課程目的

• 理解VoIP基本概念
• 了解MGCP媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議在VoIP中的作用
• 認識IP會(huì )議服務(wù)器。

第一課 VoIP基本概念

　　 VoIP就是俗話(huà)說(shuō)的IP電話(huà)，就是利用Internet/Intranet（IP）網(wǎng)絡(luò )傳遞話(huà)帶業(yè)務(wù)（包括話(huà)音/傳真/話(huà)帶數據等），即在分組交換網(wǎng)上通過(guò)（TCP/）IP協(xié)議實(shí)現傳統的電話(huà)應用。

　　 下面，我們將首先回顧傳統PSTN網(wǎng)絡(luò )上的話(huà)音傳遞，然后介紹VoIP的基本概念和VoIP中的重要協(xié)議MGCP/SIP。

1. 傳統話(huà)音技術(shù)

　　 圖1給出了傳統電話(huà)網(wǎng)絡(luò )PSTN的組織結構圖。它是目前規模最大的電話(huà)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)標準的信令控制網(wǎng)絡(luò )（SS7），成為覆蓋全球的大型電話(huà)網(wǎng)絡(luò )。這個(gè)網(wǎng)絡(luò )和Internet互聯(lián)網(wǎng)有著(zhù)驚人的相似，它們都采用級聯(lián)結構，具有易于擴展的特性。

PSTN傳送話(huà)音業(yè)務(wù)的特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

• 具有良好的服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證；
• 延遲極低（≤(1-2)毫秒）。

缺點(diǎn)：

• 基于電路交換的結構，使得PSTN電路數量龐大，結構復雜，成本高，補充新業(yè)務(wù)復雜（SS7的應用已使得PSTN向智能網(wǎng)發(fā)展，但硬件的改造仍很復雜）；
• 計費復雜，交換機間互通性問(wèn)題嚴重；
• 也由此帶來(lái)業(yè)務(wù)提供商間互聯(lián)困難；

2. VoIP技術(shù)

　　 由于PSTN網(wǎng)絡(luò )中線(xiàn)路資源固定分配方案的低效率和IP網(wǎng)絡(luò )的蓬勃發(fā)展，人們早就考慮利用分組網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行電話(huà)業(yè)務(wù)，這就是IP電話(huà)。

IP電話(huà)有三種典型應用方式：

• PC機用戶(hù)-PC機用戶(hù)間通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)電話(huà)或傳真通信，這是最初的應用；
• PC機用戶(hù)與PSTN或PBX用戶(hù)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行電話(huà)或傳真通信；
• PSTN或PBX用戶(hù)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行電話(huà)或傳真通信。

　　 技術(shù)發(fā)展到今天，目前主要有兩種VoIP實(shí)施標準：ITU-T標準和IETF標準。參見(jiàn)標準匯編。

(1) ITU-T標準：H.323

　　 H.323是最早被采納的VoIP標準。H.323協(xié)議體系規定了基于分組網(wǎng)進(jìn)行兩點(diǎn)/多點(diǎn)實(shí)時(shí)媒體通信的系統邏輯組件、消息定義和通信過(guò)程。

1.)邏輯組件

　　 H.323邏輯組件包括網(wǎng)守（Gatekeeper，又稱(chēng)網(wǎng)關(guān)控制器Gateway Controller）、多點(diǎn)控制單元（MCU）、網(wǎng)關(guān)（Gateway，位于網(wǎng)絡(luò )邊緣）、代理（Proxy）。其中的網(wǎng)關(guān)用于完成PSTN和IP網(wǎng)間的橋梁作用。

　　 圖2a給出了一個(gè)對等網(wǎng)關(guān)下的組織結構和消息流結構；圖2b則給出了一個(gè)多網(wǎng)關(guān)結構和相應的消息流程，其中的網(wǎng)守可以集中控制各個(gè)網(wǎng)關(guān)。

　　 從PSTN來(lái)的呼叫被H.323網(wǎng)關(guān)受理，把其中的話(huà)音流轉換成IP數據包經(jīng)過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )傳到目的網(wǎng)關(guān)下的指定電話(huà)終端；同時(shí)受理IP網(wǎng)絡(luò )來(lái)的呼叫（可以來(lái)自電腦終端或另一個(gè)PTT網(wǎng)絡(luò )）轉向PSTN目的終端1。

2.) 核心協(xié)議結構

3.) H.323協(xié)議的特點(diǎn)

