概述
VoIP簡而言之就是将模拟聲音訊号(Voice)數字化，以數據封包(Data Packet)的型式在IP數據網絡(IP Network)上做實時傳遞。VoIP最大的優勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環境，提供比傳統業務更多、更好的服務。VoIP可以在IP網絡上便宜的傳送語音、傳真、視頻、和數據等業務，如統一消息、虛拟電話、虛拟語音/傳真郵箱、查号業務、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、電視會議、電子商務、傳真存儲轉發和各種信息的存儲轉發等。
VoIP(Voice over Internet Protocol)是一種以IP電話為主，并推出相應的增值業務的技術。VoIP電話不過是互聯網上的一種應用。網絡電話不受管制。因此，從本質上說，VoIP電話與電子郵件，即時訊息或者網頁沒有什麼不同，它們均能在經過了互聯網連接的機器間進行傳輸。這些機器可以是電腦，或者無線設備，比如手機或者掌上設備等等。為什麼VoIP服務有些要收錢，有些卻免費？VoIP服務不僅能夠溝通VoIP用戶，而且也可以和電話用戶通話，比如使用傳統固話網絡以及無線手機網絡的用戶。對這部分通話，VoIP服務商必須要給固話網絡運營商以及無線通訊運營商支付通話費用。這部分的收費就會轉到VoIP用戶頭上。網上的VoIP用戶之間的通話可以是免費的。使用VoIP，需要做些什麼？需要有互聯網連接。這可以是最基本的撥号上網服務，或者更理想的寬帶服務，你的網絡連接速度越快，VoIP的通話質量就越好。例如，高速寬帶連接能夠令你一面打電話，一面上網沖浪。你還需要VoIP軟件。用戶可以選擇一種VoIP軟件軟件安裝至台式電腦或筆記本電腦上。然後，電腦就可以進行網上通話了。如果用戶想要将自己的家庭電話轉化為VoIP撥号系統，他需要适配器的幫助。VoIP軟件可以單獨預裝在一種名為“模拟電話适配器”（analog telephone adapter）的硬件設備中，模拟電話适配器主要安裝于家庭電話與寬帶調制解調器之間。
使用VOIP的主要優點
把VOIP集成到集中器或RAS中，企業将進入一個充滿機遇的新世界。如果該企業是服務提供商或傳輸服務提供商，則能夠向用戶提供附加業務。如果是遠程用戶，則訪問過程将明顯簡化。
增加利潤--造就機遇--企業不再單純依靠從用戶的按時計費應用或主機使用中獲取利潤。服務提供商和傳輸服務提供商現在可以在傳統業務基礎上提供話音、傳真、多媒體業務。由于這些企業長期通過企業局域網和PSTN建立連接，這一連接關系可以随着業務的增長而繼續。
例如，有了VOIP，接入業務提供商，包括互聯網服務提供商(ISP)和傳輸服務者可以實現Points-of-Presence(POPs)和上下驿站網關服務。VOIP網關功能支持PC-to-Phone和Phone-to-PC業務，可通過基于IP的網絡進行實時通信，造就新的商業機會。
企業節支和接入的優點--對于依靠PSTN使用話音和傳真業務的企業，節約的開支是十分可觀的。VOIP通過繞過PSTN的方式，最終減少計費。用市話的價格，用戶可以在任何時間向全球任何地方發送傳真或撥打電話。另外，新的HiPer接入的VOIP功能将使用戶可以通過在POTS線上建立的連接，接入企業内部網絡、檢查電子郵件、使用互聯網和收聽話音郵件。而且，話音郵件或電子郵件經過檢查後，遠程用戶就可以接通從PC機上接入的電話了。這一功能節約的費用和增加的就業機會将使該企業更具競争力。
