企業(yè)VoIP的實(shí)現方式與網(wǎng)絡(luò )組織
武漢電信規劃設計院 胡偉華 武漢通信指揮學(xué)院 劉素清
2003/03/25
摘 要 語(yǔ)音業(yè)務(wù)在IP網(wǎng)絡(luò )上的傳遞現已成為企業(yè)在進(jìn)行數據網(wǎng)絡(luò )建設和改造時(shí)的一個(gè)重要課題，本文在對VoIP的實(shí)現方式進(jìn)行介紹的基礎上重點(diǎn)討論了VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話(huà)機模式的企業(yè)內部VoIP網(wǎng)絡(luò )組織問(wèn)題。
關(guān)鍵詞 IP VoIP 網(wǎng)關(guān) 語(yǔ)音編碼
1 引言
隨著(zhù)信息技術(shù)，特別是光纖技術(shù)和Internet技術(shù)的發(fā)展，使企業(yè)有能力建設IP寬帶網(wǎng)絡(luò )，用于語(yǔ)音、數據和圖像的綜合傳送。如何實(shí)現現有語(yǔ)音業(yè)務(wù)在IP網(wǎng)絡(luò )上的傳送，成為企業(yè)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )建設或改造時(shí)的一個(gè)重要問(wèn)題。VoIP技術(shù)為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一條解決的途徑。從技術(shù)上講，VoIP有兩種基本實(shí)現方式：IP分機方式和VoIP網(wǎng)關(guān)方式。所謂IP分機方式是指語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò )中的每一部能夠享受IP服務(wù)的話(huà)機自身就是一部專(zhuān)用獨立的IP電話(huà)機，這種話(huà)機本身就是一部小的計算機，多數VoIP操作如語(yǔ)音編碼、壓縮、拆打包等都由話(huà)機設備實(shí)現；另一種是VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話(huà)機方式，話(huà)機為普通的話(huà)機，所有VoIP操作均通過(guò)網(wǎng)關(guān)設備來(lái)實(shí)現。目前，兩種方式均主要基于H.323實(shí)現，IP語(yǔ)音質(zhì)量相同。IP分機方式盡管在建筑物綜合布線(xiàn)和作為綜合業(yè)務(wù)終端方面具有較大的優(yōu)勢，但在信令處理、CTI技術(shù)集成、標準開(kāi)放平臺提供等方面都存在較大的技術(shù)空白，支持的廠(chǎng)商少，以及目前尚無(wú)法解決的不間斷供電問(wèn)題等原因，使其在目前條件下的應用受到較大的限制；而VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話(huà)機方式以其成熟的技術(shù)、節省投資、便于運行維護和充分利用企業(yè)用戶(hù)現有語(yǔ)音系統等優(yōu)勢，使其成為國內外眾多企事業(yè)單位IP語(yǔ)音方案的首選。本文主要討論VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話(huà)機的企業(yè)內部VoIP網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現方式與網(wǎng)絡(luò )組織方案的制定問(wèn)題。
2 VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話(huà)機語(yǔ)音系統的實(shí)現方式
典型的VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話(huà)機語(yǔ)音系統一般由電話(huà)終端、網(wǎng)關(guān)（GW）、多點(diǎn)接入控制單元（MCU）和網(wǎng)守等四大部分構成，基于H.323協(xié)議族所定義的協(xié)議模型。網(wǎng)關(guān)的主要功能是進(jìn)行信令處理、H.323協(xié)議功能、語(yǔ)音編解碼和路由協(xié)議處理等，網(wǎng)關(guān)對外分別提供與PSTN連接的中繼接口和與IP網(wǎng)絡(luò )連接的接口；網(wǎng)守的主要功能是用戶(hù)認證、地址解析、帶寬管理、安全管理和區域管理。在網(wǎng)絡(luò )規模不大的情況下，網(wǎng)守也不是必須的設備，這樣，可以節約大量的建設資金，使企業(yè)IP電話(huà)網(wǎng)的建設變得十分容易。
