（管理科学与工程专业论文）基于互联网网元的ip电话成本研究.pdf

基于互联网网元的i p 电话成本研究l 摘要 电信业务的资费和定价是近年来信息产业和消费者关注的焦点之 一，电信业务的成本也是电信行业专家一直研究的问题，对管制和定价 都具有重要意义。 i p 电话利用国际互联网i n t e r n e t 为语音传输的媒介，从而实现语音 通信的一种全新的通信技术。但是目前市场上使用的大多数i p 电话都 在一定程度上利用了传统电话网，并不是完全意义上的i p 电话，本文 从i p 电话的发展趋势出发，研究全i p 化的i p 电话成本。 本文从i p 网网络成本代理模型出发，综合分析了全i p 化的i p 电 话的技术原理和实现过程，研究了了i p 电话的服务质量标准对i p 电话 占用带宽的影响，并用模拟的方法，测算出等效带宽的具体数值，最后 得出i p 电话成本函数，并利用实际数据对函数进行了仿真测算。考虑 到技术进步导致的成本下降，论文还进行了灵敏度分析。 根据测算可以得出如下结果：i p 电话北京地区的成本大约是2 3 8 元月，2 0 0 7 年中国电信固话业务综合a r p u 约为6 6 元水平( 含长途收 入) 。结论是：全面i p 化电话的成本有所下降，但是在网络技术和现状 成本没有颠覆性的革命下，全i p 化电话的完全成本并没有比传统电话 显著降低。这说明当前某些低价的i p 电话明显是搭便车，并未对其使 用的部分资源付费。在定价方面，由于交叉补贴的存在，如果宽带接入 业务有足够的盈利能力，则i p 电话可以按低盈利率定价；若宽带接入 业务没有足够的盈利能力，则i p 电话应该按高盈利率定价，否则，电 信企业没有足够的资金也没有积极性发展宽带业务。 关键词：i p 电话，网元，电信业务成本，成本函数，仿真 1 本论文得到国家自然科学基金项目7 0 4 7 3 0 0 6 “电信管制经济学基础：网络成本工程学模型研究”资助， 研究成果是该项目的扩展成果。 基于网元的i p 电话成本测算研究 北京邮i u 人学倾i ：学位论义 co s tr e s e a r c ho ni pp h o n eb a s e do nt h e i n t e r n e te l e m e n t s a b s t r a c t i nt h er e c e n t y e a r s ，t e l e c o m m u n i c a t i o n i n f o r m a t i o ni n d u s t r ya n dc o n s u m e r s a l s o ，t h e e x p e r t si nt h ei n d u s t r ya l lt h et i m ew h i c hh a s r e g u l a t i o n s e r v i c ep r i c ei so n eo fh o t s p o t si nt h e s e r v i c ec o s ti sap u z z l er e s e a r c h e db yt h e v e r ys i g n i f i c a n tt ot h es e r v i c ep r i c i n ga n d i pp h o n ei m p l e m e n t sv o i c ec o m m u n i c a t i o nt h r o u g hi n t e m e tm e d i u m h o w e v e r ，m o s t o fi pp h o n e p r o v i d e r si nt h em a r k e tt a k ea d v a n t a g eo f t h ep s t ni ns o m ee x t e n t ，s ot h e ya r e n o tc o m p l e t ei pp h o n e t h i st h e s i sr e s e a r c h e st h ec o m p l e t ec o s to fi pp h o n ew h i c hf u l l yu s e s t h ei n t e m e tt e c h n o l o g ya n dn e t w o r k f r o mh e a dt of o o t a c c o r d i n gt ot h et e c h n o l o g y d e v e l o p m e n tt r e n d s t h et h e s i s ，b a s e do nt h ei n t e m e tc o s tp r o x ym o d e l ，a n a l y z e st h et e c h n i c a lp r i n c i p l ea n d i m p l e m e n t a t i o no fi pp h o n et h a ti sv i at h ei n t e r n e tt o t a l l y , a n ds t u