企業(yè)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)技術(shù)和市場(chǎng)及應用綜述

唐勇 2002/01/14

　　IP技術(shù)的誕生和廣泛應用使得我們的信息通信模式從集中走向分布，建立了遍布全球開(kāi)放而對等的、前所未有的、靈活可擴展的網(wǎng)絡(luò )通信平臺。從運營(yíng)商的IP基礎設施和增值應用服務(wù)、企業(yè)的電子商務(wù)應用到個(gè)人的Internet瀏覽，它正改變著(zhù)我們的工作方式甚至生活方式。近年來(lái)隨著(zhù)統一網(wǎng)絡(luò )概念的提出和逐步深入，許多傳統的信息傳輸和服務(wù)業(yè)務(wù)正逐步遷移甚至被以IP為基礎的新一代信息業(yè)務(wù)所替代。電話(huà)業(yè)務(wù)這一存在數十年的傳統業(yè)務(wù)，目前正處在IP洪流的旋渦中，它就是VoIP(Voice over IP)業(yè)務(wù)。

　　采用IP網(wǎng)絡(luò )承載話(huà)音業(yè)務(wù)與傳統的電話(huà)業(yè)務(wù)相比存在著(zhù)諸多的優(yōu)勢。VoIP可以使電話(huà)物理網(wǎng)絡(luò )和Internet或IP物理數據網(wǎng)絡(luò )合二為一，有效地簡(jiǎn)化通信系統，減低系統成本和管理成本；利用IP分布式的、靈活而可擴展的通信方式，以及VoIP所提供的新功能可以使企業(yè)、雇員、合作伙伴和客戶(hù)更靈活而有效的溝通；VoIP可以使話(huà)音應用與原有的數據業(yè)務(wù)應用有機的融合在一起，開(kāi)創(chuàng )新一代業(yè)務(wù)應用。

VoIP市場(chǎng)綜述

　　VoIP可以定義為以IP包交換的方式傳輸話(huà)音。從全球通信網(wǎng)絡(luò )市場(chǎng)角度來(lái)看VoIP主要應用在以下兩個(gè)市場(chǎng)段。

　　運營(yíng)商VoIP市場(chǎng)

　　提供VoIP網(wǎng)絡(luò )的電信基礎設施，承載IP話(huà)音交換服務(wù)可降低話(huà)音長(cháng)途交換的成本，并在VoIP基礎傳輸業(yè)務(wù)的基礎之上提供話(huà)音與數據相統一應用的增值服務(wù)。運營(yíng)商VoIP通信網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品市場(chǎng)可細分為：VoIP網(wǎng)關(guān)(Gateway)、軟交換(Soft Switchs)和應用服務(wù)(Application Servers)三個(gè)縱向層次，它們的組合將構成運營(yíng)商話(huà)音網(wǎng)絡(luò )的新一代體系機構。

　　VoIP網(wǎng)關(guān)

　　主要提供PSTN電話(huà)通信網(wǎng)絡(luò )與IP網(wǎng)絡(luò )的接口和轉換。目前，一般采用H.323作為IP網(wǎng)絡(luò )信令和SS7作為PSTN的信令。在這個(gè)市場(chǎng)的設備提供商中既有傳統的數據網(wǎng)絡(luò )公司如3Com、Cisco等，也有老牌的電信設備提供商如Alcatel、Ericsson、Nortel、Lucent等，以及Sonus、Clarent、convergent network、Nuera等公司。

　　軟交換

　　主要提供呼叫控制和信令。它可以在使傳輸層網(wǎng)關(guān)通過(guò)標準的協(xié)議協(xié)同工作的同時(shí)，還提供策略、認證和安全等服務(wù)，并提供開(kāi)放的API接口。

　　應用服務(wù) 提供開(kāi)放的應用層服務(wù)，主要是融合數據和話(huà)音的統一網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，如統一消息、IVR等。在軟交換和應用服務(wù)市場(chǎng)中活躍著(zhù)3Com、Clarent、Sonus等公司。

