VoIP

基於IP的語音傳輸（Voice over Internet Protocol，縮寫：VoIP）是一種語音通話技術，經由網際協議（IP）來達成語音通話與多媒體會議，也就是經由網際網路來進行通訊。其他非正式的名稱有IP電話（IP telephony）、網際網路電話（Internet telephony）、寬頻電話（broadband telephony）以及寬頻電話服務（broadband phone service）。

VoIP可用於包括VoIP電話、智慧型手機、個人電腦在內的諸多網際網路接入設備，通過蜂窩網絡、Wi-Fi進行通話及發送簡訊。

## 網際網路電話

IP電話通過把語音信號經過數位化處理、壓縮編碼打包、透過網路傳輸、然後解壓、把數位訊號還原成聲音，讓通話對方聽到。話音從源端到達目的端的基本過程是：

- 聲電轉換：通過壓電陶瓷等類似裝置將聲波變換為電信號
- 量化採樣：將模擬電信號按照某種採樣方法（比如脈衝編碼調制，即PCM）轉換成數位訊號
- 封包：將一定時長的數字化之後的語音信號組合為一幀，隨後，按照國際電聯（國際電信聯盟電信標準化部門）的標準，這些話音幀被封裝到一個RTP（即實時傳輸協議，Realtime Transport Protocol）報文中，並被進一步封裝到UDP報文和IP報文中。
- 傳輸：IP報文在IP網路由源端傳遞到目的端
- 去抖動：去除因封包在網路中傳輸速度不均勻所造成的抖動音
- 拆包
- 電聲轉換

一個完整的、可以大規模商用運營的IP電話系統包括如下一些技術（暫不完全）：

- 尋址
- 話音編解碼
- 回音消除和回聲抑制
- 傳輸
- IP報文時延控制功能
- 去抖動
- IP報文的去抖動（de-jitter）功能

### 編碼

目前世界多個標準組織和工業實體提出了很多話音編碼方案。其中包括國際電信聯盟的G.711（速率64kbps），G.723.1（速率5.3kbps或者6.3kbps），G.729A（速率8kbps）編碼方案。

微軟、Intel等業界巨頭也有自己的編碼方案。

### 網際協議

目前常用的VoIP協定包括會話發起協議、會話描述協議、實時傳輸協議、H.323、Sus、MEGACO和Q1483431等。

#### 會話發起協議

會話發起協議（SIP）是IETF創建VoIP通話連接的協議標準。SIP是一種應用層控制協議，用於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－伺服器協議）相似。客戶機發出請求，並發送給伺服器，伺服器處理這些請求後給客戶機回送一個響應。請求與響應形成一次交換（transaction）。

#### 會話描述協議

會話描述協議 (SDP)，用於多媒體通信和WebSocket傳輸的會話啟動和宣布的語法。

#### 實時傳輸協議及相關協議

實時傳輸協議（RTP），實時音訊和影片數據的傳輸協議。

實時傳輸控制協議 (RTCP)，RTP的姐妹協議，提供數據流統計和狀態資訊。

安全實時傳輸協議 (SRTP)，RTP的加密版本。

#### H.323

H.323是常見的VoIP標準，由ITU-T於1996年提出，原本是用於區域網路（LAN）上的視訊會議，後來被應用於VoIP網路電話上。H.323定義了一個綜合性的規範，使網路上的終端設備遵循這些規範，得以順利進行溝通，包括語音壓縮格式（G.711、G.729、G.723.1）、影像壓縮格式（H.261、H.263）、呼叫信令（H.225）、控制信令（H.245）、註冊與認證等（RAS：Registeration Admission Status）。H.323架構由4個元件所組成，包括終端設備（Terminal）、閘道器（Gateway）、閘道管理員（Gatekeeper）、多點控制單元（MCU：Multipoint Control Unit），可進行單點對單點或單點對多點的通訊。

對於VoIP的應用而言，H.323的子協定多且複雜性高，在許多技術上的問題受限，不容易針對新的應用作擴展。因此，IETF (Internet Engineering Task Force)分別在1999年8月提出MGCP（Media Gateway Control Protocol）協定與1999年3月的SIP（Session Initiation Protocol）新架構，試圖簡化H.323的複雜性，且在語音傳遞功能提供較高的延展性。

#### 其他

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（呼叫代理或媒體閘道器）與電話閘道器之間的通信服務。MGCP屬於控制協議，允許中心控制台監測IP電話和閘道器事件，並通知它們發送內容至指定地址。在MGCP結構中，智能呼叫控制置於閘道器外部並由呼叫控制單元（呼叫代理）來處理。同時呼叫控制單元互相保持同步，發送一致的命令給閘道器。

