今天跟大家聊聊網(wǎng)絡(luò)電話的實(shí)現(xiàn)原理，很多人知道網(wǎng)絡(luò)電話，但不清楚實(shí)現(xiàn)的原理，今天就碰到一個(gè)懂一點(diǎn)點(diǎn)技術(shù)的客戶，聊到這塊，也順便帶大家一起了解網(wǎng)絡(luò)電話是如何實(shí)現(xiàn)打電話的。
網(wǎng)絡(luò)電話，又稱VOIP（Voice over Internet Protocol）通過IP數(shù)據(jù)包發(fā)送實(shí)現(xiàn)的語音業(yè)務(wù)，是傳輸語音的一種方式，它把語音分解成構(gòu)成數(shù)據(jù)的字節(jié)通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)侥康牡?。通俗來說也就是互聯(lián)網(wǎng)電話或IP電話,使用 VOIP協(xié)議，不管是因特網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部互連網(wǎng)還是局域網(wǎng)都可以實(shí)現(xiàn)語音通信。一個(gè)使用 VOIP 的網(wǎng)絡(luò)中，語音信號(hào)經(jīng)過數(shù)字化，壓縮并轉(zhuǎn)換成 IP 包，然后在 IP 網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。VOIP 信令協(xié)議用于建立和取消呼叫，傳輸用于定位用戶以及協(xié)商能力所需的信息。電話網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是低成本；數(shù)據(jù)、語音和視頻在同一網(wǎng)絡(luò)上的合成；集中式網(wǎng)絡(luò)上的新服務(wù)以及對(duì)終端用戶的簡單化管理。
網(wǎng)絡(luò)電話的基本結(jié)構(gòu)由網(wǎng)關(guān)（GW）和網(wǎng)守（GK）兩部分構(gòu)成。網(wǎng)關(guān)的主要功能是信令處理、H.323協(xié)議處理、語音編解碼和路由協(xié)議處理等，對(duì)外分別提供與PSTN 網(wǎng)連接的中繼接口以及與IP 網(wǎng)絡(luò)連接的接口。網(wǎng)守的主要功能是用戶認(rèn)證、地址解析、帶寬管理、路由管理、安全管理和區(qū)域管理。一個(gè)典型的呼叫過程是：呼叫由PSTN 語音交換機(jī)發(fā)起，通過中繼接口接入到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)獲得用戶希望呼叫的被叫號(hào)碼后，向網(wǎng)守發(fā)出查詢信息，網(wǎng)守查找被叫網(wǎng)守的IP 地址，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源情況來判斷是否應(yīng)該建立連接。如果可以建立連接，則將被叫網(wǎng)關(guān)的IP 地址通知給主叫網(wǎng)關(guān)，主叫網(wǎng)關(guān)在得到被叫網(wǎng)關(guān)的IP 地址后，通過IP 網(wǎng)絡(luò)與對(duì)方網(wǎng)關(guān)建立起呼叫連接，被叫則網(wǎng)關(guān)向PSTN 網(wǎng)絡(luò)發(fā)起呼叫并由交換機(jī)向被叫用戶振鈴，被叫摘機(jī)后，被叫側(cè)網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)之間的話音通道被連通，網(wǎng)關(guān)之間則開始利用H.245協(xié)議進(jìn)行能力交換，確定通話使用的編解碼，在能力交換完成后，主被叫方即可開始通話。
宏觀上講可以分為軟件電話和硬件電話。軟件電話就是在電腦上下載軟件， 然后購買網(wǎng)絡(luò)電話卡，然后通過耳麥實(shí)現(xiàn)和對(duì)方（固話或手機(jī)）進(jìn)行通話； 硬件電話比較適合公司、話吧等使用，首先要一個(gè)語音網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)一邊接到路由器上，另一邊接到普通的話機(jī)上，然后普通話機(jī)即可直接通過網(wǎng)絡(luò)自由呼出了。
網(wǎng)絡(luò)電話就有4 種：電話到電話、電話到PC、PC 到電話和PC 到PC。具體如下：
?、臥C 到PC：最初網(wǎng)絡(luò)電話方式主要是PC 到PC，利用IP 地址進(jìn)行呼叫，通過語音壓縮、打包傳送方式，實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)上PC 機(jī)間的實(shí)時(shí)話音傳送，話音壓縮、編解碼和打包均通過PC 上的處理器、聲卡、網(wǎng)卡等硬件資源完成，這種方式和公用電話通信有很大的差異，且限定在因特網(wǎng)內(nèi)，所以有很大的局限性。簡單地說，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)在因特網(wǎng)上打電話的過程包括以下5個(gè)實(shí)現(xiàn)步驟：1、首先，通過本地機(jī)的聲卡將聲音信息記錄下來；2、使用軟件將聲音文件轉(zhuǎn)化為一種壓縮的數(shù)據(jù)文件；3、通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)文件傳送到接聽電話的一方；4、對(duì)方軟件將數(shù)據(jù)文件還原為聲音文件；5、通過對(duì)方聲卡將聲音播放出來。
