本文介紹了VoIP的應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)平臺(tái)，并分析了VoIP相關(guān)的設(shè)備和軟件的發(fā)展路線圖和未來VoIP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
VoIP是透過封包交換網(wǎng)絡(luò)傳輸語音采樣。通常有三種VoIP業(yè)務(wù)類型，今天最常見的一種是透過IP電話卡來進(jìn)行的通話，一般用于長(zhǎng)途語音通訊，使用者可能永遠(yuǎn)都不知道他的通話是采用VoIP技術(shù)。
第二種是PC至電話(或PC至PC)通話，是利用PC上執(zhí)行的軟件電話來進(jìn)行。通話者對(duì)著與PC相連的麥克風(fēng)、手機(jī)或無線電話講話。很明顯，這種模式不可能擴(kuò)展到普通大眾，而僅限于熟悉計(jì)算機(jī)的用戶。使用筆記型及PDA上執(zhí)行的軟件電話客戶程序，將隨著無線數(shù)據(jù)及語音接取業(yè)務(wù)的繼續(xù)融合變得更為流行。
第三種是設(shè)備至電話業(yè)務(wù)，其中將標(biāo)準(zhǔn)電話插入模擬電話配接器(ATA)/語音路由器中，或采用實(shí)際IP電話，用戶借助寬頻連接通話。無需用PC來實(shí)現(xiàn)通話，且用戶體驗(yàn)類似于常規(guī)電話業(yè)務(wù)，因而使其成為迄今VoIP技術(shù)供貨商最感興趣的市場(chǎng)。
VoIP應(yīng)用現(xiàn)狀
盡管VoIP在去年獲得了廣泛關(guān)注，但其出貨量仍較低，尤其在美國(guó)。實(shí)際上，今天的大多數(shù)語音通訊都屬于電話至電話或PC至電話。 VoIP發(fā)展成為主流消費(fèi)性業(yè)務(wù)將推動(dòng)電話業(yè)務(wù)向設(shè)備至電話的模式進(jìn)行大規(guī)模轉(zhuǎn)移，且將隨著低成本、具有豐富特性的VoIP設(shè)備推出而獲得大量應(yīng)用。而這決定于設(shè)備廠商能否提供滿足市場(chǎng)需求的價(jià)格點(diǎn)、特性及功能的組件，而要滿足這些要求還有待時(shí)日。
有意思的是，企業(yè)對(duì)VoIP的采用卻相對(duì)廣泛，這是因?yàn)槠髽I(yè)中通常普及了以太網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，且采用VoIP能大幅減少電話開銷。IT經(jīng)理們通常已經(jīng)擁有專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，且能方便地利用該網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)VoIP業(yè)務(wù)。特別是與專用封包交換機(jī)(PBX)解決方案相較，IP電話平均可將企業(yè)的服務(wù)成本降低20%。不僅能大幅減少通話成本，且VoIP所采用的會(huì)話發(fā)起協(xié)議(SIP)還能使通話雙方設(shè)定除語音以外的其它應(yīng)用，包括語音、視訊和實(shí)時(shí)消息等。在服務(wù)品質(zhì)(QoS)方面，VoIP在企業(yè)比在家庭中更容易得到滿足，因?yàn)閿?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是一種封閉系統(tǒng)及受控環(huán)境，且客戶端管理也比較簡(jiǎn)單，只需將電話插入現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中即可。VoIP還為區(qū)域內(nèi)通話漫游提供了一種移植到無線局域網(wǎng)絡(luò)語音(VoWLAN)的途徑。
今天的企業(yè)市場(chǎng)主要由少數(shù)幾家供貨商(如Cisco、Avaya等)主導(dǎo)，但包括主要電話公司在內(nèi)的其它設(shè)備與服務(wù)供貨商也正轉(zhuǎn)向VoIP，以占領(lǐng)SOHO市場(chǎng)，它們首先推出不受通話時(shí)數(shù)限制的月費(fèi)計(jì)劃，并開放市場(chǎng)來讓大家競(jìng)爭(zhēng)。如果能得到低成本及高性能設(shè)備廠商的支持，同樣的電話業(yè)務(wù)供貨商甚至還能利用其設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)備投資來進(jìn)入大眾市場(chǎng)。更低的成本以及增強(qiáng)特性，例如統(tǒng)一消息、個(gè)人(與位置無關(guān))電話號(hào)碼、電話簿/目錄、呼叫轉(zhuǎn)移、會(huì)議以及其它特性，將有助于創(chuàng)造更多用戶需求。
