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來源：互聯網

VoIP（全稱：Voice over Internet Protocol），中文名稱為基于IP的語音傳輸。它是一種利用IP網進行語音傳輸的技術。VoIP通過既定的語音壓縮算法，借助網際IP協議促成多媒體會議與語音通話關系的形成，執行語音數據的編碼與處理，并在TCP/IP標準的作用下，更改語音數據的實際傳輸形式，實現對互聯網通信環境的合理維護。

1995年，VOCALTEC公司推出IP電話軟件實現了通過Internet互聯的PC-to-PC的通話。1996年，美國公司采用Internet傳送國際長途電話業務，用戶可以只用普通電話機就能使用Interne長途電話，真正意義上的IP電話出現。1999年1月，保證IP電話互連互通的iNOW!協議（即interoperablilty NOW!協議）被發布，iNOW!協議基于ITU的協議H.323標準和H.225.0標準。從全球通信網絡設備市場來看，VoIP主要應用于運營商VoIP市場和企業VoIP市場。

VoIP架構由媒體網關器、媒體網關控制器、語音服務器和信號網關器四部分組成，涉及信令技術、語音編碼技術、實時傳輸技術和QoS保障技術等關鍵技術以及H.323、SIP、Megaco和MGCP四大常用協議，VoIP可用于包括VoIP電話、智能手機、個人計算機在內的諸多互聯網接入設備，通過蜂窩網絡、Wi-Fi進行通話及發送短信，能夠節約成本、降低風險，具有高度擴展性，可以應用于遠程辦公等場景中，方便人們的生活，但同時也存在著安全、法律等爭議。

發展歷程

技術萌芽階段

1995年，以色列VocalTec公司推出一種可以利用個人計算機和相關附加設備通過Internet相互通話的軟件，IP電話由此而來。IP電話通常被稱作Internet電話或網絡電話，包括語音、FAX、視頻傳輸等多種電信業務。Internet Phone可以被認為是VoIP的第一個實例。隨著DSP及相關技術的發展成熟，真正意義上的IP電話出現在1996年，美國公司采用Internet傳送國際長途電話業務。用戶不需要添置更多相應設備，只用普通電話機就能使用Internet長途電話，但通話費用卻遠遠低于當時的國際長話費用。

1995年至1996年，IP電話處于技術萌芽階段，在這一階段，IP電話只是作為互聯網上的一種應用，通信雙方利用安裝在電腦客戶端軟件實現在互聯網上的實時語音通信。但是該技術主要是基于Internet網絡，并且不夠成熟，無法保證良好的語音通信質量。

電信運營商介入實驗階段

1997年之后，電信運營商開始介入IP電話實驗階段，嘗試將互聯網技術與PSTN網有機結合，促使了VoIP得以快速發展。1997年，改變了之前僅有個別公司研制生產IP電話產品的現狀，國際著名的大廠商如微軟等幾十家廠商紛紛進行IP電話設備的研究和生產。同時，市場上開始出現網關設備，但還沒有網守，未形成系統且標準也未統一。1997年，VoIP的總時數為6000萬分鐘，不到公用交換電話網（PSTN）的0.1%。1998年，Internet Phone與Microsoft Netmeeting合作開發互聯網語音郵件應用程序。在這個時期，VoIP一詞被創造出來。同年，VoIP領域內，xGCP (MGCP、SGCP和IPDC)等方面也在發展。1999年1月，為了確保IP電話的互連互通，Vocalac、朗訊和ITXC三家公司聯合推出了iNOW!協議（即Interoperability NOW!協議）。該協議完全基于ITU的H.323標準和最新的H.225.0附件G，并得到了廣泛支持。同年，網關技術也取得了進一步發展，網關和網守能夠滿足多個領域的需求。

技術成熟階段

2003年，Skype推出支持通過互聯網進行音頻通話。用戶使用該軟件以名義通話率撥打固定電話和手機，并獲得積分。漸漸地，諸如即時消息功能、免費對等呼叫等新功能被添加進來。2003年，VoIP的通話時數達到700億分鐘，相當于PSTN總時數的32%。VoIP朝著綜合化、無線化和視頻化等方向發展。電話技術使語音融合到Internet應用領域上，如網上呼叫中心、網上購物等。移動運營商提供一種基于voWiFi技術的手機上的VoIP服務，以免除用戶的漫游費用。隨著互聯網帶寬的越來越充足，保證了基于互聯網網絡視頻服務的帶寬要求，推動了視頻通信技術的發展。2005-2006年，Calypso Wireless推出了世界上第一款具有WiFi連接的移動電話C1250i，同一時期，第一款移動VoIP應用TruPhone也被推出。2012年，VoIP電話的主流普及率每年增長17%。2015年，許多企業開始向VoIP語音呼叫過渡。2018年，VoIP成為一個價值200億美元的行業，企業開始轉向商業VoIP應用。在尋找價格合理的VoIP開發服務時，對定制VoIP開發以及白標服務的需求開始被納入企業的檢查表。2022年，VoIP的價值超過400億美元，2023年至2032年，VoIP的復合年增長率將為10%。2026年，全球VoIP市場將增長到1025億美元，VoIP已逐步進入技術成熟期。

