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下一代VOIP協(xié)議探討

2005/09/27

1、引言

　　對話(huà)音通信仍是贏(yíng)利先鋒軍的中國通信業(yè)來(lái)說(shuō)，VoIP真正給中國的傳統通信帶來(lái)了一次革命，它吸引了大量的用戶(hù)，已經(jīng)具有一定的市場(chǎng)規模，但是安定之后求發(fā)展也是硬道理，一方面運營(yíng)商需要更多的盈利空間，另一方面用戶(hù)需要有更個(gè)性化、更多樣的業(yè)務(wù)，因此下一代VoIP的發(fā)展方向就需按照業(yè)務(wù)個(gè)性化和多樣性的特點(diǎn)發(fā)展。選擇什么樣的技術(shù)來(lái)支持這些特點(diǎn)是關(guān)鍵，目前可用來(lái)實(shí)現VoIP的協(xié)議有H.323，SIP，Skype，H.248，MGCP等，本文就在分析目前存在的幾種VoIP網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的基礎上。研究和對比了各種VoIP協(xié)議的特點(diǎn)，以及構建部署下一代VoIP需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

2、VoIP協(xié)議介紹

　　2.1　H.323協(xié)議簇

　　國內原有的VoIP網(wǎng)絡(luò )幾乎全部基于H.323協(xié)議簇構建的，H.323協(xié)議簇是ITU-T為基于分組的多媒體通信系統，主要是視頻會(huì )議系統設計的，應該說(shuō)H.323協(xié)議簇在中國的VoIP業(yè)務(wù)中得到了很好的應用。之所以稱(chēng)作為“簇”是因為它并不是一個(gè)獨立的協(xié)議，而是由多種協(xié)議組成，包括H.225，H.245，RTP，RTCP等協(xié)議。

　　基于H.323協(xié)議簇的IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )主要由網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)守以及后臺認證、計費等支撐系統組成，網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)守是組成VoIP系統的關(guān)鍵設備，網(wǎng)關(guān)是完成協(xié)議轉換和媒體編解碼的主要設備，而網(wǎng)守則是完成網(wǎng)關(guān)之間的路由交換、用戶(hù)認證和計費的控制層設備。

　　應該說(shuō)，基于H.323協(xié)議簇的VoIP系統本身就是從電信級網(wǎng)絡(luò )的角度出發(fā)的，它有著(zhù)傳統電信的各種優(yōu)點(diǎn)，比如易于構建大規模網(wǎng)絡(luò )、網(wǎng)絡(luò )的可運營(yíng)可管理性較好、不同廠(chǎng)商設備之間的互通性好等，然而這種基于H.323的IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )在部署和實(shí)施的時(shí)候也帶來(lái)一些問(wèn)題：

　　(1)協(xié)議過(guò)程復雜，設備成本高，投資建設成本高，導致了假I(mǎi)P電話(huà)(就是用已有的PSTN冒充IP電話(huà))的出現。

　　(2)網(wǎng)關(guān)之間一旦獲知彼此的路由信息，便可以直接通信，運營(yíng)商無(wú)法收取通話(huà)費用，滋生了一些非法IP電話(huà)經(jīng)營(yíng)者。

　　(3)協(xié)議擴展性較差，到目前有停止不前的感覺(jué)。IP電話(huà)從業(yè)務(wù)開(kāi)展以來(lái)一直是單一的業(yè)務(wù)形式，就是簡(jiǎn)單的打電話(huà)，通則通話(huà)，不通則掛機或等待重撥，因此運營(yíng)商的業(yè)務(wù)開(kāi)展需要更豐富的業(yè)務(wù)形式。

　　2.2　SIP協(xié)議

　　在下一代網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)摸索中，SIP(會(huì )話(huà)初始協(xié)議)協(xié)議越來(lái)越引起業(yè)界的關(guān)注，該協(xié)議由IETF的SIP工作組制定。1999年出了第一版本，2002年又在第一版本的基礎上修訂并完善出了第二版。它是用于建立、修改和終止IP網(wǎng)上的雙方或多方的多媒體通信的應用層控制協(xié)議，最初只是有一些小的廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)和使用SIP協(xié)議在企業(yè)的小型網(wǎng)絡(luò )中提供電話(huà)業(yè)務(wù)，自第二版本發(fā)布以來(lái)，SIP協(xié)議得到了更多更廣泛的應用，基于該協(xié)議開(kāi)發(fā)的系統，用戶(hù)終端無(wú)論在何處接入互聯(lián)網(wǎng)，都可以通過(guò)域名找到其歸屬的服務(wù)器進(jìn)行語(yǔ)音和視頻通信。自3GPP在Release5的IMS(IP多媒體子系統)中宣布以SIP為核心協(xié)議，ETSI又在其N(xiāo)GN體系中采用了IMS以來(lái)，SIP協(xié)議一下子成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

　　(1)SIP協(xié)議的特點(diǎn)