• 基于網(wǎng)守的概念使得H.323網(wǎng)絡(luò )是集中控制的便于統一維護管理；但由此，
• 一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是，呼叫處理時(shí)延大；
• 網(wǎng)絡(luò )規模也因此受到極大的限制；

(2) IETF標準：MGCP

　　 該協(xié)議體系是由Level3、Bellcore和Cisico發(fā)起的業(yè)務(wù)提供商/廠(chǎng)商共同體提出并由IETF（Internet工程任務(wù)組：Internet Engineering Task Force）開(kāi)發(fā)形成的。MGCP最初是為了開(kāi)發(fā)一個(gè)比H.323簡(jiǎn)單且易于擴展的VoIP協(xié)議，后來(lái)SGCP和IPDC協(xié)議的結合形成了MGCP。ITUT也在同時(shí)進(jìn)行與此類(lèi)似的計劃：莫尼卡（Moniker）計劃，H.gcp（H.248）。

1.) 邏輯組件

　　 下面的圖4給出了MGCP協(xié)議體系中的邏輯組件、組織結構和信令流圖。

　　 從圖4中我們可以看出，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )模型的特點(diǎn)是協(xié)議體系的功能徹底分解，每一組功能由相應的邏輯組件完成，而且嚴格按照服務(wù)器-客戶(hù)端（Client/Server）模式設計。

　　 圖5描述了該模型中各個(gè)組件間的Client/Server模式關(guān)系圖。

a)軟交換機（Softswitch）與媒體網(wǎng)關(guān)控制器（Media Gateway Controller）通過(guò)MGCP或Megaco/H.248構成服務(wù)器/客戶(hù)端關(guān)系，而媒體網(wǎng)關(guān)控制器有作為服務(wù)器同樣通過(guò)MGCP等協(xié)議控制媒體網(wǎng)關(guān)設備（Media Gateway）；

b)軟交換機（Softswitch）與控制信令網(wǎng)關(guān)（Signaling Gateway）也通過(guò)MGCP協(xié)議以Client/Server模式進(jìn)行通信，而信令網(wǎng)關(guān)和應用服務(wù)器則通過(guò)SIP（會(huì )話(huà)初始化協(xié)議）以Client/Server模式進(jìn)行通信。軟交換機之間和應用服務(wù)器間的通信協(xié)議沒(méi)有作硬性規定，但建議采用SIP協(xié)議。

　　 后面我們將對MGCP/SIP的功能作介紹。

3. VoIP的優(yōu)點(diǎn)

　　 由于VoIP采用了基于統計時(shí)分復用的IP網(wǎng)絡(luò )為基礎進(jìn)行電話(huà)業(yè)務(wù)傳送，并采用了先進(jìn)的數字信號處理技術(shù)進(jìn)行語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音壓縮、話(huà)音靜默檢測/消除等，比固定傳送速率、固定電路分配的PSTN網(wǎng)絡(luò )更具優(yōu)勢。主要表現在以下機幾點(diǎn)：

• 符合三網(wǎng)合一的發(fā)展方向
  
  以高效率進(jìn)行數據業(yè)務(wù)的IP網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行話(huà)音、傳真甚至視頻業(yè)務(wù)傳送已成必然之勢，IP網(wǎng)絡(luò )已遍布全世界，這無(wú)疑是三網(wǎng)合一的可靠途徑。
  
  
• 充分利用網(wǎng)絡(luò )資源
  
  先進(jìn)數字信號處理技術(shù)的采用，使得一路話(huà)音傳送所需的帶寬從原來(lái)的64kbps減小到8kbps甚至更低，從而使得在同一條線(xiàn)路上可以8-10倍的呼叫；同一呼叫的IP包可以通過(guò)不同的路由到達目的地，一方面可以充分利用網(wǎng)絡(luò )資源，一方面提高了可靠性。
  
  
• 價(jià)格低廉的服務(wù)
  
  正因為數字信號處理技術(shù)和統計時(shí)分復用的結合使得通過(guò)VoIP進(jìn)行電話(huà)業(yè)務(wù)傳送的成本遠遠低于傳統PSTN，這也是它的最大優(yōu)勢和最大的好處。單純從帶寬的節約上，IP電話(huà)（VoIP）的成本就只有傳統PSTN的1/10；且IP電話(huà)沒(méi)有長(cháng)途概念，所有均按時(shí)間或流量計費的，所以在長(cháng)途業(yè)務(wù)上更具競爭力。