升級簡單和可擴展性--由于Total Control VOIP是建立在Total Control服務器上的一種軟件解決方案，所以升級和操作十分簡單，而且節約時間和費用。3Com充分開發了其産品的DSP軟件引擎。因此配備了DSP的3Com硬件，升級和進一步開發要比其他公司的DSP解決方案簡單。未來的VOIP産品，則由軟件升級替代整套的硬件更換。在系統升級時，這一功能既節省經費又節省時間。
控制協議
目前常用的協議如H.323、SIP、MEGACO和MGCP。H.323是一種ITU-T标準，最初用于局域網（LAN）上的多媒體會議，後來擴展至覆蓋VoIP。該标準既包括了點對點通信也包括了多點會議。H.323定義了四種邏輯組成部分：終端、網關、關守及多點控制單元（MCU）。終端、網關和MCU均被視為終端點。會話發起協議（SIP）是建立VOIP連接的IETF标準。SIP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（客戶－服務器協議）相似。客戶機發出請求，并發送給服務器，服務器處理這些請求後給客戶機發送一個響應。該請求與響應形成一次事務。媒體網關控制協議（MGCP）是由思科和Telcordia提議的VOIP協議，它定義了呼叫控制單元（呼叫代理或媒體網關）與電話網關之間的通信服務。MGCP屬于控制協議，允許中心控制台監測IP電話和網關事件，并通知它們發送内容至指定地址。在MGCP結構中，智能呼叫控制置于網關外部并由呼叫控制單元（呼叫代理）來處理。同時呼叫控制單元互相保持同步，發送一緻的命令給網關。媒體網關控制協議（Megaco）是IETF和ITU-T（ITU-TH.248建議）共同努力的結果。Megaco/H.248是一種用于控制物理上分開的多媒體網關的協議單元的協議，從而可以從媒體轉化中分離呼叫控制。Megaco/H.248說明了用于轉換電路交換語音到基于包的通信流量的媒體網關（MG）和用于規定這種流量的服務邏輯的媒介網關控制器之間的聯系。Megaco/H.248通知媒體網關将來自于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）。從VoIP結構和網關控制的關系來看，Megaco/H.248與MGCP在本質上相當相似，但是Megaco/H.248支持更廣泛的網絡，如ATM。
技術手段
通過因特網進行語音通信是一個非常複雜的系統工程，其應用面很廣，因此涉及的技術也特别多，其中最根本的技術是VoIP(Voice over IP)技術，可以說，因特網語音通信是VoIP技術的一個最典型的、也是最有前景的應用領域。因此在讨論用因特網進行語音通信之前，有必要首先分析VoIP的基本原理，以及VoIP中的相關技術問題。
一、VoIP的基本傳輸過程
傳統的電話網是以電路交換方式傳輸語音，所要求的傳輸寬帶為64kbit/s。而所謂的VoIP是以IP分組交換網絡為傳輸平台，對模拟的語音信号進行壓縮、打包等一系列的特殊處理，使之可以采用無連接的UDP協議進行傳輸。
為了在一個IP網絡上傳輸語音信号，要求幾個元素和功能。最簡單形式的網絡由兩個或多個具有VoIP功能的設備組成，這一設備通過一個IP網絡連接。VoIP模型的基本結構圖（如voip1圖）。從圖中可以發現VoIP設備是如何把語音信号轉換為IP數據流，并把這些數據流轉發到IP目的地，IP目的地又把它們轉換回到語音信号。兩者之音的網絡必須支持IP傳輸，且可以是IP路由器和網絡鍊路的任意組合。因此可以簡單地将VoIP的傳輸過程分為下列幾個階段。
1、語音-數據轉換