SIP協(xié)議是基于文本方式的協(xié)議。由于這種方式便于理解且實(shí)現簡(jiǎn)單，深受設備開(kāi)發(fā)商歡迎。
　　
SIP協(xié)議考慮并支持用戶(hù)的移動(dòng)性。SIP協(xié)議定義了注冊服務(wù)器、重定向服務(wù)器等不同的功能，當用戶(hù)的位置發(fā)生變化時(shí)，其位置信息將隨時(shí)登記到注冊服務(wù)器。

SIP協(xié)議采用了HTTP協(xié)議Client-Server的消息處理方式。這種Client-Server的關(guān)系不固定，其工作方式對等，當A向B發(fā)送請求消息時(shí)，A作為Client，B作為Server。反之，當B向A發(fā)起請求時(shí)它們之間的Client-Server關(guān)系又相反。

SIP消息本身就具有一定的定位能力。SIP消息頭中caller@caller.com這種域名的標識方式可包含用戶(hù)號碼信息、位置信息、用戶(hù)名及其歸屬信息等，是SIP消息表述方式的一大優(yōu)點(diǎn)。

SIP協(xié)議可與其他很多IETF協(xié)議集成來(lái)提供各種業(yè)務(wù)(如SDP，RSVP，RTSP，MIME，HTTP等)，使SIP協(xié)議在業(yè)務(wù)的實(shí)現方面具有很大靈活性。

SIP協(xié)議具有Forking(分路)的特征，使得SIP協(xié)議實(shí)現一號通一類(lèi)的業(yè)務(wù)非常方便。
　　
SIP協(xié)議的可擴展性較強。自發(fā)布以來(lái)根據業(yè)務(wù)需求和一些特征要求擴展定義了多個(gè)新消息，消息擴展時(shí)其前后兼容性較好。

SIP協(xié)議所定義的終端具有一定的智能性。

　　從上述特點(diǎn)看來(lái)，SIP協(xié)議本身在消息發(fā)送和處理機制上具有一定的靈活性，使得用SIP協(xié)議可以很方便地實(shí)現一些VoIP的補充業(yè)務(wù)，比如各種情況下的呼叫前轉、呼叫轉接、呼叫保持、Presence、即時(shí)消息等業(yè)務(wù)；由于SIP協(xié)議是基于會(huì )話(huà)定義的用來(lái)建立、修改和終止IP網(wǎng)上的多媒體會(huì )話(huà)的宗旨，它可以很靈活地與其他多種協(xié)議集成，通過(guò)集成其他應用層協(xié)議，可以提供更多的增值業(yè)務(wù)。就其本質(zhì)而言，SIP協(xié)議與目前最大的IP網(wǎng)——互聯(lián)網(wǎng)有著(zhù)密不可分的近親關(guān)系，這一點(diǎn)使得SIP協(xié)議更貼近下一代網(wǎng)絡(luò )的IP化的總趨勢。

　　(2)SIP協(xié)議存在的不足

沒(méi)有充分考慮目前IPv4網(wǎng)絡(luò )中大量存在的NAT、防火墻設備的影響，在業(yè)務(wù)開(kāi)展使用時(shí)存在無(wú)法穿越NAT和防火墻的問(wèn)題。

網(wǎng)絡(luò )整體架構沒(méi)有明確的規定，在規劃大規模的網(wǎng)絡(luò )時(shí)仍有很多問(wèn)題需要考慮(如采用什么樣的網(wǎng)絡(luò )架構、整網(wǎng)的運營(yíng)管理方式等)。

盡管協(xié)議仍在不斷擴展，但是具體的可用于指導設備開(kāi)發(fā)和網(wǎng)絡(luò )建設的規范還沒(méi)有，這可能會(huì )給互通帶來(lái)一定的影響。

　　2.3　Skype協(xié)議

　　Skype是一個(gè)公司的稱(chēng)呼，由于它采用了私有的協(xié)議，因此也稱(chēng)作Skype。Skype的出現無(wú)疑給傳統電信帶來(lái)一股強烈的沖擊波，它一出現便廣為流傳，截至2005年3月，Skype全球用戶(hù)已達2900萬(wàn)人，每天增加的會(huì )員有15.5萬(wàn)人，而到3月14日為止，Skype在全球的通話(huà)量累計已經(jīng)達到60億分鐘。　　(1)Skype的優(yōu)點(diǎn)

由于Skype使用P2P原理傳輸語(yǔ)音，使得Skype沒(méi)有擴展服務(wù)器、管理龐大用戶(hù)群的擔心，用戶(hù)增長(cháng)很快。Skype的商業(yè)計劃一直是免費提供基本服務(wù)，對增值服務(wù)收費。

