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VoIP部署過程中各種要素

2008/09/12

　　目前，越來越多的企業(yè)通過其基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬專用網(wǎng)(VPN)來部署VoIP應(yīng)用。他們希望，語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的融合有利于降低管理難度、減少運(yùn)營成本、提高通訊效率。通過將語音和數(shù)據(jù)應(yīng)用整合到統(tǒng)一IP網(wǎng)絡(luò)之中，企業(yè)可以充分利用現(xiàn)有LAN（局域網(wǎng)）和WAN（廣域網(wǎng)）投資，打造開放式且具可伸縮性的VoIP應(yīng)用，以適應(yīng)其特有的組織結(jié)構(gòu)需要。語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的整合有望成為“定位我”(locateme)和IP軟電話(soft-phone)等新興IP電話功能的促成因素。然而，在用于數(shù)據(jù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)中部署VoIP一類實(shí)時(shí)應(yīng)用，這對網(wǎng)絡(luò)管理者提出了特有的挑戰(zhàn)。本文將重點(diǎn)探討如何在網(wǎng)絡(luò)IP通訊環(huán)境中成功部署VoIP應(yīng)用。

　　影響VoIP通話質(zhì)量的各種因素

　　用戶期望從VoIP通話中獲得類似于傳統(tǒng)語音網(wǎng)絡(luò)的通話質(zhì)量。這就對工程技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因?yàn)镮P網(wǎng)絡(luò)必須考慮IP電話通話傳輸過程中發(fā)生的封包丟失、延遲和抖動(dòng)等現(xiàn)象對通話質(zhì)量的影響。引起封包丟失的原因很多，比如，以太網(wǎng)線錯(cuò)誤和高度擁塞，這些現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致路由器緩沖溢出。延遲和抖動(dòng)產(chǎn)生于聲音樣本的編碼、解碼和封包過程。這些因素綜合起來，又可能致使聲音失真，增加完全聽懂對方的難度。

　　可靠基礎(chǔ)架構(gòu)的重要性

　　為了減少此類間歇性質(zhì)量問題，企業(yè)必須擁有一個(gè)能夠支持區(qū)別化應(yīng)用的WAN基礎(chǔ)架構(gòu)�；贛PLS（多協(xié)議標(biāo)記交換）的VPN服務(wù)具有極高的可控性和靈活性，網(wǎng)絡(luò)管理者能夠借以實(shí)現(xiàn)對語音和數(shù)據(jù)流量的標(biāo)記和分類。如此一來，他們將能夠緩解網(wǎng)絡(luò)邊緣以及IP網(wǎng)絡(luò)瓶頸部分的鏈路擁堵效應(yīng)。該分類流程通過服務(wù)等級(CoS)隊(duì)列來區(qū)分應(yīng)用的端對端處理模式，實(shí)時(shí)應(yīng)用（如語音）將獲得高于非關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用（如電子郵件）的優(yōu)先級。與串聯(lián)式中心輻射型傳輸模式相比，MPLS提供了一種點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，有利于降低端對端延遲的總體水平。其安全性與傳統(tǒng)幀中繼服務(wù)相當(dāng)。提供啟用MPLS的網(wǎng)絡(luò)VPN的服務(wù)供應(yīng)商是成功部署VoIP應(yīng)用的關(guān)鍵一員。

　　服務(wù)質(zhì)量事關(guān)語音傳輸成敗

　　在過渡到VoIP環(huán)境的過程中，最大的技術(shù)挑戰(zhàn)莫過于確保服務(wù)質(zhì)量(QoS)，LAN和WAN皆是如此。與常規(guī)數(shù)據(jù)應(yīng)用不一樣，語音包對延遲和高封包延遲極其敏感。因此，VoIP網(wǎng)絡(luò)必須設(shè)計(jì)得當(dāng)、配置正確，盡量保證實(shí)時(shí)封包傳輸?shù)囊恢滦院透咝浴?

　　在建立一個(gè)可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)并明確QoS和CoS要求之后，則需采取一種全面的端對端實(shí)施模式。以下所列關(guān)鍵步驟旨在為成功部署“獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策”。

　　在過渡到VoIP環(huán)境的過程中，最大的技術(shù)挑戰(zhàn)莫過于確保服務(wù)質(zhì)量(QoS)。

　　關(guān)鍵步驟

　　1.評估網(wǎng)絡(luò)