d i e st h eq o s se f f e c tt ot h e b a n d w i d t ho c c u p i e db yt h ei pp h o n e ，a n dc a l c u l a t e st h ed a t ao fe q u i v a l e n tb a n d w i d t h t h r o u g hs i m u l a t i o n s f i n a l l y , t h et h e s i sg e t st h ec o s tf u c t i o no fi pp h o n ea n do b t a i n st h e v a l u eo ft h ec o s to fi pp h o n ei np e rm i n u t ef r o mc a l c u l a t i n gt h ef u c t i o nw i t ha c t u a ld a t a c o n s i d e r i n gt h et e c h n o l o g yi n n o v a t i o na n dt h ec o s td e c r e a s i n g ，t h et h e s i s a l s od o e s s e n s i t i v i t ya n a l y s i so nt h ec o s to fi pp h o n e a c c o r d i n gt ot h es i m u l a t i o n s ，t h eo u t c o m ei st h a t ：t h ec o s to fi pp h o n ei sa r o u n d 2 3 8 y u a np e rm o n t hi nb e i j i n g ，a n dt h ec h i n at e l e c o ml t d ss y n t h e s i sa r p ui sj u s t6 6 y u a n p e rm o n t h ( i n c l u d i n gl o n g - d i s t a n c ei n c o m i n g ) i n2 0 0 7 s ot h ec o n c l u s i o ni st h a tt h e r ei s s o m ec o s td e c r e a s i n gb yt h ef u l l yp r o v i d e di pp h o n e ，b u tn os i g n i f i c a n td e c r e a s i n gt ot h e t r a d i t i o n a lp h o n ew i t h o u ti n t e r r u p t i v ei n n o v a t i o n t h a tm e a n ss o m ei pp h o n e sw i t hal o w e r p r i c ea r eh i t c h h i k i n gt h ep s t nw i t h o u tp a y i n gf o rt h e m a sf o rp r i c i n g ，b e c a u s eo ft h ee x i s to fc r o s s - s u b s i d i z a t i o nw h i c hm e a n si ft h e b r o a d b a n da c c e s ss e r v i c e sh a v ee n o u g hc o m p e t e n c et om a k ep r o f i t ，t h ep r i c eo fi pp h o n e s h o u l db em a d ea c c o r d i n gt ot h el o w e rr a t eo fr e t u m ；o t h e r w i s e ，t h ep r i c eo fl pp h o n es h o u l d b em a d ea c c o r d i n gt ot h eh i g h e rr a t eo fr e t u r n ，s ot h a tt e l e c o m m u n i c a t i o no p e r a t o r sh a v e m o n e ya n de n t h u s i a s mt od e v e l o pt h eb r o a d b a n da c c e s ss e r v i c e s k e yw o r d s ：i pp h o n e ，i n t e r n e te l e m e n t s ，c o s to ft e l e c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e s ，c o s t f u n c t i o n ，s i m u l a t i o n 基十网元的i p 电话成本测算研究 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：同期： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅 和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期： 北京邮电大学硕l 学位论文 第1 页共6 8 页 第一章i p 电话概述及发展现状 1 1i p 电话概述 i p 电话是按国际互联网协议规定的网络技术内容开通的电话业务，中文翻译 为网络电话或互联网电话，简单来说就是通过i n t e r n e t 网进行实时的语音传输服务。 