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移动IP电话白皮书

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兼容于
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Symbian

文章
harrylister 在 19 Nov 2007 创建
最后由 hamishwillee 在 08 May 2013 编辑






语音通话演进

以及诺基亚多媒体

手机的未来



从此我们进入了为消费者带来移动互联网通话的新纪元:无缝体验和简单的操作。





一部手机      

多模式通话    

生活更加简单  





  本文是一篇对诺基亚官方文档《Evolution of voice and beyond on Nseries multimedia computers》的非正式简体中文翻译版本。希望本文对广大中国开发者了解VoIP技术的发展带来一些帮助:)

  本文在不同浏览器下浏览效果可能略有不同。要想获得最佳页面展示效果,请使用Mozilla FireFox浏览器。


Contents

概要

  移动电话的语音功能正在飞速更新。Nokia最近的评估表明2007年移动电话的用户已超过30亿。当今全球移动设备的数量已超过固定连接,这其中的原因显而易见:人们希望相互之间可随时联络。

  通信行业正在日新月异地发展,他们从用户的固定通信设备被移动手机取代的过程中受益匪浅。因为和传统的PSTN语音电话相比,移动手机所能提供的灵活和方便的优越特性促使了这一换代过程。

  通过发布移动领域内的IP语音技术,不断发展的固定电话到移动电话的换代更替速度可能会更加迅速。(2006年,Nokia调查显示)移动设备已经成为大多数用户进行语音通信的主要手段,另外所有介绍移动互联网通话的图片都已完成。使用固定网络或互联网电话服务的用户现在都可以用自己的移动设备建立互联网通话。

Voip wp cn fig1.jpg

图1:移动电话、固定电话、VoIP的使用情况演进(灰色:移动电话;黑色:固定电话;橙色:VoIP)

  固定到移动的整合提供了新的服务良机,它能帮助提高用户的忠诚度。用户能够从天衣无缝的服务体验、增强的灵活性、实用性、更好的通话质量和大范围服务覆盖中获得益处。互联网通话就是这项趋势中的一大部分。用户移动互联网通话方案是基于开放的标准SIP(会话发起协议)VoIP技术,它使用通用IP平台并支持交叉网络互用性和多重客户端。

  如今用户都希望不论何时当他们需要时不用连接电脑就可以使用现有的互联网服务(如成本效率的通话,邮件,即时通信,搜索,网络社区)。

  Nokia通过发布互联网通话在N80网络版手机上的应用率先向用户推出VoIP服务功能。该白皮书介绍了Nokia VoIP 2.0发布版的解决方案,互联网通话和它所带给用户的益处。另外它也简单概括了Nokia N系列多媒体手机多模式网络通信的发展。

Voip wp cn fig2 2.jpg

图2:诺基亚N80手机互联网版

关于VoIP和互联网通话

  VoIP技术控制通过互联网的通话路由。

  VoIP技术使语音信息转换为数字格式数据并通过IP发送到离散封包而不是使用传统的电路转换协议。它其中的一个优势是建立在互联网上的通话通常不会产生用户支付连网之外的费用,同样的,用户无需支付互联网上发送个人电子邮件的费用。

  移动VoIP利用无线网络使其在移动设备上通过IP方式实现语音通话成为可能,以至于用户在使用成本效率的网络电话时不再需要与互联网物理连接。

  诺基亚VoIP 2.0正式版由N80网络版手机支持,使用SIP VoIP。SIP(会话发起协议)是一种IETF标准,VoIP重要的信号协议之一。SIP可被看作是电话、VoIP服务和大多数互联网电话现有方式可使用的协议。开放的基于标准的SIP VoIP技术为真实的VoIP服务市场铺平了道路。

  VoIP和互联网通话有何区别?答案是VoIP是一项基本的技术,而互联网通话使用的是N系列多媒体手机的用户接口。注意互联网通话在早期的配置里通常是使用WLAN连接,但是它可能也使用蜂窝网络,比如HSPA。蜂窝(特别是3G)网络运营商在大范围使用互联网通话方面处于很好的位置:管理服务质量的方式,比如可能请求的传输延时。