　　企業(yè)VoIP市場(chǎng)

　　企業(yè)VoIP市場(chǎng)根據其應用領(lǐng)域可劃分為企業(yè)話(huà)音網(wǎng)關(guān)和局域網(wǎng)絡(luò )電話(huà)(LAN telephony)。

　　企業(yè)話(huà)音IP廣域數據網(wǎng)關(guān)

　　一般為帶有話(huà)音接口的路由器和在傳統PBX上擴展IP中繼模塊。可以使企業(yè)傳統話(huà)音網(wǎng)絡(luò )連接企業(yè)廣域數據網(wǎng)絡(luò )或利用公用IP網(wǎng)絡(luò )，以傳輸長(cháng)途話(huà)音。在企業(yè)內部提供所謂Toll Free免費長(cháng)途服務(wù)，可有效降低企業(yè)長(cháng)途話(huà)音的通信費用。企業(yè)話(huà)音網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)是短期內企業(yè)向VoIP遷移的過(guò)渡性市場(chǎng)而非未來(lái)高增長(cháng)市場(chǎng)，所以提供相關(guān)設備的廠(chǎng)商比較少。

　　局域網(wǎng)絡(luò )電話(huà)(LAN telephony)

　　Network telephony、局域網(wǎng)PBX、IP PBX等提法一般都是指這一市場(chǎng)中的主要通信設備和技術(shù)。這一企業(yè)通信系統主要在基于分布式的開(kāi)放包交換數據網(wǎng)絡(luò )體系基礎上提供桌面話(huà)音和企業(yè)話(huà)音業(yè)務(wù)應用服務(wù)。這一市場(chǎng)是企業(yè)VoIP的主流市場(chǎng)主要廠(chǎng)商有3Com、Ayaya、Cisco以及西門(mén)子等等。

　　下面著(zhù)重企業(yè)VoIP市場(chǎng)中的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)市場(chǎng)領(lǐng)域做進(jìn)一步探討，旨在為國內的廣大企業(yè)和事業(yè)單位用戶(hù)，就企業(yè)建設VoIP統一網(wǎng)絡(luò )通信平臺方面，提供一些技術(shù)、產(chǎn)品以及建設實(shí)施方面的介紹和建議。

局域網(wǎng)PBX的技術(shù)結構體系

　　一般意義上講，網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統是用來(lái)替代傳統的PBX系統并與局域網(wǎng)絡(luò )集成在一起。然而并不是所有的局域網(wǎng)PBX系統都是一樣的，它們有著(zhù)不同的功能特點(diǎn)和體系結構。我們探討局域網(wǎng)PBX不同體系結構的原因在于它們將決定該系統的靈活性、可擴展性和成本。考慮采用網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統的企業(yè)應根據其規模和現狀選擇不同種類(lèi)的局域網(wǎng)PBX產(chǎn)品。

　　局域網(wǎng)PBX可分為三種體系結構：混合結構體系、純IP結構體系以及PC-PBX(communication server通信服務(wù)器)。

　　混合結構體系

　　在傳統的PBX上擴展IP網(wǎng)關(guān)模塊以連接局域網(wǎng)絡(luò )。這些可擴展IP網(wǎng)關(guān)的PBX一般都采用專(zhuān)用操作系統(極少數基于NTOS)，支持IP電話(huà)、軟件IP電話(huà)、傳統數字電話(huà)和模擬電話(huà)，并提供等同的功能支持。采用IP附加結構的局域網(wǎng)PBX系統即企業(yè)話(huà)音IP廣域數據網(wǎng)關(guān)之后，也是企業(yè)計劃向VoIP遷移過(guò)程中的一個(gè)選擇方案。

