VoIP的若干問題探討畢業(yè)設計

1、畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文題目：題目：voip 的若干問題探討的若干問題探討(voip on a number of issues ) 摘要摘要由于價格低廉和對網(wǎng)絡的高效利用等優(yōu)點，voip 已經(jīng)成為當前通信行業(yè)中發(fā)展最快的應用服務之一。其中，h.323 作為 voip 的一個重要協(xié)議，是技術最成熟的 voip 協(xié)議之一，也是 voip 領域一種應用最廣泛的協(xié)議。本文論述了 voip 的基本原理以及使用的相關協(xié)議等關鍵技術，分析了voip 發(fā)展中存在的問題。設計了基于 sql server2000 及 h.323 的 voip 通信系統(tǒng)方案，并對程序流程進行了分析和研究，本設計可通過進一步的具體實

2、現(xiàn)應用到實際 voip通信領域。關鍵詞關鍵詞 語音 ip，h.323，終端，交互式語音應答abstractrecently , voip has become one of the application services that develops at the fastest speed in telecommunication industry for its low price and high efficiency of using internet and so on . as the most important protocol and one of the most matu

3、re technological protocols of voip , h.323 has been one of the most common applied protocols of voip.according to the test, the systems parameters , such as speech and delay have reached the requirement of h.323 protocol standard . with good expansibility and stability , the software has a nice oper

4、ation interface . this system can be used to study voip communication protocol and some key techniques , such as speech code , mute restraint , real-time transmission , network security , network administration , and so on . besides , it can be used to explore methods for realizing commercial voip .

5、key words: voip , h.323 ,terminal ,ivr 目錄目錄第一章第一章 引引 言言.11.1 voip 的產(chǎn)生背景及特點的產(chǎn)生背景及特點.31.2 voip 的基本原理.51.3 voip 發(fā)展現(xiàn)狀.6第二章第二章 voip 通信系統(tǒng)設計通信系統(tǒng)設計.102.1 系統(tǒng)需求分析.102.1.1 voip 通信系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸模型的選擇.102.1.2 編程語言和開發(fā)工其的選擇.112.2 數(shù)據(jù)庫的選擇.122.3 h.323 系統(tǒng)的結構和組成部分.142.4 voip 網(wǎng)絡通信技術.162.5 系統(tǒng)原理框圖.18第三章第三章 方案設計方案設計 .203.1 由 atm 技

6、術形成數(shù)據(jù)載荷分組的方式.203.2 rtp 連接中攜帶載荷類型.203.3 ip/udp/rtp 數(shù)據(jù)包頭的壓縮.213.4 路徑方案.223.5rtcp 協(xié)議的應用.223.6 路由器的處理通道.223.7 路由器中 tcp 包處理.233.71 優(yōu)先級處理器.233.72 發(fā)送處理器.233.8 數(shù)據(jù)包的丟棄原則.29第四章第四章 結論結論.30參考文獻參考文獻 .31致謝致謝.32第一章第一章 引引 言言1.1 voip 的產(chǎn)生背景及特點的產(chǎn)生背景及特點voip(voice over internet protocol)，俗稱ip電話，是利用ip網(wǎng)絡實現(xiàn)語音通信的一種先進通信手段，是基

7、于ip網(wǎng)絡的語音傳輸技術。它利用終端或電話網(wǎng)關服務器之類的設備將電話語音數(shù)字化，將數(shù)據(jù)壓縮后打包成數(shù)據(jù)包，通過ip網(wǎng)絡傳輸?shù)侥康牡?；目的地收到這一串數(shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)重組，解壓縮后還原成聲音進行回放。這樣，網(wǎng)絡兩端的人就可以聽到對方的話音，因此，可以說，voip是現(xiàn)代分組交換通信思想的延伸和發(fā)展。語音通信是人類通信的重要組成部分。從最開始的基于電路交換的公共電話網(wǎng)絡，到現(xiàn)在移動通信網(wǎng)絡，都無時無刻不在影響著人們的生活。internet商業(yè)化以后，在全世界，特別是發(fā)達國家迅速發(fā)展起來，internet接入采用包月制，不限時限量，因此internet是近乎免費的，人們都希望能通過這種近乎免費的網(wǎng)絡進