为什么要在诺基亚N系列多媒体手机中添加互联网通话功能



      市场格局正在发生变化



  有时候固定到移动的替换(FMS)正在改变业务形势使其从世界范围内的蜂窝网络运营商中获益。需满足日益增长的互联网接入需求的固定电话运营商也会占有巨大商机。最初的用户采用调制解调器和ISDN连接网络,该方式很快被宽带接入方式比如ADSL所取代。另外有线电视服务商也试图参与该市场的竞争。最近无线宽带服务商已经开始向城市地区成功地提供了接入方式。蜂窝网络运营商通过提供HSPA(高速包交换接入)业务的方式也把目标指向宽带“大蛋糕”的一小部分,通常是为笔记本电脑绑定数据卡片。应该被注意的是接入服务商通常会主动提供一些其它不同的接入选择。这些处于优势地位的服务商也会提供“多重接入方式”。

  如今的宽带服务是每家必备的业务,在很多地方每月只需要15美元就可以获得连接速度为512kb/s的宽带服务。

  有关VoIP技术的引入也打开了一个新的趋向,将有更多的用户使用免费互联网通话业务(打给属于同一网络社区的朋友、同事和家人)。蜂窝网络低成本的终端和固定线路转换网络已经开始流行。不足之处是用户通常要和他/她的家庭计算机时刻在一起,除非他们选择购买一台独立的掌上互联网电话设备。



只要我想

 随时可联络

  虚拟世界中

   我无处不在



  在无线方面,有一个关于WLAN的新的开发项目。它们通常由网络服务商(通常是需要额外费用的限时热点网络接入)、政府提供的免费网络或其它一些公共服务商所提供,以及还有WLAN漫游业务(比如Bingo. iPass等)。另外企业发起的WLAN热点越来越普遍,不仅在咖啡馆和饭店,在更大的区域也常被使用。作为其中一个免费WLAN的实例,Nokia不但提供基础结构也提供和WiFi Salon的免费网络合作的多媒体服务,WiFi Salon业务覆盖了纽约城的很多公园。最终越来越多的家庭宽带连接网络会使用WLAN ADSL调制解调器和路由器。

  日益普及的WLAN热点(私有的和公共的)的影响之一是形成了社区共享。一个例子就是FON社区,它使社区成员之间共享WLAN连接成为可能,并且能免费利用其它社区成员可使用的WLAN接入。非社区成员的人也可付费连接互联网。FON声称它是全球最大的WLAN社区,有超过10万的用户(2006年)。

  如今越来越多的多媒体计算机和其它一些移动设备都能够使用WLAN连接功能接入互联网。它展现了新的令人激动的前景。

  1. 即使当下不能使用N80网络版手机来建立互联网通话,最初的服务商也会为该手机提供解决方案,即使用Gizmo VoIP服务建立SipPhone。一旦注册,Gizmo VoIP用户就可以通过WLAN网络连接服务和其它Gizmo VoIP社区用户或其它SIP网络建立互联网通话。同电路转换网络(移动 和固定)建立连接也是可能的。在以下部分中你将能了解到更多相关内容。

  2. 在Nokia N80网络版和Nokia N93多媒体手机上,用户可以在家里通过UPnP和其它可使用WLAN的设备建立连接。于是就可以在家和多媒体手机之间进行即时文件传输(音乐,照片,视频等),和朋友家人共享多媒体甚至可以用多媒体手机遥控计算机在LCD TV上显示图片或视频播放。

互联网通话 - Nokia N80网络版用户体验




无论何时,我都可以   

访问我的最爱     

无论我在哪里    



  互联网通话最有前景的开发是它仅用单一设备来就能建立所有的通话,用户不再需要依赖固定PC。它也减少了PSTN、互联网和移动通话必须有多媒体设备的需求。也许有人会争辩说固定到移动的取代是从PSTN到移动通话的转变开始的。由此发展趋势来看下一步应该就是固定到互联网通话的演变。诺基亚N80网络版是第一台能够不仅处理语音和视频通话还能使用互联网通话的多媒体手机。

服务指南

图3 在“下载!”应用中找到Gizmo VoIP设置

  多媒体手机上有几种创建互联网通话服务的方式。建立该服务时我们可能需要预装VoIP的接入装置。或者,也可以从互联网下载或应用程序的下载项里安装。

  Gizmo VoIP服务在应用程序的"下载!"项菜单里是可用的(如图3)。用户需注册Gizmo VoIP服务,安装接入装置,一旦服务可用,输入用户名和密码。

  还有以下几种服务配置方式,例如:

