淺談VoIP技術原理與發展應用
高雄師範大學資訊教育所研究生� 潘佳昇
壹、何謂VoIP
VoIP(Voice over
IP)網路電話，是將語音訊號壓縮成數據資料封包後，在IP網路基礎上傳送的語音服務，透過開放性的網際網路，傳送語音的電信應用服務。利用Internet不僅做到了可即時提供語音服務，更可連接至世界各地，讓使用者可以不需再透過傳統的公眾電話網路(PSTN)進行遠距離電話交談。
貳、VoIP 基本交換技術
一般電話交換機並沒有封包聲音的程序，而是透過 Time Slot 在雙方通話的每個時點來傳送聲音。由於大多數的國際性交換機只能把聲音訊號壓縮在 16Kb/s 左右，因此聲音壓縮並沒有 VoIP 的本質特徵，封包和 Time Slot 就成了 VoIP 和電話機兩者差異的主要因素。電話交換機每遇到通話 pass 時，必要地帶會供過於求，不會隨著時間有所變化；相形之下， VoIP 則會善將複數的通話 pass 轉用到共同通訊路徑去做封包動作，而且通常這條通訊路徑不會光用來處理聲音，同時也供其他資料共用。因此 VoIP 最大的問題為聲音的延遲與系統的穩定性。
參、VoIP的好處
一、節省話費
VoIP網內互撥-100%完全免費撥打國內、國際長途電話，最高節省約『30% ~ 80%』的電話費用。
二、話質清晰
VoIP的功能經由不斷的改善與提昇已可提供比擬傳統電話的高穩定通話品質，不僅節費，更同時兼顧高品質語音服務。
三、使用方便
VoIP Gateway(網路電話閘道器)可與交換機相連接。使用時只需依照傳統電話操作方式，就可使用網路電話，不需等待、不需鍵入一大串號碼，簡單方便、即打即通。
四、高擴充性
當您公司業務量增加時，其話務量同時也會相對增加，舊有的電話線路經常不敷使用。此時使用VoIP便可因時制宜，隨時依據實際需求，持續為您增設線路，打造100%量身定作的網路電訊服務。
肆、VoIP的技術和標準
一、H. 323標準
H. 323 是目前最普遍用於 VoIP 的標準，由ITU-T於1996年提出，原本是以區域網路( LAN )為基礎做視訊會議的應用，後來被應用於網路電話，其新的版本也陸續進行，以因應網路電話新的應用，最新的第四版已於2000年提出，而目前市面上以第二版最為普遍。H.323定義了一個綜合性的規範，使網路上的終端設備遵循這些規範，得以順利進行溝通，包括語音壓縮格式(
G.711、G.729、G.723.1 )、影像壓縮格式( H.261、H.263 )、呼叫信令( H.225 )、控制信令( H.245 )、註冊與認證等(Registeration ， Admission， Status； RAS )。 H.323 架構由4個元件所組成，包括終端設備 ( Terminal )、閘道器
( Gateway )、閘道管理員( Gatekeeper )、多點控制單元 ( Multipoint Control Unit；MCU )，可進行點對點或點對多點的通訊。對於VoIP的應用而言，H.323 的子協定相當多， 複雜性高，因於在許多技術上的問題受限，無法完全符合應用。因此，IETF(Internet
Engineering Task Force)分別在1999年8月提出MGCP (Media Gateway Control Protocol) 協定 與1999年3月的
SIP (Session Initiation Protocol) 新架構 ，試圖簡化 H.323的複雜性，且在語音傳遞功能提供較高的延展性。
二、SIP標準
SIP ( Session initiation
protocol ) 則是直接採用文字( text-based )式的通訊協定，能在兩兩或更多的傳送參與者間，發展及控制多媒體傳送( multimedia
sessions )，SIP也規範通話建立與結束所使用的信令方式與訊息傳輸規格的協商機制。 簡單講，SIP是針對H.323標準過於龐雜，呼叫建立的速度慢與擴充性低的缺點，由
IETF 在1999年提出的通訊協定標準。 SIP 在網路架構下的協定標準，透過Gateway 達成與傳統 PSTN 互通的目的，完成簡單的網路電話架構。 由於SIP具有Client-Server
的架構，可利用 HTTP 既有的封包資訊，而H.323封包必須保留不少的傳輸訊息，所以SIP適用於廣域網路的傳輸架構。若與H.323 相比，SIP 更為簡單並易廣為應用，其特點與彈性，在部分公眾網路的VoIP應用上已經成為H.323 的勁敵。SIP (Session Intiation
Protocol)的架構，除了包含User Agent(Terminal)、Gateway外，更包含了Location Server，Redirect
Server，Register Server，及Proxy Server，SIP使用URL來代表不同的用戶，如：marketing@baud.com.tw，則代表
