摘 要 在阐述与IP电话相关的几个关键技术基础上，分析比较了IP电话的通话方式，{zh1}设计和研制了一种基于IP技术的新一代分布式PBX系统。

        以话音通信为目的而建立的PSTN电话网采用电路交换技术，可以充分保证通话质量，但通话期间始终占用固定带贡。以数据通信为目的建立起来的Internet采用分组交换技术，所有业务共享线路，大大提高了网络带宽的利用率，但由于数据包是非实时的，所以，Internet通常不保证语音传输的质量。然而人们一直在寻求利用廉价的Internet进行语音传输的方法，因此IP电话应运而生。近年来，随着H.323协议的诞生，IP电话迅速从实验室进入实用，并以其价廉及尚可接受的质量挤占了一部分长途电信市场。随着对IP电话通话质量要求的不断提高，人们正在加紧研究和解决与之相关的关键技术，以太网（Ethernet）电话机的出现将进一步加快IP电话发展的进程。通过IP＆PSTN网关（Gateway）可以实现以太网电话与PSTN电话用户互连互通，可以组合出多种具体的通话方式。

　　 本文归纳了与IP电话相关的几个关键技术，分析比较了IP电话的通话方式，给出了一种刚刚研制成功的基于IP技术的新一代分布式PBX系统。随着与IP电话相关的几个关键技术的相继被解决和正在被突破，本文给出的IP PBX系统将会有越来越广泛的应用。

　　 1 IP电话的关键技术

　　 众所周知，IP电后时工作原理是先将语音信号进行模数转换、编码、压缩和打包，然后通过Internet网络传输，到接收端则相应进行拆包、解压、译码和数模转换，从而恢复出语音信号。与IP电话通话质量有关的关键技术可以归纳为以下7个方面。

　　 （1）语音压缩技术。IP电话的技术基础是语音压缩技术。在语音压缩的技术标准方面，1972年制定了64 kbit／s PCM（脉冲编码调制）方式；1986年制定了32 kbit／s ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）方式；1991年制定了16 kbit／s LD-CELP（低延时码激励线性预测）方式； 1995年11月，经过较长时间的研究，ITU（国际电联）批准了语音压缩标准G.729，采用8 kbit／s CS-ACELP（对称结构代数码激励线性预测）方式。目前用于IP电话的标准是G.723．1，速率为5．3／6．3kbit／s。

另外，4.8 kbit／s、2.4 kbit／s和1 kbit／s的语音压缩技术虽有报道，但尚无国际标准。

（2）静噪抑制技术。又称语音xx技术，是指检测到通话过程中的安静时段即停止发送语音包的技术。大量研究表明，在一路全双工电话交谈中，只有36％～40％的信号是活动的或有效的。当一方在讲话时，另一方在听，而且讲话过程中有大量显著的停顿。通过静噪抑制技术，可以大大节省网络带宽。

（3）回声抵消技术，在PBX或局用交换机侧，有少量电能未被充分转换而沿原路返回，形成回声。如果打电话者离PBX或局用交换机不远，回声返回很快，人耳听不出来，但当回声返回时间超过10 ms时，人耳就可以听到明显的回声了。为了防止回声，一般采用回声抵消技术。因为一般IP网络的延时很容易达到40～50 ms，所以回声抵消技术对IP电话系统十分重要。

（4）语音抖动处理技术。IP网络的一个特征就是网络延时与网络抖动，它们可以导致IP通话质量明显下降。网络延时是指IP包在网络上平均的传输时间，网络抖动是指IP包传输时间的长短变化。当网络上的语音延时超过200 ms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。为了防止这种抖动，人们采用抖动缓冲技术，即在接收端设置一个缓冲池，语音包到达时首先进行缓存，然后系统以稳定平滑的速率将语音包从缓冲池中取出并处理，再播放给受话者。

（5）语音优先技术。语音通信对实时性要求较高，在带宽不足的IP网络中，一般需要语音优先技术，即在IP网络路由器中必须设置语音包的优先级{zg}。这样，网络延时和网络抖动对语音的影响均将得到明显改善。

（6）IP包分割技术。有时网络上有长数据包，一个包上千字节，这样的长包如不加以限制，在某些情况下也会影响语音质量。为了保证IP电话的通话质量，应将IP包的大小限制为不超过2556字节。

　　 （7）VoIP前向纠错技术。为了保证语音质量，有些先进的VoIP网关采用信道编码以及交织等技术。IP包在传送过程中有可能损坏或被丢失，采用前向纠错技术可以减少传输过程中的错码积累。当然，对丢、错包率均较低的内部网络，可以不必采用该技术。

　　 2 IP电话的通话方式

　　 通常，将IP电话通话方式分为：PC到PC、PC到PHONE和PHONE到PHONE。

　　 以太网（Ethernet）电话是一种基于H.323协议格式的终端，它占用一个独立的IP地址，能直接接入网络。它是一种IP专用电话机，可以直接连在Internet上而xx代替PC进行通话。由于以太网电话机的出现，IP电话将得到更广泛的应用，所以，下面叙述的IP电话的终端不再指PC，而仅指以太网电话机和普通电话机。