  • 预装作为用户差异的一部分
  • OMA 客户端服务商空中下载(OTA)
  • 漫游设备管理服务商空中下载(OTA)


用户体验



移动互联网体验     

正在进入新的时代   

就在亿万用户掌中  



  当在N系列多媒体手机上完成VoIP服务配置后,它们合并为手机内的联系人和其它电话相关功能。用户注册登陆创建互联网通话的方式和其它通话没什么两样,用户体验是熟悉而直接的。互联网通话发起时会有以下几种情况:

图4 联系人菜单中“互联网通话”选项

  1. 当使用选项键时,联系人界面会出现“打开”,“语音通话”,“视频通话”(通常在WCDMA/3G手机上可用)和“互联网通话”。如图4 。

图5 从联系人菜单中进行“互联网通话”--按下通话键

  2. 在联系人目录里也可选择绿色键(呼叫键),以建立互联网通话。如果联系人里有其它号码,用户可迅速选择一个。图5显示了该两种情况。


  3. 在最近通话记录里也可创建此类通话(如图6)。

图6 通话记录中“最近通话”里列出的“互联网通话”

移动语音服务具有发展潜能的依据

  Nokia最近的调查表明即便是在用户可以选择固定电话的情况下,他们更多的是选择蜂窝网络而不是固定通话。图7列出了相关数据。

图7 三个国家中使用语音通话的习惯调查。来源:未来语音业务,GfK NOP科技,2006年7月
图8 用户大都在几个相对固定的地点使用移动电话。来源:智能手机360调查,诺基亚,2006;调查对象:134个英国的N70用户

  另外一项调查表明被调查的用户群(英国Nokia N70用户)在使用通话和数据传输时只在少数地方花费很多时间。在这项调查中,前4名小区ID(蜂窝基站)代表了所有数据会话的63%。但同样重要的是,还有一大批连接传输是由其它蜂窝产生的。该发现明确不仅表明全蜂窝覆盖的重要性,也显示了 WLAN热点的发展潜力:家庭、办公室、学校/学院、酒吧、健身房、咖啡馆等等,都是可能很快被WLAN(和蜂窝)覆盖的地方。这是移动数据服务开发趋于可理解可预测过程中的注意方式,用户可从不同的接入方式中选择使用它。同时,总是依赖一个蜂窝网络的方便性意味着这将给蜂窝网络服务商提供商业良机,因为在大范围的蜂窝覆盖他们中通常会拥有极具竞争力的优势。最后,这也强调了多路无线移动手机的需求量及其适中的价格。

  纵观语音发展过程,考虑其它开发项目的融合也是很重要的。我们期望在不久的将来互联网通话的范围会超过语音的可能性是合理的,同时也由于多媒体的数字化和IP技术的普及会加速开发项目的进度。许多使用案例将会转变为真实的多媒体体验,而语音只是其中一个方面。当然视频、照片、音乐和文档的雷达共享,会成为即时通信和其它基于文本的交流。基于小区的方式也很可能被采用。一旦用户可以随时随地拥有在线服务那么现有的服务方式将很可能被明显地改变。

  如今仍有很多方式是可取的。很多需求的功能并不需要存在于应用程序中,而是利用其它应用程序的优势和能力来提高天衣无缝的用户体验。

图9 诺基亚移动搜索应用

  这类应用程序的一个实例是Nokia无线搜索。使用这项功能你既可以建立小区方位搜索也可以使用Web和图片搜索。例如,小区方位搜索结果让用户能从地图上找到地址方向并将地图存入书签、将联系信息存入电话本、从应用程序中直接拨打电话或是简易地打开Web页面和浏览器查阅更多信息。“我的搜索”功能也将很快被加入到Nokia无线搜索的应用中,这意味着用户可以在自己的手机里查询各种各样的内容且一旦找到信息便可将其专用。

图10 意大利移动通信的Turbo Call应用,多媒体通话应用的先驱。

  另一个例子是意大利电信(Telecom Italia)的多媒体通话(rich call)应用,商品名“Turbor Call”,自从2004年这个应用就被使用了。它提供的一项功能就是,在传统3G电路交换网络发起通话的时候,可以被动态切换到数据视频流模式(需要的话还可以切换回来)。用户还可以在通话过程中传输文件和照片等。


