編輯室台大首頁計中首頁
第0002期 • 2007.09.20發行
歷史回顧 訂閱/取消 校務服務 專題報導 技術論壇 推薦刊物
首頁 > 專題報導
專題報導

VoIP網路電話技術發展與應用

作者:邵喻美 / 臺灣大學計算機及資訊網路中心資訊網路組

你還在使用傳統電話嗎?快來看看網路世代的新應用,電話應用的新革命-VoIP網路電話。世界真的快要被剷平了,電話帳單將不再有「國界」之分,透過VoIP技術的應用,世界再度圍成一個網路電話地球村。

簡介
近年來,受到Skype、MSN等紅透半邊天的影響,VoIP網路電話似乎成了企業組織甚至個人用戶節省電話費的最高指導原則。傳統電話技術早已成熟且品質穩定,為何異軍突起的VoIP會對傳統電話服務業者造成威脅?到底VoIP的優勢在哪裡,為什麼能夠達到節費的效益?本文將一一探討VoIP網路技術的基本概念、運用方式以及相關應用。

網路電話基本概念及技術
顧名思義,VoIP(Voice over IP)就是透過IP網路傳輸語音資料的技術,也就是一般所謂的網路電話。網際網路協定(Internet Protocol,IP)原先是設計用來傳遞資料封包,而VoIP則包含即時地在IP網路上傳遞語音對話。一般電話線路傳送的是類比語音訊號,但為了要在網際網路上傳輸(或是以TCP/IP協定為基礎的私人網路)則必須增加額外的步驟:聲音被轉換成類比訊號(波形訊號),然後予以數位化(0與1的二位元)處理(從類比轉換到數位)後藉由網路傳送。反之,在接受端的程序則是相反,亦即將透過網路傳輸的0與1訊號轉換回類比訊號,成為人耳能夠辨識的語音。

IP是一種以封包(packet)為傳送基礎的協定,傳統電話則是採取線路交換(circuit switching)。以IP傳送語音資料時,會先將資料切割成封包在網路上傳送,由於IP的特性是盡力遞送(best-effort),並不提供保證服務,所以不同封包有可能採取不同路徑,造成封包順序錯亂或中途遺失,使得VoIP的語音品質保證(QoS)機制特別重要。而線路交換技術則是在傳輸雙方之間建立固定路徑且保留必要頻寬的「線路」(circuit),因而語音品質較能夠得到保證,但相對地,也比較耗費頻寬,使得成本提高。

數十年來,以PSTN傳送語音的工作算是相當平順,因此,既然沒壞,為什麼要更換呢?隱藏在VoIP背後一個重要因素是一個現實的問題:成本。企業組織可能每個月都花費數千或上萬元不等的長途電話費。如果能透過固定成本無限存取網路,那麼通話就可在這樣的連結方式上達到有效節費的目的。雖然有些VoIP會收取月費,但基本上,在長距離通話上的收費還是遠低於一般長途電信費用。除了金錢考量之外,現在人們不僅希望可以盡情地通話,也想利用各種通訊方式,如電子郵件、即時訊息、及影像等等,透過IP技術便可達到傳統語音所無法觸及的多媒體訊息整合功能。

有了成本及功能面的優勢,那為什麼業界沒有立刻捨棄公共電話網路呢?為什麼不將全部的長途電話都改為藉由IP來傳送呢?這跟所有企業決定是一樣的—有利必有弊。將語音電話改由網路技術傳送存在一些缺點,包括:

  1. 初始設置成本:雖然市場上已有低成本或甚至是零成本方式進行VoIP語音傳送,但認真考慮使用VoIP的企業則需花一大筆投資在VoIP設備上。
  2. 品質問題:雖然VoIP的品質已經越來越好了,但大部分的VoIP服務和產品都還未能趕上傳統電話網路的品質。對於在封包網路上傳送語音串流仍舊存在許多挑戰。
  3. 相容性問題:有些服務需要發話與受話方都是同一服務商的用戶才行,而有些軟體程式也需要收發話雙方都安裝相同的軟體。然而,有許多其他的服務/程式也可以讓你打電話給任何人,包括從電腦發話到一般的電話上,或甚至是直接以一般電話將封包傳送於IP網路上。

