VOIP基本概念及解决方案

1、VOIP基本概念及解决方案介绍目 录VOIP介绍3概述3H.3233VoIP对IP网的要求7带宽7延迟：7丢包率：7QoS机制：7IP电话运营网络功能结构8网关系统（Gateway）8网关守护系统（Gatekeeper）9IP电话10RADIUS认证系统CiscoSecure10CallManager10DSP（Digital Signaling Processing）12语音会议（conference）12代码转换（transcoding）13目录服务系统14计费系统14增值服务系统15IP语音方案介绍16Toll bypass16IP Telephony17VOIP介绍概述随着数据成为公用

2、通信基础设施的主流，采用相同的手段运载交换语音业务，无论从技术、操作和经济角度讲都更有意义。IP电话是新兴的、运载于IP上的电话。由于不受电路交换方式64K速率的限制，数据包基础设施可以将电话的功能及业务推向一个新的阶段。   传统的电话业务使用模拟技术，最大缺点是只能够在专用的网络上进行传输，专网专用，通话双方之间的电路被独占。所以传统电话业务的成本较高，并且其业务范围也受到了地域的限制。   IP电话在说话方将声音进行数字化采样，转变为数字信号之后还要进行压缩，通过网络传送至受话方后，再按相反的过程将话音恢复。IP电话与普通电话所不同的唯一一点就是传输的载体不同，但也就

3、是这唯一的不同点使得二者产生了天壤之别。顾名思意，IP电话的传输载体是IP网络。   基于网络的话音服务基本思路是通过数据业务网络更有效地传输传统的电话业务，充分利用数据业务交换成本低及通过话音压缩和静音抑制可以降低每次呼叫成本的优势。效率的提高使服务供应商可以把节约的费用用来降低话音服务收费或将提高的利润回报客户。   目前，关于IP电话的标准主要有IETF的SGCP/MGCP和来自多媒体电视会议系统标准的H323协议。在 AVVID的体系架构中，智能的IP网络是构造语音/数据/图像的基础，而该基础之上的国际标准协议是网络发展的必要条件，H.323协议是目前唯一可实施的、

4、较成熟的协议。H.323H.323 是 ITU-T (国 际 电 信 联 盟 组 织)在1996 年 颁 布 的 一套协 议 组。 该标准提供了基于包交换网络的多媒体的解决方案。H.323可应用于语音网络，视频网络，或语音/视频/数据混合的网络。在此仅讨论语音H.323的组网考虑：H.323VoIP网络需要以下几个主要功能部件：gateway、gatekeeper、MCU、terminal等。u Gateway-是网关设备，连接传统电话网络和 包交换的IP网络，网关支持双边的呼叫信令，并完成语音的 压缩/编码及解压/译码。u Gatekeeper（关守）-提供每个呼叫的控制/管理，将号码翻译成

5、地址，以及 带宽管理。u MCU(多点控制器)-负责管理多点会议功能。包括多点控制器（MC）负责管理各种信令，还有多点处理器（MP）负责介质综合使用，交换等介质操作。u 终端设备-主要包括各种IP电话设备，会议工作站，以及一些运行H.323应用的PCVoIP对IP网的要求带宽每个呼叫所需带宽= 60Byte x 8bit/Byte x 50pps = 24kbps + 2k bps 二层帧头 = 26kbps所以，每个节点所需带宽，（考虑到 VAD,人类通话中 30%为沉默时间）：1个E1的节点所需带宽 = 1x 30 DS0 x 26kbps 70%= 546kbps延迟： G.729Cod

6、ec延迟：20ms；Packetization延迟：20ms路由器延迟：10ms2M线路延迟：<1msJitter Buffer延迟：20ms根据人类对声音的敏感程度，语音延迟 <200ms时，感觉不到 延迟；延迟<=400ms时, 可以接受。丢包率：要求 <= 1%QoS机制：语音分类：IP Precendence队列机制：PQ用于语音，CBWFQ用于语音控制合理利用带宽：CRTP；LFI(768Kbps以下)IP电话运营网络功能结构网关系统（Gateway）Gateway网关是AVVID的一个主要组成部分，从传统的语音系统（PBX）向数据语音视频三网合一的新型网络应