诺基亚多媒体手机  

  互联网与移动   

 完美融合    





基于诺基亚VoIP 2.0正式版提供解决方案

  本节将简要介绍:

  • SIP VoIP网络的组成
  • 典型互联网通话设置情况实例
  • 诺基亚论坛提供的互联网电信服务商的可使用资源简介

SIP VoIP 结构

  图11 给出了SIP VoIP的概括结构图

图11 SIP VoIP网络的架构示意图

  构架中的组件(从左到右)包括:

  无线局域网接入点(家中/热点小区):

    连接宽带互联网,通常需要(但并不一定)使用IP/ADSL路由器。

  防火墙/NAT功能:

    防火墙为网络的恶意攻击提供保护。网络地址转换器(NAT)在私有网络里提供私有IP地址。

  SIP代理/注册:

    这些服务管理用户注册、SIP信息的路由以及附加服务应用(比如语音电邮)。

  会话边界控制(SBC):

    SBCs在一些情况下需要帮助防火墙/NAT穿透。

  STUN服务(NAT上的UDP简易穿透 ):

    STUN 是一种网络协议,它允许NAT(或多重NAT)之后的VoIP客户端找到自己的地址和用特殊本地节点连接的互联网side port 。当UDP传输被使用且两个客户端之间的VoIP媒介路径都在NAT路由器之后时,该信息用于设置SIP与代理间的连接。在引入NAT穿透方面使用STUM要比SBC(比如他们可互换)更加有效。STUM需要NAT是full cone类型的,而SBC和媒介由SIP代理控制的转速方式可以用任何类型的NAT实现。

  供给服务器:

    VoIP相关领域的服务商提供N系列多媒体手机的各项性能参数。

  安全网关:

    在终端和服务商之间建立VPN (虚拟私人网络)。主要用来使VoIP客户端连接商业网络。

  PSTN网关:

    提供VoIP和电路转换网络(PSTN/PLMN)之间的相互合作。既有信号又有互联媒介/转化编码由通道管理。

互联网通话设置过程(NAT traversal with STUN)





位置、语音、视频

 消息、多媒体、文件共享

  就是移动富媒体

   互联网沟通的未来



  在这种通话设置情况下,A想要和B建立互联网通话。让我们来看一下完成整个过程所需要的信令。

图11 建立互联网通话的时序图(点击放大)

  

建立互联网通话的时序表格详解
步骤 信令操作 说明
1-2 A进行STUN请求/响应 A向STUN服务器发出请求,STUN服务器做出响应(这样做确保了当本地IP被占用的时候,通话仍然可以建立)。如果没有NAT路由,或者存在一个会话边界控制器(SBC)或媒体中继器来处理NAT穿透的话,这个步骤其实可以省略。
3 A向B进行呼叫 A向SIP代理服务器发出INVITE请求。
4-7 INVITE / 代理服务器认证 SIP代理服务器可以向A发出认证请求,确保A通信其间信息的安全; A处理响应; 然后A将收到并处理的响应以INVITE请求发给代理服务器; 代理服务器在确认收到A的请求后,向A发送“100 呼叫”代码表示先前信令已经收到。
8-9 INVITE信令到B 代理服务器将INVITE信令请求转发到; B收到后,返回“100 呼叫”信令表示确认。
10-11 B进行STUN请求/响应 B开始向STUN服务器发起请求; STUN返回响应消息(参考1–2步,此为可选项)
12-13 提示/振铃 B向代理服务器发出“180 振铃”消息,以通知对方B正在被提示/振铃; 代理服务器将此消息转发给A
14-16 B接听 此时B发送“200 成功”响应到代理服务器,表示B已经接听了电话,连接已经建立完成; 此消息在代理服务器处被转发给A; A返回一个SIP ACK(确认)消息给代理服务器; 代理服务器再将此确认信息转发给B
– 至此,通话前信令传递完成 –
RTP数据传输 – 实时传输协议(Real Time Protocol)/语音通话数据在此阶段传输 –
18-23 终止通话, 代理服务器进行认证并发送BYE消息 B向代理服务器发出BYE请求表示通话已经终止; 代理服务器有此时会对B进行认证,如同第4-7步的操作;
代理服务器验证后将BYE信息转发给A,并得到“200 成功”响应
– 至此,通话后的信令传递完成 –