它是利用国际互联网i n t e r n e t 为语音传输的媒介，从而实现语音通信的一种全新的 通信技术。 最初的i p 电话是个人计算机与个人计算机之间的通话。通话双方拥有电脑， 并且可以上互联网，利用双方的电脑与调制解调器，再安装好声卡及相关软件，加 上送话器和扬声器，双方约定时问同时上网，然后进行通话。在这一阶段，只能完 成双方都知道对方网络地址及必须约定时间同时上网的点对点的通话，在普通的商 务领域中就显得相当麻烦，因而不能商用化或进入公众通信领域。 作为新生事物，i p 电话在不断的发展变化，显示出强大的生命力和适应性。 第一阶段：即最初的从i n t e r n e t 上发展起来的，p c t o p c 的网上i p 国际长途电话。 这种廉价业务由于价格上的优势很快在网络上流行，并成为p c 桌面的一种重要应 用。 第二阶段：引入i p 电话网关，互通p s t n 网和分组网络，使得p c t o p h o n e 和p h o n e t o p h o n e 成为可能。目前，国内电信运营商开通的i p 电话，就是这一阶 段的产物。 第三阶段：出现可承载话音的综合交换机，传统p s t n 网向分组多业务综合交 换网平稳过渡。目前典型的产品有华为的c & c 0 8w e t 综合交换机、富士通的e c u b e 交换机、朗讯的7 r e 系统。与此类似，分组数据网中出现支持新型分组化话音用 户端( c p e ) 设备，如e pp b x 。 第四阶段：用户终端话音分组化的应用已经十分普遍。p c t o p c 的i p 电话经 历从p h o n e 。t o p h o n e ，p c t o p h o n e 的形式，又将轮回到p c t o p c 的形式。而此时 的电话终端已经不仅局限于p c ，还包括各种其他形式，如智能电话、可视电话、 手机、p d a 等等。同时，网络结构也将产生重大变革，业务和网络实现真正的分 离，服务提供商和承载运营商的分工会更加明确。电信运营将会变得更加开放，小 规模公司有更多的机会成为电信服务提供商，经营有自己特色的新型电信业务。 1 1 1 电话的技术原理及实现 从技术角度来看，i p 电话( 或者v o l p ) 是指：在整个语音通信过程中，部分或 全程采用分组交换技术，通过i p 网络来进行的语音传输。所以i p 电话的本质特征 在于分组交换技术。分组交换技术是i n t e r n e t 采用的体系结构，其核心是将要传输 的数据报文分成长度较短且具有标准格式的分组，并采用存储转发机制，有效降低 基于网元的i p 电话成本模型研究 北京邮f u 人学倾，l ：学位论文 第2 页共6 8 页 数据传输过程中的网络时延，满足数据传输和交换的要求。i p 电话网络也采用相 同的技术，它是建立在i p 技术上的分组化、数字化传输技术，其基本原理是：把 普通电话的模拟信号转变为数字语音信号，通过语音压缩算法对语音数据进行压缩 编码处理，然后把这些语音数据按i p 等相关协议进行打包，通过i p 网络把数据传 输到目的接收端，再把这些语音数据包重新装配，经过解码解压处理后，恢复成原 来的模拟语音信号，从而达到用i p 网络进行语音通信的目的。 1 1 1 1i p 电话的系统结构 由于i p 电话是i p 网络上的语音应用业务，所以i p 电话系统是由多个网络组 件构成的，主要包括：终端设备( t e r m i n a l ) 、网关( g a t e w a y ) 、网守( g a t e k e e p e r ) 和网 管服务器及计费服务器。其典型的基本结构如下图所示。2 图1 1i p 电话公众网 ( 1 ) i p 电话终端设备 终端设备是面向用户连接i n t e r n e t 网络、为用户提供语音通信功能的用户端设 备，包括普通终端和i p 终端两大类。普通终端只有模拟语音信号的处理能力，如 传统的电话机，在i p 语音通信中，只作模拟信号的收发传输；i p 终端不但具有模 拟语音信号处理的能力，同时具有i p 网络语音数据包的收发转换和处理能力，它 是i p 电话系统的重要组成部分。 ( 2 ) i p 电话网关 l 孙典博等，“影响i p 电话话音质量的主要因素及相关技术”，高技术通讯，2 0 0 i 6 ，p 1 0 3 p 1 0 6 基于网元的l p 电话成本模型研究 北京邮电大学硕卜学位论文第3 贞共6 8 贞 设在各地的网关由一个独一的i p 地址表示，它是架通两种通信传输方式的一 座桥梁，是i n t e m e t 上的“交换局”，以实现远程电话问的互联和通信。