8、行傳統(tǒng)的語音通信和傳真服務。1995年2月以色列vocaltec 公司研制出可以通過internet進行長途語音通信的軟件產(chǎn)品“internet phone”。用戶只要在多媒體pc 機上安裝該軟件，就可以通過internet和任何地方安裝同樣軟件的聯(lián)機用戶進行通話。這項技術上的突破引起全世界的矚目，其背后的無限商機也使許多公司爭相進行此項技術的研究，人們把這種在internet.以上實現(xiàn)語音通信業(yè)務稱為internet語音通信，應該說是voip (voice over ip)的雛形。經(jīng)過幾年的發(fā)展，voip作為信息技術進步帶來的一項新型業(yè)務在全世界得到開展，并對傳統(tǒng)語音通信業(yè)務形成越來越大的威

9、脅。voip從當初的pc到pc發(fā)展到今天的pc到pc，pc到電話、電話到電話等多種業(yè)務形式。與傳統(tǒng)電話相比ip電話具有如下優(yōu)點:（1）節(jié)約占用的帶寬人們在打電話的時候通常有50%左右的時間是處于靜音期(即在交談的過程中的停頓時間)。由于傳統(tǒng)電話采用的電路交換技術使用嚴格的時分多路復用(time division multiplexing, tdm)機制，通信雙方自始至終占用固定的帶寬，因此很浪費帶寬資源.ip電話采用新的統(tǒng)計時分復用(statistical tdm，stdm)方式使用網(wǎng)絡帶寬，只有在用戶需要時才占用帶寬資源，空閑的帶寬資源可以為其他用戶所用。目前，一條高質(zhì)量的voip語音信道只

10、需運行在4.8kbps8kbps，比起目前tdm電話的64kbps標準帶寬要小得多。（2）價格優(yōu)勢ip網(wǎng)絡電話的價格優(yōu)勢的根本原因在于其所采用的技術。首先,ip網(wǎng)絡電話采用壓縮語音編碼和統(tǒng)計時分復用，帶寬的利用率高；其次，由于ip電話繞過公共交換電話網(wǎng)，使用因特網(wǎng)的骨干網(wǎng)進行長途業(yè)務，從而避免了長途通信在電話網(wǎng)上的高額收費。因此，ip電話在長距離通信上尤其有價格優(yōu)勢。目前，ip電話的費用通常只有通過公共交換電話網(wǎng)打電話的費用的30%。（3）提供更多更好的增值業(yè)務增值業(yè)務是指利用原有的電話來提供除基本語音傳輸外的有增值作用的新功能。由于ip電話系統(tǒng)基于開放式的體系結構其增值業(yè)務的擴充遠比傳統(tǒng)電話

11、網(wǎng)容易。隨著ip電話逐步走向?qū)嵱?，出現(xiàn)了許多基于ip電話網(wǎng)絡的增值業(yè)務.典型的有:ip傳真，即通過ip電話網(wǎng)發(fā)送傳真:web電話，這是為了適合網(wǎng)上瀏覽器的工作方式而提供的一種服務，用戶只需在w比頁面上點擊圖標即可發(fā)起呼叫:統(tǒng)一消息傳遞(unified message，簡稱um)，um使用戶可以通過他們最常用的接入機制，如他們的pc 來訪問他們的全部信息，如e-mail、語音郵件和傳真。總之，利用ip電話技術，可以比較容易地開拓出更多更好的具有商業(yè)應用價值的新業(yè)務。（4）有助于和新技術的觸合，促進網(wǎng)絡技術的發(fā)展目前正在大力開發(fā)的寬帶接入技術，如電纜modem和各種高速數(shù)字用戶線(xdsl)技術，

