VoIP（Voice Over Internet Protocol），即IP上傳送語音，簡單地說，就是實現了語音在IP上的實時傳送，為了有效地利用IP頻寬資源，通常在傳送之前先要對語音資料進行壓縮處理。真正的快速發展是在90年代以後，IP分組語音話音通訊技術獲得了突破性的進展和實際應用。1996年，ITU-T通過了著名的H.323協議，這一協議的推出，成為了VoIP的公共規範，極大地推動了VoIP的發展。隨後，1999年IETF完成了MGCP協議(RFC2705)和SIP協議(RFC2543)；2000年ITU-T和IETF共同推出了H.248/Megaco協議。

        VoIP是通過語音分組實現的，在VoIP 中，數字訊號處理器DSP（Digital Signal Processor）將語音訊號封裝成幀並儲存在分組包中再進行傳輸。VoIP主要是一種軟體解決方案，但需要在路由器上加裝語音介面卡或語音模組提供語音介面來實現。目前，主要利用IP 電話閘道器來實現PSTN 和Internet 互通，同時PC到電話、電話到PC、電話到電話的技術已經成熟，話音的質量也大大得到改善，因此VoIP完全能夠滿足商用的要求。

2.1 基本原理

        傳統的電話、傳真業務，一般是通過接入電信局提供的PSTN實現的。這種型別的接入方式使用的是線路交換的方式，獨佔通訊線路。當使用長途業務時，費用很高，如圖2所示。

圖2 傳統電話網路示意圖

        而我們的VoIP應用是使用IP網路取代其中一部分的PSTN網路功能進行語音資料的傳輸，使用的是包交換技術。下圖3所示所示的就是基於H.232協議組構建的VoIP網路，在該架構中，總體框圖如圖？所示。

        由圖2可知，接入網路中的H.323系統的組成部件稱為H.323實體（entiy），它包括H.232終端、閘道器、網守、多點控制器(MC)、多點處理器(MP)和多點控制單元(MCU Muhipoint Control Unit)。關於這些實體的具體意義，這部分的內容會在第7節分析。

圖3 基於H.232協議組的VoIP網路示意圖

        綜上所述，傳統的電話網是以電路交換方式傳輸語音，所要求的傳輸寬頻為64kbit/s。為了充分地利用網路頻寬資源，VoIP通訊中通常根據實際使用的要求採用各種壓縮演算法對原始的語音資料進行壓縮處理，常用的有G.723.1、G.729等；然後才用網路技術將壓縮後的語音資料進行打包處理，在運輸層採用無連線的UDP的方式，其主要目的是為了保證語音資料的傳輸的實時性，然後將UDP資料報交由IP分組網路來進行傳送；在將壓縮資料傳送至UDP之前，先用RTP/RTCP協議對壓縮資料進行處理，RTP協議用以傳送語音資料，而RTCP協議用以傳送語音資料的控制資訊。如圖4左側所示。 接收側收到資料後，其處理過程與傳送側相反，如圖4右側所示。

圖4 語音資料處理示意圖

        通常每個閘道器，既要傳送語音資料，又要接收語音資料，所以包含圖3中的所有功能。實際上，閘道器的基本功能就是完成語音資料的壓縮、解壓縮和打包、解包處理。

        實際的傳輸網路可能是非常簡單的區域網，也可能極其複雜的廣域網，傳輸途徑中包含各種網路裝置，如網路交換機、路由器、ATM交換機、SDH等。

2.2 主要協議集

            在許多場合，VoIP技術僅指通過IP網路實現類似普通老式電話的功能。但是，在傳統電話網的業務不斷髮展的情況下，VoIP的含義和設計目標也超越了其字面意義；也就是說VoIP技術不僅指提供雙方會話的傳統電話技術，而且是包含話音、影象和資料、支援各種智慧業務的雙方及多方多媒體通訊技術。

VoIP的媒體編碼技術包括流行的G.723.1、G.729、G.729A話音壓縮編碼演算法和MPEG-II多媒體壓縮技術，目前還有許多的編碼技術，詳細情況可參閱第4節的介紹。

VoIP涉及到的控制信令技術：包括ITU-T H.323和IETF會話初始化協議SIP[4]（Session Initation Protocol）兩套標準體系，還涉及到進行實時同步連續媒體流傳輸控制的實時流協議TRSP。同時，還補充了MGCP協議，即MGCP協議實際上是一個補充的協議。在H.323協議和SIP協議中的閘道器裝置，不僅要執行媒體格式的變換，如壓縮和解壓縮、RTP打包與解包等功能，而且還要進行信令的轉換，在IP網路側執行H.323或SIP協議，在PSTN側執行電路交換的信令。這樣閘道器的功能變得非常複雜，限制了每個閘道器裝置的容量；而且，隨著應用的不斷普及，將有更多的閘道器終端進入使用者，這類閘道器裝置的由於成本較高，並存在網路安全等問題，嚴重影響VoIP系統應用。MGCP協議就可以解決這些問題，其基本思想就是將媒體變換功能和閘道器控制功能相分離。使閘道器只承擔簡單的媒體變換功能，稱為媒體閘道器（MG：Media Gateway），複雜的閘道器控制功能則由閘道器之外的獨立的控制實體來執行，該實體稱為呼叫代理(CA：Call Agent)，兩者之間的介面就採用MGCP協議來進行互動。

VoIP涉及到的分組傳輸技術：主要採用實時傳輸協議RTP。

VoIP涉及到的業務質量保障技術包括採用資源預留協議RSVP、服務質量Qos和用於業務質量監控的實時傳輸控制協議RTCP來避免網路擁塞，保障通話質量。

VoIP涉及到的網路傳輸技術主要是TCP和UDP。

此外還涉及到分組重建技術和時延抖動平滑技術、動態路由平衡傳輸技術、閘道器互聯技術(包括媒體互通和控制信令互通)、網路管理技術(SNMP)、安全認證和計費技術、IVR互動式語音響應技術等等。

2.3 技術特點

VoIP應用在近幾年得到了迅速的發展，與其許多獨特的技術特點是分不開的。主要的特點有：

1．低成本

價格低廉曾經是VoIP技術得以發展的一個非常重要的因素。VoIP均會採用語音壓縮技術，雖加上RTP/UDP/IP封裝以及底層傳輸的開銷，通常也只需要傳統電路交換1/3~1/4左右的頻寬；而且，利用VoIP技術來傳輸語音，本質上是分組統計複用的，這樣，就可以在更大程度上提高網路頻寬的利用率。同時，隨著VoIP技術的迅猛發展，閘道器等裝置的生產成本也迅速下降。低成本為VoIP技術的迅速推廣應用奠定了堅實的基礎。

2．容易實現增值業務

VoIP技術的優勢絕非僅僅是價格低廉，靈活實現增值業務才是VoIP得以發展的真正動力。VoIP採用的是智慧終端，IP網路是開放式的網路，其固有的分散式計算機環境很容易迅速推出新的業務。相對而言，電話網推出一項增值業務往往比較困難，有時受限於終端能力和網路互通能力，某些業務還無法提供。在局端系統中，傳統電話網採用智慧網技術來實現增值業務，而VoIP技術從本質上來講，比智慧網技術更加靈活，智慧也更強大。

            下圖就是傳統PSTN網路和VoIP的比較。由圖5可以明顯看出，VoIP在通話成本上具有明顯優勢，通話質量略遜一籌，但其在不斷髮展與加強中。因此VoIP業務給傳統通訊業帶來巨大沖擊，也給新興運營商帶來商機。 

圖5 傳統電話和VoIP電話技術比較