語音信号是模拟波形，通過IP方式來傳輸語音，不管是實時應用業務還是非實時應用業務，首先要對語音信号進行模拟數據轉換，也就是對模拟語音信号進行8位或6位的量化，然後送入到緩沖存儲區中，緩沖器的大小可以根據延遲和編碼的要求選擇。許多低比特率的編碼器是采取以幀為單位進行編碼。典型幀長為10~30ms。考慮傳輸過程中的代價，語間包通常由60、120或240ms的語音數據組成。數字化可以使用各種語音編碼方案來實現，目前采用的語音編碼标準主要有ITU-T G.711。源和目的地的語音編碼器必須實現相同的算法，這樣目的地的語音設備幫可以還原模拟語音信号。
2、原數據到IP轉換
一旦語音信号進行數字編碼，下一步就是對語音包以特定的幀長進行壓縮編碼。大部份的編碼器都有特定的幀長，若一個編碼器使用15ms的幀，則把從第一來的60ms的包分成4幀，并按順序進行編碼。每個幀合120個語音樣點（抽樣率為8kHz）。編碼後，将4個壓縮的幀合成一個壓縮的語音包送入網絡處理器。網絡處理器為語音添加包頭、時标和其它信息後通過網絡傳送到另一端點。語音網絡簡單地建立通信端點之間的物理連接（一條線路），并在端點之間傳輸編碼的信号。IP網絡不像電路交換網絡，它不形成連接，它要求把數據放在可變長的數據報或分組中，然後給每個數據報附帶尋址和控制信息，并通過網絡發送，一站一站地轉發到目的地。
3、傳送
在這個通道中，全部網絡被看成一個從輸入端接收語音包，然後在一定時間（t）内将其傳送到網絡輸出端。t可以在某全範圍内變化，反映了網絡傳輸中的抖動。網絡中的同間節點檢查每個IP數據附帶的尋址信息，并使用這個信息把該數據報轉發到目的地路徑上的下一站。網絡鍊路可以是支持IP數據流的任何拓結構或訪問方法。
4、IP包-數據的轉換
目的地VoIP設備接收這個IP數據并開始處理。網絡級提供一個可變長度的緩沖器，用來調節網絡産生的抖動。該緩沖器可容納許多語音包，用戶可以選擇緩沖器的大小。小的緩沖器産生延遲較小，但不能調節大的抖動。其次，解碼器将經編碼的語音包解壓縮後産生新的語音包，這個模塊也可以按幀進行操作，完全和解碼器的長度相同。若幀長度為15ms，是60ms的語音包被分成4幀，然後它們被解碼還原成60ms的語音數據流送入解碼緩沖器。在數據報的處理過程中，去掉尋址和控制信息，保留原始的原數據，然後把這個原數據提供給解碼器。
5、數字語音轉換為模拟語音
播放驅動器将緩沖器中的語音樣點（480個）取出送入聲卡，通過揚聲器按預定的頻率（例如8kHz）播出。簡而言之，語音信号在IP網絡上的傳送要經過從模拟信号到數字信号的轉換、數字語音封裝成IP分組、IP分組通過網絡的傳送、IP分組的解包和數字語音還原到模拟信号等過程。
二、推動VoIP發展的動力
由于相關的硬件、軟件、協議和标準中的許多發展和技術突破，使得VoIP的廣泛使用很快就會變成現實。這些領域中的技術進步和發展為創建一個更有效、功能和互操作性更強的VoIP網絡起着推波助瀾的作用。表2-2簡單列出了這些領域中的主要發展。從表中可以看出，推動VoIP飛速發展乃至廣泛應用的技術因素可以歸納為如下幾個方面。
1、數字信号處理器
先進的數字信号處理器（Digital Signal Processor,DSP）執行語音和數據集成所要求的計算密集的任各。DSP處理數字信号主要用于執行複雜的計算，否則這些計算可能必須由通用CPU執行。它們的專門化的處理能力與低成本的結合使DSP很好地适合于執行VoIP系統中的信号處理功能。
單個語音流上G.729語音壓縮的計算開銷開常大，要求達到20MIPS，如果要求一個中央CPU在處理多個語音流的同時，還執行路由和系統管理功能，這是不現實的，因此，使用一個或多個DSP可以從中央CPU卸載其中的複雜語音壓縮算法的計算任務。另外，DSP還适合于語音的活動檢測和回聲取消這樣的功能，困為它們實時處理語音數據流，并能快速訪問闆上内存，因此。在本章節中，比較詳細地介紹如何在TMS320C6201DSP平台來實現語音編碼和回聲抵消的功能。