12、為ip 電話的推廣創(chuàng)造了良好的條件.寬帶技術作為快速internet接入手段，有助于家庭使用新型的ip電話終端。另外，ip電話系統(tǒng)廣泛采用話音壓縮編碼技術，目前實用算法的壓縮碼率己可達pcm編碼的1/10，也就是說，長途傳輸干線無需投資新的設備，其傳輸能力即可增加10倍?？傊怯捎趘oip本身的技術特點，使得voip技術可應用于許多領域，也使得人們對ip電話的前景普遍看好。1.2 voip 的基本原理的基本原理voip是通過internet/intranet等互聯(lián)網(wǎng)絡來傳遞語音信息的，該系統(tǒng)包括終端設備、網(wǎng)關、多點接入控制單元(mcu)和網(wǎng)絡管理者等部分。其基本原理是:通過語音壓縮算法對語

13、音數(shù)據(jù)進行壓縮編碼處理，然后把這些語音數(shù)據(jù)按tcp/ip標準進行打包，經(jīng)過企業(yè)網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)包送至接收地，再把這些語音數(shù)據(jù)包串起來，經(jīng)過解碼解壓處理后，恢復成原來的語音信號，從而達到由互聯(lián)網(wǎng)傳送語音的目的,voip基本傳輸過程如圖1-1所示。voip的核心與關鍵設備是ip網(wǎng)關。網(wǎng)關具有路由管理功能，它把各地區(qū)電話區(qū)號映射為相應的地區(qū)網(wǎng)關ip地址。這些信息存放在一個數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)接續(xù)處理軟件將完成呼叫處理、數(shù)字語音打包、路由管理等功能。在用戶撥打長途電話時，網(wǎng)關根據(jù)電話區(qū)號數(shù)據(jù)庫資料，確定相應網(wǎng)關的ip地址，并將此ip地址加入ip，數(shù)據(jù)包中，同時選擇最佳路由，以減少傳輸時延，ip數(shù)據(jù)包經(jīng)intern

14、et到達目的地的網(wǎng)關。在一些internet尚未延伸到或暫時未設立網(wǎng)關的地區(qū)，可設置路由，由最近的網(wǎng)關通過長途電話網(wǎng)轉(zhuǎn)接，實現(xiàn)通信業(yè)務。 圖1-1 voip基本傳輸過程 1.31.3 voipvoip 發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀voip技術最初只是一種互聯(lián)網(wǎng)上的增值應用，形式也較為簡單。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，其在商業(yè)運營中的應用價值被人們發(fā)現(xiàn)，很多新興的電信運營商將voip技術引入到電信運營中，并在上個世紀的最后幾年內(nèi)取得了爆炸式的增長。從1999年開始，國內(nèi)電信運營商也展開了建設基于h.323協(xié)議的正電話長途網(wǎng)絡的高潮。最初的ip電話長途網(wǎng)絡的接入必須通過傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)來完成，限制了業(yè)務的發(fā)展。由此提出將

15、原有的h.323 協(xié)議中的網(wǎng)關功能進行分解(mgcp/h.248協(xié)議)，還有公司提出了與h.323協(xié)議并行發(fā)展的會話啟動協(xié)議(sip協(xié)議)。目前可以支持voip業(yè)務開展的主要實現(xiàn)形式有三種，即基于h.323協(xié)議的ip電話網(wǎng)絡、基于會話啟動協(xié)議(sip協(xié)議)的ip電話網(wǎng)絡和基于軟交換的網(wǎng)絡。目前國內(nèi)已有的voip技術雖然有各種各樣的實現(xiàn)方式，但都采用tcp/ip協(xié)議作為傳輸層協(xié)議，而且依據(jù)的通信協(xié)議基本是一致的，如h.323協(xié)議、h.248/mgcp協(xié)議、sip協(xié)議等。h.323是一種itu-t標準，是在voip網(wǎng)絡中備用的最廣泛的一種協(xié)議，那些由深厚傳統(tǒng)電話業(yè)背景的網(wǎng)絡運營商以及設備制造廠家對