VoIP網路電話的運作方式
VoIP語音傳送可以是以硬體或是軟體為基礎,最早期的產品則是透過軟體相互運作。連線兩端的使用者需要一台電腦執行軟體、網際網路的連線、一張網路卡和一個麥克風。連線常常只有半雙工,和傳統電話相較之下,這樣的談話經驗更像是在講無線電,而非真正的電話。目前仍有許多以軟體為基礎的VoIP產品正在使用中,相較於其他VoIP解決方案而言也相對便宜許多。VoIP也可以用閘道器設備進行,這樣的方式採取專用硬體設備,利用在類比電話設備(電話、傳真機)和IP網路之間建立橋接器。第三個選擇則是向IP服務提供者申請VoIP用戶服務。
無論採取何種架構,都需要將類比電話訊號轉換成可在網際網路上傳輸的數位訊號,此種類比/數位轉換功能可內建在電話本身(例如IP話機,或軟體電話)或一個獨立設備,例如VoIP語音閘道與類比電話轉接器(ATA)等等。下圖顯示三種使用VoIP的架構:

  1. 傳統電話可透過語音閘道或ATA將類比訊號轉換成數位訊號,接上網路與VoIP服務提供者網路進行傳輸;
  2. 使用者端直接採用IP話機接上網路,由話機處理類比/數位轉換,即可直接透過VoIP服務業者進行語音通訊;
  3. 使用者透過電腦上安裝的軟體電話(如Skype、MSN、或其它VoIP程式),並外接耳機麥克風,即可使用VoIP服務。
     

以Skype網路電話為例,兩台安裝Skype 的電腦,就可以透過接到電腦的耳機和麥克風交談,只要是電腦之間對打就是免費,因此很多人用於取代國際電話。如果打到一般的電話號碼,或是要能夠接聽來自傳統電話網路的來電,則還是需要另外付費使用如skype-in或skype-out等接續服務,不過卻其費率相當低廉。Skype採用P2P 架構,其優點在於透過Skype交談時電腦是直接連線,不需經過任何伺服器中介處理通話資料。因此Skype和傳統電信業比起來營運成本大幅降低,不似傳統電信業者必須採購與維護昂貴的交換設備。

VoIP相關應用
IP是從電子郵件到網頁瀏覽到電子商務等應用的既有資料傳輸標準,各式各樣應用也都在持續發展之中。當我們把這些功能和語音傳輸結合起來,便很容易想像兩者結合後能夠發展出來的多采多姿應用。舉例來說,當我們接到一封電子郵件時,只要點選郵件中的標題就可以打網路電話給來信者。另一個例子是,使用者只要點選網頁上的按鈕或圖示,就可以直接和客服人員對談,詢問訂單或交易等相關事宜。甚至當使用者點選按鈕時,還可能根據使用者在尋求協助前嘗試進行的動作,而將通話轉給適當的業務代表人員。目前在網際網路上已經出現相當多此類運用,許多網路拍賣業者會利用如SkypeMe等功能,提供客戶從網頁上免費撥打客服電話,進而提高服務滿意度及交易成功的機率。

網路電話一項吸引人的特色,就是與IP網路結合後所能夠提供的行動性,更棒的是,還能夠節費。語音服務行動性並不稀奇,GSM手機也能夠做到國際漫遊,只要付得起昂貴的漫遊通話費。然而透過網路電話技術,我們能夠將桌上分機延伸到網路上,甚至結合手機門號(運用電信業者的MVPN網內節費服務),讓桌上分機(類比電話或IP話機)、電腦上的網路電話軟體、以及手機達到共振或循序振鈴的效果。舉例來說,當業務人員到國外出差時,藉由會議現場或旅館的網路服務,便可透過筆記型電腦上安裝的網路電話軟體,接聽到國內辦公室的桌上電話來電,甚至免費撥打到同事的桌上分機。

除此之外,多媒體訊息整合應用更是發展網路電話的一大誘因。點對點視訊會議不止包含視訊電話,還涵蓋白板(Whiteboard)、網路協同合作(Web Collaboration)、即時訊息等功能的整合,讓使用者透過IP技術能夠運用語音通訊、文件分享、及線上多方會議等提升工作效率的功能。舉例來說,身在國外的指導教授和位於學校研究室的學生,可透過網路視訊電話討論並共同修改論文;跨國企業的各國分公司高階主管,利用多方視訊電話會議功能,聽取總公司的業務分析報告,即使出差在外的人員也可撥打網路電話參與會議。

從過去網路電話只是少數懂電腦的人使用,到現在逐漸以家電型式進入家庭,就連電信業者也已經開始以IP技術取代其原有的電信骨幹,我們可以預見,語音IP化的時代即將全面來臨!

版權所有 © 國立台灣大學計算機及資訊網路中心 All Rights Reserved.
電話:02-33665022 或 3366-5023 傳真: 02-23637204
讀者意見信箱: ntuccepaper@ntu.edu.tw
地址:10617 臺北市羅斯福路四段一號
建議最佳螢幕解析度 1024*768