媒體閘道器控制協議（Megaco）是IETF和ITU-T（ITU-T H.248建議）共同努力的結果。Megaco/H.248是一種用於控制物理上分開的多媒體閘道器的協議單元的協議，從而可以從媒體轉化中分離呼叫控制。Megaco/H.248說明瞭用於轉換電路交換語音到基於包的通信流量的媒體閘道器（MG）和用於規定這種流量的服務邏輯的媒介閘道器控制器之間的聯繫。Megaco/H.248通知媒體閘道器將來自於數據包或單元數據網路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結構和閘道器控制的關係來看，Megaco/H.248與MGCP在本質上相當相似，但是Megaco/H.248支持更廣泛的網路，如ATM。

## 無線通話

早期主要運用Wi-Fi技術。由於當時鋪設Wi-Fi熱點（Access Point）尚未普及，而且此技術所涵蓋的區域比較小，只要一遠離熱點，訊號就逐漸衰弱甚至斷線，必須重新連線。隨著3G、4G等高速行動網路和由多個同名Wi-Fi AP所組成蜂窩式網路的普及，以及智慧型手機APP的發展，無線網路電話不僅能在移動過程中使用，還能傳輸實時影像。

無線網路卡或無線裝置約12mW（10.8dbm）到100mW（20dbm）。一般來說，配備Wi-Fi功能的筆記型電腦或平板電腦，在使用802.11的標準下，其發射功率均低於一百毫瓦（100mW），這是早期GSM行動電話發射功率兩瓦的二十分之一。

## 發展與政治

目前大中華地區當中，以香港的應用層面較大。早在1990年代中期，不少大型公司（如軒尼詩、LVMH及帝亞吉歐）就透過IP電話技術，為海外分公司提供直線電話接往公司的總部。其後，在長途電話割喉戰中，IP電話亦開始應用，以保證當衛星訊號受到干擾時，仍然可以提供可靠的通訊。早期的IP電話由於頻寬問題，會使通訊出現很嚴重的機械聲音，但現在已經不再出現。而當通訊割喉戰蔓延至固網通訊時，IP電話亦使擁有寬頻網路的供應商取得優勢。現時在香港提供IP電話服務的，長途電話方面，以香港寬頻網絡有限公司最早，期後有提供IDD009服務的新世界電訊。而本地固網通訊方面，最先推出這種服務的香港寬頻、透過視像電話提供服務的和記環球電訊、租借同屬九龍倉集團的i-CABLE有線寬頻網路提供服務的九倉電訊，以及利用軟體技術提供服務的新世界電訊，在2009年1月電訊盈科也推出「0060 Everywhere」來迎接VOIP的市場。

2005年，隨著Skype開始在大中華地區發展，它亦與當地的固網商合作，希望開拓更大的市場。當中在香港，它與和記黃埔合作，並為Skype的使用者提供固網電話號碼；而在中國大陸則與光明方正公司合作，在台灣則與PChome Online（網路家庭國際資訊股份有限公司）合作。

目前，台灣的檢警人員仍然對IP電話存有高度疑慮，理由是：第一，IP電話難以監聽的特性，很可能使IP電話成為犯罪集團（尤其是詐騙集團）的犯罪工具，而增加檢警人員偵辦犯罪的難度；雖然可以追查發話者的IP位址，但是很多代理伺服器設置在境外，因此很難防範IP電話犯罪。第二，國外某些電信業者直接提供改變發話號碼的服務，其用途是提供發話者必須保密電話號碼時使用，但也可能成為犯罪集團的工具；某些非法的IP電話軟體或國際電話節費器，也能改變發話號碼。

## 商業服務

谷歌在Gmail增加了網路電話功能，電話功能鍵位於Gmail頁面左下方，其界面非常類似GoogleVoice。功能有轉錄聲音郵件、用一個電話號碼同時撥打多個電話等，每個使用者可直接從電子郵件中打電話，在不久還可能實現免費打電話。電話服務首日呼叫次數突破百萬。

## 外部連結

- VoIP講解 全面描述如何使用VoIP電話，包括技術、要求、設定VoIP、使用公用電話交換網線和帶寬問題。
- 關於VoIP協議的資訊
- T stone - p2p serverless VOIP Instant Messenger Pone Calls for H.323. & SIP
- Zfone是一種新的VoIP電話安全軟體
- 中港VoIP電話系統技術討論
- uucall網路電話
- Rebtel網路電話