企業(yè)用戶(hù)通過(guò)話(huà)機發(fā)出呼叫后通過(guò)企業(yè)小交換機或直接接續到網(wǎng)關(guān)上；網(wǎng)關(guān)根據呼叫的接入碼觸發(fā)相應的業(yè)務(wù)流程，進(jìn)而與用戶(hù)進(jìn)行交互，獲得被叫號碼信息；網(wǎng)關(guān)在獲得被叫號碼信息后，與網(wǎng)關(guān)上已經(jīng)設置好的路由數據進(jìn)行比較：如果被叫號碼對應的號首已經(jīng)有相應的路由數據，則網(wǎng)關(guān)將直接和對端網(wǎng)關(guān)之間建立起IP通信，如果被叫號碼對應的號首沒(méi)有相應的路由數據，則呼叫失敗，網(wǎng)關(guān)可以提示用戶(hù)不能接通，并允許用戶(hù)重新?lián)艽虮唤刑柎a；兩個(gè)網(wǎng)關(guān)之間的呼叫建立起來(lái)后，被叫側網(wǎng)關(guān)將向被叫用戶(hù)所在的PSTN交換機或PBX發(fā)起呼叫建立請求（或直接接通被叫分機），如果被叫號碼存在且空閑，則被叫話(huà)機將振鈴；被叫在振鈴后摘機，主被叫用戶(hù)通過(guò)IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)和IP網(wǎng)絡(luò )可以通話(huà)，其中語(yǔ)音從交換機（或直接）傳送到網(wǎng)關(guān)上以后，網(wǎng)關(guān)將對語(yǔ)音進(jìn)行壓縮，然后將壓縮后的語(yǔ)音包打成IP包的形式并通過(guò)Internet/Intranet傳送給對方網(wǎng)關(guān)；對方網(wǎng)關(guān)對接收到的數據包進(jìn)行解包，恢復成壓縮后的語(yǔ)音包并進(jìn)行解壓，使其恢復成正常的語(yǔ)音包，并讓用戶(hù)能夠通話(huà)。
3 企業(yè)VoIP網(wǎng)絡(luò )方案制定
3.1 對企業(yè)現有電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的兼容和過(guò)渡
VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話(huà)機方式的各種組網(wǎng)方案均能兼容企業(yè)現有的電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現傳統電話(huà)網(wǎng)絡(luò )向IP網(wǎng)絡(luò )的逐步過(guò)渡。在已有或擬建的數據網(wǎng)絡(luò )基礎上增加語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)設備即可。增加IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)后，對企業(yè)原有電話(huà)網(wǎng)絡(luò )無(wú)任何影響，企業(yè)用戶(hù)的電話(huà)呼叫可以根據需要選擇出局通路，可通過(guò)IP網(wǎng)關(guān)進(jìn)行IP呼叫，也可接入PSTN走傳統的電話(huà)呼叫路由。接受過(guò)程也是如此，可以接受來(lái)自IP網(wǎng)的呼叫，也可接受來(lái)自PSTN的呼叫。對用戶(hù)來(lái)說(shuō)均沒(méi)什么區別。
3.2 媒體編碼技術(shù)的選擇
由于在分組交換網(wǎng)絡(luò )中，業(yè)務(wù)質(zhì)量不能得到很好保證，因而需要編碼具有一定的靈活性，也就是編碼速率、編碼尺度的可變可適應性。應用比較廣泛的有碼本激勵線(xiàn)性預測（CELP）原理為基礎的G.729、G.723（G.723.1）語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)。 G.729原來(lái)是8kbit/s的語(yǔ)音編碼標準，經(jīng)進(jìn)一步完善后，其工作范圍擴展至6.4~11.8 kbit/s，語(yǔ)音質(zhì)量也在此范圍內有一定的變化，但即使是6.4 kbit/s，語(yǔ)音質(zhì)量也很不錯，很適合在VoIP系統中使用，G.723.1采用5.3/6.3 kbit/s雙速率語(yǔ)音編碼，其語(yǔ)音質(zhì)量好，但處理時(shí)延較大，是目前已標準化的最低速率語(yǔ)音編碼算法。在目前接入網(wǎng)速度普遍較低的情況下，G.723.1語(yǔ)音編碼也大量運用于H.323會(huì )議系統中。
IP語(yǔ)音信號的時(shí)延主要來(lái)自?xún)蓚�(gè)方面：把語(yǔ)音壓縮并裝入數據包的時(shí)間和語(yǔ)音數據包在線(xiàn)路上傳輸的時(shí)間。有調查資料表明，長(cháng)距離Internet通信延遲時(shí)間每年遞減20%。相關(guān)的語(yǔ)音技術(shù)還包括靜音檢測技術(shù)和回聲消除技術(shù)。有研究結果表明，人們在打電話(huà)時(shí)約有50%為聆聽(tīng)對方講話(huà)的靜默時(shí)間，10%為講話(huà)時(shí)短暫停頓的靜默時(shí)間。靜音檢測技術(shù)可以有效剔除靜默信號，從而使語(yǔ)音信號占用的帶寬要求進(jìn)一步降低到3.5kbit/s左右；回聲消除技術(shù)利用數字濾波器技術(shù)來(lái)消除對通話(huà)質(zhì)量影響很大的回聲干擾，保證通話(huà)質(zhì)量。這一點(diǎn)在時(shí)延相對較大的分組網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中尤為重要。