　　 利用PSTN和Internet网络实现语音通信可以有多种组合方式。①是纯PSTN网中的话音业务，与IP电话元关；②是纯IP网中的话音业务，类似前述的“PC到PC”，但双方终端均为以太网电话机且直接连接在Internet上；③是以太网电话机与普通电话机之间的通话，类似前述的“PC到PHONE”，但双方均可以是主叫方；④是普通电话之间利用Internet传输进行的通话，即前述的“PHONE到PHONE”，也是中国电信。联通、吉通和网通等正式运营的IP电话的模式；⑤是指以太网电话机之间借助PSTN传输进行通话，可能应用于有PSTN连接而尚无Internet连接的两地以太网电话机之间的通话，也可以是通话建链时先通过PSTN得到被叫方的IP地址再通过Interet进行通话的建链过程。由此可见，③④⑤是混合式的IP电话业务，通过互连功能（IWF）提供信令适配、媒介控制和媒介适配，可以保证IP和PSTN的互连互通。

        必须说明的是，在Internet上的连接均是以IP地址为基础的，例如上面的“方式②”，其实质是以太网电话机以IP地址为电话号码通过Internet建立起的通信。但是，人们不太习惯IP地址为电话号码而更习惯于传统的电话号码，这是必须解决的另一问题。

　　 3 基于IP技术的PBX系统

　　 目前，前述的7个关键问题有的已经被解决，有的正在被解决或不久的将来一定能够被解决，使得IP电话及基于IP技术的各种系统不断涌现。东南大学移动通信xxxx实验室从1999年开始与香港通讯科技中心合作，在香港特区政府“创新与科技基金”（ITF，Innovation and Technology Fund）的资助下，共同设计和研制了一种基于IP技术的新一代分布式PBX系统。该系统能有效解决语音与数据相互融合的需求，可以利用Internet独立组网进行语音通信和数据通信，通过系统管理将IP地址映射成系统中的电话号码，也可以通过网关与PSTN网互连互通。该系统具有良好的开放性和可扩充性，能够满足更广泛的需求。

　　 我们研制的基于IP技术的PBX系统的框图，主要由4部分组成：呼叫管理（CallManager）、PBX Hub、PBX网关（Gateway）、以太网（Ethernet）电话。

　　 以太网（Ethernet）电话占用一个独立的IP地址，能直接接入网络。它主要完成以下功能：实现语音信号的A／D和D／A转换。完成对数据信号的压缩与解缩、按照H.323协议完成对数据的打包和拆包处理以及处理相应的控制和呼叫信令。

　　 PBX HUB实际上是一个H.323终端，占用一个IP地址。考虑到IP地址资源有限，以及兼容现有模拟电话，PBX HUB提供了8个模拟电话的端口分配各自独立的ID。它比以太网电话多了一个与模拟电话的接口模块，其它处理都是相同的。

　　 PBX网关主要完成IP网与PSTN网之间信令和协议的转换。一个网关提供8个连向中心局的线路接口。其结构除了增加向中心局的硬件接口，在软件上还必须支持各种电话信令标准。

　　 呼叫管理器（Call Manager）类似于H.323网络中的网闸，实际上是一个控制中心。它除了完成网闸的基本功能外，还有传统PBX的功能以及更多的增值功能。它是运行在NT服务器上的一个软件，管理着整个系统的资源，实现设备管理、呼叫处理、用户管理、数据库管理、计费管理、系统维护等功能，也正是通过它才能实现前面提到各种IP电话通话方式。同时，它还提供了一个强大的语音信箱功能，以提高服务质量，以及协调用户操作过程。

　　 该系统目前已经完成研发工作，并成功地进行了本地（南京-南京）和异地（南京-香港）的通话试验，预计不久可将产品推向市场。

　　 4 结束语

　　 IP电话的快速发展对传统电话网的冲击和影响是巨大的。尽管IP电话还存在诸如业务质量不能保证、标准不统一、各厂商设备之间不兼容以及计费等问题，但随着IP电话的正式商用、关键技术的逐渐突破以及{zx1}标准和相关系统的不断推出，IP电话及其基于IP技术的各种网络必将得到更为广泛的应用。

　　 由东南大学移动通信xxxx实验室和香港通讯科技中心共同研究开发的基于IP技术的新一代分布式PBX系统，可以灵活地构成各种应用方案。例如，若用户在原有Intranet的基础上，增加一些PBX HUB、以太网电话、至少一个网关以及一台装有Call Mannger软件的计算机，就可以很好地将语音和数据相互融合，首先在小范围内构成电话网和计算机数据网的“二网合一”；除此之外，还有多种的应用方案。