在一边， 网关连接传统的电路交换网( c i r c u i t s w i t c h e dn e t w o r k ) 如公共交换电话网 ( p s t n ) ，可和外部的任意一部电话通信。在另一边，网关连接分组交换网( p a c k e t s w i t c h e dn e t w o r k ) 如i n t e r n e t 、i n t r a n e t 等，可和接入网络的任意一台计算机通 信。在整个i n t e r n e tp h o n e 系统中，网关分布在世界各地，处理当地的p s t n 网与 i n t e r n e t 的接入和转换理。 网关接收标准电话信号，经数字化与大幅度地压缩后， 使用i p 协议进行分组送到i n t e r n e t ，找出传输路由，通过i n t e r n e t 发往目的地。反 之，接收i n t e r n e t 传输过来的数据分组，并转往电话网络系统。接入和转出电话网 络系统可同时进行，实现全双向通话。 ( 3 ) i p 电话网守 网守是多点i p 电话系统组成的主要组件，相当于网络中的智能集线器，它把 各个终端及网关智能地结合在一起，进行统一的管理、维护、配置和开发。网守具 有呼叫控制、地址翻译、带宽管理、拨号计划管理、网络管理和维护、数据库管理 和集中化帐务及计费管理功能。网守是整个i p 电话网络的中心，担负着网络管理 的任务。网守提供的管理功能有拨号方案管理、安全性管理、集中帐务管理、数据 库管理和备份、网络管理等。 ( 4 ) i p 电话网管、计费及增值业务服务器 管理服务器是为网络管理人员提供的一种管理工具，采用开放式结构。i p 电 话的网络管理人员可以通过它对各种组件进行管理，管理的功能包括设备控制、参 数配置、端口配置、状态监测、拨号方案设置、负载均衡、鉴权及安全管理等。计 费服务器主要是利用网守提供的标准及开放的数据接口，收集用户每一次呼叫产生 的详细记录并上传到本地数据库，形成计费信息。通过对计费信息的整理，自动生 成计费清单并为用户提供收费单据。除了语音通信业务外，也可以利用i p 电话网 来提供一些增值业务，增强i p 电话的竞争实力，充分发挥i p 电话网的效益。3 根据i p 电话的发展趋势，本文研究的i p 电话是全i p 话以后的i p 电话，即不 与p s t n 发生关系，仅仅是由i p 网络连接终端与终端。 1 1 1 2i p 电话的关键技术 ( 1 ) 静音抑制及舒适噪音生成技术 静音抑制技术是指检测通话过程中的安静时段，并在这些安静时段停止发送语 音数据包。大量的统计分析表明，在一路全双工电话交谈中，只有在三分之一的时 间内信号是活动或有效的，当一方在讲话时，另一方在接听，而且讲话过程中有大 量时间的停顿。通过静音抑制技术，可以节省大量的网络带宽以用于其它语音或数 据通信。采用静音抑制控制时，通话终端双方在不讲话时，由于没有数据发送和接 3 李建锋，i p 电话的实现及其关键技术，山西电子技术，2 0 0 6 0 6 ，p 2 8 - p 3 0 基于网元的i p 电话成本模型研究 北京邮i 【1 人学倾l ：学位论文 第4 页共6 8 负 受，因此终端中没有任何声音，这与接听传统电话静音期间的效果完全不同。为了 满足人们长期使用传统电话形成的这一条件反射，般在静音期间由终端通过舒适 噪音生成技术产生固定电平的舒适噪音送给受话器。静音抑制和舒适噪音生成技术 一般通过编解码器中的语音活动性检测( v a d ) 电路来实现控制。 ( 2 ) 回声消除技术 在i p 电话的应用中，通常有两种回声：声回声和线路回声。本地扬声器输出 的模拟语音信号会被话筒接收，同时被周围的物体反射，当信号被传回到源端时就 会产生所谓的声回声。在数据网中呼叫必须经过多个路由器和网关，其相当长的延 迟又会造成所谓的线路回声。在系统中使用回声消除技术可以解决这个问题。回声 消除技术主要有回声抑制和回声消除两种。回声抑制器采用的是一种较早的回声控 制方法，该方法是一种非线性的回声消除法。它通过简单的比较器，将接收到的准 备由扬声器播放的声音与当前话筒拾取的声音电平进行比较。如果前者高于某个阈 值，那么就允许传至扬声器，而且话筒被关闭，以阻止它拾取扬声器播放的声音而 引起远端回声；如果话筒拾取的声音电平高于某个阈值，那么扬声器被禁止，以达 到消除回声的目的。由于回声抑制是一种非线性的回声控制方法，因此会引起扬声 器播放的不连续，影响回声消除的效果，目前己经很少使用了。 回声消除器( a e c ) 以扬声器信号与由它产生的多路径回声的相关性为基础，建 立远端信号的语音模型，利用它对回声进行估计，并不断地修改滤波器的系数，使 得估计值更加逼近真实的回声：然后将回声估计值从话筒的输入信号中减去，从而 达到消除回声的目的。a e c 还将话筒的输入与扬声器过去的值相比较，从而消除 由于多次反射形成的长延迟声回声，根据存储器存放的过去扬声器输出值的多少， a e c 可以消除各种延迟的回声。 ( 3 ) 语音压缩编解码技术 i p 电话的技术基础和核心是语音压缩技术，模拟语音信号只有经过数字化压 缩编码处理后，才能在i p 网络上传输。在p s t n 电话网上的电话一般采用3 2 k b s 的a d p c m 或6 4 k b s 的p c m 编解码技术，而i p 电话技术的标准一般采用更低速 率的编解码技术。i p 电话终端采用硬件编解码器建立和处理i p 语音分组，一般支 持一种低比特率参数编码算法，一种或多种解码算法，由专用d s p 芯片实现。在 语音压缩的技术标准方面，国际电信联盟( i t u ) 组织定义了一系列语音压缩标 准，其中最常用的国际标准有：g 7 “，g 7 2 1 ，g 7 2 2 ，g 7 2 8 ，g 7 2 9 及g 7 2 3 等。此外，m p e g 小组制定的音频压缩系列标准中最成熟的是m p e g 1 和m p e g 2 ， 它们与i t u t 定义的系列语音压缩标准的不同之处在于：m p e g 不单是针对语音， 还包括所有的声音。 基于网元的i p 电话成本模型研究 北京邮电人学硕十学位论文第5 页共6 8 页 表1 1 常用语音编码标准及性能参数 比特率 标准编码类型m o s 复杂性 时延m s k b p s g 7 11p c m6 44 3lo 1 2 5 g 7 2 3 1a c e l p6 33 82 53 7 5 g 7 2 la d p c m3 24 01 0o 1 2 5 g 7 2 8l d c e l p164 05 00 6 2 5 g 7 2 9c s a c e l p84 o3 015 g s mr a e l p t133 752 0 ( 4 ) 服务质量处理技术 i p 网络的一个特征就是网络延时与网络抖动，它们可以导致i p 通话质量明显 下降。网络延时是指i p 包在网络上平均的传输时间，网络抖动是指i p 包传输时间 的长短变化。当网络上的语音延时超过2 0 0 m s 时，通话双方更倾向于采用半双工 通信。另一方面，如果网络抖动较严重，那么有的话音包因迟到而被丢弃，会产生 话音的断续及部分失真，严重影响语音质量。目前，许多国际组织、网络设备制造 商和业务提供者都致力于q o s 的研究开发和应用，各种协议、标准、产品和解决 方案相继出台。i p 电话和q o s 的联系尤为密切，高的时延和失真的话音都会令人 无法忍受。因此，如何确保i p 电话的q o s ，是i p 电话成功与否的关键技术之一。 i p 电话的q o s 目标在于提供高品质的话音。高质量的话音除了优秀的话音编码外， 所依赖的三点要素是带宽、延时和抖动高品质的v o l p 解决方案关键应当在于对三 个要素的处理，即保证带宽、使延时最小并且延时的变化最小。为此，需要给网络 增加一些监控和自管理功能，使它能够区别对待时延、抖动和丢包的宽容度要求不 同的数据流。q o s 不能增加带宽，但却可以管理带宽，提高带宽使用效率以满足不 同应用的要求，提供某程度的预测和控制能力。 ( 5 ) i p 包分割技术 有时网络上有长数据包，一个包上千个字节，这样的长包如果不加限制，在某 些情况下也会影响话音质量。一般根据w a n 链路的带宽，对i p 包进行切割，如 表1 2 所示。可见，如果w a n 链路为6 4 k b p s ，为更好地保证i p 电话的音质，应 将i p 包大小限制为不超过2 5 6 b y t e s 。 基于网元的i p 电话成本模型研究 北京邮l u 大学硕【：学位论文 表1 2 带宽对数据包的限制表 广域网带宽( k b p s )最大的i p 包大小( b y t e s ) 5 6 6 42 5 6 1 2 85 1 2 19 27 6 8 2 5 61 0 2 4 3 8 415 3 6 5 1 22 0 4 8 l5 4 46 1 4 4 ( 6 ) 前向纠错技术 有的先进v o l p 网关采用另一项保证音质的技术，这就是前向纠错技术。i p 包 在传送过程中有可能损坏或被丢失丢弃，如果话音包丢失损坏率较低，i p 电话的 音质不会受到明显损害。 ( 7 ) 通话安全性技术 在i n t e m e t 网上传输数据，安全性一直是重要的指标，i p 电话也不例外。i p 电话运行在一个开放的网络环境下，同时本身也要求不同厂商的产品、不同运营商 的业务实现互联互通，这必然存在安全问题，诸如系统的管理权限、用户数据信息 等。为了防止语音数据i p 包被非授权的第三方窃听或截取，必须采取相应的安全 机制，保证安全通信。i p 电话系统可以支持通用的安全协议一i p s e c ，井通过i p 网 关和防火墙技术实现通话安全性。 1 1 2i p 电话的原则 i p 电话系统建设应遵循五项基本原则，它们是：延时4 0 0 毫秒的基本原则， 9 9 9 9 9 9 可靠电信原则，网络的开发原则，后方管理的保障原则。 1 、延迟4 0 0 毫秒的基本原则：能否将语音业务集成到数据网络中，关键就是 如何保证q o s 。