Blackfin处理器在VoIP解决方案中的应用

图3：RTP帧的头部结构和净荷。

到目前为止我们所讨论的有关IP话音的所有内容可以扩展到其它形式的数据通信中；数据一旦被数字化并分组化，毕竟其内容是什么实际上是无关紧要的。因此，VoIP基础设施支持一系列全新的网络实时应用，例如：   

1. 视频会议；   
2. 远程视频监视；   
3. 模拟电话适配器；   
4. 多信道广播；   
5. 即时通讯；   
6. 游戏；   
7. 电子白板。   

VoIP系统的详细描述   

图1示出了一个VoIP系统的关键组成：信令过程、编码器和解码器、传输机构和交换网关。信令过程包括在结点间建立、维持和终止连接。   
为了降低网络带宽需求，在发送之前对音频和视频信号要进行压缩编码，在接收时再解码。这种压缩和转换过程由各种音频和视频流编码器和解码器(统称“编解码器”)标准来控制。   

压缩分组在一个或更多个传输协议的控制下在网络上传输。交换网关保证分组在其它的IP系统或PSTN系统中的目的地是能互操作的。在最终目的地，分组集被解码然后转换回音频信号，然后在当地通过接收方的耳机或扬声器播放出来。   

会话控制：H.323与SIP   

一个VoIP系统的最基本需求就是会话控制协议以便证实用户存在并定位用户，以及建立、修改或终止会话。目前有两种被广泛采用的协议。以前，这类协议中最早的就是H.3231，但是会话初始化协议(SIP)迅速发展成主要的标准。下面我们更详细地描述这两个协议。   

H.323是国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)最初为实时多媒体(话音和视频)会议及其辅助数据传送开发的一个标准。它发展得很快，可以满足VoIP网络的需求。从技术上看它是一个容器，包罗了许多必需的和可选的网络和媒体编解码标准。H.323的连接信令部分由H.225协议控制，而参数协商由H.245协议支持。   

会话初始化协议(SIP)由因特网工程工作小组(IETF)在RFC 3261规范中定义。尽管从很多方面都与H.323协议重复，但是SIP协议是一个更新的协议，而且是专门为IP电话和其它的因特网服务而开发的。因此，通常认为它是更新型的解决方案。   

SIP协议与会话描述协议(SDP)配合使用用于发现用户，而且它提供参数协商和呼叫管理。SDP本质上是一种用于描述会话发起和请求期间流媒体初始化参数的格式。SIP和SDP协议组有点类似于H.323中的H.225和H.245协议组。   

图4：各种协议的性能和可靠性比较。

SIP可以用于只有两个终端而没有服务器设施的系统中。但是，在公用网上，需要利用专用代理和注册服务器来建立连接。在这样的配置中，每个客户端都会用一个服务器登记姓名，以便使呼叫方能从因特网上的任何地方找到他。   

传输协议   

我们刚才讨论的信令协议负责配置网络中的多媒体会话。一旦连接建立起来，媒体数据就通过采用一个或多个数据传输协议(例如UDP或TCP)在网络结点间传送。   

1. 用户数据报协议(UDP)   
UDP是一个分组仅仅向外广播的网络协议。不能确认另一端是否接收到分组。这就是说交付是没有保障的，因此在网络的峰值负载期间，话音传输仅仅采用UDP是无法正常工作的。这就是为什么通常要在UDP上层采用一个类似于RTP的媒体传输协议。   

2. 传输控制协议(TCP)   
TCP采用一种客户端－服务器的通信模型。客户端向网络中的另一台计算机(或服务器)请求(或被提供)服务。每个客户端请求都是单独处理的，与先前的任何请求都无关。这样就保证了“空闲的”网络通路可用于其它的通道。   

TCP创建比较小的分组，可以在发送到因特网上并被呼叫另一端的TCP层接收，这样分组就会被“重装”回原始消息。IP层处理每个分组的地址字段以便使它可以到达正确的目的地。   

和UDP不同的是，TCP要保证接收端能完整地接收分组。然而，它是通过分组重传来实现的，重传增加了延时，这对实时话音通信是不利的。换句话说，因为重传引起的延迟分组和丢失的分组一样严重。因为这个特性，通常都认为TCP不是一个适合实时流媒体传输的传输控制协议。
图2示出TCP/IP模型及其相关协议与OSI模型的比较以及各层的利用。

媒体传输   

如前所述，直接在传输协议上发送媒体数据对于实时通信来说并不是很有效。这就是为什么通常要采用媒体传输层来有效地处理这类数据。
   
1. 实时传输协议(RTP)   

RTP为实时的分组音频和视频数据提供传送服务。它是IP网络上传输实时数据的标准方式。该协议位于UDP之上以便将分组头部开销最小，但是这样是要付出代价的，因为无法保证可靠性和分组的顺序。与TCP相比，RTP的可靠性较低，但是分组的传输延时较小，因为TCP的分组头部开销要比RTP大得多。   

为了保证一定的QoS等级，RTP给每个发送的分组采用了时间戳、顺序编号以及交付证实。它还支持许多纠错方案以提高鲁棒性，还有一些基本的安全选项用于加密的数据分组。   

图4比较了UDP、RTP和TCP协议的性能和可靠性。   

2. RTP控制协议(RTCP)   

RTCP是一个补充协议，用于通信控制信息，例如发送和丢失的分组数量、抖动、延时以及终端的描述等。它主要用于管理会话时基和分析RTP流的QoS。它还可提供一个反向通道用于限制RTP分组的重传。