但VoIP進(jìn)入大眾市場(chǎng)的速度卻比較緩慢，且全球的步伐還不統(tǒng)一。在普通消費(fèi)市場(chǎng)上，迄今最成功的VoIP部署是在日本，由于其它電話業(yè)務(wù)的高成本，以及由Yahoo Broadband這樣的服務(wù)供貨商所推出的雄心勃勃的寬頻及VoIP策略，近幾年日本每年新增數(shù)百萬條VoIP電話線。而最具吸引力的機(jī)會(huì)將在擁有高寬頻部署率的韓國(guó)，以及許多地區(qū)缺少傳統(tǒng)銅線電話基礎(chǔ)設(shè)備，并可能一步跨越到光纖到戶(FTTH)的中國(guó)。VoIP在美國(guó)的采用相對(duì)較慢，主要因?yàn)槊绹?guó)的PSTN電話太便宜，因此幾乎沒有改變現(xiàn)狀的動(dòng)機(jī)。
VoIP產(chǎn)品平臺(tái)
目前，三種VoIP平臺(tái)都已經(jīng)出現(xiàn)潛在的應(yīng)用。第一種是將VoIP功能增加到路由器或DSL/纜線調(diào)制解調(diào)器中，因此可稱為ATA、客戶端設(shè)備(CPE)或整合接取設(shè)備(IAD)。ATA平臺(tái)是其中最基本的一種，它能在一邊提供寬頻或以太網(wǎng)絡(luò)連接，而在另一邊則提供RJ11連接(亦稱為外部交換業(yè)務(wù)或FXS)，因而使得任何常規(guī)電話都能充當(dāng)IP電話使用。盡管這是一種最簡(jiǎn)單的配置，但目前業(yè)界開始轉(zhuǎn)向更高整合方案，譬如將VoIP功能與多端口有線或無線路由器整合的VoIP路由器等。更高整合度的解決方案甚至還包含VoIP ADSL路由器，它將所有三種功能都整合在一個(gè)可提供寬頻接取、LAN連接、電話配接器甚至撥號(hào)連接的設(shè)備盒中。未來這種設(shè)備盒還將增加視訊、儲(chǔ)存及其它周邊電路。
由于部署及協(xié)調(diào)所有業(yè)務(wù)將面臨很多挑戰(zhàn)，在很多情況下將涉及到多種業(yè)務(wù)及內(nèi)容供貨商，因此這種平臺(tái)的最終上市還須待時(shí)日。盡管ATA盒是目前普通消費(fèi)者選用的設(shè)備，但它們很可能最終將轉(zhuǎn)變?yōu)镮P電話及WiFi手機(jī)，以實(shí)現(xiàn)高級(jí)IP業(yè)務(wù)并取代無線電話。
第二種VoIP平臺(tái)是目前主要用于中小型企業(yè)的IP電話/網(wǎng)絡(luò)接取設(shè)備。IP電話外觀及使用的體驗(yàn)類似常規(guī)電話，唯一的區(qū)別是它們與LAN連接而不是與PSTN線連接。透過IP電話/網(wǎng)絡(luò)接口，人們即可用同樣的終端來存取數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)消息甚至網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。幾乎以同樣的方式，隨著服務(wù)供貨商開始在其無線語音網(wǎng)絡(luò)上增加數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，行動(dòng)電話已經(jīng)發(fā)展成為一種多功能通訊平臺(tái)。
第三種VoIP平臺(tái)是無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)，亦稱為WiFi手機(jī)，它將行動(dòng)性及可能的漫游功能與統(tǒng)一的消息傳送功能相結(jié)合。當(dāng)越來越多的寬頻接取家庭采用無線接取點(diǎn)時(shí)，就可用來實(shí)現(xiàn)這種無線手機(jī)業(yè)務(wù)。所有可用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都能被無線手機(jī)存取，因而使其實(shí)現(xiàn)地址簿、電子日歷、瀏覽器等多功能整合。WLAN手機(jī)具有可行動(dòng)、易配置及部署成本相對(duì)較低的特點(diǎn)。今天，WLAN手機(jī)主要部署在一些垂直細(xì)分市場(chǎng)，如醫(yī)院、大型商店及校園等。