原理及架構

原理

VoIP是一種通過互聯網傳輸語音數據的技術。它基于語音相關的壓縮算法對語音數據進行編碼和處理，以實現數據的壓縮。然后，按照TCP/IP標準，將語音數據進行分類并打包成數據包，利用現有的IP技術通過網絡進行傳輸，以便將數據包發送到接收方。在接收方，數據包經過解壓處理，將相關的語音數據包串聯起來并整合，使得語音數據恢復到壓縮之前的狀態，最終實現了互聯網傳輸語音數據的目的。IP網關在IP電話中扮演著關鍵的角色，是核心設備的一部分。它的主要作用是將不同地區的區號電話轉換為相應地區的網關IP地址。相關信息被存儲在一個數據庫中，數據接續處理軟件對各類數據進行分類管理，并處理數字語音的打包、呼叫處理和路由管理等設置。當用戶撥打長途電話時，網關會自動篩選電話區號，并根據數據庫中的資料對電話區號進行識別，最終得到相應的網關詳細地址和IP號。這個IP地址被加入到IP數據包中，系統會自動選擇最佳的路由路徑，以減少傳輸延遲。最終，通過互聯網的途徑，IP數據包能夠到達目標網關。然而，并非所有地區的互聯網覆蓋完善，有些地區的延伸不夠，甚至還有一些地區沒有設置網關。在這種情況下，可以通過分設路由途徑和利用長途電話網轉接的方式，在最近的網關之間實現通信。

架構

完整的VoIP架構一般由媒體網關器、媒體網關控制器、語音服務器和信號網關器四個部分組成。首先，媒體網關器（Media Gateway）負責將需要傳送的語音信號進行打包處理，然后由媒體網關控制器（Media Gateway Controller）將打包后的語音信號在 IP 網絡上進行傳輸，到達目的地后進行轉換。檢測建立通話的雙方電話線路是否通暢問題則由語音服務器負責。信號網關器（信令 Gateway）負責控制在交換步驟中的語音信號，判定通話雙方是否建立連接，同時提供多樣的應用服務。

常用協議

VoIP常用的協議有H.323、SIP、Megaco和MGCP。

H.323

H.323協議是ITU-T（國際電信聯盟電信標準化部門）制定的標準，是一個協議集。最初用于局域網（LAN）上的多媒體會議，后來擴展到覆蓋VoIP。它既包括點對點通信，也包括多點會議功能。H.323定義了四個邏輯組件：終端（terminals）、網關（gateways）、關守（gatekeepers）和多點控制單元（MCU）。終端、網關和MCU都被視為終端點。H.323標準提供了一套協議和規范，用于在IP網絡上進行語音、視頻和數據通信。它定義了一系列用于建立、管理和終止通信會話的協議、編解碼器和算法。H.323支持語音和視頻的實時傳輸，并提供諸如帶寬管理、呼叫控制、媒體協商和安全性等功能。H.323協議包括H.255、H.245、T.210系列、G.7xx、H.26x、RTP、RTCP以及RAS等一系列協議。

SIP

SIP（Session Initiation Protocol）是一種應用層控制協議，用于和一個或多個參與者創建、修改和終止會話。SIP的結構與HTTP（超文本傳輸協議，客戶-服務器協議）相似。客戶端發送請求并將其發送到服務器，服務器處理這些請求并向客戶端發送響應。每個請求和響應組成一次事務。SIP的功能分為用戶定位、用戶可用性確定、用戶性能協商、會話建立和會話管理５個功能。

Megaco

媒體網關控制協議（Megaco）是由IETF（Internet工程任務組）和ITU-T（國際電信聯盟電信標準化部門）共同努力的成果。Megaco/H.248是一種用于控制物理上分離的多媒體網關的協議，旨在實現呼叫控制與媒體轉換的分離。Megaco/H.248定義了用于連接媒體網關（MG）和媒體網關控制器（MGC）的協議單元，以便轉換電路交換語音到基于包的通信流量，規定了該流量的服務邏輯，并通知媒體網關將來自數據包或單元數據網絡之外的數據流連接到數據包或單元數據流上（如實時傳輸協議RTP）。

