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媒体的传输技术保证了话音的传输，而控制信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，并且可以实现各种高级的电话业务，如类似PSTN上的智能网（IN）业务，综合业务数字网（ISDN）上的补充业务。目前被广泛接受的VoIP控制信令体系包括ITU的H.323系列和IETF的会话初始化协议SIP。
1、H.323控制信令
ITU的H.323系列建议定义了在无业务质量保证的Internet或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。这些分组网络主宰了当今的桌面网络系统。因此，H.323标准为局域网、广域网、Intranet和Internet上的多媒体提供技术基础保障。
H.323很大程度上是建筑在ITU以前有关多媒体协议的基础上，包括用于ISDN的H.320，用于B-ISDN的H.321和用于GSTN终端的H.324等建议。其编码机制，协议范围和基本操作类似于ISDN的Q.931信令协议的简化版本，并采用了比较传统的电路交换的方法。相关的协议包括用于控制的H.245，用于建立连接的H.225.0，用于大型会议的H.332，用于补充业务的H.450.1、H.450.2和H.450.3，有关安全的H.235，与电路交换业务互操作的H.246。
H.323提供设备之间、高层应用之间和提供商之间的互操作性。它不依赖于网络结构，独立于操作系统和硬件平台，支持多点功能、组播和带宽管理。H.323具备相当的灵活性，支持包含不同功能的节点之间的会议和不同网络之间的会议。H.323建议的多媒体会议系统中的信息流包括音频、视频、数据和控制信息。信息流采用H.225.0建议方式来打包和传送。H.323为基于网络的通信协议定义了4个主要的组件：终端（Terminal）、网关（Gateway）、网守（Gatekeeper）和多点控制单元（MCU）。
H.323呼叫建立过程涉及到三种信令：RAS（注册：Registration、许可：Admission和状态：Status）信令，H.225.0呼叫信令和H.245控制信令。其中RAS信令用来完成终端与网守之间的登记注册、授权许可、带宽改变、状态和脱离解除等过程；H.225.0呼叫信令用来建立两个终端之间的连接，这个信令使用Q.931消息来控制呼叫的建立和拆除，当系统中没有网守时，呼叫信令信道在呼叫涉及的两个终端之间打开；当系统中包括一个网守时，由网守决定在终端与网守之间或是在两个终端之间开辟呼叫信令信道；H.245控制信令用来传送终端到终端的控制消息，包括主从判别、能力交换、打开和关闭逻辑信道、模式参数请求、流控消息和通用命令与指令等。H.245控制信令信道建立于两个终端之间，或是一个终端与一个网守之间。H.323的基本信令协议结构如图5所示。
呼叫建立过程根据网守的参与程度可分为网守路由的呼叫和端点直接的呼叫。在图6中，以网守路由的呼叫为例说明了H.323中呼叫的建立过程。
2、SIP控制信令
会话初始化协议SIP是由IETF提出并主持研究的一个应用层控制信令协议。它被用来创建、修改以及终止一个或多个参与者参加的会话进程，可在会话中邀请其它参与者加入。这些会话包括所有Internet上交互式两方或多方多媒体通信活动。参与会话的成员可以通过组播方式、单播连网方式或两者结合来进行通信。
SIP协议是一个正在发展和研究中的协议。它借鉴了其它Internet的标准和协议的设计思想，坚持简练、开放、兼容和可扩展等原则，并且充分注意到Internet开放而复杂的网络环境下的安全问题。同时，它也考虑了传统PSTN的各种业务，包括智能网业务和ISDN业务的支持。
用来创建会话的SIP邀请消息带有会话描述，使得参与者能够通过SIP交互协商。它通过代理转发（proxy）和重定向（redirect）用户在当前位置的“请求”（request）来支持用户移动性。用户可以登记他们的当前位置。SIP协议独立于其他会议控制协议。它在设计上独立于下层传输层协议，可以灵活方便地扩展其它附加功能。
3、存在问题与发展前景
IP电话发展到现在，已经取得很大的进展，有了许多成功的范例。但是，就其技术本身来说，仍然有一些问题未能得到很好的解决。
第一，是业务质量问题。在现在的网络条件下，必须在时延和分组丢失之间进行权衡。
第二，是计费问题。目前网关可为本地用户计费，但PC到PC方式尚不能按呼叫计费，而且IP网的实时业务计费方式尚无标准。
第三，是IP地址/电话号码映射问题。这必须采用动态分布数据库技术，其映射方式也尚无标准。
第四，增值业务和人机关系，目前基于PC的电话厅开展多媒体信息检索、话音邮件、白板书写、号码簿服务等增值业务。但由于接入带宽限制，家庭用户很难使用。而且为了接收呼叫，PC不能关机，始终连网，也不能移动或无绳化。此外，使用网关结构可用普通电话，使用方便，但增值业务实现困难。
第五，和现有IN互通问题。这涉及及到如何提供IN业务及如何和IN互通。目前ITU和其它标准化组织正在这方面进行积极的探索，并提出了一些概念模型。
若能较好地解决上述问题，再加上IP电话的诸多优势（如采用压缩编码、静音检测、统计复用而带来的资源节省，成本大幅度降低；可做完全加密；提供用户身份认证；人机接口智能化；支持先进业务，在不改变网络前提下可扩展成多媒体通信），IP电话的发展前景将是非常令人瞩目的。
从市场驱动来看，IP技术最好地支持了今后的电信业务，包括话音和数据业务。IP网可快速而灵活地引入新的复杂的业务，而且由于IPoverSDH、IPoverWDM和IPoveroptical等技术的成熟更使IP网容易建设，使新的运营者容易切入电信业务，可结束电信垄断。VoIP从长途电话业务开始，因为现在的收费政策对VoIP有利。
这一切必将导致越来越多的用户和商用通信设备转向IP，利用IP网络实现家庭电话、移动电话、寻呼、邮件等业务。IP电话只是IP网中的第一个实时通信业务，以后会出现其它新业务，如可视电话，可视电话会议，远程医疗、远程教育和远程工作等。而且VoIP允许新的通信方式，可以提供多媒体内容，这将是推动IP发展的最终决定性因素。
本世纪的网络发展将主要基于IP的网络。IP电话会获得巨大发展，分流PSTN电话业务。与此同时，ATM电话将投入商用，出现IP，ATM和PSTN互通和互补、话音业务和非话业务相融合的局面，形成未来的多业务网（Mulit-serviceNetwork）。
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