　　通過網(wǎng)絡(luò)評估，可以確定企業(yè)網(wǎng)絡(luò)是否具備同時(shí)支持傳統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用和VoIP應(yīng)用的能力。網(wǎng)絡(luò)管理者需要了解目前有哪些數(shù)據(jù)應(yīng)用運(yùn)行在LAN和WAN之中，了解其運(yùn)行時(shí)間以及其性能是否達(dá)到要求。為了全面了解個(gè)別性能要求，必須區(qū)分出各種不同的應(yīng)用類型。評估時(shí)可使用多種工具，包括數(shù)據(jù)采集軟件、網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用軟件和流量探測軟件。

　　除此之外，還需明確語音流量需求。針對每個(gè)要部署VoIP的站點(diǎn)，確定WAN需要支持的通話峰值流量。

　　2.選擇VoIP編解碼器

　　VoIP編解碼器指企業(yè)LAN和WAN中的編碼器/解碼器，用于轉(zhuǎn)換模擬信號并對語音包進(jìn)行編碼，以便通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。有多種由不同CPE供應(yīng)商提供的編解碼器可供選擇。選擇編解碼器時(shí)需要考慮的首要因素是每次呼叫所消耗的帶寬量。G.711和G.729是企業(yè)VoIP部署中非常流行的兩種編解碼器；與通過G.729編碼的語音流相比，G.711音質(zhì)表現(xiàn)出色。

　　G.711通常用于不存在帶寬問題的LAN環(huán)境，帶寬需求約為80kbps，其中包括開銷帶寬。

　　G.729通常用于帶寬有限的WAN環(huán)境，帶寬需求約為30kbps，其中包括開銷帶寬。

　　獲得高平均意見得分和R-因子測量值是確保音質(zhì)的關(guān)鍵。

　　3.計(jì)算指標(biāo)

　　必須實(shí)施端對端VoIP模擬，包括延遲、封包丟失和抖動(dòng)指標(biāo)。在對音質(zhì)進(jìn)行總體評估時(shí)，一般將這些指標(biāo)綜合起來考慮，這類評估包括R-因子或平均意見得分(MeanOpinionScore,MOS)。在語音通訊中，R-因子是對通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜寺曎|(zhì)量進(jìn)行的主觀量化測量[分值從1（最差）到100（最好）不等]。MOS分值從1（最差）到5（最好）不等，通過一些經(jīng)過訓(xùn)練的聽者打分得出（但有些工具也可基于測量指標(biāo)值預(yù)測MOS分值）。有多種工具可用于實(shí)施這類測試。VoIP模擬測試應(yīng)以為各個(gè)站點(diǎn)確定的通話峰值流量為基礎(chǔ)。根據(jù)此類測試結(jié)果，可以確定各個(gè)站點(diǎn)的現(xiàn)有WAN端口是否預(yù)估得當(dāng)。

　　4.考察結(jié)果

　　上一步的結(jié)果有助于確定下列問題的答案：

　　整個(gè)LAN和WAN中的現(xiàn)有應(yīng)用能否達(dá)到性能要求？

　　LAN和WAN平臺中的延遲/抖動(dòng)/封包丟失指標(biāo)是否符合VoIP所需闕值要求？

　　預(yù)估VoIP質(zhì)量（R-因子和MOS）是否符合提議環(huán)境的可接受指標(biāo)？

　　各個(gè)站點(diǎn)的WAN是否具備支持?jǐn)?shù)據(jù)和VoIP峰值通話流量的能力？

　　如果上述問題的答案均是肯定的，請繼續(xù)執(zhí)行第5步。否則，請讓服務(wù)供應(yīng)商和/或CPE供應(yīng)商對問題進(jìn)行評估并提供相應(yīng)建議。

　　5.正確指派服務(wù)等級

　　為了確保實(shí)時(shí)語音應(yīng)用在與數(shù)據(jù)應(yīng)用同臺競爭時(shí)不受影響，必須正確指派CoS。提供QoS/CoS服務(wù)的MPLS服務(wù)供應(yīng)商，可協(xié)助您建立傳輸隊(duì)列并指派相應(yīng)帶寬。網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁堵時(shí)，傳輸隊(duì)列顯得尤為重要。

　　AT&T啟用MPLS的VPN網(wǎng)絡(luò)支持通過CoS傳輸隊(duì)列來區(qū)分以下幾種應(yīng)用：實(shí)時(shí)、突高(BurstyHigh)、突低(BurstyLow)和常規(guī)(BestEffort)。VoIP應(yīng)用屬于實(shí)時(shí)類，這類應(yīng)用被歸入優(yōu)先隊(duì)列，結(jié)果，語音包享有高于其他類別的絕對優(yōu)先權(quán)。