MGCP

媒體網關控制協議（MGCP）是一種用于VoIP的協議，最初由思科和Telcordia提出。該協議定義了呼叫控制單元（也稱為呼叫代理或媒體網關）與電話網關之間的通信服務。MGCP是一種控制協議，它允許中央控制臺監測IP電話和網關的事件，并通知它們將內容發送到指定的地址。在MGCP的結構中，智能呼叫控制位于網關的外部，并由呼叫控制單元（呼叫代理）進行處理。呼叫控制單元之間保持同步，并向網關發送一致的命令。MGCP協議與H.323協議和SIP協議有所區別。H.323協議是針對VoIP電話的協議，而SIP協議是針對IP網絡的協議。這些協議是相互獨立的，彼此之間的產品和平臺并不兼容，也無法互通。MGCP協議是與IP電話網絡無關的協議。它專注于媒體網關控制，主要關注如何在分離的網關上實施控制。正因為如此，MGCP協議適用于支持H.323或SIP協議的網絡電話系統。

關鍵技術

信令技術

信令指的是終端設備和網絡設備之間、網絡設備和網絡設備之間傳遞的控制信號。為了實現電話呼叫的順利進行和確保語音質量，VoIP網絡采用了信令技術，主要采用的信令體系包括國際電信聯盟遠程通信標準化組（ITU-T）的H.323系列和互聯網工程任務組（IETF）的會話初始化協議（Session Initiation Protocol，SIP）。從本質上看，H.323和SIP協議都是多媒體通信領域的應用層協議，它們都基于IP網絡，并使用RTP（Real-時間 Transport Protocol，實時傳送協議）來傳輸實時的音頻和視頻。不過，SIP協議的發展相對較晚，與IP網絡的互通性更好，信令相對簡單，而且具有較強的擴展性。相比之下，H.323協議推出較早，在與傳統電信網絡的互聯互通方面具有優勢，并且應用比較廣泛。H.323協議的信令控制部分主要包括RAS（Registration，Admission，Status）協議、H.225.0呼叫信令以及H.245協議。

語音編碼技術

語音編碼技術在IP網絡中傳輸語音信號扮演著關鍵角色。IP電話采用的主要話音壓縮處理技術包括ITU-T定義的G.729和G.723/G.723.1。G.729采用了"對結構代數碼激勵線性預測"算法，是一種高質量的語音壓縮標準。它能夠將語音信號壓縮至8kbit/s，并幾乎不引入失真，非常適用于VoIP系統。這種算法提供了優異的壓縮率，同時保持了較高的語音質量。G.723.1協議主要用于多媒體通信中的雙速率語音編碼，分別為5.3kbit/s和6.3kbit/s兩種速率。G.723.1協議提供了較好的話音質量，但會引入較大的處理時延。

實時傳輸技術

實時傳輸協議（Real-time Transport Protocol，RTP）是一種用于端到端實時數據傳輸的協議，可用于傳輸語音、視頻等實時數據。RTP協議允許接收端重新組裝發送端發送的數據包，以實現實時的數據傳輸。RTP協議的控制部分被稱為實時傳輸控制協議（Real-time Transport Control Protocol，RTCP）。RTCP協議用于監測和控制RTP會話的傳輸質量，并提供相關的統計信息。它允許參與者之間交換控制信息，例如接收端向發送端發送反饋信息以進行擁塞控制或同步校準。通過RTP和RTCP協議的配合使用，實時數據可以以可靠、高效的方式進行傳輸。RTP負責傳輸實時數據包，RTCP負責傳輸控制和監測信息，從而實現端到端的實時通信。

QoS保障技術

VoIP利用多種技術來實現服務質量（Quality of Service，QoS）。這些技術包括資源預留協議（RSVP）、區分服務（Differentiated Service）和多協議標簽交換（MPLS）。資源預留協議（RSVP）通過為VoIP通話預留帶寬資源來保障通話的質量，它允許網絡中的設備向網絡請求所需的帶寬，并為VoIP通話分配足夠的資源，從而避免因帶寬不足而導致的語音質量下降。區分服務（Differentiated Service）是一種網絡服務模型，通過對IP數據包進行分類和標記，為不同類型的數據包提供優先轉發權。VoIP數據包可以被標記為高優先級，從而確保它們在網絡中得到優先處理和傳輸，以減少延遲和丟包，提高語音質量。多協議標簽交換（MPLS）技術結合了傳統的IP路由和標簽交換的優點，可以提供更好的路由功能和流量工程能力。通過在數據包頭部添加標簽，MPLS可以為VoIP流量指定特定的轉發路徑，以避免網絡擁塞和延遲，并提供更穩定的語音通信。

