IP電話(huà)技術(shù)及組網(wǎng)結構
2008/09/26
1.引言
當今的Internet不斷地在變換著(zhù)自己的角色，網(wǎng)絡(luò )中流動(dòng)的“比特”所代表的內容已從原來(lái)單純的“數據”逐漸向“多媒體”演變。基于Internet的各種業(yè)務(wù)的發(fā)展更是層出不窮。IP電話(huà)（Voice over IP，簡(jiǎn)寫(xiě)為VoIP）就是其中之一。在技術(shù)推動(dòng)和市場(chǎng)驅動(dòng)的雙重促進(jìn)下，近年來(lái)IP電話(huà)得到了很大的發(fā)展。中國移動(dòng)作為移動(dòng)語(yǔ)音、數據和多媒體業(yè)務(wù)的綜合運營(yíng)商，已經(jīng)在中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（CMNet）承載平臺上建設了三套IP電話(huà)系統，即由Clarent設備組成的移動(dòng)主叫一次撥號網(wǎng)，由CISCO設備組成的計賬卡用戶(hù)的二次撥號網(wǎng)，以及由ECI設備組成的部分國際來(lái)話(huà)業(yè)務(wù)網(wǎng)。本文將簡(jiǎn)要介紹IP電話(huà)的技術(shù)原理及中國移動(dòng)IP電話(huà)技術(shù)體制。
2.IP電話(huà)技術(shù)簡(jiǎn)介
2.1 IP電話(huà)系統的基本組成
IP電話(huà)系統一般應有三部份組成：電話(huà)（Phone）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）和網(wǎng)守或者叫關(guān)守（Gatekeeper）。
電話(huà)（Phone）是指可以通過(guò)電話(huà)網(wǎng)連到本地網(wǎng)關(guān)的電話(huà)終端。
網(wǎng)關(guān)是通過(guò)IP 網(wǎng)絡(luò )提供電話(huà)到電話(huà)連接，完成話(huà)音通信的關(guān)鍵設備，即Internet網(wǎng)絡(luò )與電話(huà)網(wǎng)之間的接口設備。通過(guò)它可完成語(yǔ)音壓縮，將64kbit/s的語(yǔ)音信號壓縮成低碼率的語(yǔ)音信號；完成尋址與呼叫控制；具有IP網(wǎng)絡(luò )接口與電話(huà)網(wǎng)的互連接口。
網(wǎng)守負責用戶(hù)注冊與管理，它應當具有的功能為：將被叫號碼的前幾位數字對應網(wǎng)關(guān)的IP地址；對接入用戶(hù)的身份認證 (即確認)，防止非法用戶(hù)接入；做呼叫記錄并有詳細數據， 從而保證收費正確；完成區域管理，多個(gè)網(wǎng)關(guān)可由一個(gè)網(wǎng)守進(jìn)行管理。
2.2 IP電話(huà)與傳統電話(huà)的比較
IP電話(huà)與傳統電話(huà)相比較，有許多不相同的地方。首先語(yǔ)音傳輸的媒介是完全不同的，IP電話(huà)的傳輸媒介為Internet網(wǎng)絡(luò )，而傳統電話(huà)為公眾電話(huà)交換網(wǎng)。它們的交換方式也是完全不同的，IP電話(huà)運用的是分組交換技術(shù)，信息根據IP協(xié)議分成一個(gè)一個(gè)分組進(jìn)行傳輸，每個(gè)分組上都有目的地址與分組序號，到目的地后再還原成原來(lái)的信號，而且分組可以沿不同的途徑到達目的地；而傳統電話(huà)用的是電路交換的方式，它沒(méi)有IP電話(huà)交換的這些功能。 從占用信道或帶寬上講，IP電話(huà)有信息才傳送。反之不傳送，這樣，其語(yǔ)音信息的傳送可不占用固定信道，使用壓縮技術(shù)后，可以壓縮到8kbit/s；而傳統電話(huà)一般要占用64kbit/s的固定信道，而且只要不掛機，傳統電話(huà)便始終占用這一信道，所以IP電話(huà)的帶寬遠遠低于傳統電話(huà)。
從話(huà)音質(zhì)量上講，IP電話(huà)相對傳統電話(huà)的語(yǔ)音質(zhì)量較差，其中有帶寬、延遲等因素，尤其在網(wǎng)絡(luò )擁塞時(shí)，通話(huà)質(zhì)量可能難以保證。
2.3 IP電話(huà)的標準
目前IP電話(huà)尚無(wú)一個(gè)完全統一的標準，所以現在通話(huà)雙方的系統要使用同一公司的相關(guān)產(chǎn)品。（即使采用同一協(xié)議，目前不同公司的IP電話(huà)產(chǎn)品也無(wú)法完成互連。）就IP電話(huà)制定的協(xié)議而言，基本上有兩大類(lèi)，即H.323和SIP協(xié)議，這兩個(gè)協(xié)議在呼叫建立與控制方面有著(zhù)不同的方案。H.323已有多年的發(fā)展，所以為多數廠(chǎng)家的采用。目前包括中國移動(dòng)在內的中國各IP電話(huà)網(wǎng)所采用的也都是H.323協(xié)議。
2.4 H.323協(xié)議