7、用的迁移，需要对传统的语音系统（PBX）,以及PSTN网络设施提供很好的兼容性。Gateway就是将传统的语音系统（PBX）与IP数据网进行集成，以构成新型的AVVID (Architecture for Voice、Video、Data)。Gateway可以终结来自PSTN的呼叫，提供呼叫的计费信息。Gateway还可以直接将呼叫转移到目的号码或者终结来自其他网关的呼叫并将它转到PSTN上。Gateway还可以提供对原有语音系统中的传统语音信箱的集成。IVR（Interactive Voice Resonse）交互语音提示功能也能够在网关上实现。IVR的功能包括：l 语音通告作为欢迎用户和通

8、告服务内容的语音提示l ANI自动号码识别，提供验证（密码数字识别）和拨入电话号码标志识别l 号码和密码位记数l FAX跳数开关支持传真重拨，它存储本地拨入的电话号码，呼叫本地网关，在得到传真语音提示时，再输入相应的目的地号码。CISCO VoIP可以用于提供Gateway功能有: AS5300、CAG-VG200、Catalyst 4000接入网关模块（access gateway module）和Catalyst 6000 语音T1/E1模块、还有CISCO7500 /7200 /3700 /3600 /2600 /1750等。网关守护系统（Gatekeeper）IP电话网关守护系统（Ga

9、tekeeper）是一套遵循H323协议标准的系统，负责提供地址转换和对访问本地网络网关的控制、与Gateway、IP telephone、Callmanager等设备互相配合工作。主要的功能有：¨ 地址转换H.323地址和E.164的相互转换¨ 准入控制，只允许特定的呼叫用户通话；¨ 带宽控制¨ 区域Zone管理；¨ 呼叫控制信令；¨ 呼叫管理；¨ 目录服务；¨ 带宽预留；¨ TechnologyPrefixes区分和支持不同类型的网关（H.323和Voice-Mail等）¨ CDR（Call

10、 Detail Records）IP电话网关守护系统可用来对IP电话网关提供呼叫控制服务。在不同的IP电话网区域里，可以存在一个或多个IP电话网关守护系统，并且他们之间可以互相通信。冗余备分的关守将负责和上级关守及别的IP电话区域的关守的相互通信，保证IP电话业务的有效开展。CISCO的Gatekeeper设备有CISCO7200/3600/2600经测试 CISCO关首设备的能力如下：2600364036607206Call per Sencond20cps50cps100cps144cps可维持的呼叫18000call27000call可支持的 E1数120300600900假设:峰值时

11、所有语音端口 100% 使用 (36 CCS), 平均使用时间: 3分钟IP电话Cisco IP电话是一种基于标准的通信设备。Cisco IP系列电话能够使用基于Cisco呼叫管理器技术的IP电话系统、H.323、对话开始协议（SIP）及将来的介质网关控制协议（MGCP），并能够实现系统级的软件升级。这种多协议能力为业界首创，能够保护投资和保证系统的顺利移植。IP电话主要的种类有：7905G，7910G&7910+SW，7940G，7960G，IP Softphone，Wireless IP Phone7920，7935IP会议工作站。RADIUS认证系统CiscoSecureRADI

12、US用户认证系统实现IP电话用户的认证和漫游功能。IP电话用户和PC用户（PCTOPHONE服务）输入自己的PIN号码和密码，由用户认证系统进行认证。用户认证系统支持漫游功能。RADIUS用户认证服务器可以产生详细的用户资料记录CDR，使用标准RADIUS属性变量和扩展属性变量Acct-Session-Idfield。CallManager代替传统PBX的 CallManager，是基于Windows 2000的软件。在 IP电话连接到网络时，IP电话通过DHCP与CallManager建立初始化，获得自己的IP地址和电话号码；当IP电话呼叫其他电话时，由 CallManager提供拨号音并完