主要特點

主要優點

節約成本

基于VoIP的系統與傳統“IP公話超市”不同，它不需要中心交換機這樣的核心交換設備，且進入門檻更低。相反，基于VoIP的系統可以通過按需擴容的方式實現擴展，只需增加終端設備即可。這種靈活性使得系統的規模能夠根據需求進行快速調整，而無需依賴于單一的中心設備。另一個與傳統系統的區別是，傳統系統通常需要專用的物理線路進行通信，而基于VoIP的系統可以通過IP網絡傳輸各種數據和語音。這種綜合傳輸的方式在效率和成本上都具有優勢，節約了傳輸系統的投資，降低了傳輸成本。通過利用現有的IP網絡基礎設施，VoIP系統能夠在同一網絡上實現多種通信需求，使數據和語音的傳輸更加高效和經濟。

降低風險

VoIP系統采用的是分布式架構，與傳統的核心交換設備不同。在VoIP系統中，每個終端設備或席位都是智能的，沒有單一的核心交換機。這種分布式架構使得系統具有更高的可靠性和故障容許度。在VoIP系統中，處理能力分散在各個終端設備上，而不是集中在一個核心交換機上。這意味著即使某個終端設備發生故障，整個系統仍然可以繼續運行，不會導致系統范圍的故障。在分布式架構下，有助于減少整個網絡的傳輸負荷，使通話中的延遲被降低。系統單元可以在不影響用戶正常通話的情況下動態的加載或刪除，當某一單元發生故障或受到攻擊，系統會自動調配其他的服務器接替故障機器的工作，進而降低了整個系統性故障的風險。

高度擴展性

VoIP技術基于IP網絡傳輸，具備良好的發展潛力和可融合性，可以輕松地集成各種新的應用。這些新的應用可以快速而簡單地與VoIP系統進行融合，包括文字消息、視頻會議等。由于VoIP技術建立在IP網絡之上，它能夠與其他基于IP的應用和服務進行緊密集成。這種融合性使得VoIP系統具備了更廣闊的功能擴展空間，可以滿足不斷變化的通信需求。例如，可以將即時文字消息和語音通話結合起來，使得用戶在通話過程中可以方便地交換文字信息。同時，也可以將視頻會議功能與VoIP系統相結合，實現實時的視覺溝通和協作。通過VoIP技術，還可以與其他信息系統進行集成。

主要缺點

VoIP相對于傳統的地面通信模式存在的劣勢之一就是時延問題。根據ED137標準，對于可接受的語音端到端總時延有了明確的規定，時延限制為130毫秒，其中包括接入系統、網絡和終端設備等三個部分的時延，分為傳輸時延、處理時延和打包時延。傳輸時延是指在傳輸過程中發生的時延，其中包括傳輸時間、鏈路排隊時間、接入時間和中繼轉發時間等。這些時延與網絡擁堵情況有關，受傳播距離和速度影響。處理時延和打包時延是在信號發送過程中發生的。它涉及到抽樣、量化、編碼和解碼等處理步驟，不同的編碼和解碼算法會導致不同的時延。打包時延是指將經過編碼處理的語音數據幀進行打包所需要的時間。利用IP網絡進行語音數據傳輸時，需要對編碼處理后的語音數據幀進行打包處理。這些問題會對日常生活造成一定的麻煩。例如，會出現數據包順序出錯、丟失的問題出現。

主要應用場景

基于物聯網的VoIP

將物聯網技術與VoIP相結合，可以實現智能辦公室的概念。物聯網技術的引入使得不同類型的設備，例如攝像頭和麥克風，能夠相互通信，從而提供更出色的視頻會議體驗。這意味著在視頻會議期間，攝像頭可以自動調整角度和焦距，以便更好地捕捉與會人員，并實現自動對焦和人臉識別等功能。麥克風也可以進行自動降噪和定向拾音，以提供更清晰的語音傳輸。通過物聯網與VoIP技術的結合，智能辦公室的概念得以實現。各種設備之間的互聯和智能化將提升辦公室的效率和便利性。從全球通信網絡設備市場來看，VoIP主要應用于運營商VoIP市場和企業VoIP市場。

