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企業(yè)內(nèi)部IP電話網(wǎng)的建設(shè)

牛峰 2002/01/25

一、IP電話脫穎而出的網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)

　　信息時(shí)代的到來(lái)極大地改變了每一個(gè)人的生活。人們對(duì)于傳遞信息、處理信息的要求越來(lái)越高。電話和互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們工作和生活中的重要組成部分。而對(duì)于一些大的企業(yè)和行業(yè)（如金融、公安等），信息的交流更是日常工作中不可缺少的內(nèi)容。

　　在傳統(tǒng)方式下，話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是由兩個(gè)互相獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)電話通信網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)分別提供的。由于這種方式針對(duì)不同的應(yīng)用，采用最適合這項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)體制，所以能夠有效、高質(zhì)量的完成不同業(yè)務(wù)的傳遞。但是，使用者和維護(hù)者必須同時(shí)面對(duì)多個(gè)不同的物理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這給網(wǎng)絡(luò)的使用和維護(hù)帶來(lái)了一定的難度。人們希望能夠在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖象等多業(yè)務(wù)的傳遞，電信制造業(yè)為了滿足這個(gè)要求，進(jìn)行了大量的研究和嘗試。

　　幀中繼多路復(fù)用技術(shù)和ATM技術(shù)就是其中的兩項(xiàng)成果。這兩種技術(shù)在不同的歷史階段曾經(jīng)輝煌一時(shí)，被認(rèn)為是解決多業(yè)務(wù)融合的主流技術(shù)。但是，由于他們不能很好的解決面向非連接的數(shù)據(jù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)起來(lái)十分復(fù)雜等原因，使得他們最終沒(méi)能脫穎而出。取而代之的是異軍突起的IP技術(shù)。這種技術(shù)是一項(xiàng)面向非連接的技術(shù)。在OSI的分層體系結(jié)構(gòu)中，IP技術(shù)是一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)，由于它支持FR、DDN、PSTN/ISDN等多項(xiàng)鏈路層技術(shù)，同時(shí)又支持分組語(yǔ)音、圖象和數(shù)據(jù)等多業(yè)務(wù)的應(yīng)用，使得這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)稱為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。廣泛應(yīng)用的Internet網(wǎng)絡(luò)就是采用的這項(xiàng)技術(shù)。

　　對(duì)于銀行、公安這樣的行業(yè)或者大企業(yè)來(lái)講，由于比較重視信息化的建設(shè)，大都擁有專用的電話通信網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。電話通信網(wǎng)一般是采用自建電話交換機(jī)（PBX）、租用電信部門(mén)的中繼線的方式實(shí)現(xiàn)的；而數(shù)據(jù)通信網(wǎng)則需要另外租用DDN專線或其他租用線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣，企業(yè)和行業(yè)用戶不僅要在線路租費(fèi)上需要更大的開(kāi)支，而且在使用和維護(hù)上也有很多不便。信息技術(shù)，特別是光纖技術(shù)和Internet技術(shù)的發(fā)展，使大企業(yè)、行業(yè)用戶有能力建設(shè)專用的IP寬帶骨干網(wǎng)，用于綜合傳送語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖象業(yè)務(wù)。而如何將原有的話音網(wǎng)改造成IP電話網(wǎng)，使它能夠在IP寬帶骨干網(wǎng)上傳送，將是企業(yè)和行業(yè)用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造時(shí)所關(guān)心的一個(gè)重要問(wèn)題。

二、IP電話網(wǎng)的構(gòu)成及原理

　　IP電話技術(shù)是一項(xiàng)利用IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送語(yǔ)音的新興技術(shù)。它的雛形是一些運(yùn)行在Internet網(wǎng)上的終端程序。它能夠?yàn)檫\(yùn)行了該軟件的用戶提供在　Internet網(wǎng)上傳遞話音的服務(wù)。而經(jīng)過(guò)幾年的快速發(fā)展，如今的IP電話技術(shù)已經(jīng)形成了一系列標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，得到包括CSICO、Vocaltec、華為等業(yè)界主要公司的支持，成為話音分組傳送的事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。各運(yùn)營(yíng)商也紛紛采納該項(xiàng)技術(shù)，為大眾提供廉價(jià)的話音服務(wù)。

