企業(yè)VoIP的實現(xiàn)方式與網(wǎng)絡組織
武漢電信規(guī)劃設(shè)計院 胡偉華 武漢通信指揮學院 劉素清
2003/03/25
摘 要 語音業(yè)務在IP網(wǎng)絡上的傳遞現(xiàn)已成為企業(yè)在進行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡建設(shè)和改造時的一個重要課題，本文在對VoIP的實現(xiàn)方式進行介紹的基礎(chǔ)上重點討論了VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話機模式的企業(yè)內(nèi)部VoIP網(wǎng)絡組織問題。
關(guān)鍵詞 IP VoIP 網(wǎng)關(guān) 語音編碼
1 引言
隨著信息技術(shù)，特別是光纖技術(shù)和Internet技術(shù)的發(fā)展，使企業(yè)有能力建設(shè)IP寬帶網(wǎng)絡，用于語音、數(shù)據(jù)和圖像的綜合傳送。如何實現(xiàn)現(xiàn)有語音業(yè)務在IP網(wǎng)絡上的傳送，成為企業(yè)進行網(wǎng)絡建設(shè)或改造時的一個重要問題。VoIP技術(shù)為解決這個問題提供了一條解決的途徑。從技術(shù)上講，VoIP有兩種基本實現(xiàn)方式：IP分機方式和VoIP網(wǎng)關(guān)方式。所謂IP分機方式是指語音網(wǎng)絡中的每一部能夠享受IP服務的話機自身就是一部專用獨立的IP電話機，這種話機本身就是一部小的計算機，多數(shù)VoIP操作如語音編碼、壓縮、拆打包等都由話機設(shè)備實現(xiàn)；另一種是VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話機方式，話機為普通的話機，所有VoIP操作均通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備來實現(xiàn)。目前，兩種方式均主要基于H.323實現(xiàn)，IP語音質(zhì)量相同。IP分機方式盡管在建筑物綜合布線和作為綜合業(yè)務終端方面具有較大的優(yōu)勢，但在信令處理、CTI技術(shù)集成、標準開放平臺提供等方面都存在較大的技術(shù)空白，支持的廠商少，以及目前尚無法解決的不間斷供電問題等原因，使其在目前條件下的應用受到較大的限制；而VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話機方式以其成熟的技術(shù)、節(jié)省投資、便于運行維護和充分利用企業(yè)用戶現(xiàn)有語音系統(tǒng)等優(yōu)勢，使其成為國內(nèi)外眾多企事業(yè)單位IP語音方案的首選。本文主要討論VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話機的企業(yè)內(nèi)部VoIP網(wǎng)絡的實現(xiàn)方式與網(wǎng)絡組織方案的制定問題。
2 VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話機語音系統(tǒng)的實現(xiàn)方式
典型的VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話機語音系統(tǒng)一般由電話終端、網(wǎng)關(guān)（GW）、多點接入控制單元（MCU）和網(wǎng)守等四大部分構(gòu)成，基于H.323協(xié)議族所定義的協(xié)議模型。網(wǎng)關(guān)的主要功能是進行信令處理、H.323協(xié)議功能、語音編解碼和路由協(xié)議處理等，網(wǎng)關(guān)對外分別提供與PSTN連接的中繼接口和與IP網(wǎng)絡連接的接口；網(wǎng)守的主要功能是用戶認證、地址解析、帶寬管理、安全管理和區(qū)域管理。在網(wǎng)絡規(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。
