VoIP之應用架構

前言

當今的傳統電話機都是透過公眾交換電信網路( PSTN，Public Switched Telephone Network )俗稱電信局，來做迴路切換的工作，使用交換機（ PBX ）或是局線（ CO ）把兩點或是多點之間通路接起來；這種傳統電話，是透過實體線路當成傳導的媒介，在過去，這線路也是為電話服務專設的。

然而實體線路鋪設困難，必須廣泛架設，遇到海洋阻隔，還必須另設海底電纜來達成通訊的目的，而且對於經過他國的範圍，還得支付租金和使用費，簡單的說，現今任一公司希望提供像中華電信的電話服務，以傳統的 PSTN 建置方式的話，除去法令上的限制外，實際建置所付出的成本不論在時間或金錢上，都將是十分可觀的。

VoIP（Voice over Internet Protocol ）簡而言之，就是將類比聲音訊號( Voice )數位化，以數據 包( Data Packet )的型式在 IP 數據網路( IP Network )上做即時傳遞，然而，在這樣的應用之下，有許多不同的技術與功能，當然在功能上也有其各自的限制，以下我們將分別由技術面、產品面和企業的實際應用面來探討 VoIP 的應用與問題。

VoIP 技術探討

五年前，VoIP 代表著高科技的應用的一個熱門名辭，但最大的問題在於頻寬與語音壓縮技術的問題而難以推行，因為在頻寬與語音壓縮技術的限制下，造成通話品質不良，應用受限，近年來，隨著科技的進步，網路的廣汎應用下 ADSL、Cable Modem 等寬頻技術的普及，及未來 FTTB ( Fiber to the building )的推行，頻寬將不是問題，每一個公司，甚至是個人，都能使用寬頻的服務，加上 VoIP 的技術進步與標準的訂定，也使得 VoIP 的品質得到相當改善。於是，在最近的一年以來 VoIP 又再度成為熱門的話題，我們先就技術面來看：

1.H.323 協定的迷思

最常見的一個 VoIP 的協定，當首推 H.323 了，許多人會把 H.323 與 VoIP 劃上等號，雖然 H.323 的確被廣汎的應用在 VoIP 的使用上，但它並不是唯一，也不是 VoIP 最有效率的協定，H.323 是 ITU-T 在 1996 年所提出，整個協定架構的定義，最早是針對區域網路中多媒體視訊會議所設計的，H.323 協定主要是在制定，即時的聲音與影像及資料的傳輸規格及控制的規範，H.323 並非只是一個單一的協定，它是一連串的 Signaling、聲音與影像壓縮規範及控制協定的組合，H.323 不只規範了在網路上傳輸的標準，同時也對一些實體的設備有規範，如Terminals (如電話或電腦等設備)、Gateway、Gatekeeper 及 MCU等進行規範。而這些實體在多媒體視訊會議及VoIP 的應用上都分別控制特殊的功能。

在後來網路電話的觀念提出之後，H.323 便開始被應用在 VoIP 上，且得到許多廠商的支持。為什麼筆者會在文章前就提到「H.323 並不是唯一，也不是 VoIP 最有效率的協定」，就是因為 H.323 並不是為了 VoIP 量身定做的，所以在實際 VoIP 的應用上，出現了許多的技術問題，H.323 的規範不但過於複雜而且有彈 ，造成執行上的問題，加上許多的業者聲稱支援 H.323 ，並不是包含所有的 H.323 的子協定，而是各自取所需的子協定而去設計產品。

因此，各家即使是支援 H.323 的產品，都或多或少會出現大小程度不同的不相容情形，加上 ITU-T 並沒有為 H.323 設計一套關於相容 及互通 的檢測方法，所以相容 的問題由來已久，更甚者則完全無法相通，所以在 1998 年 H.323 Version2 提出後，已為 VoIP 的應用做了許多改善，然而問題是，H.323 與 H.323 Version2 間也有許多技術問題待解決。以市場面而言，H.323 還是享有絕大的優勢，但複雜 高及擴充 低是 H.323 最大的致命之處。