　　這一解決方案向用戶(hù)提供一條最簡(jiǎn)單的結合數據和話(huà)音的途徑，不需要大量替換原有的電話(huà)系統。采用它企業(yè)可以在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上嘗試IP電話(huà)，而又充分保護原有的投資。它的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可靠性。傳統PBX產(chǎn)品技術(shù)產(chǎn)生并應用數十年，其成熟性和可靠性不言而喻，這一解決方案是基于對傳統PBX的IP功能擴展，自然可靠性較高。

　　同時(shí)采用混合結構的局域網(wǎng)PBX也存在不少弊端。從它的體系結構來(lái)看，這一解決方案并不是真正的徹底開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統。

　　如果用戶(hù)最終追求的是完全的基于IP的數據和話(huà)音服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，投資于這一結構體系的投資回報率將是最低的，因為它最終將被基于純IP體系結構的解決方案所替代。另外，由于這一系統還是基于采用傳統PBX系統的TDM時(shí)分復用結構體系來(lái)控制所有的呼叫交換，即使兩臺IP電話(huà)之間的話(huà)音通話(huà)，也要先通過(guò)IP網(wǎng)關(guān)模塊轉換到電路交換，再轉換回IP。這樣低效率的處理過(guò)程將造成話(huà)音傳輸的延遲，從而影響話(huà)音的傳輸質(zhì)量。更重要的是這一系統中的IP電話(huà)和軟件電話(huà)的功能性將局限于傳統的PBX電話(huà)功能，這樣擴展新應用和功能的能力局限性將會(huì )很大。因為它還是基于傳統PBX專(zhuān)有的軟件和硬件，其基礎處理結構和應用接口也缺乏靈活性。雖然部分傳統PBX廠(chǎng)家同樣提供了基于TAPI的標準應用接口，但從系統根本的結構技術(shù)來(lái)講，其可擴展性、靈活性和開(kāi)放性等，仍然無(wú)法與基于純IP結構系統的局域網(wǎng)PBX解決方案相比擬。

　　純IP結構體系

　　完全采用數據報交換方式實(shí)現整個(gè)話(huà)音系統。這一解決方案包括三個(gè)組成部分：呼叫處理服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)和IP電話(huà)。呼叫處理服務(wù)器用于呼叫控制，有些運行在Windows NT操作系統上，有些采用VxWork操作系統(一種基于Unix技術(shù)的高可靠工業(yè)內嵌式操作系統)。網(wǎng)關(guān)系統主要提供局域網(wǎng)IP話(huà)音系統與其他相關(guān)系統的互連，如PSTN公用電話(huà)網(wǎng)絡(luò )，以及采用不同VoIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )如H.323、SIP、MGCP等。IP電話(huà)可為獨立硬件設備和軟件電話(huà)。所有設備均直接連接在局域數據網(wǎng)絡(luò )上。呼叫處理服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)系統的硬件實(shí)現方式是多種多樣的，有的一起集成在同一模塊化專(zhuān)用硬件設備上，有的分別采用獨立的硬件設備分布式結構。另外，部分廠(chǎng)商會(huì )在呼叫處理服務(wù)器上集成一些常用的話(huà)音應用如語(yǔ)音信箱、自動(dòng)話(huà)務(wù)員等。

　　純IP結構局域網(wǎng)PBX是真正完全的話(huà)音和數據相統一的系統結構。基于單一的數據網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)系統。這種方式使得企業(yè)只需管理單一的網(wǎng)絡(luò )通信基礎設施，還可以將電信通信和數據部分合二為一。它可以充分發(fā)揮IP網(wǎng)絡(luò )所帶來(lái)的可擴展性、靈活性和開(kāi)放性，并使話(huà)音和數據集成CTI應用更開(kāi)放更具許多新的功能擴展能力，使企業(yè)可以建立從局域通信到廣域通信、從通信網(wǎng)絡(luò )到業(yè)務(wù)應用的統一網(wǎng)絡(luò )通信平臺。