企業(yè)用戶通過話機發(fā)出呼叫后通過企業(yè)小交換機或直接接續(xù)到網(wǎng)關(guān)上；網(wǎng)關(guān)根據(jù)呼叫的接入碼觸發(fā)相應的業(yè)務流程，進而與用戶進行交互，獲得被叫號碼信息；網(wǎng)關(guān)在獲得被叫號碼信息后，與網(wǎng)關(guān)上已經(jīng)設(shè)置好的路由數(shù)據(jù)進行比較：如果被叫號碼對應的號首已經(jīng)有相應的路由數(shù)據(jù)，則網(wǎng)關(guān)將直接和對端網(wǎng)關(guān)之間建立起IP通信，如果被叫號碼對應的號首沒有相應的路由數(shù)據(jù)，則呼叫失敗，網(wǎng)關(guān)可以提示用戶不能接通，并允許用戶重新?lián)艽虮唤刑柎a；兩個網(wǎng)關(guān)之間的呼叫建立起來后，被叫側(cè)網(wǎng)關(guān)將向被叫用戶所在的PSTN交換機或PBX發(fā)起呼叫建立請求（或直接接通被叫分機），如果被叫號碼存在且空閑，則被叫話機將振鈴；被叫在振鈴后摘機，主被叫用戶通過IP電話網(wǎng)關(guān)和IP網(wǎng)絡可以通話，其中語音從交換機（或直接）傳送到網(wǎng)關(guān)上以后，網(wǎng)關(guān)將對語音進行壓縮，然后將壓縮后的語音包打成IP包的形式并通過Internet/Intranet傳送給對方網(wǎng)關(guān)；對方網(wǎng)關(guān)對接收到的數(shù)據(jù)包進行解包，恢復成壓縮后的語音包并進行解壓，使其恢復成正常的語音包，并讓用戶能夠通話。
3 企業(yè)VoIP網(wǎng)絡方案制定
3.1 對企業(yè)現(xiàn)有電話網(wǎng)絡的兼容和過渡
VoIP網(wǎng)關(guān)+模擬話機方式的各種組網(wǎng)方案均能兼容企業(yè)現(xiàn)有的電話交換網(wǎng)絡，實現(xiàn)傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡向IP網(wǎng)絡的逐步過渡。在已有或擬建的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡基礎(chǔ)上增加語音網(wǎng)關(guān)設(shè)備即可。增加IP語音網(wǎng)關(guān)后，對企業(yè)原有電話網(wǎng)絡無任何影響，企業(yè)用戶的電話呼叫可以根據(jù)需要選擇出局通路，可通過IP網(wǎng)關(guān)進行IP呼叫，也可接入PSTN走傳統(tǒng)的電話呼叫路由。接受過程也是如此，可以接受來自IP網(wǎng)的呼叫，也可接受來自PSTN的呼叫。對用戶來說均沒什么區(qū)別。
3.2 媒體編碼技術(shù)的選擇
由于在分組交換網(wǎng)絡中，業(yè)務質(zhì)量不能得到很好保證，因而需要編碼具有一定的靈活性，也就是編碼速率、編碼尺度的可變可適應性。應用比較廣泛的有碼本激勵線性預測（CELP）原理為基礎(chǔ)的G.729、G.723（G.723.1）語音壓縮編碼技術(shù)。 G.729原來是8kbit/s的語音編碼標準，經(jīng)進一步完善后，其工作范圍擴展至6.4~11.8 kbit/s，語音質(zhì)量也在此范圍內(nèi)有一定的變化，但即使是6.4 kbit/s，語音質(zhì)量也很不錯，很適合在VoIP系統(tǒng)中使用，G.723.1采用5.3/6.3 kbit/s雙速率語音編碼，其語音質(zhì)量好，但處理時延較大，是目前已標準化的最低速率語音編碼算法。在目前接入網(wǎng)速度普遍較低的情況下，G.723.1語音編碼也大量運用于H.323會議系統(tǒng)中。
IP語音信號的時延主要來自兩個方面：把語音壓縮并裝入數(shù)據(jù)包的時間和語音數(shù)據(jù)包在線路上傳輸?shù)臅r間。有調(diào)查資料表明，長距離Internet通信延遲時間每年遞減20%。相關(guān)的語音技術(shù)還包括靜音檢測技術(shù)和回聲消除技術(shù)。有研究結(jié)果表明，人們在打電話時約有50%為聆聽對方講話的靜默時間，10%為講話時短暫停頓的靜默時間。靜音檢測技術(shù)可以有效剔除靜默信號，從而使語音信號占用的帶寬要求進一步降低到3.5kbit/s左右；回聲消除技術(shù)利用數(shù)字濾波器技術(shù)來消除對通話質(zhì)量影響很大的回聲干擾，保證通話質(zhì)量。這一點在時延相對較大的分組網(wǎng)絡環(huán)境中尤為重要。
