網絡電話是在因特網上采用以IP包(分組)為單位的包交換方式傳送的語音業(yè)務，采用分組交換技術。下面先簡單分析一下分組交換的基本特性。
**1。分組交換
分組交換( Packet Switching)是利用存儲轉發(fā)的方式進行交換的。分組交換機首先將從終端設備送來的數(shù)據(jù)報文接收、存儲，而后將報文劃分為一定長度的分組，并以分組為單位進行傳輸和交換。在每個分組中都有一個3~10個字節(jié)的分組頭，在分組頭中包含有分組的地址和控制信息，以控制分組信息的傳輸和交換數(shù)據(jù)通信具有很強的突發(fā)性，表現(xiàn)為在短時間內會集中產生大量的信息。突發(fā)性的定量描述為峰值比特率和平均比特率之比，對于一般的數(shù)據(jù)傳輸，突發(fā)性可高達20；對于文件檢索和傳送，突發(fā)性也可達50。如果采用電路交換，若按峰值速率分配電路帶寬，則會造成資源的嚴重浪費，若按平均速率分配帶寬，則會造成大量數(shù)據(jù)丟失。其次，在數(shù)據(jù)通信中，大量的數(shù)據(jù)終端為計算機，計算機型號繁多，速率相差很大，而電路交換只能定義若干種標準帶寬的電路，因此很難用有限類型的電路將不同類型和速率的數(shù)據(jù)終端有效地連接起來。另外，數(shù)據(jù)通信的基本要求是數(shù)據(jù)無差錯地傳送到對端用戶，而對于傳送時延則無嚴格的要求，因此沒有必要為通信雙方事先分配一條專用的電路，而可根據(jù)用戶的要求和網絡可提供的帶寬，動態(tài)分配帶寬，將突發(fā)數(shù)據(jù)按選定的路徑逐個節(jié)點地接力前傳，數(shù)據(jù)在每個節(jié)點允許暫存。由此可見，分組交換方式非常適合數(shù)據(jù)通信。
分組交換采用的是統(tǒng)計復用方式，電路的利用率較高。但統(tǒng)計復用的缺點是可能產生附加的隨機時延和存在丟失數(shù)據(jù)的可能。這是由于用戶傳送數(shù)據(jù)的時間是隨機的，若多個用戶同時發(fā)送分組數(shù)據(jù)，則必然有一部分分組需要在緩沖區(qū)中等待一段時間才能占用電路傳送，若等待的分組超過了緩沖區(qū)的容量，就可能發(fā)生部分分組的丟失。
分組交換有虛電路(面向連接)和數(shù)據(jù)報(無連接)兩種方式
(1)虛電路
所謂虛電路是指兩個用戶在進行通信之前要通過網絡建立邏輯上的連接，在建立連接時，主叫用戶發(fā)送“呼叫請求”分組，在該分組中，包括被叫用戶的地址及為該呼叫在出通路上分配的虛電路標識，網絡中的每一個節(jié)點都根據(jù)被叫地址選擇出通路，為該呼叫在出通路上分配虛電路標識，并在節(jié)點中建立入通路上的虛電路標識與出通路上虛電路標識之間的對應關系，向下一節(jié)點發(fā)送“呼叫請求”分組。被叫用戶如同意建立虛電路，可發(fā)送“呼叫連接”分組到主叫用戶。
當主叫用戶收到該分組時，表示主叫用戶和被叫用戶之間的虛電路已建立，可進入數(shù)據(jù)傳輸階段在數(shù)據(jù)傳輸階段，主、被叫之間可通過數(shù)據(jù)分組相互通信，在數(shù)據(jù)分組中不再包括主被叫地址，而是用虛電路標識表示該分組所屬的虛電路，網絡中各節(jié)點根據(jù)虛電路標識將該分組送到在呼叫建立時選擇的下一通路，直到將數(shù)據(jù)傳送到對方。同一報文的不同分組是沿著同一路徑到達終點的。數(shù)據(jù)傳送完畢后，每一方都可釋放呼叫，網絡釋放為該呼叫占用的資源虛電路不同于電路交換中的物理連接，而是邏輯連接。虛電路并不獨占電路，在一條物理線路上可以同時建立多個虛電路，以達到資源共享。虛電路方式在一次通信過程中具有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和釋放呼叫3個階段，有一定的處理開銷，但一旦虛電路建立，數(shù)據(jù)分組按照已建立的路徑通過網絡，分組能按照發(fā)送順序到達終點，在每個中間節(jié)點不需要進行復雜的選路，數(shù)據(jù)量較大時通信效率高，但對故障較為敏感，當傳輸鏈路或交換節(jié)點發(fā)生故障時可能引起虛電路的中斷幀中繼和ATM采用的是面向連接的通信方式。
(2)數(shù)據(jù)報
數(shù)據(jù)報方式是獨立地傳送每一個數(shù)據(jù)分組，每一個數(shù)據(jù)分組都包含終點地址的信息，每一個節(jié)點都要為每一個分組獨立地選擇路由，因此一份報文包含的不同分組可能沿著不同的路徑到達終點。數(shù)據(jù)報方式在用戶通信時不需要呼叫建立和釋放階段，對短報文傳輸效率比較高，對網絡故障的適應能力較強，但由于屬于同一報文的多個分組獨立選路，接收端收到的分組可能失去順序。在IP網絡中采用的是數(shù)據(jù)報(無連接)方式。
