VOIP基本概念及解決方案.doc

VOIP基本概念及解決方案介紹目 錄VOIP介紹3概述3H.3233VoIP對(duì)IP網(wǎng)的要求7帶寬7延遲：7丟包率：7QoS機(jī)制：7IP電話運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)8網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)（Gateway）8網(wǎng)關(guān)守護(hù)系統(tǒng)（Gatekeeper）9IP電話10RADIUS認(rèn)證系統(tǒng)CiscoSecure10CallManager10DSP（Digital Signaling Processing）12語(yǔ)音會(huì)議（conference）12代碼轉(zhuǎn)換（transcoding）13目錄服務(wù)系統(tǒng)14計(jì)費(fèi)系統(tǒng)14增值服務(wù)系統(tǒng)15IP語(yǔ)音方案介紹16Toll bypass16IP Telephony17VOIP介紹概述隨著數(shù)據(jù)成為公用通信基礎(chǔ)設(shè)施的主流，采用相同的手段運(yùn)載交換語(yǔ)音業(yè)務(wù)，無(wú)論從技術(shù)、操作和經(jīng)濟(jì)角度講都更有意義。IP電話是新興的、運(yùn)載于IP上的電話。由于不受電路交換方式64K速率的限制，數(shù)據(jù)包基礎(chǔ)設(shè)施可以將電話的功能及業(yè)務(wù)推向一個(gè)新的階段。 傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)使用模擬技術(shù)，最大缺點(diǎn)是只能夠在專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，專(zhuān)網(wǎng)專(zhuān)用，通話雙方之間的電路被獨(dú)占。所以傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)的成本較高，并且其業(yè)務(wù)范圍也受到了地域的限制。 IP電話在說(shuō)話方將聲音進(jìn)行數(shù)字化采樣，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)之后還要進(jìn)行壓縮，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送至受話方后，再按相反的過(guò)程將話音恢復(fù)。IP電話與普通電話所不同的唯一一點(diǎn)就是傳輸?shù)妮d體不同，但也就是這唯一的不同點(diǎn)使得二者產(chǎn)生了天壤之別。顧名思意，IP電話的傳輸載體是IP網(wǎng)絡(luò)。 基于網(wǎng)絡(luò)的話音服務(wù)基本思路是通過(guò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)更有效地傳輸傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)，充分利用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)交換成本低及通過(guò)話音壓縮和靜音抑制可以降低每次呼叫成本的優(yōu)勢(shì)。效率的提高使服務(wù)供應(yīng)商可以把節(jié)約的費(fèi)用用來(lái)降低話音服務(wù)收費(fèi)或?qū)⑻岣叩睦麧?rùn)回報(bào)客戶(hù)。 目前，關(guān)于IP電話的標(biāo)準(zhǔn)主要有IETF的SGCP/MGCP和來(lái)自多媒體電視會(huì)議系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的H323協(xié)議。在 AVVID的體系架構(gòu)中，智能的IP網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)造語(yǔ)音/數(shù)據(jù)/圖像的基礎(chǔ)，而該基礎(chǔ)之上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必要條件，H.323協(xié)議是目前唯一可實(shí)施的、較成熟的協(xié)議。H.323H.323 是 ITU-T (國(guó) 際 電 信 聯(lián) 盟 組 織)在1996 年 頒 布 的 一套協(xié) 議 組。 該標(biāo)準(zhǔn)提供了基于包交換網(wǎng)絡(luò)的多媒體的解決方案。H.323可應(yīng)用于語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)，視頻網(wǎng)絡(luò)，或語(yǔ)音/視頻/數(shù)據(jù)混合的網(wǎng)絡(luò)。在此僅討論語(yǔ)音H.323的組網(wǎng)考慮：H.323VoIP網(wǎng)絡(luò)需要以下幾個(gè)主要功能部件：gateway、gatekeeper、MCU、terminal等。u Gateway-是網(wǎng)關(guān)設(shè)備，連接傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)和 包交換的IP網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)關(guān)支持雙邊的呼叫信令，并完成語(yǔ)音的 壓縮/編碼及解壓/譯碼。u Gatekeeper（關(guān)守）-提供每個(gè)呼叫的控制/管理，將號(hào)碼翻譯成地址，以及 帶寬管理。