VoIP的基本原理是通過語音的壓縮算法對語音數據編碼進行壓縮處理，然后把這些語音數據按 TCP/IP 標準進行打包，經過 IP 網絡把數據包送至接收地，再把這些語音數據包串起來，經過解壓處理后，恢復成原來的語音信號，從而達到由互聯網傳送語音的目的。 IP 電話的核心與關鍵設備是 IP 網關，它把各地區電話區號映射為相應的地區網關 IP 地址。這些信息存放在一個數據庫中，數據接續處理軟件將完成呼叫處理、數字語音打包、路由管理等功能。 在用戶撥打長途電話時，網關根據電話區號數據庫資料，確定相應網關的 IP 地址，并將此 IP 地址加入 IP 數據包中，同時選擇最佳路由，以減少傳輸延時， IP 數據包經 Internet 到達目的地的網關。在一些 Internet 尚未延伸到或暫時未設立網關的地區，可設置路由，由最近的網關通過長途電話網轉接，實現通信業務。

　　VoIP是一種以IP電話為主，并推出相應的增值業務的技術。

　　VoIP主要有以下三種方式：

　　網絡電話：完全基于Internet傳輸實現的語音通話方式，一般是PC和PC之間進行通話。與公眾電話網互聯的IP電話：通過寬帶或專用的IP網絡，實現語音傳輸。終端可以是PC或者專用的IP話機。

　　傳統電信運營商的VoIP業務：通過電信運營商的骨干IP網絡傳輸語音。提供的業務仍然是傳統的電話業務，使用傳統的話機終端。通過使用IP電話卡，或者在撥打的電話號碼之前加上IP撥號前綴，這就使用了電信運營商提供的VoIP業務。

　　VoIP相對比較便宜。這是因為VoIP電話不過是互聯網上的一種應用。從本質上說，VoIP電話與電子郵件，即時訊息或者網頁沒有什么不同，它們均能在經過了互聯網連接的機器間進行傳輸。這些機器可以是電腦，或者無線設備，比如手機或者掌上設備等等。

　　基本原理

　　傳統的電話、傳真業務，一般是通過接入電信局提供的PSTN實現的。這種類型的接入方式使用的是線路交換的方式，獨占通信線路。當使用長途業務時，費用很高，如圖2所示。

　　圖2 傳統電話網絡示意圖

　　而我們的VoIP應用是使用IP網絡取代其中一部分的PSTN網絡功能進行語音數據的傳輸，使用的是包交換技術。下圖3所示所示的就是基于H.232協議組構建的VoIP網絡，在該架構中，總體框圖如圖？所示。

　　由圖2可知，接入網絡中的H.323系統的組成部件稱為H.323實體（entiy），它包括H.232終端、網關、網守、多點控制器（MC）、多點處理器（MP）和多點控制單元（MCU Muhipoint Control Unit）。關于這些實體的具體意義，這部分的內容會在第7節分析。

　　圖3 基于H.232協議組的VoIP網絡示意圖

　　綜上所述，傳統的電話網是以電路交換方式傳輸語音，所要求的傳輸寬帶為64kbit/s。為了充分地利用網絡帶寬資源，VoIP通信中通常根據實際使用的要求采用各種壓縮算法對原始的語音數據進行壓縮處理，常用的有G.723.1、G.729等；然后才用網絡技術將壓縮后的語音數據進行打包處理，在運輸層采用無連接的UDP的方式，其主要目的是為了保證語音數據的傳輸的實時性，然后將UDP數據報交由IP分組網絡來進行傳送；在將壓縮數據傳送至UDP之前，先用RTP/RTCP協議對壓縮數據進行處理，RTP協議用以傳送語音數據，而RTCP協議用以傳送語音數據的控制信息。如圖4左側所示。 接收側收到數據后，其處理過程與發送側相反，如圖4右側所示。