要使家庭及SOHO WiFi手機(jī)應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，其價(jià)格必須低于50美元。IEEE 802.11e標(biāo)準(zhǔn)的最終敲定，也為WLAN語音傳輸提供了必要的QoS保證。In-Stat MDR預(yù)計(jì)，全球WiFi手機(jī)的出貨量將從2003年的6萬部成長(zhǎng)到2007年的350萬部，到2008年將達(dá)到550萬部。
最新的一種平臺(tái)可能是同時(shí)具有蜂巢式及WLAN功能的雙模式手機(jī)。蜂巢式網(wǎng)絡(luò)廠商可能將WLAN嵌入到手機(jī)中，使其既能作為采用WLAN的VoIP手機(jī)，又能作為常規(guī)手機(jī)使用。這樣廠商將獲得更多利益，因?yàn)檫@樣一來，在用戶密集地區(qū)只需增加網(wǎng)絡(luò)頻寬而無需擴(kuò)大整個(gè)蜂巢式基礎(chǔ)設(shè)備，降低了通訊實(shí)現(xiàn)成本。這種電話具有充分的智能，如果有可用的接取點(diǎn)，它即會(huì)將IP通話透過成本較低的WLAN，否則透過蜂巢式網(wǎng)絡(luò)來傳輸語音通訊。這種平臺(tái)的主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是：兩種模式共處而不互相干擾；可無縫地從一種模式切換到另一種模式；基于WLAN的VoIP通話能滿足QoS要求。
據(jù)In-Stat資料，這些平臺(tái)的市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從去年的1100萬部迅速成長(zhǎng)至2007年的3600萬部，將為技術(shù)供貨商及ODM提供廣闊的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。與IP電話相較，配接器盒將繼續(xù)擁有更大的出貨量，因?yàn)樗鼈兪且环N能擴(kuò)展路由器功能及采用傳統(tǒng)電話的更為直接的VoIP實(shí)現(xiàn)途徑。但這些數(shù)字卻沒有考慮整合WLAN/蜂巢式手機(jī)所具有的巨大成長(zhǎng)潛力，預(yù)計(jì)到2007及2008年手機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到6億部，以如此巨大的市場(chǎng)基數(shù)，即使僅10%至20%的手機(jī)整合了WLAN，其市場(chǎng)潛力也十分巨大。
設(shè)備及軟件開發(fā)路線圖
盡管目前已有好幾種整合解決方案，但它們主要適合于企業(yè)IP電話市場(chǎng)。而在VoIP迄今仍主要作為DSL、纜線調(diào)制解調(diào)器或路由器附加功能的消費(fèi)市場(chǎng)，大多數(shù)設(shè)備廠商一直在等待設(shè)備特性要求能早點(diǎn)固定，以便提供相關(guān)的SoC解決方案。對(duì)于大眾消費(fèi)市場(chǎng)而言，在很大程度上模塊化比整合更為重要，因?yàn)槠淠繕?biāo)是以幾種選項(xiàng)來在單個(gè)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)帶或不帶語音的多個(gè)不同類產(chǎn)品，同時(shí)等待特性要求固定以及VoIP成為主流。
VoIP實(shí)現(xiàn)的語音處理基本上可以下列三種方式來實(shí)現(xiàn)：采用DSP語音處理器；采用整合了主處理器與DSP核心的整合度更高的組件；采用執(zhí)行語音處理軟件的功能更強(qiáng)大的主處理器。隨著嵌入式主處理器的功能更加強(qiáng)大，它們能實(shí)現(xiàn)更多的語音處理功能，因而可以不需要專用DSP核心，有助于減少產(chǎn)品尺寸和更好的功耗管理。