对于i p 电话而言，保证其q o s 就怎样保证语音传输的最低延迟及 怎样减少丢包率。据专家介绍，只有端到端延迟降低到4 0 0 毫秒以下，将丢包率降 低到5 8 ，才能使i p 电话与传统电话相媲美，实现“收费质量”的语音业务， 而且必须自始至终保证这两项指标。 2 、9 9 9 9 9 9 可靠电信原则：i p 网络已成发展潮流，已成为网络应用的热点。 有一点非常清晰：i p 网络必须发展与p s t n 同样的功能甚至超过p s t n 。p s t n 发 展1 0 0 年，i p 网络要走的路决不是坦途，电信服务质量、通用业务、全球互通，6 个9 的( 9 9 9 9 9 9 ) 可靠性、内容丰富的服务及收费质量等，这些要求在p s t n 中 实现起来也许很容易，但在以包交换为基础的i p 电话网络中能实现吗? 专家的建 议是，实现i p 电话网络的电信质量，在建设电信级的i p 电话业务及承载网络之外， 还需采用负载分担，路由备份等技术来保障网络的可靠性、可用性及服务质量，同 基于网元的i p 电话成奉模型研究 北京邮电人学硕l j 学位论文第7 页共6 8 页 时还必须保证i p 网络的可管理性、可综合性、可扩展性。看来，唯有经过漫长、 艰苦的变革，i p 电话才能成为下一代电信基础设施结构的核心。 3 、多媒体应用发展原则：i p 电话影响深远、引人注目，因为“三网合一”正 式丌始，用户翘首期盼的也是i p 电话的更高境界一一多媒体应用。i p 电话的应用 领域应该说是十分广阔的，它还可提供多媒体功能和呼叫管理功能，如交互式w e b 商务、呼叫中心、l a np b x 、协商计算、企业传真等。最终，基于i p 的业务功能 将超来p s n t ，可提供一体化信息处理，在高速线上提供多条虚拟线路，并提供多 媒体会议、智能代理( i n t e l l i g e n ta g e n t ) 及信息业务等。节省费用只是i p 电话众 多优点中的一小部份，但在目前i p 网络基础设施阶段，设备成本才基本电话功能 的可用性促成了i p 电话替代传统电话的最初应用。i p 电话从廉价呼起叫步，逐步 与视频及数据通信技术紧紧结合，向多媒体应用发展，才会带动网络融合。 4 、网络的开放原则：传统的电信网络作为专用网络设计，它具有封闭式结构 的协议，而i p 电话网络则不同，它会在一个开放的环境中逐步成熟。开放的环境 引来众多厂商大显身手，寻求商机。目前，各厂商的i p 电话还不能完全互能，如 不能解决这个问题，i p 电话的发展必将大打折扣。有鉴于此，国际电信组织要促 进各厂商使用标准协议，不仅要使i p 电话产品的互通，还要使i p 电话能与现有的 传统电话很好地“合作”。此外，使用标准协议还有利于各厂商开发设计出开放的 应用程序，服务i p 电话系统。由于i p 电话网络的开放性，用户今后可以随时买到 最先进的程序或者自己编写需要的程序，而不是必须依赖于某些厂商，增大了用户 应用的自由度。当然，开放、灵活的同时会给i p 网络的管理、集成测试、验证等 带来非常严峻的挑战，作为开放的环境必然会带来开放的竞争推动技术创新和技术 改造。可以说，在网络开放的原则下，i p 电话技术发展会有一个相当快的步伐， 为广大用户提供一个很好的环境。 5 、后台管理的保障原则：在l a n 、w a n 和i n t e r n e t 数据领域中，后方管理 不用过多考虑，计费是按统一费率进行的。网络管理在企业网内进行。随着数据和 语音的综合，从数据领域遗留下来的这一问题便会成为不利的包袱，并且成为运营 商环境中的长期障碍。大规模的语音业务需要后方管理工具和措施以支撑其商业运 作，其服务，内容包括用户管理、认证授权，异地漫游、精确到秒或字节的可靠计 费系统、网络管理和大规模的业务管理、管理安全性、大规模网络配置和监控等， 都是运营商必须具备的条件，才能提高网络运营效率。实现这些管理的难点在于， 骨干网技术基于分组而不是电路，在网络管理与安全方面的矛盾将同益突出，成为 今后需要重点研究的课题之一。4 4 摘自：i p 电话五项原则，2 0 0 7 0 6 ，h t t p ：v o i p c 1 1 4 n e t 3 5 5 a 2 1 0 9 3 9 h t m l 基于网元的i p 电话成本模型研究 北京邮i 乜人学坝i ：学位论文第8 页共6 8 负 1 1 3i p 电话的优势以及存在的问题 1 1 3 1i p 电话与传统电话相比的优势 ( 1 ) 语音通信费用低廉。由于i p 电话占用的网络资源比传统电话低，成本也 较低，所以i p 电话资费比传统电话低。 i p 电话最大的魅力就在于物美价廉。目前，i p 电话虽然话音传输品质仍不如 传统长途电话网，但低廉的通话费用极具吸引力。q u e s t 国际通信公司长话费是每 分钟7 5 美分，另一家名叫i d t 的公司每分钟仅收5 美分。只相当于知名度很高的 a t & t 制订的“统一话费”计划的三分之一。i p 电话收费低的原因自然是由于通信 成本低，新网络绕过了传统长途电话服务公司。而在美国，这些电话公司必须支付 连通费并缴纳税款，这类费用通常占长途电话业务收费的4 0 。