　　圖4 語音數據處理示意圖

　　通常每個網關，既要發送語音數據，又要接收語音數據，所以包含圖3中的所有功能。實際上，網關的基本功能就是完成語音數據的壓縮、解壓縮和打包、解包處理。

　　實際的傳輸網絡可能是非常簡單的局域網，也可能極其復雜的廣域網，傳輸途徑中包含各種網絡設備，如網絡交換機、路由器、ATM交換機、SDH等。

　　2.2 主要協議集

　　在許多場合，VoIP技術僅指通過IP網絡實現類似普通老式電話的功能。但是，在傳統電話網的業務不斷發展的情況下，VoIP的含義和設計目標也超越了其字面意義；也就是說VoIP技術不僅指提供雙方會話的傳統電話技術，而且是包含話音、圖像和數據、支持各種智能業務的雙方及多方多媒體通信技術。

　　VoIP的媒體編碼技術包括流行的G.723.1、G.729、G.729A話音壓縮編碼算法和MPEG-II多媒體壓縮技術，目前還有許多的編碼技術，詳細情況可參閱第4節的介紹。

　　VoIP涉及到的控制信令技術：包括ITU-T H.323和IETF會話初始化協議SIP［4］（Session Initation Protocol）兩套標準體系，還涉及到進行實時同步連續媒體流傳輸控制的實時流協議TRSP。同時，還補充了MGCP協議，即MGCP協議實際上是一個補充的協議。在H.323協議和SIP協議中的網關設備，不僅要執行媒體格式的變換，如壓縮和解壓縮、RTP打包與解包等功能，而且還要進行信令的轉換，在IP網絡側執行H.323或SIP協議，在PSTN側執行電路交換的信令。這樣網關的功能變得非常復雜，限制了每個網關設備的容量；而且，隨著應用的不斷普及，將有更多的網關終端進入用戶，這類網關設備的由于成本較高，并存在網絡安全等問題，嚴重影響VoIP系統應用。MGCP協議就可以解決這些問題，其基本思想就是將媒體變換功能和網關控制功能相分離。使網關只承擔簡單的媒體變換功能，稱為媒體網關（MG：Media Gateway），復雜的網關控制功能則由網關之外的獨立的控制實體來執行，該實體稱為呼叫代理（CA：Call Agent），兩者之間的接口就采用MGCP協議來進行交互。

　　VoIP涉及到的分組傳輸技術：主要采用實時傳輸協議RTP。

　　VoIP涉及到的業務質量保障技術包括采用資源預留協議RSVP、服務質量Qos和用于業務質量監控的實時傳輸控制協議RTCP來避免網絡擁塞，保障通話質量。

　　VoIP涉及到的網絡傳輸技術主要是TCP和UDP。

　　此外還涉及到分組重建技術和時延抖動平滑技術、動態路由平衡傳輸技術、網關互聯技術（包括媒體互通和控制信令互通）、網絡管理技術（SNMP）、安全認證和計費技術、IVR交互式語音響應技術等等。

　　2.3 技術特點

　　VoIP應用在近幾年得到了迅速的發展，與其許多獨特的技術特點是分不開的。主要的特點有：

　　1．低成本

　　價格低廉曾經是VoIP技術得以發展的一個非常重要的因素。VoIP均會采用語音壓縮技術，雖加上RTP/UDP/IP封裝以及底層傳輸的開銷，通常也只需要傳統電路交換1/3~1/4左右的帶寬；而且，利用VoIP技術來傳輸語音，本質上是分組統計復用的，這樣，就可以在更大程度上提高網絡帶寬的利用率。同時，隨著VoIP技術的迅猛發展，網關等設備的生產成本也迅速下降。低成本為VoIP技術的迅速推廣應用奠定了堅實的基礎。

　　2．容易實現增值業務

　　VoIP技術的優勢絕非僅僅是價格低廉，靈活實現增值業務才是VoIP得以發展的真正動力。VoIP采用的是智能終端，IP網絡是開放式的網絡，其固有的分布式計算機環境很容易迅速推出新的業務。相對而言，電話網推出一項增值業務往往比較困難，有時受限于終端能力和網絡互通能力，某些業務還無法提供。在局端系統中，傳統電話網采用智能網技術來實現增值業務，而VoIP技術從本質上來講，比智能網技術更加靈活，智能也更強大。

　　下圖就是傳統PSTN網絡和VoIP的比較。由圖5可以明顯看出，VoIP在通話成本上具有明顯優勢，通話質量略遜一籌，但其在不斷發展與加強中。因此VoIP業務給傳統通訊業帶來巨大沖擊，也給新興運營商帶來商機。

　　圖5 傳統電話和VoIP電話技術比較