迄今為止，采用語音協(xié)同處理器對(duì)于那些VoIP作為附加功能的應(yīng)用來說不失為一種最佳策略，而IP電話及WiFi手機(jī)則可利用整合SoC解決方案或軟件來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)擁有DSP核心及軟VoIP能力的設(shè)備廠商，將能更好地定位以滿足迅速發(fā)展的需求，并能為每種應(yīng)用在基于主機(jī)、基于嵌入式DSP或基于語音協(xié)同處理器的實(shí)現(xiàn)之間進(jìn)行最佳折衷選擇。
VoIP設(shè)備中整合越來越多特性和語音處理功能，這些通?？梢苑殖扇?，即語音處理、呼叫控制及應(yīng)用。
語音處理主要任務(wù)包括各種語音編碼器、回音消除器以及音調(diào)檢波器與產(chǎn)生器。語音編碼器包括：G.729，它能以市話(或長(zhǎng)途電話)品質(zhì)在低于8kbps的速率上編碼語音訊號(hào)；G.722，它能以自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)變(ADPCM)方案來在48kbps、56kbps及64kbps速率上對(duì)7kHz頻寬的語音訊號(hào)進(jìn)行編碼。此外，還有其它很多種語音增強(qiáng)功能，像舒適噪音產(chǎn)生(CNG)及語音訊號(hào)檢測(cè)(VAD)和訊框丟失隱藏等，VAD透過只傳輸人耳能聽到的聲音來提高頻寬利用率，訊框丟失隱藏可補(bǔ)償封包網(wǎng)絡(luò)中丟失數(shù)據(jù)訊框，以及可吸收封包網(wǎng)絡(luò)中延遲變化的&＃39;動(dòng)態(tài)抖動(dòng)補(bǔ)償&＃39;等功能。值得注意的是，這些增強(qiáng)功能對(duì)所感覺的語音品質(zhì)具有很大影響，同時(shí)也是區(qū)分各種解決方案優(yōu)劣的關(guān)鍵。
其它必須考慮的功能包括傳真、調(diào)制解調(diào)器直通、IP傳真(T.38)、IP Modem(V.150)以及IP文本(V.151)等功能。有許多專利權(quán)問題與各種IP編碼器有關(guān)，這可能會(huì)直接或間接地增加產(chǎn)品成本。在定義產(chǎn)品特性集以及選擇技術(shù)供貨商時(shí)，開發(fā)商必須清楚這些問題。
通話控制功能是一組協(xié)議，它能利用各種網(wǎng)絡(luò)元素(如各種類型的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān))來實(shí)現(xiàn)并超越一般的PSTN電話特性。此外，它還能提供用于設(shè)立并端接通話(或多媒體對(duì)話)以及橋接PSTN與封包交換網(wǎng)絡(luò)的方法。目前已經(jīng)開發(fā)了幾種協(xié)議，包括H.323、媒體網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(MGCP)以及SIP等，早期采用H.323及SIP由于其相對(duì)簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展及特性豐富而獲得了最多支持。應(yīng)用軟件將最終決定設(shè)備的功能，無論是IP電話、ATA還是任何其它類似設(shè)備。同時(shí)，軟件還決定用戶接口、設(shè)備配置與管理，以及整體功能和可用模式。
由于上述三種主要設(shè)備的發(fā)展有些互相獨(dú)立且經(jīng)常改變，因此采用分層軟件架構(gòu)很重要。這種分層架構(gòu)還必須足夠模塊化，以便于整合、定制，以及便于由芯片供貨商或系統(tǒng)整合商(或任何其它IP供貨商)所設(shè)計(jì)組件的發(fā)展。
外部交換局(FXO)是VoIP設(shè)備需支持的新功能之一，它實(shí)際上是與PSTN線的接口。FXO不僅能在IP網(wǎng)絡(luò)掉線時(shí)使通話方可以使用PSTN，而且還能在同一設(shè)備中實(shí)現(xiàn)在PSTN與VoIP之間切換，還能使ATA盒接受遠(yuǎn)程撥號(hào)，并根據(jù)所撥號(hào)碼或其它參數(shù)來將長(zhǎng)途及國(guó)際呼叫接到更便宜的IP網(wǎng)絡(luò)上。最便宜的通話、遠(yuǎn)程終端呼叫以及呼叫轉(zhuǎn)移等功能結(jié)合，充分利用了早期采用相同電話接口的模擬調(diào)制解調(diào)器技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。
下一代VoIP手機(jī)