　　這一解決方案的優(yōu)勢不言而喻。但目前作為新市場(chǎng)、新技術(shù)和新產(chǎn)品也存在著(zhù)一些弱點(diǎn)。比如：對傳統電話(huà)設備的支持成本，IP電話(huà)終端設備的價(jià)格較高，協(xié)議標準還在不斷發(fā)展過(guò)程中，雖然部分廠(chǎng)商產(chǎn)品可靠度可以達到99.9%，但仍低于傳統PBX產(chǎn)品等。另外，純IP局域網(wǎng)PBX系統對數據網(wǎng)絡(luò )提出一些特殊的需求，如網(wǎng)絡(luò )帶寬、QoS、IP地址管理等，需要企業(yè)用戶(hù)在方案設計與實(shí)施中特別考慮。

　　雖然有一些弱點(diǎn)和不足，但純IP結構的局域網(wǎng)PBX系統是主流技術(shù)，它代表和決定著(zhù)企業(yè)VoIP解決方案的未來(lái)。

　　PC-PBX系統

　　一般用于企業(yè)小型的分支結構，它的突出特點(diǎn)是高集成度，即所謂“all in one box”。它在一個(gè)集中式結構中集成集線(xiàn)器、路由、RAS、電話(huà)系統以及語(yǔ)音信箱，一些產(chǎn)品還可以包括電子郵件服務(wù)器、FTP服務(wù)器、文件服務(wù)器等。IP電話(huà)的支持是通過(guò)一個(gè)內置的網(wǎng)關(guān)和呼叫處理軟件來(lái)實(shí)現的。一般都支持模擬電話(huà)和軟件電話(huà)，近來(lái)一些廠(chǎng)家也開(kāi)始提供IP硬件電話(huà)。PC-PBX系統表面上看來(lái)象是基于包交換網(wǎng)絡(luò )的系統，實(shí)際從內部技術(shù)實(shí)現上還是主要基于TDM結構的，只是傳統話(huà)音技術(shù)添加一些數據應用的從新打包的解決方案。它的主要優(yōu)點(diǎn)是集成度高，使企業(yè)分支結構的綜合系統建設成本降低。

　　但由于各個(gè)企業(yè)組織數據應用結構策略各異，而這種集成多種數據應用的方式是否適用將成為問(wèn)題。下面的章節將著(zhù)重就基于純IP結構體系的局域網(wǎng)PBX系統解決方案來(lái)進(jìn)行討論。

網(wǎng)絡(luò )電話(huà)技術(shù)的信令協(xié)議淺析

　　與VoIP相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)協(xié)議很多，常見(jiàn)的有控制實(shí)時(shí)數據流應用在IP網(wǎng)絡(luò )傳輸的RTP和RTCP；有保證網(wǎng)絡(luò )QoS質(zhì)量服務(wù)的RSVP和IP different Service等，還有傳統語(yǔ)音數字化編碼的一系列協(xié)議如G.711、G.728、G.723、G.729等等。這里我們要討論信令(signaling)協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統基礎組成部分之間如何進(jìn)行呼叫控制與交換的標準規程。

　　H.323

　　由ITU-T工業(yè)標準組織為VoIP制定的標準化信令協(xié)議，定義為基于包交換的多媒體傳輸系統。H.323結構體系由H.323終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守和多點(diǎn)控制單元MCU組成。H.323的目標是可以使H.323的節點(diǎn)之間交換媒體數據流。而這些節點(diǎn)可以是H.323的終端、網(wǎng)關(guān)或MCU。H.323是末端用戶(hù)的通信設備，必須支持語(yǔ)音，視頻和數據可選。網(wǎng)關(guān)提供H.323網(wǎng)絡(luò )與其他類(lèi)型網(wǎng)絡(luò )之間的服務(wù)轉換翻譯(比如信令、媒介格式等)。關(guān)守是一個(gè)可選設備，用來(lái)控制節點(diǎn)設備。而MCU用來(lái)控制多點(diǎn)會(huì )話(huà)。H.323與其他協(xié)議協(xié)同工作共同構成H.323網(wǎng)絡(luò )，如所有H.323終端必需支持H.245，它是用來(lái)協(xié)商通道使用和容量問(wèn)題，Q.931用于呼叫信令和呼叫建立，H.225RAS用于與關(guān)守的通信，RTP/RTCP用于音頻和視頻數據包流在IP網(wǎng)絡(luò )上的傳輸，以及一些音頻數據編碼和視頻數據編碼的協(xié)議等。

