下一代VOIP协议探讨

1、引言
对话音通信仍是赢利先锋军的中国通信业来说，VoIP真正给中国的传统通信带来了一次革命，它吸引了大量的用户，已经具有一定的市场规模，但是安定之后求发展也是硬道理，一方面运营商需要更多的盈利空间，另一方面用户需要有更个性化、更多样的业务，因此下一代VoIP的发展方向就需按照业务个性化和多样性的特点发展。选择什么样的技术来支持这些特点是关键，目前可用来实现VoIP的协议有H.323，SIP，Skype，H.248，MGCP等，本文就在分析目前存在的几种VoIP网络技术的基础上。研究和对比了各种VoIP协议的特点，以及构建部署下一代VoIP需要重点考虑的问题。
2、VoIP协议介绍
2.1　H.323协议簇
国内原有的VoIP网络几乎全部基于H.323协议簇构建的，H.323协议簇是ITU-T为基于分组的多媒体通信系统，主要是视频会议系统设计的，应该说H.323协议簇在中国的VoIP业务中得到了很好的应用。之所以称作为“簇”是因为它并不是一个独立的协议，而是由多种协议组成，包括H.225，H.245，RTP，RTCP等协议。
基于H.323协议簇的IP电话网络主要由网关和网守以及后台认证、计费等支撑系统组成，网关和网守是组成VoIP系统的关键设备，网关是完成协议转换和媒体编解码的主要设备，而网守则是完成网关之间的路由交换、用户认证和计费的控制层设备。
应该说，基于H.323协议簇的VoIP系统本身就是从电信级网络的角度出发的，它有着传统电信的各种优点，比如易于构建大规模网络、网络的可运营可管理性较好、不同厂商设备之间的互通性好等，然而这种基于H.323的IP电话网络在部署和实施的时候也带来一些问题：
(1)协议过程复杂，设备成本高，投资建设成本高，导致了假IP电话(就是用已有的PSTN冒充IP电话)的出现。
(2)网关之间一旦获知彼此的路由信息，便可以直接通信，运营商无法收取通话费用，滋生了一些非法IP电话经营者。
(3)协议扩展性较差，到目前有停止不前的感觉。IP电话从业务开展以来一直是单一的业务形式，就是简单的打电话，通则通话，不通则挂机或等待重拨，因此运营商的业务开展需要更丰富的业务形式。
2.2　SIP协议
在下一代网络的技术摸索中，SIP(会话初始协议)协议越来越引起业界的关注，该协议由IETF的SIP工作组制定。1999年出了第一版本，2002年又在第一版本的基础上修订并完善出了第二版。它是用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方的多媒体通信的应用层控制协议，最初只是有一些小的厂商开发和使用SIP协议在企业的小型网络中提供电话业务，自第二版本发布以来，SIP协议得到了更多更广泛的应用，基于该协议开发的系统，用户终端无论在何处接入互联网，都可以通过域名找到其归属的服务器进行语音和视频通信。自3GPP在Release5的IMS(IP多媒体子系统)中宣布以SIP为核心协议，ETSI又在其NGN体系中采用了IMS以来，SIP协议一下子成为人们关注的热点。
(1)SIP协议的特点
●SIP协议是基于文本方式的协议。由于这种方式便于理解且实现简单，深受设备开发商欢迎。
●SIP协议考虑并支持用户的移动性。SIP协议定义了注册服务器、重定向服务器等不同的功能，当用户的位置发生变化时，其位置信息将随时登记到注册服务器。
●SIP协议采用了HTTP协议Client-Server的消息处理方式。这种Client-Server的关系不固定，其工作方式对等，当A向B发送请求消息时，A作为Client，B作为Server。反之，当B向A发起请求时它们之间的Client-Server关系又相反。
●SIP消息本身就具有一定的定位能力。SIP消息头中caller@caller.com这种域名的标识方式可包含用户号码信息、位置信息、用户名及其归属信息等，是SIP消息表述方式的一大优点。
●SIP协议可与其他很多IETF协议集成来提供各种业务(如SDP，RSVP，RTSP，MIME，HTTP等)，使SIP协议在业务的实现方面具有很大灵活性。
●SIP协议具有Forking(分路)的特征，使得SIP协议实现一号通一类的业务非常方便。
●SIP协议的可扩展性较强。自发布以来根据业务需求和一些特征要求扩展定义了多个新消息，消息扩展时其前后兼容性较好。
●SIP协议所定义的终端具有一定的智能性。