baud.com.tw 這個網域中的用戶marketing，相較於H.323
所使用的E.164或是H323 ID，顯得人性化多了。另外一點即是控制訊息的編碼方式，SIP所採用的Text Mode 比H.323 的Binary Mode更容易了解。但由於SIP是近來才被廣泛討論，一部分的架構定義還在制定當中，支援的展品數量及廠商自然比不上H.323
來的普及。
三、MGCP標準
MGCP (Media Gateway Control Protocol)，則是另一種不同於 H.323，SIP的協定，不像H.323，SIP屬於Peer-to-Peer
Protocol，MGCP 是屬於Master-slave Protocol，也就是完全由MGCP Server 控制其Terminal。MGCP Call
Agent 控制了Terminal 及Gateway，一旦用戶端拿起電話或是撥了什麼號碼，這些訊息都會一五一十的傳送給
Call Agent ，由Call Agent決定這些訊息所代表的意義，以產生相對應的動作。相對應於 H.323 或 SIP ，MGCP Terminal 顯得似乎簡單了許多，將所有的功能都由Call
Agent控制， Call Agent相較於H.323 SIP的Server
也都複雜了許多。
伍、VOIP遭遇的問題
VoIP目前仍有「品質」、「法規」、「互通性」、「價格優勢」等問題 ，這四點將是決定VoIP技術是否能夠進入市場的主因。
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品質
目前VoIP技術仍有著幾項關鍵性因素無法突破，其中品質便是最受到質疑之處，VoIP的品質牽涉到安全性，使用界面及通訊品質等項目，由於VoIP以網際網路的技術為基礎，因此語音壓縮技術的良窳及網際網路頻寬不足等問題，都足以影響到VoIP的發展。傳統 IP 網路造成聲音品質低落原因， 語音壓縮產生延遲、失真， 網路傳輸產生延遲 、延遲變動(jitter)、封包遺失。
2.
法規
法規也是目前VoIP面臨的最大問題，由於VoIP的技術發展速度遠超過目前電信法規的制定，因此各國對此一問題多半以施壓代替開放，不過隨著技術的進展，美國地區已經允諾將重新檢討修正，歐洲地區及日本、台灣等地，也分別於一到二年之內步入開放之途。
3. 互通性
互通性是VoIP在商業化過程中面臨的最大問題，雖然VoIP技術目前已經有粗略的連通標準，但是在實際連通上仍有施行上的問題，因此不同系統及服務業者間，多半是採用互相認可的方式來進行連通測試，距離完全互連仍有一段時間。
4. 價格
價格的因素是VoIP是否能持續發展的後續因素，過去VoIP業者的最大利基在於低價，但是受到VoIP的影響，專營長途通訊的電信公司也開始調降話務費，VoIP業者必須兼營國際及長途話務還有下一代VOIP的各種的多元化服務，才能持續經營。
陸、VoIP的未來應用趨勢
之所以能迅速發展，主要原因並不是價格，其發展潛力在於整合並具有多元化的應用，未來的應用發展趨勢如下：
一、企業網路應用方面：VoIP技術導入企業網路將使得企業內之通訊網路有所變革，以往企業同時擁有電話網路及數據網路，選擇VoIP技術企業內將不再需要電話網路，所有的通訊服務將整合在單一網路。在界接網路方面也可以單一化，利用網路業者提供的xDSL或Cable Modem服務，直接與VoIP整合，而傳統PBX豐富的語音服務將可由IP PBX來取代，亦或是由網路端提供IP Centrex服務。有此可見，未來企業網路將因VoIP技術而產生相當大的變化。
二、在網路服務方面：由於PSTN與IP網路經由VoIP而結合，而此一結合將衍生出許多整合網路特性之服務例如IETF
PINT工作小組提出的Click-to-Dial及SPIRITS工作小組提出的Internet Call Waiting等服務，皆是結合兩個不同網路的整合服務，未來也將有更豐富的整合性服務出現。
三、在網際網路應用方面：VoIP在網際網路上的應用非常多，例如整合語音信箱、電子郵件及傳真等訊息服務的Unified Messaging，結合VoIP的Call Center服務等。事實上，VoIP也是因為網際網路的普及而發跡的，而結合VoIP的電子商務將使網路上的電子交易讓消費者更容易信任與接受。
四、在無線行動通信方面：未來第三代行動通訊系統，也將採用VoIP技術，3GPP所制訂的3G
TDMA核心網路架構是所謂的全IP網路，包含VoIP的網路元件，VoIP技術也為未來行動通信語音服務之主要技術，目前討論的技術也包括H.323,
H.248, SIP等。
參考文獻
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