H.323協(xié)議具有設備之間、高層應用之間和提供商之間的互操作性。它不依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò )結構，獨立于操作系統和硬件平臺，支持多點(diǎn)功能、組播和帶寬管理。H.323協(xié)議具備相當的靈活性，支持包含不同功能的節點(diǎn)之間和不同網(wǎng)絡(luò )之間的會(huì )議。H.323協(xié)議建議的多媒體會(huì )議系統中的信息流包括音頻、視頻、數據和控制信息。信息流采用H.225.0建議方式來(lái)打包和傳送。H.323協(xié)議為基于網(wǎng)絡(luò )的通信協(xié)議定義了4個(gè)主要的組件：終端（Terminal）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）、網(wǎng)守（Gatekeeper）和多點(diǎn)控制單元（MCU）。H.323協(xié)議呼叫建立過(guò)程涉及到三種信令：RAS（注冊：Registration、許可：Admission和狀態(tài)：Status）信令、H.225.0呼叫信令和H.245控制信令。其中RAS信令用來(lái)完成終端與網(wǎng)守之間的登記注冊、授權許可、帶寬改變、狀態(tài)和脫離解除等過(guò)程。H.225.0呼叫信令用來(lái)建立兩個(gè)終端之間的連接，這個(gè)信令使用Q.931消息來(lái)控制呼叫的建立和拆除，當系統中沒(méi)有網(wǎng)守時(shí)，呼叫信令信道在呼叫涉及的兩個(gè)終端之間打開(kāi)；當系統中包括一個(gè)網(wǎng)守時(shí)，由網(wǎng)守決定在終端與網(wǎng)守之間或是在兩個(gè)終端之間開(kāi)辟呼叫信令信道。H.245控制信令用來(lái)傳送終端到終端的控制消息，包括主從判別、能力交換、打開(kāi)和關(guān)閉邏輯信道、模式參數請求、流控消息和通用命令與指令等。H.245控制信令信道建立于兩個(gè)終端之間，或是一個(gè)終端與一個(gè)網(wǎng)守之間。
3.中國移動(dòng)IP電話(huà)技術(shù)體制
中國移動(dòng)IP電話(huà)技術(shù)體制是根據中國移動(dòng)現有網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對IP電話(huà)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )結構、業(yè)務(wù)、編號、路由、計費、接口、信令、與其他網(wǎng)的互聯(lián)方式等方面分別給出了相應的規定。本文主要介紹其網(wǎng)絡(luò )體系結構和網(wǎng)絡(luò )組織部分。
3.1 IP電話(huà)網(wǎng)總體框架
中國移動(dòng)IP電話(huà)網(wǎng)總體框架主要包括IP承載網(wǎng)絡(luò )（簡(jiǎn)稱(chēng)IP網(wǎng)）、IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)、IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的管理設備（如：網(wǎng)守、計費/認證中心等）和電路交換網(wǎng)的接入部分。
3.2 IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )總體結構
中國移動(dòng)IP電話(huà)網(wǎng)原則上采用兩級體系結構，即一級網(wǎng)守和頂級網(wǎng)守，在業(yè)務(wù)量大的地區可根據需要增加第三級結構, 即二級網(wǎng)守。原則上，每個(gè)省設置一個(gè)一級網(wǎng)守，負責本省IP電話(huà)用戶(hù)的接入認證和地址解析。全國可以設置多個(gè)頂級網(wǎng)守。
頂級網(wǎng)守和一級網(wǎng)守的主要功能如下：
（1）頂級網(wǎng)守的主要功能
頂級網(wǎng)守負責管理屬于該運營(yíng)者的所有一級網(wǎng)守，主要負責一級網(wǎng)守之間的地址解析；與其他運營(yíng)者IP電話(huà)網(wǎng)的互通和地址交換；負責管理國際業(yè)務(wù)，即國際呼叫的建立與拆除均需經(jīng)過(guò)頂級網(wǎng)守。
（2）一級網(wǎng)守的主要功能
一級網(wǎng)守應與全省用戶(hù)數據庫和省級計費/認證中心合設，因此一級網(wǎng)守與計費/認證中心共同完成所屬區域內用戶(hù)的地址解析和認證，向全國計費結算中心傳送計費信息，防止非法用戶(hù)的接入和非法網(wǎng)關(guān)的登記；負責向所屬網(wǎng)關(guān)提供路由信息，包括被叫網(wǎng)關(guān)的端口信息等；負責完成PC到電話(huà)業(yè)務(wù)的呼叫建立、釋放和計費信息的采集。當一級網(wǎng)守所管轄的區域內含有二級網(wǎng)守時(shí)，一級網(wǎng)守還需要負責管理這些二級網(wǎng)守間的地址解析工作以及用戶(hù)認證。
3.3 近期網(wǎng)絡(luò )結構
為使網(wǎng)絡(luò )能夠易于擴展和管理，在中國移動(dòng)IP電話(huà)網(wǎng)的建設初期，采用集中管理和集中計費，即中國移動(dòng)IP電話(huà)近期網(wǎng)絡(luò )體系結構采用兩級多域、集中管理的方式，全網(wǎng)統一設置一個(gè)數據庫，存放所有用戶(hù)信息。見(jiàn)如圖5所示：
為保證業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，減少端到端路由器跳數（HOP），IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)應盡量通過(guò)IP電話(huà)業(yè)務(wù)專(zhuān)用的接入路由器接在IP網(wǎng)骨干節點(diǎn)上。
