机即可。通话时，主叫方登录到与对方电话网相连的IP电话网关服务器。主叫方的呼叫信号通过Internet到达服务器后，自动转接到被叫方的电话上。建立起链路后，双方即可和普通电话一样交谈。运行软件时，要预先登记用户名、口令及对方的电话号码。而且，要使用它，通常需预付一定的费用或提供信用卡号码。见图2（b）。
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3、电话到电话：
这种形式出观的比较晚，是使用最简便、最容易被人们接受的方式，也是技术背景最复杂的一种。如今，这种产品种类很多，实际性能差别也很大。其中最主要的形式是利用IP电话网关服务器进行通话。网关服务器一端与Internet相连，另一端与当地的公用电话网相连。用户不需要申请Internet账户，打电活时，拨一个特殊电话号码（引入号）即可连到服务器。直接输人对方的电话号码，服务器收到被叫号码后，通过Internet与被叫方当地的相关服务器建立连接。对方服务器收到呼叫后立刻连通本地被叫电话号码。见图2（c）。
从现行IP电话的规状和发展趋势看，基于IP电话网关服务器的IP电话技术对于用户来说是最便捷的方式，是IP电话发展的最佳途经。在IP电话的技术实现过程中，主要采用了新的设备一电话网关服务器，使长途电话通信由传统的电路交换发展到通过Internet的包交换方式，只要通过普通的电活机就可以使用Internet上提供的电话服务，用户端操作和传统电话一样，非常简单和方便。
三、IP电话的基本实现过程
IP电话是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术，其基本通信实现过程如下：
1、语音的数字化：
这是IP电话的第一步工作，如果用户使用的是计算机，那么数字化就在计算机里进行了；如果用户使用的是模拟电话，那么通过接入网络将语音传到数字交换设备上，然后在利用PCM之类的技术来对语音进行数字化。
2、数据压缩：
数据压缩是用来排除没用的信号，并对数字化后的语音信号进行压缩（如果使用的是ISDN终端，通过ISDN作为接入，工作过程就从这一步开始）。这一步又分两个阶段：一是系统分析数字化后的信号，判断信号里包含的是语音、噪声还是语音空隙，然后丢掉噪声和语音空隙信号，这要求系统具有判断语音、噪声和语音空隙信号的能力，并将噪声和语音空隙信号丢掉而将语音发送出去。二是用复杂的算法将经过处理后的语音数字信号进行压缩，CODEC（编解码器）是这一过程的关键部件。
3、数据打包：
信号（也可称之为数据）被压缩后，就需要对它进行打包，加进一些协议信息。在收集语音数据的处理过程中需要一些存储时间（也称时间延迟），因为将语音数据发送到IP网络之前必须先收到一定数量的语音数据。在对信号进行编码及压缩过程中，也需要一定的时间来对数据进行存储，从而也产生了一定的时间延迟。协议信息被加入包中是为了更好地保障完成数据的传输过程。例如，每个包需要包含一个目的地的地址信息，一个包的顺序号（以防各个包不按序到达目的地），以及数据校验信息。由于IP协议是为各种不同的网络的互联而设计的，与专用网相比它含有许多复杂的处理过程，它要求将一个包封装到另外一个包中，而且数据在传输的过程中还要经过再打包、重寻址和重新封装等过程。
4、解包及解压缩：
当每个包到达目的地主机（网关、服务器或用户计算机终端）时，要检查该包的序号并将其放到正确的位置，然后用一个解压缩算法来尽量恢复原始信号数据，这时通过利用时钟同步以及时延处理技术来填充由发送端处理过程中而导致的空缺。由于各个包在传输过程中经过了不同的路由，所以它们到达目的地的顺序有很大差别。因此，接收端要将先到达的包放到缓冲存储器里一段时间，等待后达到的包，等待时间的长短要根据网络的拥塞情况而定。
5、语音恢复：
目前，IP电话主要应用于Internet上，是Internet上的一个增值业务。由于Internet是一个开放的网络，再者由于它的带宽还不够宽，尤其在网络恶化的情况下，在传输过程中很大部分包会被丢失或被延迟传送，这些丢弃、延迟和被破坏的包是导致语音质量下降的根本原因。按Internet传统纠错机制，接收端如果收到错误的数据包就将其丢弃并请求重传，因此用户最终收到的数据与原始发送的数据是完全一祥的。由于IP电话业务是一种对时间敏感的业务，即实时进行业务，不能使用重传机制，需要专用的检错和纠错机制来再造声音和填补空隙，这就需要接收端存储接收到的一定数量的语音数据，然后使用一种复杂的算法来“猜测”丢失包的内容，产生新的语音信息，从而提高了通信的质量。因此，接收端听到的语音与发送端发出的语音并不完全一样，其中一部分信息是由IP电话系统“再造”的。
四、VoIP系统的组成
目前电信IP电话系统一般由IP电话终端、网关（Gateway）、关守（Gatekeeper）、网管系统、认证计费系统等几部分组成。
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五、IP电话与传统电话的比较
IP电话与传统电话相比较，有许多不相同的地方。语音传输的媒介是完全不同的，IP电话的传输媒介为Internet网络，而传统电话为公众电话交换网。它们的交换方式也是完全不同的，IP电话运用的是分组交换技术，信息根据IP协议分成一个一个分组进行传输，每个分组上都有目的地址与分组序号，到目的地后再还原成原来的信号，而且分组可以沿不同的途径到达目的地，而传统电话用的是电路交换的方式，它没有IP电话交换的这些功能。下表5-1总结了IP电话与传统电话在不同方面的差别；下表5-2给出了IP电话从占用信道或带宽、费用和话音质量三个方面的特点。
表 5-1：IP电话与传统电话的比较
表 5-2：IP电话从占用信道或或带宽、费用、话音质量三个方面的特点
六、VoIP语音特性对网络性能的一般要求
语音在IP网络上的传送，不同于传统PSTN语音传输，它是采用语音编码方式，将模拟话音数字化并打包后采用尽力投送的IP包传送机制，通过IP网络传送到接收端，接收端收集数据包后语音解码得到模拟话音。此外VoIP也与传统的网络应用有许多的不同，例如，像FTP文件传输方式尽可能地占用网络带宽去快速地传送文件；而ERP应用程序则发送较少的数据，但是却在发送者和接收者之间频繁地交互数据流。相反，VoIP只占用很少的网络带宽，但是它不能容忍网络的延时和变化。即使VoIP业务和传统数据业务在同一网络中实现，语音流和数据流也不能被同一方式处理，具体原因详见下表6-1所述的4个方面。
表 6-1：语音流和数据流也不能被同一方式处理的原因
目前，大部分网络并没有准备好为端到端的VoIP实施提供像PSTN一样的语音质量和可靠性。现存的VoIP网络主要实现了IP中继，提供两个远距离的PSTN的廉价长途连接。下表6-2所述的两个主要VoIP的语音特性反映对网络性能的具体需求。由此可见语音在IP网络上的传输需要考虑许多不同于传统电话网络和传统数据网络的因素，所有这些特性因素都将制约到VoIP的语音质量。
表 6-2：VoIP的语音特性反映对网络性能的具体需求
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