u MCU(多點(diǎn)控制器)-負(fù)責(zé)管理多點(diǎn)會(huì)議功能。包括多點(diǎn)控制器（MC）負(fù)責(zé)管理各種信令，還有多點(diǎn)處理器（MP）負(fù)責(zé)介質(zhì)綜合使用，交換等介質(zhì)操作。u 終端設(shè)備-主要包括各種IP電話設(shè)備，會(huì)議工作站，以及一些運(yùn)行H.323應(yīng)用的PCVoIP對(duì)IP網(wǎng)的要求帶寬每個(gè)呼叫所需帶寬= 60Byte x 8bit/Byte x 50pps = 24kbps + 2k bps 二層幀頭 = 26kbps所以，每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需帶寬，（考慮到 VAD,人類(lèi)通話中 30%為沉默時(shí)間）：1個(gè)E1的節(jié)點(diǎn)所需帶寬 = 1x 30 DS0 x 26kbps 70%= 546kbps延遲： G.729Codec延遲：20ms；Packetization延遲：20ms路由器延遲：10ms2M線路延遲：1msJitter Buffer延遲：20ms根據(jù)人類(lèi)對(duì)聲音的敏感程度，語(yǔ)音延遲 200ms時(shí)，感覺(jué)不到 延遲；延遲=400ms時(shí), 可以接受。丟包率：要求 = 1%QoS機(jī)制：語(yǔ)音分類(lèi)：IP Precendence隊(duì)列機(jī)制：PQ用于語(yǔ)音，CBWFQ用于語(yǔ)音控制合理利用帶寬：CRTP；LFI(768Kbps以下)IP電話運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)（Gateway）Gateway網(wǎng)關(guān)是AVVID的一個(gè)主要組成部分，從傳統(tǒng)的語(yǔ)音系統(tǒng)（PBX）向數(shù)據(jù)語(yǔ)音視頻三網(wǎng)合一的新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的遷移，需要對(duì)傳統(tǒng)的語(yǔ)音系統(tǒng)（PBX）,以及PSTN網(wǎng)絡(luò)設(shè)施提供很好的兼容性。Gateway就是將傳統(tǒng)的語(yǔ)音系統(tǒng)（PBX）與IP數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行集成，以構(gòu)成新型的AVVID (Architecture for Voice、Video、Data)。Gateway可以終結(jié)來(lái)自PSTN的呼叫，提供呼叫的計(jì)費(fèi)信息。Gateway還可以直接將呼叫轉(zhuǎn)移到目的號(hào)碼或者終結(jié)來(lái)自其他網(wǎng)關(guān)的呼叫并將它轉(zhuǎn)到PSTN上。Gateway還可以提供對(duì)原有語(yǔ)音系統(tǒng)中的傳統(tǒng)語(yǔ)音信箱的集成。IVR（Interactive Voice Resonse）交互語(yǔ)音提示功能也能夠在網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)。IVR的功能包括：l 語(yǔ)音通告作為歡迎用戶(hù)和通告服務(wù)內(nèi)容的語(yǔ)音提示l ANI自動(dòng)號(hào)碼識(shí)別，提供驗(yàn)證（密碼數(shù)字識(shí)別）和撥入電話號(hào)碼標(biāo)志識(shí)別l 號(hào)碼和密碼位記數(shù)l FAX跳數(shù)開(kāi)關(guān)支持傳真重?fù)?，它存?chǔ)本地?fù)苋氲碾娫捥?hào)碼，呼叫本地網(wǎng)關(guān)，在得到傳真語(yǔ)音提示時(shí)，再輸入相應(yīng)的目的地號(hào)碼。CISCO VoIP可以用于提供Gateway功能有: AS5300、CAG-VG200、Catalyst 4000接入網(wǎng)關(guān)模塊（access gateway module）和Catalyst 6000 語(yǔ)音T1/E1模塊、還有CISCO7500 /7200 /3700 /3600 /2600 /1750等。網(wǎng)關(guān)守護(hù)系統(tǒng)（Gatekeeper）IP電話網(wǎng)關(guān)守護(hù)系統(tǒng)（Gatekeeper）是一套遵循H323協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，負(fù)責(zé)提供地址轉(zhuǎn)換和對(duì)訪問(wèn)本地網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的控制、與Gateway、IP telephone、Callmanager等設(shè)備互相配合工作。主要的功能有： 地址轉(zhuǎn)換H.323地址和E.164的相互轉(zhuǎn)換 準(zhǔn)入控制，只允許特定的呼叫用戶(hù)通話； 帶寬控制 區(qū)域Zone管理； 呼叫控制信令； 呼叫管理； 目錄服務(wù)； 帶寬預(yù)留； TechnologyPrefixes區(qū)分和支持不同類(lèi)型的網(wǎng)關(guān)（H.323和Voice-Mail等） CDR（Call Detail Records）IP電話網(wǎng)關(guān)守護(hù)系統(tǒng)可用來(lái)對(duì)IP電話網(wǎng)關(guān)提供呼叫控制服務(wù)。在不同的IP電話網(wǎng)區(qū)域里，可以存在一個(gè)或多個(gè)IP電話網(wǎng)關(guān)守護(hù)系統(tǒng)，并且他們之間可以互相通信。