⑵電話到電話：電話到電話即普通電話經(jīng)過電話交換機(jī)連到網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)關(guān)，用電話號(hào)碼穿過IP 網(wǎng)進(jìn)行呼叫，發(fā)送端網(wǎng)關(guān)鑒別主叫用戶,翻譯電話號(hào)碼/網(wǎng)關(guān)IP 地址，發(fā)起電話/網(wǎng)絡(luò)電話呼叫，連接到最靠近被叫的網(wǎng)關(guān)，并完成話音編碼和打包，接收端網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)拆包、解碼和連接被叫。
?、请娫挼絇C ：電話到PC 是由網(wǎng)關(guān)來完成IP 地址和電話號(hào)碼的對(duì)應(yīng)和翻譯，以及話音編解碼和打包。
⑷PC 到電話：PC 到電話也是由網(wǎng)關(guān)來完成IP 地址和電話號(hào)碼的對(duì)應(yīng)和翻譯，以及話音編解碼和打包。
網(wǎng)絡(luò)電話的關(guān)鍵技術(shù)包括：信令技術(shù)、編碼技術(shù)、實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)、服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證技術(shù)、以及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等。
信令技術(shù):我們講下我們網(wǎng)絡(luò)電話常用的SIP信令，SIP 是一種應(yīng)用層協(xié)議，可以用UDP 或TCP 作為其傳輸協(xié)議。與H.323 不同的是：SIP 是一種基于文本的協(xié)議，用SIP 規(guī)則資源定位語言描述（SIP Uniform Resource Locators），這樣易于實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，更重要的是靈活性和擴(kuò)展性好。由于SIP 僅作于初始化呼叫，而不是傳輸媒體數(shù)據(jù)，因而造成的附加傳輸代價(jià)也不大。SIP 的URLL 甚至可以嵌入到web 頁或其它超文本鏈路中，用戶只需用鼠標(biāo)一點(diǎn)即可發(fā)出一個(gè)呼叫。與H.323 相比，SIP 還有建立呼叫快，支持傳送電話號(hào)碼的特點(diǎn)。
編碼技術(shù)：話音壓縮編碼技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。主要的編碼技術(shù)有ITU－T 定義的G.729、G.723(G.723.1）G711等。其中G.729 可將經(jīng)過采樣的64kbit/s 話音以幾乎不失真的質(zhì)量壓縮至8kbit/s。由于在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)質(zhì)量不能得到很好保證，因而需要話音的編碼具有一定的靈活性，即編碼速率、編碼尺度的可變可適應(yīng)性。G.729 原來是8kbit/s 的話音編碼標(biāo)準(zhǔn)，工作范圍擴(kuò)展至6.4～11.8kbit/s，話音質(zhì)量也在此范圍內(nèi)有一定的變化，但即使是⒍4kbit/s，話音質(zhì)量也還不錯(cuò)，因而很適合在VoIP 系統(tǒng)中使用。G723.1 采用5.3/6.3K bit/s 雙速率話音編碼，其話音質(zhì)量好，但是處理時(shí)延較大，它是已標(biāo)準(zhǔn)化的最低速率的話音編碼算法,G711采樣率為8k每秒。它利用一個(gè) 64Kbps 未壓縮通道傳輸語音訊號(hào),音質(zhì)方面有更大的優(yōu)勢，但帶寬也相相應(yīng)占用比較大。我們現(xiàn)在用的網(wǎng)絡(luò)電話APP大部分都是G729或者高清的G711編碼。
下面跟大說講下這幾種編碼所占帶寬問題
帶寬=包長度×每秒包數(shù)
=包長度×（1/打包周期）
=（Ethernet頭+IP頭+UDP頭+RTP頭+有效載荷）×（1/打包周期）
=（208bit +160bit+64bit+96bit +有效載荷）×（1/打包周期）
=（528bit+（打包周期(秒)×每秒的比特?cái)?shù)））×（1/打包周期）
=( 528 / 打包周期 ) + 每秒比特?cái)?shù)
按照上面的計(jì)算公式：
G711：20ms打包，帶寬為 ( 528/20 + 64) Kbit/s=90.4 Kbit/s
G729：20ms打包，帶寬為 ( 528/20 + 8 ) Kbit/s= 34.4 Kbit/s
G723：5.3k，30ms打包，帶寬為 ( 528/30 + 5.3 ) Kbit/s=22.9 Kbit/s
如果看不懂上面的計(jì)算方法,只需記住以下結(jié)果:
G711 實(shí)際占用帶寬 每線90.4kbit/s 100線并發(fā)占用 9Mbps
G729 實(shí)際占用帶寬 每線34.4kbit/s 100線并發(fā)占用 3.4Mbps
G723 實(shí)際占用帶寬 每線22.9kbit/s 100線并發(fā)占用 2.2Mbps
想要了解的更為詳細(xì)，可以去從協(xié)議，信令，軟交換，中繼線路這四塊業(yè)務(wù)了解，協(xié)議可以先了解SIP協(xié)議，信令可以了解G729，軟交換可以了解下開源的asterisk或者freeswitch等等，中繼落地，可以咨詢運(yùn)營商。