所谓连通费是指 长途电话公司向市内电话局支付的费用，后者负责把电话从呼叫人的家里或办公室 送上长途电话网，并从长话网送给接听人，这类费用一般为每分钟4 美分左右。从 目前这种情况来看，i p 电话由于是将声音当作数据来处理，所以这些新兴公司几 乎用不着支付这种费用，新兴公司在竞争中的确占有一定的优势。s ( 2 ) i p 网传输交换。i p 电话的传输媒介是i n t e r n e t 网络，i p 电话在传输过程中， 信息根据i p 协议被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， 分组可以沿不同的路径到达目的地，在目的地将分组重新组成原来的信号。但传统 电话采用电路交换方式，语音信息从发送端丌始到接收端始终沿着唯一的路径顺序 传输，不具有灵活性。在i n t e r n e t 上进行话音传输的方式主要有p c t o p c ， p c t o p h o n e 、p h o n e t o p c 和p h o n e t o p h o n e 。i p 电话网更能方便使用者，普通电 话网每个用户占用固定带宽，因此打电话时常常会出现忙音，i p 电话网采用了i p 网络技术，将数据分组通过统计复用方式传输。用户可以利用原本为连通i n t e r n e t 而建立的网络基础设施。在实际传物过程中则绕过i n t e r n e t ，通过专用光纤网络传 物通信信号。这样，就可以比通过拥挤不堪的i n t e r n e t 获得速度更快、性能更可靠 的传输效果。 ( 3 ) 技术成熟，占用带宽低，利用率高。传统电话一般采用6 4 k b s 的语音编码 速率，而i p 电话使用的压缩技术可以将语音信息压缩到1 0 k b s 以下，占用带宽是 传统带宽的1 8 。由于利用网络资源，并采用了先进的数字信号处理技术，可以将 原来6 4 k b i t s 的话音信号压缩成8 k b i t s 或更低码率的数据流，能够在同一条线路上 传输比采用模拟技术时更多的呼叫，并且i pp h o n e 采用的分组交换技术，实现信 道的统计复用，使得网络资源的利用效率更好，大大降低运营商的成本。传统电话 给每一个成功的呼叫都提供6 4 k b i t s 的固定信道，只要不挂机，即使没有人说话， 没有语音信息传输的情况下，这一信道始终不能被别的呼叫使用。i p 电话的语音 信息不占用固定的信道，只在有信息的时候才传送，而且采用语音压缩技术，大大 5 郭柏，i p 电话的市场预测及经济效益分析，2 0 0 1 0 8 基于嘲己的i p 电话成奉模型研究 北京邮电人学硕十学位论文第9 页共6 8 页 提高了带宽的利用率。 ( 4 ) 承载业务多。i p 网络比传统电话提供的业务要多，它不但可以传送语音信 息，而且可以传送视频、文本等，同时还可能为用户提供一些附加功能，如呼叫转 移、呼叫等待等。 ( 5 ) 终端号码具有可携带性。传统电话有固定的地点、固定的号码。i p 电话没 有固定的地点及号码，只要可以接入i n t e r n e t 网络就可以使用号码实现语音通信。 1 1 3 2i p 电话存在的问题 ( 1 ) 互通性较差。由于目前关于i p 电话的国际标准还不完善，不同厂家的产 品不能互通。大多数v o l p 的原始标准都是由i t u t 标准h 3 2 3 或基于包的多媒体 通信系统定义的。虽然各厂商都声称其产品是符合h 3 2 3 的，但实际的互通性极差。 而且h 3 2 3 只是一个在局域网会议电视的标准，根本上也不太适合i p 电话。故目 前亟待解决的就是标准问题。 ( 2 ) 服务质量无法完全保证。由于现在的i p 网络从本质上来讲是一个无连接 的没有q o s 保证的网络，网络拥塞时，延迟过大，话音不清楚。由于话音分组在 i n t e r n e t 中不能像传统的电路交换那样可以将时延、回音、抖动、噪音控制在一定 的标准范围，i p 网络的可靠性、服务质量都没有保证。只有当i n t e r n e t 的带宽足够， 或通过一些优先权机制足够实现话音分组流的通信，才能彻底解决这一问题。6 ( 3 ) 后台管理、记费软件跟不上。由于i n t e r n e t 是自发性、无政府式的发展方 式，这虽然是导致i n t e r n e t 快速增长的原因之一，但面向运营时，管理方面存在突 出的矛盾，为了保证网络电话的正常运转，必须妥善处理全球各站点的管理、全球 各站点之间的互相结算、站点与电话局以及i s p 之间的结算。随着站点数量的增加 和地域的扩大，结算的复杂性将以站点数的平方的形式增加。 ( 4 ) 其他问题。难以实现传统电话中可基于位置的紧急电话服务，如报警；由 于码号资源的限制，通常i p 电话用户只能作为主叫，不能作为被叫；管制政策的 不确定也给i p 电话的投资和实施带来风险；终端的供电目前无法由局端提供，一 旦用户使用地点停电则无法实现通信。7 1 2i p 电话的发展现状和趋势 1 2 1i p 电话的发展现状 1 2 1 1 国外现状 在国外开通i p 电话的有美国、加拿大等1 6 个国家。