2。因特網的數(shù)據(jù)傳輸特性。
因特網采用的是無連接的通信方式。下面簡單分析一下因特網的數(shù)據(jù)傳輸特性。因特網在計算機和計算機之間傳輸數(shù)據(jù)的機理可以歸納為兩點：第一點是采用自適應的路由和存儲轉發(fā)機制；第二點是傳輸?shù)膶ο蟛捎靡苑纸M為單位的數(shù)據(jù)報。存儲轉發(fā)和自適應的路由機制意味著數(shù)據(jù)報根據(jù)特定時刻的網絡狀況(如擁塞、鏈路故障等)在網絡上可能選取不同的傳輸路由。這種路由機制使每個數(shù)據(jù)分組都能轉發(fā)到網絡當前最佳的路由，但可能會導致目的用戶所收到的數(shù)據(jù)報和發(fā)送的順序不同，而且還會導致接收端數(shù)據(jù)報的到達速率不一樣；數(shù)據(jù)報到達的時延也不相同。傳輸?shù)膯挝皇欠纸M，這就意味著在接收端點還需進行數(shù)據(jù)報的重組。根據(jù)因特網的傳輸機理，將其特性歸納如下
(1)因特網是一個無連接的計算機網絡系統(tǒng)
因特網無連接的概念和自適應路由概念密切相關，它就意味著因特網上的計算機之間并沒有緊密的聯(lián)系，因此因特網不保存用戶傳輸過程中的信息，而且從源主機到目的主機之間無須建立固定路徑進行交換。由于多個數(shù)據(jù)報可能沿不同的路徑到達目的主機源主機發(fā)送的多個數(shù)據(jù)報不能按照順序到達目的主機。
(2)傳統(tǒng)的因特網是一個“盡力而為”( best effort)的傳輸網絡
所謂“盡力而為”是指因特網會盡量去傳送業(yè)務流量，但如果發(fā)生了問題(由于噪聲引起的比特差錯、路由器中的擁塞等)或無法找到目的主機，數(shù)據(jù)就會被丟棄。在數(shù)據(jù)通信的大多數(shù)情況下，發(fā)送端主機上的TCP會重新發(fā)送已丟失或損壞的數(shù)據(jù)報，但是語音通信的時延不能太大，不能通過重發(fā)來解決丟失或損壞的數(shù)據(jù)報。
(3)傳輸延遲的不確定性
由于傳輸路徑的不確定，存儲和轉發(fā)時間的不確定，因此造成數(shù)據(jù)報往返時間波動，數(shù)據(jù)報往返時間(RTT)是指發(fā)送一個分組到目的節(jié)點再從該節(jié)點收到響應所需要的時間。RTT包括在兩個方向上的傳輸時間和目的節(jié)點的處理時間
3。選擇因特網傳送語音業(yè)務的原因
從上述對因特網性能分析來看，因特網傳送語音業(yè)務并不是最佳選擇。但為什么仍然選擇這樣一種技術來支持語音業(yè)務呢?主要有以下幾個方面的原因。
(1)多媒體業(yè)務的集成：使IP網絡同時支持語音、數(shù)據(jù)、圖像的傳輸，為將來全面提供多媒體業(yè)務打下了基礎。
(2)信道利用率較高：采用異步時分復用傳輸并采用語音壓縮編碼，信道利用率較高。
(3)有利于發(fā)展以IP協(xié)議為基礎的采用分組交換技術的下一代網絡：IP及相關協(xié)議在用戶和網絡設備中已經大量存在。由于數(shù)據(jù)通信的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)通信業(yè)務將逐漸成為通信網中的主要業(yè)務，運營商希望將各種不同的業(yè)務綜合到一個以IP協(xié)議為基礎的采用分組交換技術的下一代網絡中。
(4)可以方便地集成智能：網絡電話網繼承了計算機網的智能模塊，可以靈活地控制信令和連接，有利于各種增值業(yè)務的開發(fā)。
(5)有利于運營商開拓新的市場：因特網迅速發(fā)展后，許多因特網服務提供商(ISP)應運而生，但是大多數(shù)ISP只是提供因特網接入，并未提供實質性的業(yè)務，因此多處于虧損狀態(tài)。IP網絡電話推出后，ISP可以很方便地將網絡電話業(yè)務與接入服務結合起來，增加運營收入。另外，傳統(tǒng)的電話網由于設備投資大、網絡規(guī)范復雜，一般運營商很難進入。引入網絡電話后，一些新成立的小型公司都可以很容易地進入電信經營領域，既有利于電信市場的開放，也可促進傳統(tǒng)電信業(yè)的改造。
(6)語音自身有一定錯誤容限能力：語音傳輸對誤碼有很強的耐受力，偶爾有一個包丟失了，并不會嚴重影響語音的保真度。由于因特網的迅速發(fā)展，下一代網絡的傳送層將主要采用IP網絡。