2.Gateway

Gateway 是屬於使用者終端必備的一個轉換設備，它主要負責類比及數位的影音轉換，即 Gateway 扮演著 PSTN 與 Internet 間的轉換介面，且 Gateway 也負責數位影音資料的編解碼( Code )。另外它也負責一些不同傳輸協定的轉換。

3.Gatekeeper

Gatekeeper 是 H.323 傳輸架構中最為重要的實體設備，它相當於整個架構的管理者角色，它的工作包括各個終端的 IP 認證及Alias address 轉換、傳輸頻寬的管理、信令的轉接等。Gatekeeper 對整個 H.323 架構是必須的，因為必須利用它來管理，所有在它管轄領域( Zone )下的終端設備， Gatekeeper 可以是獨立的，也可以置放在某一終端處，只要它能擷取到其他終端的資訊就可以，但Gatekeeper 並不是屬於終端設備的一部份。

H.323 之外 其他通訊協定

1.MGCP

在1998 年年底 IETF ( Internet Engineering Task Force )所提出的 MGCP ( Media Gateway Control Protocol )協定，針對了 H.323 在 VoIP 應用上的 點進行改良，MGCP 的架構中，MG 仍是根據 MGC ( Media Gateway Controller )所下的指令作對應的 作，一個 MGC 可以同時管理多個 MG，在MG 與 MG 之間的傳輸是以 RTP/RTCP 做為媒體傳輸的協定，MGCP 即是 MGC 與 MG 之間聯繫的傳輸協定，且 MGCP 宣稱其協定能夠與原先的 H.323 協定互通，所以 MG 也具備了與 H.323 做協定轉換的功能。

2.SIP協定

SIP ( Session Initiation Protocol ) 是 IETF 於 1999 年 3 月針對 VoIP 所提出的傳輸控制協定，它的架構與 H.323 則全然不同。

H.323 是針對區域網路所設計的，架構繁雜而且不是針對 VoIP 而設計的，所以應用上的技術限制較多，而 SIP 是屬於 OSI 中應用層( application layer )的協定，它像是 HTTP 協定的主從架構，且在 包的處理上 SIP 可以利用 HTTP 既有的 包資料，而不需要像 H.323 的 包那樣必須保留很多傳輸上的資訊，所以 SIP 非常適用於廣域網路的應用。

由於大部分的廠商是使用 H.323 的架構來設計 VoIP 的產品，所以在建置上，必需有所謂的三層( 3-Tier )架構，分別為媒體運作層( Media Processing Layer )，控管層( Control & Management Layer )，服務層( Service Creation Layer)由最下層的 Media Processing Layer 做語音的轉換，也就是在 H.323 中定義的 Gateway，中層的 Control & Management Layer 來做語音資料的控管的工作，也就是在 H.323 中定義的 Gatekeeper 的工作，最上層的 Service Creation Layer 則是由許多的伺服器組成，主要在建立後端的計費與進階的管理等等機制，也就是所謂的 Clearinghouse 的工作，這樣的標準架構，最常被應用在網路電話服務供應商 ITSP ( Internet Telephone Service Provider )的環境上，透過這樣的架構與環境，則能使 VoIP 的應用上廣汎而且有彈 ，達到 PC to PC，Phone to Phone，Phone to PC，PC to Phone 的運用。請參考（圖一）及（圖二）。

《圖一 VoIP三層架構圖》

《圖二 VoIP示意圖》

VoIP 產品面面觀

1.VoIP Software

VoIP 的軟體，只需安裝在電腦上即可使用，它可能是套獨立的軟體，或包含在其他的套裝軟體內，可直接做到 PC to PC 的功能，或經由 ITSP 做到 PC to Phone 的功能，最具代表 的如Microsoft NetMeeting，iPhone 等等。