从上述特点看来，SIP协议本身在消息发送和处理机制上具有一定的灵活性，使得用SIP协议可以很方便地实现一些VoIP的补充业务，比如各种情况下的呼叫前转、呼叫转接、呼叫保持、Presence、即时消息等业务；由于SIP协议是基于会话定义的用来建立、修改和终止IP网上的多媒体会话的宗旨，它可以很灵活地与其他多种协议集成，通过集成其他应用层协议，可以提供更多的增值业务。就其本质而言，SIP协议与目前最大的IP网——互联网有着密不可分的近亲关系，这一点使得SIP协议更贴近下一代网络的IP化的总趋势。
(2)SIP协议存在的不足
●没有充分考虑目前IPv4网络中大量存在的NAT、防火墙设备的影响，在业务开展使用时存在无法穿越NAT和防火墙的问题。
●网络整体架构没有明确的规定，在规划大规模的网络时仍有很多问题需要考虑(如采用什么样的网络架构、整网的运营管理方式等)。
●尽管协议仍在不断扩展，但是具体的可用于指导设备开发和网络建设的规范还没有，这可能会给互通带来一定的影响。
2.3　Skype协议
Skype是一个公司的称呼，由于它采用了私有的协议，因此也称作Skype。Skype的出现无疑给传统电信带来一股强烈的冲击波，它一出现便广为流传，截至2005年3月，Skype全球用户已达2900万人，每天增加的会员有15.5万人，而到3月14日为止，Skype在全球的通话量累计已经达到60亿分钟。(1)Skype的优点
●由于Skype使用P2P原理传输语音，使得Skype没有扩展服务器、管理庞大用户群的担心，用户增长很快。Skype的商业计划一直是免费提供基本服务，对增值服务收费。
●Skype可以很好地支持用户的移动性，用户不必支付昂贵的漫游费用。
●Skype采用了能够轻松通过NAT/防火墙的机制，对已有的IPv4的网络不提出任何要求。
●Skype采用的语音编解码算法具有较高的效率。再加上其P2P的工作原理，通过个人用户中转数据流，以及高效的路由方式，这些都使得网络时延大大减小。保证了通话质量。
(2)Skype的缺点
●在Skype到固定电话或者Skype到手机的通话中音质总是有很严重的声音失真现象出现，影响了Skype到固定电话或手机的通话质量。
●网络的无管理性使得它只能通过免费的方式走向市场，企业用户也会因为担心它的安全隐患而不采用Skype等。
Skype的理念很可能给传统的电信市场带来突破性的变革，传统电信运营商决不可忽视其挑战。
2.4　H.248和MGCP协议
H.248和MGCP不能成为独立的VoIP协议，只是在软交换的网络中有所应用，由于H.248比MGCP定义了更多的特征和数据包，它能够更好地支持多媒体业务，因此有取代MGCP的趋势。可以说，这两种协议，尤其是H.248将作为下一代VoIP的辅助或边缘协议在网络中存在。
3、下一代VoIP的考虑重点
虽然IP电话的开展吸引了大量用户，但是其低廉的价格使得运营商的盈利空间变小，运营商必须寻找新的收入增长点，开拓新的盈利空间。基于软交换的技术是前期受关注最多的一种，基于软交换的技术虽然考虑并能够实现一些基于IP电话的补充和增值业务，但是总体来讲它没有什么创新，只是一个综合，而且在很大程度上只是将电路交换域的思路搬到IP域，并没有充分利用IP网络的特点。TISPAN提出的基于IMS的NGN网络则是以SIP协议为核心通信协议的，现在还处于VoIP向下一代探索的过程中，关键在于结合已有的技术基础和探索经验以及遇到的问题，慎重做好下一代VoIP协议的选择。
从VoIP协议的分析来看，H.323因为其复杂性而将逐渐被市场淘汰，尽管Skype无论在理念还是工作原理上都给人耳目一新的感觉，但是值得注意的是，用于和已有固定电话通信的SkypeIn和SkypeOut软件一直使用SIP协议与公共交换电话网络连接。也就是SIP协议是最有可能成为下一代VoIP核心协议的，但是正如前面所述该协议也有不足和不完善的地方，结合以往的经验和Skype对某些传统通信理念的冲击，下一代VoIP必须重点考虑下面几个问题：
(1)大规模网络架构如何构建才能充分利用其通信协议的优点。
(2)如何提高效率以保证业务质量(包括提高协议的路由效率、减小编解码带来的时延等)。
(3)如何保证业务穿越NAT和防火墙，是近期必须要考虑的一个很现实的问题。
(4)如何在保证网络的可运营、可管理与终端智能化之间平衡，应该说终端智能化是必然的趋势。
(5)考虑用户的移动性，下一代网络将是一个融合的网络，用户的移动性是必须支持的特点。
(6)保证通信协议的可扩展性，随着用户的不断成熟，新的增值业务也将层出不穷，下一代VoIP协议必须具有很好的可扩展性，以满足未来不断增加的需求。
(7)采用什么样的运营模式，才能使用户满意、吸引更多的用户，同时又给运营商带来更多的利润，达到多赢的目的，也是一个非常值得研究的问题。