盡管面臨跨越幾種技術(shù)發(fā)展方向的高度動(dòng)態(tài)環(huán)境，芯片供貨商們已開始聚集在擁有多種近期機(jī)會(huì)的架構(gòu)上。企業(yè)所使用的全特性IP手機(jī)、利用家庭網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的啞IP手機(jī)(dumb IP handset)、甚至采用USB連接的功能強(qiáng)大的PDA等，都很快能用到整合芯片。后者依靠網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、PC筆記型計(jì)算機(jī)或PDA來承載通話控制協(xié)議堆棧，并負(fù)責(zé)全部VoIP處理任務(wù)。
由于VoIP數(shù)據(jù)頻寬要求并不高，故802.11b完全可以滿足WLAN手機(jī)應(yīng)用。但在WLAN手機(jī)設(shè)計(jì)中還其它幾個(gè)方面問題需要仔細(xì)考慮，其中功耗是關(guān)鍵問題，目前市場(chǎng)上大多數(shù)802.11組件并不能滿足手機(jī)的長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間要求；安全是另一個(gè)關(guān)切的問題，盡管目前WLAN領(lǐng)域中已有多種安全方案，但并不是全部都能支持，且安全I(xiàn)P客戶端的配置并非很順暢；最后一個(gè)重要問題是QoS，盡管已有眾多的標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)規(guī)格(如802.11e)，但它仍是一個(gè)需要特別關(guān)注的棘手問題，語音應(yīng)用嚴(yán)格的低延遲要求進(jìn)一步增加了QoS的挑戰(zhàn)。在這種情況下，對(duì)等網(wǎng)絡(luò)連接是WLAN VoIP系統(tǒng)的關(guān)鍵要求。而WLAN一般被設(shè)置成即使在其互相通訊時(shí)也能使所有客戶端都透過接取點(diǎn)，因而會(huì)占用更多的頻寬并導(dǎo)入額外的延遲，故關(guān)鍵是必須在任何可能的情況下，透過對(duì)等連接來最有效地利用可用頻寬，并使延遲最小。
如上所述，IP電話與WiFi手機(jī)設(shè)計(jì)擁有許多共同點(diǎn)。設(shè)計(jì)工程師可以利用同一個(gè)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)兩種應(yīng)用，并利用相同的軟件。IP電話還要求更廣泛的LCD顯示以及以太網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器等其它特性，而WiFi手機(jī)則可能會(huì)使用這些功能中功耗較少的部份，并增加一個(gè)WLAN接口。這兩種應(yīng)用的典型設(shè)備都將采用功能強(qiáng)大的ARM或類似處理器核心，并根據(jù)成本及功耗目標(biāo)來選擇軟件或硬件語音編譯碼器。也可能會(huì)結(jié)合A/D、D/A、LCD控制器、鍵盤掃描邏輯及功率管理特性等，同時(shí)也要求用USB連接來實(shí)現(xiàn)增加儲(chǔ)存或連接相機(jī)以實(shí)現(xiàn)視訊電話等功能。甚至可以利用USB on-the-go (OTG)功能，使設(shè)備動(dòng)態(tài)地成為一個(gè)USB客戶機(jī)(當(dāng)充電或同步傳輸數(shù)據(jù)時(shí))或主機(jī)(當(dāng)采用相機(jī)功能時(shí)等)。
因此，像這樣的SoC將能為VoIP系統(tǒng)ODM提供各種具有吸引力的下一代平臺(tái)設(shè)計(jì)選擇。在標(biāo)準(zhǔn)推出、應(yīng)用及特性定型后，設(shè)備廠商將會(huì)著手提供各種新的整合解決方案，并從目前的功能跨越到能提供整合語音＋WLAN解決方案，以及可充分利用USB 2.0這種新型連接技術(shù)的設(shè)備功能。此外，單一整合式SoC解決方案還將日益擁有用于多種產(chǎn)品平臺(tái)以及經(jīng)濟(jì)高效地為多個(gè)市場(chǎng)服務(wù)的靈活性。
中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)