13、成电话的路由交换。所以 Call Manager是 IP电话网中必不可少的部分。CallManager系统功能：n 备用自动路由选择（AAR）-在路径无法使用时进行PSTN故障转换n 每个设备（电话和网关）的、衰减及增益调整n 自动化的带宽选择n 自动化的路由选择（ARS）n 集群间和集群内的呼叫许可控制（CAC）n 支持自动化带宽选择的编解码 G.711 mu-law,a-law G.723.1 G.729A/B GSM-EFR,FRn 数字分析和呼叫处理（数字串插入、删除、分块、拨号接入代码、数字串转换）n 分布式呼叫处理 跨整个IP网络的设备和应用部署 具备可扩展性、冗余和负载均衡的ca

14、llmanager “集群” 每台callmanager服务器最多支持2500部IP电话 每台CallManager服务器最多支持10万次忙时呼叫完成（BHCC）。 每个集群中拥有8台Callmanager服务器 每个Callmanager集群最多支持25万次BHCC 每个CallManager集群最多支持3万部IP电话 通过H.323关守可扩展到100个地点或集群的集群间可扩展性 集群间功能透明 集群间管理透明n IP传真n 可生存远程地点电话(SRST)n 话费限制n 统一的拨号计划 DSP（Digital Signaling Processing）DSP用于将语音信号或者传真信号转换成V

15、OIP数据流。DSP可以支持的压缩算法有：中等编码算法G.711（a-low、mu-low）、G.726、G729a、G729ab、Fax-Relay；高级编码算法：G723、G728、G729、G729b。DSP可以通过这些算法将每一路语音压缩到64Kbps-5.3Kbps不等，其中采用中等编码算法每块DSP可支持4路语音；采用高级编码算法每块DSP可支持2路语音。压缩算法的不同，对语音通话质量、语音的比特速率都有影响，对压缩算法的衡量标准为MOS（Mean Opinion Score）。Mos数值是基于使用者对语音通话质量的衡量：压缩算法比特率（Kbps）MOS数值G.711PCM644.

16、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语音会议（conference）DSP支持两种语音会议功能：Ad-hoc、Meeting-me。Ad-hoc语音会议功能，呼叫发起者控制语音会议，可以确定谁可以参与，参与者在呼叫者挂机后仍旧可以保持通话。Meeting-me会议功能允许任何一个参与者通过拨打一个预先设定好的号码加入会议，直至达到最大的允许人数。代码转换（transcoding）由于DSP支持多种编码技

17、术，而各种编码技术对网络带宽的需求也有较大差别。在一个网络中同时具备多种编码方式的语音数据流旧不可避免。DSP的编码转换功能可以有效地避免因为编码方式不同而无法通话的问题。 比较典型的应用是：在广域网联路上VOIP使用的G.723目录服务系统目录服务系统是对电话呼叫，提供被叫用户的相关属性，如根据被呼叫用户的电话号码（E.164别名地址），提供被叫用户的相应网关和网关守护地址、支持的编码、信令协议、收费特征等属性。目录服务系统负责维护这些信息和属性。每个H.323域维护自己的电话目录信息，不同的H.323域可以交换电话目录信息。不同ITSP之间（如ITSP和国际ITSP）根据它们之间的双边或多

18、边协议交换电话目录信息或相互提供服务。计费系统IP电话网计费系统的主要功能包括：¨ 业务受理¨ 帐务管理¨ 资费管理¨ 计费管理¨ 漫游结算¨ 服务管理¨ 计费数据的采集/传输IP电话网计费系统能够同主要的Voice/FAXOverIP网络设备相集成，可以从不同厂商、不同类型的IP电话网络设备上采集计费信息（CDR）。如，计费系统可以从RADIUS服务器和CVM管理软件获取丰富的CDR计费信息。IP电话网计费系统需要提供一个完整的计费与客户管理解决方案。IP电话网计费系统同其他传统电信计费系统相比，独特的要求主要是：实时的呼叫处理、实时计费和预付卡处理。实时呼叫处理和实时计费是IP电话网计费系统的独特要求。实时计费引擎可以实现对IP电话的实时计费和实时呼叫处理，保证了系统防止电话盗打、欠费等问题的出现。增值服务系统FAX-MAIL/VOICE-MAIL服务器Fax-to-E-Mail服务，通过Fax-to-E-Mail网关，可以把传真发送到用户的电子信箱中。E-mail-to-Fax服务，通过E-mail-to-Fax网关，可以把电子邮件转成传真，发给接收方