为SIP VoIP服务商提供的Forum Nokia资源

  诺基亚论坛是为诺基亚开发者社区提供服务的机构。成为诺基亚论坛注册会员,你就可能会享受到一系列好处,比如使用开发工具、服务开发包及各领域技术文档。诺基亚论坛的基础会员是免费的。

  对于想要构建自己SIP VoIP服务的机构,可从诺基亚论坛中找到相关介绍

  该网页内你能找到配置指引和如何在Nokia VoIP2.0发布版上实现多管理对象互相协作的文档以及相关服务商小册子。该网页页包含一些更基础化技术领域的文档。

小结和业界参与者的收益

  本白皮书概括了固定到移动的替代是如何覆盖的以及移动手机用户使用各类富网络服务不断增加的需求将给整个业界带来商业良机。业界精英们可获得的如下收益。

用户

  渐增的便利性:
    一个手机便可建立所有通话,并可进入大范围蜂窝和家庭/热点无线覆盖的网络社区。

  增强的功能:
    将开发更多富网络社区,包括语音、文件共享、小区服务、视频、presence和短信息等。

  相同投入,更高价值:
    更多服务的提供及增强的手机性能。

移动运营商

  手机已改进的感官价值:
    移动手机进一步加强了它的个人设备选择方面的优越性,它已逐渐取代单一功能手机或固定电话。

  加强了用户捆绑业务服务的忠诚度:
    对现有的用户扩展业务并在竞争中赢得新用户。

  新的商业盈利模式:
    改进的价值观是对免费的数据封实现全覆盖和有目的的数据封包服务,包括语音方式。唯一的可能性就是在UTRAN(通常是HSPA)上提供VoIP应用。商业模式也有与主要互联网社区及其他服务商合作的特性。

  为成长节省开支:
    新的高效传输方式,由于开放的标准,其竞争力越来越强,同时越来越高的网络使用率可能会对降低传输每单元数据的成本有帮助。

  增强的设备生命周期管理和用户满意度:
    空中下载固件升级(FOTA)和/或互联网下载固件升级(FOTI)服务商都刺激了新的利润商机,尤其在手机寿命、增加用户满意度、节约用户开销(既为服务运营商业味设备供应商)等方面。



整个业界的

 生态价值链

  只为取悦

   我们的用户



网络设备供应商

  短期利益:
    宽带连接移动化。

  长远利益:
    新的接入方式,无线技术等。

  从IOP测试的VoIP设备和管理服务中获利:
    扩大蜂窝网络和传统的移动运营商提供的服务。

设备生产商

  ASP上的积极意义:
    不断增强的多目的设备意识激发了更多可定址的目标群体。

  全局增长利润:
    可容数据价格适中的手机的适用性和需求刺激了仍持低端手机的用户更新换代。

  增强的手机生命周期管理:
    OTA运营商提供新的服务,优化的频道。

应用程序和内容开发商

  移动互联网业界:
    手机更好的性能(数据量、富网络功能和易操作性)引发了新的移动业务和应用的需求,直接或间接地繁荣了互联网社区。

  新的销售渠道:
    完善化的移动服务、手机内置频道使手机业务和应用的获取更加简易。

宽带服务商

  让一切移动:
    基于热点的无线接入服务、与运营商及其他服务商合作的漫游服务。已使用xDSL的捎带业务,与可使用WLAN ADSL调制解调器或附加WLAN路由器相连的本地无线连接。

互联网通话社区或其它VoIP服务商

  揭开VoIP之谜:
    增加已优化设备(移动手机)的流量、使整合服务简易化、更方便以及极易操作。

  如果没有完美的手机市场只是一种可能性:
    一台手机颗建立所以通话。期待可安装使用VoIP应用的手机在中层社会得以迅速发展。

有用的链接

诺基亚论坛网站VoIP技术资源区

诺基亚Wiki的VoIP专区

FIN

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Author: harrylister (harrylister_at_gmail_dot_com)

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This page was last modified on 8 May 2013, at 03:06.
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