　　IP電話的基本構(gòu)成如下圖所示：

　　IP電話的基本結(jié)構(gòu)由網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)守（GK）兩部分構(gòu)成。網(wǎng)關(guān)的主要功能是信令處理、 H.323協(xié)議功能、 語(yǔ)音編碼和解碼和路由協(xié)議處理等功能。對(duì)外分別提供與PSTN網(wǎng)連接的中繼接口以及和IP網(wǎng)絡(luò)連接的接口。網(wǎng)守的主要功能是用戶認(rèn)證； 地址解析；帶寬管理；路由管理；安全管理和區(qū)域管理。

　　呼叫由PSTN語(yǔ)音交換機(jī)發(fā)起，通過(guò)中繼接口接入到網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)獲得用戶希望呼叫的被叫號(hào)碼后，向網(wǎng)守發(fā)出查詢信息，網(wǎng)守查找被叫網(wǎng)守的IP地址，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源情況來(lái)判斷是否應(yīng)該建立連接，如果可以建立連接，則將被叫網(wǎng)守的IP地址通知給主叫網(wǎng)關(guān)。主叫網(wǎng)關(guān)在得到被叫網(wǎng)關(guān)的IP地址后，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)與對(duì)方網(wǎng)關(guān)建立起呼叫連接，被叫側(cè)網(wǎng)關(guān)向PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)起呼叫并由交換機(jī)向被叫用戶振鈴。被叫摘機(jī)后，被叫側(cè)網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)之間的話音通道被連通。網(wǎng)關(guān)之間則開(kāi)始利用H245協(xié)議進(jìn)行能力交換，確定通話使用的編解碼。在能力交換完成后，主被叫方即可開(kāi)始通話。

　　對(duì)于大多數(shù)企業(yè)和行業(yè)用戶，IP電話網(wǎng)仍然是供內(nèi)部使用的專用網(wǎng)，鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)、用戶認(rèn)證等功能并不很重要。所以，在建設(shè)企業(yè)IP電話網(wǎng)的時(shí)候，往往可以省去不少功能服務(wù)器，比如AAA服務(wù)器等。而且，由于電話網(wǎng)關(guān)具備有一定的地址轉(zhuǎn)換的能力，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大的情況下，網(wǎng)守也不是必須的設(shè)備。這樣，可以節(jié)約大量的建設(shè)資金，使企業(yè)IP電話網(wǎng)的建設(shè)變得十分容易。

三、企業(yè)IP電話網(wǎng)的建設(shè)

　　對(duì)于大多數(shù)的企業(yè)用戶，都擁有自己的用戶交換機(jī)PBX。在進(jìn)行IP電話網(wǎng)的建設(shè)中，這些PBX將被保留，繼續(xù)承擔(dān)起用戶接入的功能。而這些PBX之間的中繼連接都將通過(guò)IP骨干網(wǎng)來(lái)完成。這樣，既可以節(jié)約價(jià)格不菲的長(zhǎng)途中繼租用費(fèi)，也避免了大規(guī)模的改造所帶來(lái)的浪費(fèi)。

　　1、中繼連接

　　　大多數(shù)的IP電話網(wǎng)關(guān)都能提供豐富的語(yǔ)音接口。比如PBX中最長(zhǎng)用到的E1數(shù)字中繼、AT0二線環(huán)路中繼、E/M中繼等。其中數(shù)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，為使用帶來(lái)了很大的方便。電話網(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(nèi)置到路由器中，直接進(jìn)入IP骨干網(wǎng)。