　　這是MPLS網(wǎng)絡(luò)邊緣處的一個(gè)“嚴(yán)格”預(yù)估隊(duì)列，因而必須遵循入站規(guī)則。為這類應(yīng)用分配帶寬時(shí)應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)需要支持的忙時(shí)同步通話量為基礎(chǔ)。如果對該隊(duì)列估計(jì)不足，則可能導(dǎo)致無法撥打更多VoIP電話，或者使整體VoIP通話質(zhì)量下降。關(guān)鍵數(shù)據(jù)應(yīng)用（即業(yè)務(wù)應(yīng)用或延遲敏感度較高的應(yīng)用）被歸入首選數(shù)據(jù)隊(duì)列（突高/突低）。所有非關(guān)鍵數(shù)據(jù)應(yīng)用或未知應(yīng)用均應(yīng)歸入默認(rèn)的常規(guī)隊(duì)列。

　　部署VoIP時(shí)需要考慮的其他因素

　　優(yōu)化WAN帶寬

　　在低速WAN網(wǎng)絡(luò)中部署VoIP會(huì)帶來更多問題。即使將語音包放入優(yōu)先隊(duì)列，語音包也有可能在數(shù)據(jù)包傳輸過程中到達(dá)。對于帶寬等于或低于768kbps的低速WAN連接，插入一個(gè)大型數(shù)據(jù)包所需時(shí)間也可能產(chǎn)生延遲，足以導(dǎo)致VoIP通話質(zhì)量下降。利用多鏈路點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議(MultilinkPoint-to-PointProtocol,MLPPP)技術(shù)，可將大型數(shù)據(jù)包分割成小數(shù)據(jù)包，從而解決這一難題，并使數(shù)據(jù)插入延遲保持在合理水平。通過壓縮實(shí)時(shí)協(xié)議(compressedReal-TimeProtocol,cRTP)對標(biāo)頭進(jìn)行壓縮，可減少低速鏈路帶寬用量，節(jié)省更多網(wǎng)絡(luò)資源。

　　關(guān)鍵步驟

　　制定LANQoS策略

　　LAN擁有充足的帶寬(10Mbps、100Mbps)，對于突發(fā)型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用和實(shí)時(shí)型VoIP應(yīng)用，完全能夠應(yīng)付自如。然而，隨著LAN傳輸速率的增加，使用LAN集線器卻可能帶來額外的沖突。這又會(huì)導(dǎo)致封包丟失和抖動(dòng)增加，結(jié)果使整體通話質(zhì)量受到影響。如有可能：

　　移除LAN中的集線器設(shè)備，用配有高速上行端口的100MbpsLAN交換機(jī)代替。

　　LAN交換機(jī)和路由器接口應(yīng)同時(shí)配對，以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。雙工不匹配可能使封包損壞率偏高，并使VoIP通話質(zhì)量下降。

　　應(yīng)實(shí)施LANQoS策略，以確保基于網(wǎng)絡(luò)的木馬和病毒攻擊不對VoIP性能造成影響。許多LAN交換機(jī)供應(yīng)商支持第2層QoS機(jī)制(802.1P)。

　　了解網(wǎng)址轉(zhuǎn)譯

　　網(wǎng)址轉(zhuǎn)譯(NetworkAddressTranslation,NAT)通常用在防火墻和路由器中，用于“隱藏”內(nèi)部IP地址，以免被外界發(fā)現(xiàn)。任何VoIP通話都包含兩個(gè)部分：呼叫信令信道（即H.323、SIP）和媒體流。呼叫信令信道含有IP尋址和控制信息，用于在兩個(gè)VoIP端點(diǎn)間建立單向媒體流（其中一個(gè)媒體流從源呼叫方傳向目的地址，另一媒體流則從目的地址的被呼叫方流向源呼叫方）。在信息指令通道中，目的IP地址用于把媒體流的流向告訴各個(gè)VoIP端點(diǎn)。

　　如果源呼叫方配有NAT設(shè)備，雖然可以建立通話，但源呼叫方將無法聽到目的方，因?yàn)槟康姆降貌坏皆春艚蟹接脕斫邮苊襟w流的正確IP地址。之所以會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題，其原因在于，VoIP端點(diǎn)不知道源呼叫方采用了網(wǎng)址轉(zhuǎn)譯功能，而執(zhí)行此操作的設(shè)備也不知道需要修改VoIP信令數(shù)據(jù)包。了解NAT給VoIP部署帶來的內(nèi)在問題是十分重要的。有多種解決方案可以解決這些問題，其中包括使用因供應(yīng)商而異的IPPBX、防火墻和基于路由器的各種機(jī)制。

　　小結(jié)

　　本文探討了在VoIP部署過程中需要考慮的各種要素。通過本文所描述的程序和指南，企業(yè)將能夠有效地評估其網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，并成功過渡到一體化的語音和數(shù)據(jù)環(huán)境。

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