3.3 接入方式的確定
由于各企業(yè)的實際應用環(huán)境和條件不同，接入方式和接入用戶量會有很大區(qū)別，根據(jù)不同層次和應用環(huán)境選擇不同的接入方式和設(shè)備，主要是考慮用戶數(shù)量和擴容能力等。
對于大企業(yè)的中心節(jié)點，其用戶數(shù)量較多，可以選擇專用的語音網(wǎng)關(guān)通過高端路由器接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，通過E1中繼和交換機連接，提供從幾十路到上千路不等的IP電話接入，支持No.1和PRI信令方式，和其他設(shè)備配合可以提供No.7信令接入。為便于管理和實現(xiàn)各機構(gòu)網(wǎng)絡間的互通，可利用網(wǎng)守進行集中管理。
對于中型企業(yè)或大企業(yè)的分支用戶，可以通過路由器語音網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)，模塊化路由器可直接支持E1語音接入，通過E1中繼連接交換機，通過不同型號的路由器選擇以及模塊配置，可支持數(shù)十路到數(shù)百路IP電話用戶的接入。另外，分支機構(gòu)還可通過Internet與總部利用VPN方式連接，進行VoIP通信。
對于小企業(yè)或大企業(yè)的遠程分支，用戶數(shù)量比較少的情況下，可以通過E&&M中繼或AT0中繼來實現(xiàn)用戶的IP語音接入，模塊化路由器可以支持最多30路E&&M和AT0中繼接口；另外，對于更小的集團用戶，模塊化路由器可以直接支持AL0用戶接口，可以在路由器上直接掛接電話機。
對于沒有本地電話交換機而使用電信集團用戶電話模式的組網(wǎng)，連接方法和上面的情況相同，只是撥號時號碼不能完全自己設(shè)置，需要使用電信提供的中繼線路的號碼作為接入號碼，相當于撥總機后再撥號而已。
3.4 中繼連接
大多數(shù)的IP電話網(wǎng)關(guān)都能提供豐富的語音接口。比如PBX中最常用到的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，為使用帶來了很大的方便。電話網(wǎng)關(guān)一般通過以太網(wǎng)連接到IP骨干網(wǎng)中，也可以通過語音模塊的方式內(nèi)置到路由器中，直接進入IP骨干網(wǎng)。對于已擁有自己的用戶交換機（PBX）的企業(yè)用戶，在進行IP電話網(wǎng)的建設(shè)中，這些PBX將被保留，繼續(xù)承擔起用戶接入的功能，而這些用戶交換機之間的中繼連接都將通過IP骨干網(wǎng)來完成。
IP電話是采用IP包的方式在數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳送語音信息的。每個數(shù)據(jù)包中都含有被叫網(wǎng)關(guān)的IP地址，網(wǎng)絡設(shè)備根據(jù)這些IP地址將語音包直接發(fā)送到被叫端的網(wǎng)關(guān)上。所以，不存在中心局轉(zhuǎn)接的問題。從邏輯上講，網(wǎng)上語音交換機的地位都是對等的。所以，中心局的中繼數(shù)量也可以采取端局的方式來計算，取電話用戶數(shù)量的1/10就可以了。
通過增設(shè)IP電話網(wǎng)關(guān)的方式可以很容易地建立或?qū)鹘y(tǒng)的電話網(wǎng)升級為IP電話網(wǎng)。只要在建立IP電話網(wǎng)的過程中，精確計算IP電話中繼數(shù)量，合理利用各項技術(shù)，就可以以很小的代價，建成一個高質(zhì)量的IP電話網(wǎng)。這將給企業(yè)用戶帶來很大的經(jīng)濟效益。
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)—《中國數(shù)據(jù)通信》
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