2、高級專用集成電路專用集成電路（Application-Specific Integrated Circait,ASIC）發展産生了更快、更複雜、功能更強的ASIC。
ASIC是執行單一應用或很小的一組功能專門的應用芯片。由于集中于很窄的應用目标，故它們可以對特定的功能進行高度的優化，通常雙通用CPU快一個或幾個數量級。就像精簡指令集計算機（RSIC）芯片集中于快速執行扔限數目的操作一樣，ASIC被預先編程、使其能更快地執行有限數目的功能。一旦開發完成，ASIC批量生産的成本并不高，被用于包括路由器和交換機這樣的網絡設備，執行路由查表、分組轉發、分組分類和檢查以及排隊等功能。ASIC的使用使設備的性能更高，而成本更低。它們為網絡提供增加的寬帶和更好的QoS支持，所以對VoIP發展起着很大的促進作用。
3、IP傳輸持術
傳輸電信網大多采用時分多路複用方式，因特網須采用的是統計複用變長分組交換方式，二者相比，後者對網絡資源利用率高，互連互通簡便有效、對數據業務十分适用，這是因特網得以飛速發展的重要原因之一。但是，寬帶IP網絡通信對QoS和延遲特性提出了苟刻的要求，因此，統計複用變長分組交換的技術發展為人們所關注。目前，除已問世的新一代IP協議--IPV6外，世界因特網工程任務組（IETF）提出了多協議标記交換技術（MPLS），這是一種基于網絡層選路的各種标記/标簽的交換，能提高選路的靈活性，擴展網絡層選路能力，簡化路由器和基于信元交換的集成，提高網絡性能。MPLS既可以作為獨立的選路協議工作，又能與現有的網絡選路協議兼容，支持IP網絡的各種操作、管理和維護功能，使IP網絡通信的QoS、路由、信令等性能大大提高，達到或接近統計複用定長分組交換（ATM）的水平，而又比ATM簡單、高效、便宜、适用。IETF還地抓緊新的分組理理持術，以便實現QoS選路。其中正在研究"隧道技術"就是為了實現單向鍊路的寬帶傳送。另外，如何選擇IP網絡傳輸平台也是近年來研究的一個重要領域，先後出現了IP over ATM、IP over SDH、IP over DWDM等技術。
第一層是基層礎，提供高速的數據傳輸骨幹。IP層向IP用戶提供高質量的，具有一定服務保證的IP接入服務。用戶層提供接入形式（IP接入和寬帶接入）和服務内容形式。在基礎層，以太網作為IP網絡的物理層，是理所當然的事情，但是IP overDWDM卻上最新技術，并具有很大的發展潛力。
密集波分多路複用（Dense Wave Division MultipLexing,DWDM）為光纖網絡注入新的活力，并在電信公司鋪設新的光纖主幹網中提供驚人的帶寬。DWDM技術利用光纖的能力和先進的光傳輸設備。波分多路複用的名稱是從單股光纖上傳送多個波長的光（LASER）而得來的。目前的系統能夠發送和識别16個波長，而将來的系統能夠支持40~96全波長。這具有重要意義，因為每增加一個波長，就增加了一個信息流。因此可以将2.6Gbit/s（OC-48）網絡擴大16倍，而不必鋪設新的光纖。
大多數新的光纖網絡以（9.6Gbit/s）的速度運行OC-192，在與DWDM結合時，在一對光纖上産生150Gbit/s以上的容量。另外，DWDM提供了接口的協議和速度無關的特征，在一條光纖上可同時支持ATM、SDH和千兆以太網信号的傳輸，這樣和現在已建成的各種網絡都可以兼容，因此DWDM既可以保護已有的設資，還可以以其巨大帶寬為ISP和電信公司提供了功能更強的主幹網，并使寬帶成本更低和訪問性更強，這對VoIP解決方案的帶寬要求提供強有力的支持。增加的傳輸速率不僅可以提供更粗的管道，使阻塞的機會更少，而且使延時降低了許多，因此可以在很大程度上減少IP網絡上的QoS要求。