2.IP Telephone

功能基本上約略同 VoIP Software，但它做成實體的話機，有的又把傳統的話機功能整合進來，形成會有一端接網路，一端接市內電話的情形。

3.IP enable Solution

這是由交換機( PBX )廠商提出的方案，多是將現有的 PBX 系統經由軟硬體的擴充或升級，來達成把原先需經由 PSTN 的電話流量轉到 IP 網路上，這種設備的設計會基於傳統的交換機設計，所以通常系統在 VoIP 的功能限制上會有所限制，代表的廠商如 Nortel、Lucent 等。

4.IP PBX

近年來，市面上出現了一個全新架構的 PBX 系統，整個架構是完全基於網路的環境設計的，同時有 PBX 的優點與完整 VoIP 功能的應用彈 ，代表的廠商如 3Com 的 NBX。

5.VoIP Stand-Along Gateway

這樣的設備大多不遵循 VoIP 完整的架構，形成 Device to Device 的特殊應用情形，但它卻有建置簡單的特性，主要代表的廠商有 SMC 的 VoIP Gateway。

6.VoIP Service Provider Solution

這是最昂貴的建置，基本上多由大型企業或 ITSP 來建置的環境，它包含完整的 3-Tier 架構所需的軟硬體設備，所以 輒數 萬或上千萬，但也是最完整、功能最多的方案。

企業 VoIP 應用層面

根據 IDC 的統計資料顯示，二○○三年後網路電話可望占據全球43％的通訊流量，而通話使用量也會從去年的全球四十億分鐘，到達二○○六年超過六千億分鐘的規模；另外根據 Probe Research 的研究報告，網路電話到二○○五年，可以成長八十四倍之多。在亞洲地區的產值也可望達到四十三億美元的市值規模，成為 VOIP 成長幅度最高的重要地區。

先前提到，VoIP 的應用能夠作到 PC to PC、Phone to Phone、Phone to PC、PC to Phone 的多種層面的應用，完全跳脫以往“必需使用電話來講話”的使用觀念，在完整的應用環境下，企業可以 VoIP 來達到以下各個不同層面的運用。

1.節省電話費

使用 VoIP 第一個想的到就是節省電話費用，大量的運用 VoIP，在電話費用的節省上是馬上可見的效益，以跨國企業為例，只需投資第一次的設備建置，便能省下大量的國際電話支出。

2.Call Center 整合

VoIP 藉著 CTI 整合 Call Center 服務，客戶能夠透過電話撥入服務中心得到服務外，也能上網透過網路直接與服務人員交談、整合資料庫的應用，而服務人員亦能快速獲得客戶的相關訊息，以提供更完善的服務。有的跨國企業，為了更有效的節省電話費與人事支出，甚至會利用 VoIP 的技術，將 Call Center 移往人力比較便宜的國家。

3.E-Service

Call Center 更進一步的應用層次，也就是達成所謂的 E-Service 的服務，籍由高科技的整合技術，結合 Voice Video Data Fax LAN 為一體，有效的達成各種不同的電子媒體服務。

4.ISP/固網業者的加值服務

基於現有的網路建置，許多的 ISP/固網業者對於偍供 VoIP 的服務都充滿高度的興趣，對於 ISP/固網業者來說，他們可以更有效的利用現有的頻寬，而且能沿用現有的建置，不需所有的設備都重新投資的情形下，便可以提供更多的加值服務。

結語

然而，回歸現實面的考量，有多少企業能建置完整架構的 VoIP 環境？而建置 VoIP 環境的主要訴求為何？台灣的企業型態是以中小型企業為主，特殊的企業生態加上經濟不景氣的大環境影響，VoIP 的應用在台灣將形成另一個特殊的需求。

事實上，完整功能的 VoIP 解決方案，並不如提供一個簡單、能馬上省下電話費的方案來得吸引人，因此近來的需求，多以 VoIP Stand-Along Gateway 產品為主，這樣的設備有安裝簡易的特 ，主要的用途是做為節省電話費用，而在簡單的架構下，通話品質則成為選擇最重要的依據。但是在不久的未來，相信 VoIP 多功能的整合 應用，定會被企業廣泛的接受。

（本文作者任職於智邦科技）