据i n f o n e t i c s 研究公司的 最新报告，继2 0 0 5 年翻一番多后，2 0 0 6 年全球v o l p 服务收入又大增6 6 ，达1 5 8 亿美元，预计2 0 1 0 年还要增长两倍多。报告说，到目前为止，托管v o l p 服务依然 6 莫文冬，i p 电话服务质量与带宽利用率之间的关系研究，2 0 0 3 0 3 ，p 5 7 李建锋，i p 电话的实现及其关键技术，山两电了技术，2 0 0 6 0 6 p 2 8 - p 3 0 基于网元的i p 电话成本模型研究 北京邮电大学硕i ! 学位论文第1 0 页共6 8 负 比管理i pp b x 服务发展快，家庭服务刺激市场发展，但企业市场也在发展，而且 将持续下去。i n f o n e t i c s 首席分析师、报告主要作者s t e p h a n et e r a l 况：“近两三年 来，亚太地区一直引领v o l p 服务，日本软银是这项服务的先驱，而且遥遥领先， 但是过去两年，欧洲、中东和非洲地区( e m e a ) 以及北美地区得到了发展。拉美 和加勒比地区也有较快的发展。”8 综观目前全球i p 电话的发展现状，运营模式大致可以分为以下六种：基于 w e b 中心服务器的p c p c 模式、无中心服务器的p 2 p 模式、独立的互联网接入商 模式、日本的y o h 0 0b b 模式、有线电视提供商模式、电信运营商模式。这六种 运营模式差异较大，其受管制的程度也很不相同。 模式一：基于w e b 中心服务器的p c p c 模式 这种模式是i p 电话最早出现的形式，它一般要借助电脑上的通话软件( i n t e r n e t m e s s e n g e r 软件，简称为“i m 软件”) 来实现，最典型的是美国p u l e r 公司提供的免费 全球呼叫业务，业务提供者还包括一些软件开发商提供实时的信息服务，比如： m s n 、i c q 、n e t 2 p h o n e 以及中国的q q 、网易p o p o 等。这类v o l p 的语音通话软 件由于语音质量不稳定、不能穿越防火墙以及收费等问题，而没有得到普及；同时 不与p s t n 用户连接；不存在与p s t n 的结算问题，其对传统的p s t n 网络影响不 大。 模式二：无中心服务器的p 2 p 模式( s k y p e 模式) p 2 p 模式的i p 电话是基于p 2 p 技术来传送语音的。p 2 p 可以消除单个资源带 来的瓶颈，可以控制和实现网上各节点的负荷平衡，传输效率非常高，大大提高了 通信质量。用p 2 p 来传输语音、流媒体可以达到很高的通信质量，s k y p e 就是p 2 p 技术与i p 电话功能的完美结合，s k y p e 以其高质量的通话效果、高的安全保证和 极低的价格迅速获得客户青睐，目前在全世界掀起了一股s k y p e 旋风，对传统电话 运营商带来很大冲击。p 2 p 模式可以为用户提供从i n t e r n e t ( 电脑p c ) 至u 传统电话网 ( 固话或者移动电话) 的呼叫，还可以提供传统电话到互联网用户的呼叫，成本也相 当低。 目前各国并没有将s k y p e 视为一种电信业务，基本上不进行管制。s k y p e 在向 f c c 提供的管制建议中认为：( 1 ) s k y p e 只是一个软件，不是一个网络，性质更像 e m a i l ，为接入i n t e r n e t 的用户提供通信服务；( 2 ) s k y p e 只是在p 2 p 通信设备上丌 展软件应用，s k y p e 不提供服务器、路由器、网关和其它传输设备，所有的功能通 过用户的计算机实现；( 3 ) 要求法律强制p s t n 和宽带接入提供商承担 c a l e a ( c o m m u n i c a t i o n sa s s i s t a n c ef o rl a we n f o r c e m e n ta c t ) 义务。 由于s k y p e 独特的运营模式，它没有自己的网络( 基于公众互联网进行传送) ， 网络也是不可控的，不能提供紧急接入服务，短期内还不会纳入管制范畴内。 模式三：独立的互联网接入商模式 8 摘自：2 0 0 6 年v o l p 服务收入剧增，网界网，2 0 0 7 0 8 ，h ! 啦；也曼型：! ! 垒：n 曼丝3 a 21 5 窆5 曼：h 地! 基于网元的i p 电话成本模型研究 北京邮电大学硕上学位论文第11 页共6 8 贞 由i n t e m e t 服务提供商提供的i p 电话，这类运营商没有自己的网络，也不提供 宽带接入服务，需要基于互联网或者传统电信运营商的网络提供i p 电话服务：服 务类型一般为p c p h o n e 和p h o n e p h o n e ，需要与传统电信运营商、宽带接入商以 及软件开发商紧密合作。美国的v o n a g e 公司就是这种模式的典型代表。在这种运 营模式下，v o n a g e 的初期投资和网络成本都比较小，只提供s i p 服务器和到p s t n 的网关，不需要提供宽带网络接入，需要基