Skype可以很好地支持用戶(hù)的移動(dòng)性，用戶(hù)不必支付昂貴的漫游費用。

Skype采用了能夠輕松通過(guò)NAT/防火墻的機制，對已有的IPv4的網(wǎng)絡(luò )不提出任何要求。

Skype采用的語(yǔ)音編解碼算法具有較高的效率。再加上其P2P的工作原理，通過(guò)個(gè)人用戶(hù)中轉數據流，以及高效的路由方式，這些都使得網(wǎng)絡(luò )時(shí)延大大減小。保證了通話(huà)質(zhì)量。

　　(2)Skype的缺點(diǎn)

在Skype到固定電話(huà)或者Skype到手機的通話(huà)中音質(zhì)總是有很?chē)乐氐穆曇羰д娆F象出現，影響了Skype到固定電話(huà)或手機的通話(huà)質(zhì)量。

網(wǎng)絡(luò )的無(wú)管理性使得它只能通過(guò)免費的方式走向市場(chǎng)，企業(yè)用戶(hù)也會(huì )因為擔心它的安全隱患而不采用Skype等。

　　Skype的理念很可能給傳統的電信市場(chǎng)帶來(lái)突破性的變革，傳統電信運營(yíng)商決不可忽視其挑戰。

　　2.4　H.248和MGCP協(xié)議

　　H.248和MGCP不能成為獨立的VoIP協(xié)議，只是在軟交換的網(wǎng)絡(luò )中有所應用，由于H.248比MGCP定義了更多的特征和數據包，它能夠更好地支持多媒體業(yè)務(wù)，因此有取代MGCP的趨勢。可以說(shuō)，這兩種協(xié)議，尤其是H.248將作為下一代VoIP的輔助或邊緣協(xié)議在網(wǎng)絡(luò )中存在。

3、下一代VoIP的考慮重點(diǎn)

　　雖然IP電話(huà)的開(kāi)展吸引了大量用戶(hù)，但是其低廉的價(jià)格使得運營(yíng)商的盈利空間變小，運營(yíng)商必須尋找新的收入增長(cháng)點(diǎn)，開(kāi)拓新的盈利空間。基于軟交換的技術(shù)是前期受關(guān)注最多的一種，基于軟交換的技術(shù)雖然考慮并能夠實(shí)現一些基于IP電話(huà)的補充和增值業(yè)務(wù)，但是總體來(lái)講它沒(méi)有什么創(chuàng )新，只是一個(gè)綜合，而且在很大程度上只是將電路交換域的思路搬到IP域，并沒(méi)有充分利用IP網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)。TISPAN提出的基于IMS的NGN網(wǎng)絡(luò )則是以SIP協(xié)議為核心通信協(xié)議的，現在還處于VoIP向下一代探索的過(guò)程中，關(guān)鍵在于結合已有的技術(shù)基礎和探索經(jīng)驗以及遇到的問(wèn)題，慎重做好下一代VoIP協(xié)議的選擇。

　　從VoIP協(xié)議的分析來(lái)看，H.323因為其復雜性而將逐漸被市場(chǎng)淘汰，盡管Skype無(wú)論在理念還是工作原理上都給人耳目一新的感覺(jué)，但是值得注意的是，用于和已有固定電話(huà)通信的SkypeIn和SkypeOut軟件一直使用SIP協(xié)議與公共交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )連接。也就是SIP協(xié)議是最有可能成為下一代VoIP核心協(xié)議的，但是正如前面所述該協(xié)議也有不足和不完善的地方，結合以往的經(jīng)驗和Skype對某些傳統通信理念的沖擊，下一代VoIP必須重點(diǎn)考慮下面幾個(gè)問(wèn)題：

　　(1)大規模網(wǎng)絡(luò )架構如何構建才能充分利用其通信協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)。

　　(2)如何提高效率以保證業(yè)務(wù)質(zhì)量(包括提高協(xié)議的路由效率、減小編解碼帶來(lái)的時(shí)延等)。

　　(3)如何保證業(yè)務(wù)穿越NAT和防火墻，是近期必須要考慮的一個(gè)很現實(shí)的問(wèn)題。

　　(4)如何在保證網(wǎng)絡(luò )的可運營(yíng)、可管理與終端智能化之間平衡，應該說(shuō)終端智能化是必然的趨勢。

　　(5)考慮用戶(hù)的移動(dòng)性，下一代網(wǎng)絡(luò )將是一個(gè)融合的網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)的移動(dòng)性是必須支持的特點(diǎn)。

　　(6)保證通信協(xié)議的可擴展性，隨著(zhù)用戶(hù)的不斷成熟，新的增值業(yè)務(wù)也將層出不窮，下一代VoIP協(xié)議必須具有很好的可擴展性，以滿(mǎn)足未來(lái)不斷增加的需求。

　　(7)采用什么樣的運營(yíng)模式，才能使用戶(hù)滿(mǎn)意、吸引更多的用戶(hù)，同時(shí)又給運營(yíng)商帶來(lái)更多的利潤，達到多贏(yíng)的目的，也是一個(gè)非常值得研究的問(wèn)題。

泰爾網(wǎng)

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