與統一通信集成

將統一通信（UC）整合各種通信工具，如VoIP、電子郵件、即時消息和視頻會議集成到一個統一的平臺中。這種集成使用戶能夠在同一個平臺上輕松切換不同的通信渠道，包括語音和視頻通話。VoIP與UC解決方案的緊密集成為用戶帶來更多便利。用戶可以通過統一的界面或工具進行語音和視頻通信，而無需切換不同的應用程序或平臺。此外，VoIP與UC的集成還使得企業能夠更好地管理其通信渠道。通過集中管理和監控不同通信渠道，企業可以實現更精確的資源分配和調度，提高生產力和協作能力。

遠程辦公

通過采用VoIP系統，團隊可以輕松地進行遠程電話會議或切換到視頻會議，以促進更好的合作。VoIP系統的實施使得團隊成員可以方便地通過電話會議進行實時溝通，無論他們身處何處。無論是在不同的辦公室、遠程辦公還是國際間的合作，VoIP系統都提供了快速、高質量的通信渠道。團隊成員可以隨時加入電話會議，共享想法、解決問題，并推動項目的進展。此外，VoIP系統還支持視頻會議，通過視頻會議，團隊成員可以看到彼此的面部表情、身體語言和非語言信號，這有助于更好地理解和交流。這種溝通方式使得遠程團隊能夠更緊密地協作，增強合作效果。對于企業而言，VoIP系統方便了員工招聘服務。通過遠程溝通和面試，企業可以擴大招聘范圍，吸引來自全球各地的人才。

計算方法

VoIP的帶寬=包長度*每秒包數

每秒包數=1/打包周期

包長度=Ethernet頭+IP頭+UDP頭+RTP頭+有效載荷=208bit+160bit+64bit+96bit+有效載荷=528bit+打包周期(秒)*每秒的比特數

VoIP的帶寬=（528bit+打包周期(秒)*每秒的比特數）*（1/打包周期）=（528/打包周期）+每秒比特數

爭議

安全爭議

2023年1月9日，江西萍鄉市市民羅某接到經過VoIP設備轉換的一則詐騙電話。對方冒稱保監會工作人員，以京東白條利息高，影響征信為由，騙取了羅某共計27萬余元。萍鄉警方于2023年1月30日搗毀兩個隱藏在賓館客房內的VoIP電詐犯罪窩點，抓獲犯罪嫌疑人9人，查獲VoIP設備14臺。犯罪團伙通過架設VoIP設備，利用賓館座機電話線將境外號碼轉換為本地電話，協助境外詐騙分子實施詐騙。

法律爭議

2023年，高新公安分局在宜昌市公安局一周內快速打掉一協助境外電詐集團架設VoIP設備的犯罪團伙，抓獲犯罪嫌疑人3名，繳獲語音網關8臺、帶固話光貓路由器60臺、筆記本電腦1臺、網線若干，涉案金額達240余萬元。犯罪嫌疑人程某為緩解經濟壓力，在某社交軟件兼職群發現“幫牽電話線，躺著日入過萬”的廣告后，鋌而走險，召集了自己的兩位朋友，用他們的身份信息租賃房屋、注冊公司、安裝寬帶、申請大量固定號碼，幫助境外詐騙集團實施詐騙，僅一天就獲得了3萬元的“好處費”。VoIP因為成本低廉，市場廣闊，成為一種“暴利”的投資項目，但由于沒有政策支持，因此仍然存在運營和管理上的漏洞，網絡電話業務還處于“灰色地帶”，而市面上出現的網絡電話“話吧”也并沒有營業執照。

2024年5月，朝陽區公安分局花家地派出所民警在轄區開展愛心走訪時，發現轄區居民王大爺家被冒充寬帶公司工作人員的犯罪嫌疑人安裝了VOIP語音網關設備，該設備可以實現將境外網絡信號轉化為本市固話信號，通電連接就能自動進入持續工作狀態，安裝在居民家中，十分隱蔽。被安裝VOIP設備的家庭，電詐團伙會利用這些VOIP設備悄無聲息地從事詐騙活動。市民接到的境外詐騙電話，經過VOIP的信號轉換，會顯示為010開頭的市內固定電話，接電話的人就會降低警惕性。在小區物業人員的幫助下，民警很快獲取了嫌疑男子的體貌特征。當嫌疑人再次出現在小區，準備上門進行“網絡維護”時，被民警當場抓獲。經民警調查，一個月的時間，該嫌疑人已上門安裝了幾十臺VOIP設備，獲利近萬元，受害對象以老年人居多。該嫌疑人已被朝陽警方依法刑事拘留，案件正在進一步調查中。民警提醒，如接到寬帶客服人員的電話或有工作人員直接敲門，以信號檢修、升級網速等為由提供免費服務的，應第一時間撥打官方客服電話進行業務核實，如發現家中被安裝了可疑“黑盒子”，應立即報警求助。