　　SIP(Session Initiated Protocol)

SIP是IETF定義多媒體數據和控制體系結構中的重要組成部分。SIP是一種信令協(xié)議，用來(lái)建立、修改和終結多媒體會(huì )話(huà)。它還結合其他幾個(gè)IETF的協(xié)議SDP、RSVP和SAP協(xié)同工作，一般采用RTP/RTCP協(xié)議進(jìn)行傳輸控制。

　　MGCP(Media Gateway Control Protocol)和Megaco/H.248

　　用來(lái)控制媒體網(wǎng)關(guān)通信的協(xié)議。在企業(yè)VoIP網(wǎng)絡(luò )與電信運營(yíng)商VoIP服務(wù)網(wǎng)絡(luò )相連接的網(wǎng)關(guān)系統上支持。

　　專(zhuān)用信令協(xié)議

　　在一些純IP局域網(wǎng)PBX系統為了使企業(yè)VoIP交換系統更高效，并且可以擴展更多的數據語(yǔ)音功能，采用了專(zhuān)用的信令協(xié)議。

　　目前在全球VoIP技術(shù)領(lǐng)域存在著(zhù)信令標準之爭，如H.323與SIP之間。總的來(lái)講，SIP更簡(jiǎn)捷高效，與IP網(wǎng)絡(luò )技術(shù)結合得更緊密。在電信VoIP技術(shù)市場(chǎng)中，越來(lái)越多的人認為SIP與Megaco/H.248協(xié)議將組成未來(lái)VoIP的信令主體。然而在企業(yè)VoIP市場(chǎng)，用戶(hù)不必過(guò)多考慮信令標準問(wèn)題。因為企業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )與電信運營(yíng)商通信網(wǎng)絡(luò )本身就是相獨立的系統，并且有不同的需求。企業(yè)用戶(hù)在選擇VoIP解決方案時(shí)，應更多地注重語(yǔ)音交換功能的支持、數據和語(yǔ)音的集成功能，以及是否適應企業(yè)不同發(fā)展階段的需求等方面。過(guò)多討論采用標準信令協(xié)議還是專(zhuān)用信令是沒(méi)有意義的。將來(lái)企業(yè)VoIP網(wǎng)絡(luò )與電信運營(yíng)商VoIP網(wǎng)絡(luò )更多的是通過(guò)獨立的網(wǎng)關(guān)系統相連接，與企業(yè)內部VoIP網(wǎng)絡(luò )如何實(shí)現基本無(wú)關(guān)。

網(wǎng)絡(luò )電話(huà)技術(shù)應用簡(jiǎn)介

　　采用企業(yè)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò )如下圖所示。

　　桌面電話(huà)系統采用IP以太網(wǎng)絡(luò )電話(huà)或者在多媒體PC上加載軟件電話(huà)。一般IP網(wǎng)絡(luò )電話(huà)有兩個(gè)以太網(wǎng)絡(luò )RJ-45接口，其中一個(gè)接口連接以太網(wǎng)絡(luò )交換機，另一個(gè)接口可與PC上的以太網(wǎng)卡串聯(lián)。這樣，在桌面只需要一個(gè)以太網(wǎng)絡(luò )接口即可以同時(shí)傳輸話(huà)音和數據，即“單線(xiàn)到桌面”。