3.3 接入方式的確定
由于各企業(yè)的實(shí)際應用環(huán)境和條件不同，接入方式和接入用戶(hù)量會(huì )有很大區別，根據不同層次和應用環(huán)境選擇不同的接入方式和設備，主要是考慮用戶(hù)數量和擴容能力等。
對于大企業(yè)的中心節點(diǎn)，其用戶(hù)數量較多，可以選擇專(zhuān)用的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)通過(guò)高端路由器接入數據網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)E1中繼和交換機連接，提供從幾十路到上千路不等的IP電話(huà)接入，支持No.1和PRI信令方式，和其他設備配合可以提供No.7信令接入。為便于管理和實(shí)現各機構網(wǎng)絡(luò )間的互通，可利用網(wǎng)守進(jìn)行集中管理。
對于中型企業(yè)或大企業(yè)的分支用戶(hù)，可以通過(guò)路由器語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現，模塊化路由器可直接支持E1語(yǔ)音接入，通過(guò)E1中繼連接交換機，通過(guò)不同型號的路由器選擇以及模塊配置，可支持數十路到數百路IP電話(huà)用戶(hù)的接入。另外，分支機構還可通過(guò)Internet與總部利用VPN方式連接，進(jìn)行VoIP通信。
對于小企業(yè)或大企業(yè)的遠程分支，用戶(hù)數量比較少的情況下，可以通過(guò)E&&M中繼或AT0中繼來(lái)實(shí)現用戶(hù)的IP語(yǔ)音接入，模塊化路由器可以支持最多30路E&&M和AT0中繼接口；另外，對于更小的集團用戶(hù)，模塊化路由器可以直接支持AL0用戶(hù)接口，可以在路由器上直接掛接電話(huà)機。
對于沒(méi)有本地電話(huà)交換機而使用電信集團用戶(hù)電話(huà)模式的組網(wǎng)，連接方法和上面的情況相同，只是撥號時(shí)號碼不能完全自己設置，需要使用電信提供的中繼線(xiàn)路的號碼作為接入號碼，相當于撥總機后再撥號而已。
3.4 中繼連接
大多數的IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)都能提供豐富的語(yǔ)音接口。比如PBX中最常用到的E1數字中繼、AT0二線(xiàn)環(huán)路中繼、E/M中繼等。其中數字中繼大都可以支持No.1和PRI信令方式。而且，有些網(wǎng)關(guān)還可以直接提供POTS接口，直接接普通電話(huà)，為使用帶來(lái)了很大的方便。電話(huà)網(wǎng)關(guān)一般通過(guò)以太網(wǎng)連接到IP骨干網(wǎng)中，也可以通過(guò)語(yǔ)音模塊的方式內置到路由器中，直接進(jìn)入IP骨干網(wǎng)。對于已擁有自己的用戶(hù)交換機（PBX）的企業(yè)用戶(hù)，在進(jìn)行IP電話(huà)網(wǎng)的建設中，這些PBX將被保留，繼續承擔起用戶(hù)接入的功能，而這些用戶(hù)交換機之間的中繼連接都將通過(guò)IP骨干網(wǎng)來(lái)完成。
IP電話(huà)是采用IP包的方式在數據網(wǎng)上傳送語(yǔ)音信息的。每個(gè)數據包中都含有被叫網(wǎng)關(guān)的IP地址，網(wǎng)絡(luò )設備根據這些IP地址將語(yǔ)音包直接發(fā)送到被叫端的網(wǎng)關(guān)上。所以，不存在中心局轉接的問(wèn)題。從邏輯上講，網(wǎng)上語(yǔ)音交換機的地位都是對等的。所以，中心局的中繼數量也可以采取端局的方式來(lái)計算，取電話(huà)用戶(hù)數量的1/10就可以了。
通過(guò)增設IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)的方式可以很容易地建立或將傳統的電話(huà)網(wǎng)升級為IP電話(huà)網(wǎng)。只要在建立IP電話(huà)網(wǎng)的過(guò)程中，精確計算IP電話(huà)中繼數量，合理利用各項技術(shù)，就可以以很小的代價(jià)，建成一個(gè)高質(zhì)量的IP電話(huà)網(wǎng)。這將給企業(yè)用戶(hù)帶來(lái)很大的經(jīng)濟效益。
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)—《中國數據通信》
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