4、寬帶接入技術
IP網絡的用戶接入已成為制約全網發展的瓶頸。從長期發展看，用戶接入的終極目标是光纖到戶（FTTH）。光接入網從廣義上講包括光數字環路載波系統和無源光網絡兩類。前者主要在美國，結合開放口V5.1/V5.2，在光纖上傳送其綜合系統，顯示了很大的生命力。後者主要在日本和德國。日本堅持不懈攻關十多年，采取一系列措施，将無源光網絡成本降低至與銅纜和金屬雙絞線相近的水平，并大量使用。特别是近年ITU提出以ATM為基礎的無源光網絡（APON），将ATM與無源光網絡優勢互補，接入速率可達622Mbit/s，對寬帶IP多媒體業務發展十分有利，且能減少故障率和節點數目，擴大覆蓋範圍。目前ITU已完成了标準化工作，各廠家正在積極研制，不久會有商品上市，将成為面向21世紀的寬帶接入技術的主要發展方向。
目前主要采用的接入技術有:PSTN、IADN、ADSL、CM、DDN、X.25和Ethernet以及寬帶無線接入系統列等。這些接入技術各有特點，其中發展最快的是ADSL和CM；CM(Cable Modem)采用同軸電纜，傳輸速率高、抗幹擾能力強；但是不能雙向傳輸，無統一标準。ADSL（Asymmetrical Digital Loop）獨享接入寬帶，充分利有現有電話網，提供非對稱的傳輸速率，用戶側的下載速率可以達到8Mbit/s，用戶側的上載速率可以達到1Mbit/s。ADSL為企業和各個用戶提供必要的寬帶，并極大地降低成本。使用較低成本的ADSL地區環路，現在公司能以更高的速度訪問因特網和基于因特網服務供應商的VPN，允許更高的VoIP呼叫容量。
5、中央處理單元技術
中央處理單元（CPU）在功能、功率和速度方面繼續發展。這使多媒體PC能夠廣泛應用，并提高了受CPU功率限制的系統功能的性能。PC處理流式音頻和視頻數據的能力在用戶中期待已久，所以在數據網絡上傳送語音呼叫理所當然成為下一步的目标。這個計算功能使先進的多媒體桌面應用和網絡組件中的先進功能都支持語音應用。
優缺點
優點
網絡電話相較于傳統固話來說，方式靈活，可以配合IPPBX系統以及呼叫中心管理系統，實現更多有利于企業管理和發展的功能，另外，可以針對每個企業自身的情況特點，定制一些個性功能，使之更具有針對性。
一、不會錯過任何電話來電。
二、可以提高團隊工作的協同性。
三、實現電話通信自動呼叫路由。
四、内部電話和遠程分支實現免費通話。
五、實現了總可以用最低成本通話。
六、集成E-MAIL、傳真FAX和語音郵件等數據通信應用。
七、完全的WEB控制管理，容易使用維護。
八、可以使用任何電話、PDA或PC在任何地方呼叫。
九、集成企業現有的IT應用環境和應用軟件。
十、開放标準，不受廠商和運營商鎖定。
先天缺點
通話質量受到網絡好壞的影響
停電時候無法使用
清晰度與傳統的固話有差距
存在被偷聽偷錄的風險
安全威脅
VOIP電話安全威脅主要來自于網絡的病毒,木馬和黑客對數據網絡的各種攻擊,包括非法接人、話費詐欺或竊聽以及VOIP電話服務器自身出現的問題。網絡病毒，木馬和黑客對語音通信軟件的攻擊造成的危害有影響話音質量、語音系統和應用的連接中斷等，最嚴重時會出現因為數據網絡的阻塞和中斷導緻語音網絡出現通信故障，甚至無法運行。為了保證企業VOIP電話的安全，在選擇VOIP電話系統時，應該首選已經内置了安全保護的系統。一般來說,黑客若想攻擊語音通信軟件,往往需要利用操作系統的漏洞才能夠實現。所以,作為操作人員,要學會及時給操作系統打補丁和系統升級。這不僅是語音通信安全所需要的，也是防止其他方面的攻擊所必需的。