冗余備分的關(guān)守將負(fù)責(zé)和上級(jí)關(guān)守及別的IP電話區(qū)域的關(guān)守的相互通信，保證IP電話業(yè)務(wù)的有效開(kāi)展。CISCO的Gatekeeper設(shè)備有CISCO7200/3600/2600經(jīng)測(cè)試 CISCO關(guān)首設(shè)備的能力如下：2600364036607206Call per Sencond20cps50cps100cps144cps可維持的呼叫18000call27000call可支持的 E1數(shù)120300600900假設(shè):峰值時(shí) 所有語(yǔ)音端口 100% 使用 (36 CCS), 平均使用時(shí)間: 3分鐘IP電話Cisco IP電話是一種基于標(biāo)準(zhǔn)的通信設(shè)備。Cisco IP系列電話能夠使用基于Cisco呼叫管理器技術(shù)的IP電話系統(tǒng)、H.323、對(duì)話開(kāi)始協(xié)議（SIP）及將來(lái)的介質(zhì)網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP），并能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的軟件升級(jí)。這種多協(xié)議能力為業(yè)界首創(chuàng)，能夠保護(hù)投資和保證系統(tǒng)的順利移植。IP電話主要的種類(lèi)有：7905G，7910G&7910+SW，7940G，7960G，IP Softphone，Wireless IP Phone7920，7935IP會(huì)議工作站。RADIUS認(rèn)證系統(tǒng)CiscoSecureRADIUS用戶(hù)認(rèn)證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)IP電話用戶(hù)的認(rèn)證和漫游功能。IP電話用戶(hù)和PC用戶(hù)（PCTOPHONE服務(wù)）輸入自己的PIN號(hào)碼和密碼，由用戶(hù)認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證。用戶(hù)認(rèn)證系統(tǒng)支持漫游功能。RADIUS用戶(hù)認(rèn)證服務(wù)器可以產(chǎn)生詳細(xì)的用戶(hù)資料記錄CDR，使用標(biāo)準(zhǔn)RADIUS屬性變量和擴(kuò)展屬性變量Acct-Session-Idfield。CallManager代替?zhèn)鹘y(tǒng)PBX的 CallManager，是基于Windows 2000的軟件。在 IP電話連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，IP電話通過(guò)DHCP與CallManager建立初始化，獲得自己的IP地址和電話號(hào)碼；當(dāng)IP電話呼叫其他電話時(shí)，由 CallManager提供撥號(hào)音并完成電話的路由交換。所以 Call Manager是 IP電話網(wǎng)中必不可少的部分。CallManager系統(tǒng)功能：n 備用自動(dòng)路由選擇（AAR）-在路徑無(wú)法使用時(shí)進(jìn)行PSTN故障轉(zhuǎn)換n 每個(gè)設(shè)備（電話和網(wǎng)關(guān)）的、衰減及增益調(diào)整n 自動(dòng)化的帶寬選擇n 自動(dòng)化的路由選擇（ARS）n 集群間和集群內(nèi)的呼叫許可控制（CAC）n 支持自動(dòng)化帶寬選擇的編解碼 G.711 mu-law,a-law G.723.1 G.729A/B GSM-EFR,FRn 數(shù)字分析和呼叫處理（數(shù)字串插入、刪除、分塊、撥號(hào)接入代碼、數(shù)字串轉(zhuǎn)換）n 分布式呼叫處理 跨整個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和應(yīng)用部署 具備可擴(kuò)展性、冗余和負(fù)載均衡的callmanager “集群” 每臺(tái)callmanager服務(wù)器最多支持2500部IP電話 每臺(tái)CallManager服務(wù)器最多支持10萬(wàn)次忙時(shí)呼叫完成（BHCC）。 每個(gè)集群中擁有8臺(tái)Callmanager服務(wù)器 每個(gè)Callmanager集群最多支持25萬(wàn)次BHCC 每個(gè)CallManager集群最多支持3萬(wàn)部IP電話 通過(guò)H.323關(guān)守可擴(kuò)展到100個(gè)地點(diǎn)或集群的集群間可擴(kuò)展性 集群間功能透明 集群間管理透明n IP傳真n 可生存遠(yuǎn)程地點(diǎn)電話(SRST)n 話費(fèi)限制n 統(tǒng)一的撥號(hào)計(jì)劃 DSP（Digital Signaling Processing）DSP用于將語(yǔ)音信號(hào)或者傳真信號(hào)轉(zhuǎn)換成VOIP數(shù)據(jù)流。DSP可以支持的壓縮算法有：中等編碼算法G.711（a-low、mu-low）、G.726、G729a、G729ab、Fax-Relay；高級(jí)編碼算法：G723、G728、G729、G729b。DSP可以通過(guò)這些算法將每一路語(yǔ)音壓縮到64Kbps-5.3Kbps不等，其中采用中等編碼算法每塊DSP可支持4路語(yǔ)音；采用高級(jí)編碼算法每塊DSP可支持2路語(yǔ)音。壓縮算法的不同，對(duì)語(yǔ)音通話質(zhì)量、語(yǔ)音的比特速率都有影響，對(duì)壓縮算法的衡量標(biāo)準(zhǔn)為MOS（Mean Opinion Score）。