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IP分组网络采用的是尽力而为的、无连接的技术，因此没有服务质量保证，存在分组丢失、失序到达和时延抖动等情况。通常的数据业务对此要求不高，但VoIP业务对时序、时延等有严格的要求。因此必须采取特殊措施来保障一定的业务质量，这些特殊措施就是VoIP的关键技术，主要包括：信令技术、语音编码技术、实时传输技术、服务质量保障技术、静音检测和回声消除技术等。
1、信令技术
信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，目前被广泛接受的VoIP控制信令体系包括ITU-T的H.323系列建议和IETF(互联网工程任务组)的会话初始化协议SIP(Session Initiation Protocol)。
H.323系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。H.323呼叫建立过程涉及到三种信令：RAS信令(R=注册：Registration、A=许可：Admission和S=状态：Status)，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，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。
SIP是一种应用层协议，可以用UDP(用户数据报协议)或TCP(传输控制协议)作为其传输协议。与H.323不同的是：SIP是一种基于文本的协议，这样易于实现和调试，更重要的是灵活性和扩展性好。由于SIP仅作于初始化呼叫，而不是传输媒体数据，因而造成的附加传输代价也不大。与H.323相比，SIP还有建立呼叫快、支持传送电话号码的特点。
2、语音编码技术
语音压缩编码技术是VoIP技术的一个重要组成部分。按照H.323协议，VoIP主要采用的语音压缩编码技术标准有ITU-T定义的G.723.1、G.729、G.729A等。其中G.723.1协议采用5.3/6.3kbit/s双速率语音编码，其语音质量好，是H.323协议中首推的编码标准，其缺点是延时较大。G.729协议可将经过采样的64kbit/s语音以几乎不失真的质量压缩至8kbit/s。由于在分组交换网络中，业务质量不能得到很好保证，因而需要语音编码具有一定的灵活性，即编码速率、编码尺度的可变可适应性。G.729原来是8kbit/s的语音编码标准，现在的工作范围可扩展至6.4kbit/s～11.8kbit/s，语音质量也在此范围内有一定的变化，但即使是6.4kbit/s，语音质量也还不错，因而很适合在VoIP系统中使用，其缺点是算法较复杂。而G.729A协议主要是在G.729协议的基础上减少了运算复杂度，可优先在在VoIP系统中使用。
3、实时传输技术
实时传输技术主要采用路由选择协议RTP(Routing Table Protocol)。RTP是在点对点通信和多点广播的包括语音在内的实时数据传送协议，它是一个独立于应用程序的协议规范。RTP协议由两个紧密相关原部分组成：RTP数据协议和RTP控制协议RTCP。RTP数据协议对包括语音在内的数据进行包封装以便实时传输，RTP控制协议提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制，可以让接收端重组发送端的数据包，可以提供接收端到多点发送组的服务质量反馈。
4、服务质量保障技术
VoIP的服务质量QoS(Quality of Service)保障技术主要包括3个方面：一是采用注册许可机制来限制网络登录的用户数，以防止产生资源缺乏现象，导致语音质量进一步降低;二是采用交换优先机制，为语音数据优先预留资源，主要采用资源预留协议(RSVP)来保障语音质量;三是在VoIP应用软件中引进自适应策略，通过监测网络资源的变化并根据变化情况来做相应的技术调整，例如，可以通过监测网络带宽的变化来调整编码器的编码速率，当网络出现拥护时，采用低速率语音编码，反之，采用高速率语音编码，从而最大限度地保证语音质量。
5、静音检测和回声消除技术
静音检测和回声消除技术也是VoIP中十分关键的技术。静音检测技术可有效剔除静默信号，从而使语音信号的占用带宽进一步降低到3.5kbit/s左右，通常，静音检测技术根据连续几帧语音信号的能量与一定的门限电平进行比较来检测语音的存在与否;回声消除技术主要利用数字滤波器来消除对通话质量影响很大的回声干扰，保证通话质量，这点在时延相对较大的IP分组网络中尤为重要。回声消除技术的实现有两个关键问题：一是选择何种滤波器结构;二是确定调整滤波器系数的自适应算法，选择的原则是使某一特定的代价函数最小。