　　2、中繼數(shù)量的計(jì)算

　　傳統(tǒng)的電話網(wǎng)多是采用星形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，端局之間的通話都需要中心局來(lái)轉(zhuǎn)接。對(duì)于端局，電話中繼線的數(shù)量可以根據(jù)本局用戶的話務(wù)量和出局比來(lái)確定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，一般取電話用戶數(shù)量的1/10就可以了。而對(duì)于中心局，除了需要計(jì)算本局用戶的出局中繼線外，還需要將轉(zhuǎn)接各端局的中繼計(jì)算進(jìn)來(lái)，所以，中繼數(shù)量會(huì)相對(duì)比較多。

　　而IP電話是采用IP包的方式在數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳送語(yǔ)音信息的。每個(gè)數(shù)據(jù)包中都含有被叫網(wǎng)關(guān)的IP地址，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)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(zhuǎn)接的問(wèn)題。從邏輯上講，網(wǎng)上所以話音交換機(jī)的地位都是對(duì)等的。所以，中心局的中繼數(shù)量也可以采取端局的方式來(lái)計(jì)算，取電話用戶數(shù)量的1/10就可以了。

　　3、提高IP電話質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)

　　話音質(zhì)量一向是衡量一個(gè)網(wǎng)絡(luò)是否成功的關(guān)鍵因素。為了提高話音質(zhì)量，在IP電話網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)注意以下問(wèn)題：

　　時(shí)延：

　　影響時(shí)延的因素有多個(gè)方面：編解碼、網(wǎng)絡(luò)、防抖動(dòng)緩沖、報(bào)文隊(duì)列等都影響時(shí)延，其中有些是固定時(shí)延，如編解碼網(wǎng)絡(luò)速率等；有些是變化的，如防抖動(dòng)緩沖和隊(duì)列調(diào)度等，固定的時(shí)延可以通過(guò)改變編解碼方式和提高網(wǎng)絡(luò)速率來(lái)改變，而變化的時(shí)延通常采用提高轉(zhuǎn)發(fā)效率來(lái)提高。

　　抖動(dòng)：

　　影響抖動(dòng)的因素通常同網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度相關(guān)。由于語(yǔ)音同數(shù)據(jù)在同一條物理線路上傳輸，語(yǔ)音數(shù)據(jù)通常會(huì)由于數(shù)據(jù)報(bào)文占用了物理線路而導(dǎo)致阻塞。解決抖動(dòng)的通常采用緩沖隊(duì)列來(lái)解決，另外提供QoS和資源預(yù)留使語(yǔ)音數(shù)據(jù)獲得優(yōu)先發(fā)送和獲得固定的帶寬也是解決抖動(dòng)問(wèn)題的主要手段。

　　話音質(zhì)量

　　話音質(zhì)量問(wèn)題是VoIP要解決的主要問(wèn)題，話音質(zhì)量除了同編解碼方式有關(guān)外，同網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，擁塞程度等都有很大的關(guān)系，現(xiàn)在解決網(wǎng)絡(luò)引起話音質(zhì)量的技術(shù)已經(jīng)有很多，主要從兩個(gè)方面來(lái)解決，一是采用資源預(yù)留策略（RSVP），預(yù)先為語(yǔ)音數(shù)據(jù)保留一部分帶寬；另一方式是為語(yǔ)音數(shù)據(jù)設(shè)立高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列、定制隊(duì)列（PQ/CQ/WFQ）等策略，當(dāng)有語(yǔ)音數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先發(fā)送語(yǔ)音數(shù)據(jù)。兩種策略各有優(yōu)缺點(diǎn)，都可以解決話音質(zhì)量問(wèn)題。

　　當(dāng)骨干網(wǎng)建成之后，通過(guò)增設(shè)IP電話網(wǎng)關(guān)的方式可以很容易的將傳統(tǒng)的電話網(wǎng)升級(jí)為IP電話網(wǎng)。只要在改造的過(guò)程中，精確計(jì)算IP電話中繼數(shù)量，合理利用各項(xiàng)技術(shù)，就可以只付出很小的代價(jià)，建成一個(gè)高質(zhì)量的IP電話網(wǎng)。這將給行業(yè)和大企業(yè)用戶帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。

華為公司供稿 CTI論壇編輯