在有互聯(lián)網(wǎng)骨干節點(diǎn)的城市，IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)應盡量通過(guò)一個(gè)接入路由器（本IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)專(zhuān)用）接到骨干網(wǎng)上（方式1）；如果IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)和互聯(lián)網(wǎng)骨干節點(diǎn)在同一個(gè)機房，也可以將其直接接在省網(wǎng)匯接節點(diǎn)上（方式2）。
在無(wú)骨干節點(diǎn)的城市，在業(yè)務(wù)流量不大的情況下，可直接接入本地中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的省內節點(diǎn)（方式3）；在服務(wù)質(zhì)量無(wú)法保證的情況下，可以通過(guò)一個(gè)接入路由器（本IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)專(zhuān)用），拉專(zhuān)線(xiàn)接到設在其他城市的省網(wǎng)匯接節點(diǎn)（方式4）。
3.4 IP電話(huà)系統參考模型
H.323終端（包括與移動(dòng)網(wǎng)連接的網(wǎng)關(guān)以及PC終端）與最低級網(wǎng)守間的參考點(diǎn)，采用RAS協(xié)議，主要完成終端用戶(hù)的地址解析和認證信息的傳送；采用H.225和H.245協(xié)議，主要完成用戶(hù)之間的呼叫建立、釋放和語(yǔ)音流傳送等功能。
參考點(diǎn)B ：H.323終端/網(wǎng)關(guān)與H.323終端/網(wǎng)關(guān)間的參考點(diǎn)，采用H.225和H.245協(xié)議，主要完成用戶(hù)之間的呼叫建立、釋放和語(yǔ)音流傳送等功能。
參考點(diǎn)C ：計費/認證中心之間的參考點(diǎn)，采用Radius協(xié)議，主要傳送不同IP電話(huà)區域間漫游用戶(hù)的計費/認證信息。
參考點(diǎn)D：本級網(wǎng)守與上一級網(wǎng)守間的參考點(diǎn)，采用RAS協(xié)議，主要傳送用戶(hù)地址解析信息；采用H.225和H.245協(xié)議，主要完成用戶(hù)之間的呼叫建立、釋放和語(yǔ)音流傳送等功能。頂級網(wǎng)守之間的協(xié)議采用H.225協(xié)議附件G。
參考點(diǎn)F：本級網(wǎng)守與本級計費/認證中心間的參考點(diǎn)，采用Radius協(xié)議，向計費/認證中心傳送計費采集信息和認證信息。
參考點(diǎn)G：IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)與中國移動(dòng)GSM網(wǎng)的參考點(diǎn)，可采用MISUP、MTUP以及中國一號信令，完成至移動(dòng)網(wǎng)的呼叫或接收來(lái)自移動(dòng)網(wǎng)的呼叫。
3.5 GSM、PSTN/ISDN側的網(wǎng)絡(luò )組織
IP電話(huà)的網(wǎng)關(guān)設置以及與GSM、PSTN/ISDN側的網(wǎng)絡(luò )組織應依據移動(dòng)本地網(wǎng)規模的大小、移動(dòng)關(guān)口局的數目、IP電話(huà)的話(huà)務(wù)量、各本地網(wǎng)的電路情況進(jìn)行確定。原則上在開(kāi)放IP電話(huà)業(yè)務(wù)的移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)內至少應設置一個(gè)IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)應與移動(dòng)關(guān)口局連接。IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)應盡可能與移動(dòng)關(guān)口局連接。但考慮到各地區的電路情況差別比較大，因此IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)也可以與TMSC相連。
3.6 IP電話(huà)國際業(yè)務(wù)的連接方式
IP電話(huà)的國際呼叫可以通過(guò)頂級網(wǎng)守和對方國網(wǎng)守完成地址解析、路由、計費結算等。當一級網(wǎng)守發(fā)現某呼叫為國際呼叫時(shí)，應立即向頂級網(wǎng)守發(fā)出地址解析請求（其中包含被叫電話(huà)號碼），頂級網(wǎng)守通過(guò)與對方國網(wǎng)守進(jìn)行信令交互后，獲得被叫所屬網(wǎng)關(guān)的IP地址，并將其轉給一級網(wǎng)守，一級網(wǎng)守再回復主叫網(wǎng)關(guān)，從而建立主、被叫網(wǎng)關(guān)間的連接，繼而進(jìn)行通話(huà)。
參考文獻
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