　　IP PBX系統也通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò )接口直接連入局域以太網(wǎng)絡(luò )交換機。同時(shí)，IP PBX上可以集成PSTN網(wǎng)關(guān)卡或獨立的PTSN網(wǎng)關(guān)設備，完成與公用電話(huà)網(wǎng)的連接。一般廠(chǎng)商通過(guò)在IP PBX上加配模擬板卡或獨立的模擬適配器，以連接模擬電話(huà)或傳真機等傳統模擬設備。

　　可以看到此時(shí)企業(yè)的布線(xiàn)系統只需要數據網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)系統即可，無(wú)需再考慮傳統的電話(huà)布線(xiàn)系統，即所謂“單一布線(xiàn)系統”。而且，此時(shí)話(huà)音系統已經(jīng)變成基于數據網(wǎng)絡(luò )的應用。

　　網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統的應用具備以下特點(diǎn)：

　　1．統一的網(wǎng)絡(luò )基礎設施——由于實(shí)現了單一布線(xiàn)系統和單線(xiàn)到桌面，使用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò )基礎設施的投入成本降低，同時(shí)用戶(hù)可以合并電話(huà)系統和IT數據系統維護部門(mén)，使運作管理成本降低。

　　2．話(huà)音系統的添加、移動(dòng)和調整非常便利——由于網(wǎng)絡(luò )電話(huà)是智能化的終端設備，其電話(huà)號碼與網(wǎng)絡(luò )電話(huà)的網(wǎng)絡(luò )地址一一對應，當用戶(hù)需要調整電話(huà)的物理位置時(shí)，不需要對電話(huà)系統配置作任何調整。同時(shí)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統的管理維護的復雜度大大降低，有效的節省了運營(yíng)維護成本。

　　3．靈活而可擴展的局域、園區部署——在企業(yè)局域和園區范圍內部署網(wǎng)絡(luò )電話(huà)非常靈活，只要局域或園區網(wǎng)絡(luò )可到達的地方，就可以方便的部署網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò )電話(huà)還可以在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )上運行。

　　4．靈活而可擴展的廣域部署并可實(shí)現企業(yè)內部的免費長(cháng)途電話(huà)應用——企業(yè)的小型分支結構只需要部署網(wǎng)絡(luò )電話(huà)而不需要部署PBX系統，即可實(shí)現話(huà)音系統的統一管理。較大型的分支結構間IP PBX可通過(guò)企業(yè)的廣域數據網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行語(yǔ)音交換，可節省企業(yè)的長(cháng)途電話(huà)通信費用。

　　5．新一代的應用系統——網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統能實(shí)現傳統PBX系統的計費、自動(dòng)話(huà)務(wù)員、語(yǔ)音信箱等應用，特別是一些IP PBX解決方案內置了這些常用應用，使用戶(hù)的綜合成本降低，使用管理應用系統更便利。還能實(shí)現統一消息(如把語(yǔ)音信箱和電子郵件信箱合二為一)、協(xié)同工作和會(huì )議系統等。同時(shí)它的優(yōu)勢還在于CTI的應用，可提供豐富的TAPI開(kāi)放式接口，使呼叫中心等語(yǔ)音應用的開(kāi)發(fā)更為便利，與數據應用系統的結合更趨完美，特別是融合IP網(wǎng)絡(luò )的其他技術(shù)可實(shí)現未來(lái)的多媒體客戶(hù)交流中心(contact center)。

　　網(wǎng)絡(luò )電話(huà)是推動(dòng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò )通信的革命性技術(shù)，它使企業(yè)建設面向未來(lái)業(yè)務(wù)應用的統一網(wǎng)絡(luò )平臺成為現實(shí)。企業(yè)用戶(hù)在選擇向VoIP遷移和轉換的過(guò)程中，應從企業(yè)IT數據信息分布結構、數據網(wǎng)絡(luò )的適應性(主要在QoS方面)、投資成本、企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展需求等諸多方面慎重選擇解決方案。

網(wǎng)絡(luò )世界　2002/01/14