Mos數(shù)值是基于使用者對(duì)語(yǔ)音通話質(zhì)量的衡量：壓縮算法比特率（Kbps）MOS數(shù)值G.711PCM644.1G.726 ADPCM323.85G.728 LD-CELP163.61G.729 CS-ACELP83.92G.729a CS-ACELP83.7G.723.1 MP-MLQ6.33.9G.723.1 ACELP5.33.65語(yǔ)音會(huì)議（conference）DSP支持兩種語(yǔ)音會(huì)議功能：Ad-hoc、Meeting-me。Ad-hoc語(yǔ)音會(huì)議功能，呼叫發(fā)起者控制語(yǔ)音會(huì)議，可以確定誰(shuí)可以參與，參與者在呼叫者掛機(jī)后仍舊可以保持通話。Meeting-me會(huì)議功能允許任何一個(gè)參與者通過(guò)撥打一個(gè)預(yù)先設(shè)定好的號(hào)碼加入會(huì)議，直至達(dá)到最大的允許人數(shù)。代碼轉(zhuǎn)換（transcoding）由于DSP支持多種編碼技術(shù)，而各種編碼技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也有較大差別。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)具備多種編碼方式的語(yǔ)音數(shù)據(jù)流舊不可避免。DSP的編碼轉(zhuǎn)換功能可以有效地避免因?yàn)榫幋a方式不同而無(wú)法通話的問(wèn)題。 比較典型的應(yīng)用是：在廣域網(wǎng)聯(lián)路上VOIP使用的G.723目錄服務(wù)系統(tǒng)目錄服務(wù)系統(tǒng)是對(duì)電話呼叫，提供被叫用戶(hù)的相關(guān)屬性，如根據(jù)被呼叫用戶(hù)的電話號(hào)碼（E.164別名地址），提供被叫用戶(hù)的相應(yīng)網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)守護(hù)地址、支持的編碼、信令協(xié)議、收費(fèi)特征等屬性。目錄服務(wù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)維護(hù)這些信息和屬性。每個(gè)H.323域維護(hù)自己的電話目錄信息，不同的H.323域可以交換電話目錄信息。不同ITSP之間（如ITSP和國(guó)際ITSP）根據(jù)它們之間的雙邊或多邊協(xié)議交換電話目錄信息或相互提供服務(wù)。計(jì)費(fèi)系統(tǒng)IP電話網(wǎng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的主要功能包括： 業(yè)務(wù)受理 帳務(wù)管理 資費(fèi)管理 計(jì)費(fèi)管理 漫游結(jié)算 服務(wù)管理 計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的采集/傳輸IP電話網(wǎng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)能夠同主要的Voice/FAXOverIP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相集成，可以從不同廠商、不同類(lèi)型的IP電話網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上采集計(jì)費(fèi)信息（CDR）。如，計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可以從RADIUS服務(wù)器和CVM管理軟件獲取豐富的CDR計(jì)費(fèi)信息。IP電話網(wǎng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)需要提供一個(gè)完整的計(jì)費(fèi)與客戶(hù)管理解決方案。IP電話網(wǎng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)同其他傳統(tǒng)電信計(jì)費(fèi)系統(tǒng)相比，獨(dú)特的要求主要是：實(shí)時(shí)的呼叫處理、實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)和預(yù)付卡處理。實(shí)時(shí)呼叫處理和實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)是IP電話網(wǎng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的獨(dú)特要求。實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)引擎可以實(shí)現(xiàn)對(duì)IP電話的實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)和實(shí)時(shí)呼叫處理，保證了系統(tǒng)防止電話盜打、欠費(fèi)等問(wèn)題的出現(xiàn)。增值服務(wù)系統(tǒng)FAX-MAIL/VOICE-MAIL服務(wù)器Fax-to-E-Mail服務(wù)，通過(guò)Fax-to-E-Mail網(wǎng)關(guān)，可以把傳真發(fā)送到用戶(hù)的電子信箱中。E-mail-to-Fax服務(wù)，通過(guò)E-mail-to-Fax網(wǎng)關(guān)，可以把電子郵件轉(zhuǎn)成傳真，發(fā)給接收方。Web呼叫服務(wù)器Web呼叫使