16、其給予了有力的支持。它最初用于局域網(wǎng)(lan)上的多媒體會議，后來擴展至覆蓋voip。該標準既包括了點對點通信也包括了多點會議。ip電話是一項很實用的技術，然而另外一些人卻認為它只不過是一種新鮮事物。這些人都曾在公眾因特網(wǎng)上打過電話。在大多數(shù)情況下，他們對語音質(zhì)量和因特網(wǎng)支持語音業(yè)務的能力都表示不滿。既然因特網(wǎng)支持語音業(yè)務的能力相當差，那么為什么還受到通信業(yè)如此的青睞呢？主要原因是。促使制訂ip協(xié)議族和開發(fā)相關設備支持ip電話業(yè)務的第一個原因是日趨激烈的商業(yè)競爭形勢。大多數(shù)應用軟件都要求 web 服務器必須具有與用戶進行數(shù)據(jù)、語音和視頻圖像交互的能力，而這勢必要求語音和數(shù)據(jù)業(yè)務相融合。傳統(tǒng)的電

17、話技術，語音獨占以時隙劃分的信道。而在電話交談中一般有相當長的靜音期及輪流講話中間的停頓時間等，即使是這段用戶不講話的時間也要占用帶寬。如果使用新的統(tǒng)計時分復用（statistical tdm,stdm）方式使得只有在用戶需要時才占用帶寬資源。帶寬合并使得數(shù)據(jù)信道的利用率得到提高。而且，利用先進的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換技術，一條高質(zhì)量的語音信道只需運行在4.8kbps -8kbps，而目前使用的tdm電話信道都運行在64kbps。實際上是因為 ip 是用來傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務的，它并不是語音業(yè)務的理想?yún)f(xié)議。然而 ip 協(xié)議大量存在于 pc 機、服務器、工作站， ip 的這一“地位”使它順理成章地成為支持電話業(yè)務

18、的一個平臺。(l) 服務質(zhì)量由于 ip 電話是在因特網(wǎng)技術的基礎上發(fā)展起來的，是一種無連接的技術，因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳送遵循的是一種“盡力而為”的原則，就是盡量將每個分組都傳送到目的地，每個傳送的分組根據(jù)當時的網(wǎng)絡狀況獨立的選擇路由。由于加t?！眃是一個公眾信息網(wǎng)絡，用戶眾多，不能保證足夠的帶寬用來傳輸數(shù)據(jù)包，每個分組在到達目的地時會有不同的時延。對于語音和視頻這些對時效有著很高要求的實時業(yè)務，就無法保證業(yè)務的服務質(zhì)量。(2) 安全問題因特 網(wǎng) 是 一個開放的網(wǎng)絡，雖然它為廣大的用戶提供了很大的靈活性，同時也帶來了很大的安全問題，ip電話面臨著同樣的問題。目前將ip電話作為主要業(yè)務的新興電信運營商為

19、保證網(wǎng)絡的安全，不得不使用專網(wǎng)傳輸ip電話業(yè)務，或在與國際因特網(wǎng)的接口中采取背對背的傳輸方式以保證安全性。但是這也同時抵消了企電話本身具有的價格低廉的優(yōu)勢。企電話網(wǎng)絡必須發(fā)展自身的安全措施，以適應開放商用電信業(yè)務的需要。(3 )不同廠家設備之間的互通問題目前 國 內(nèi) ip電話業(yè)務主要遵循的.h323標準定義了終端、網(wǎng)關、網(wǎng)守及多點控制單元等，與ip 電話業(yè)務有關的協(xié)議功能主要有系統(tǒng)控制、分組與同步、音頻編解碼器標準等。但是由于h.323標準是針對開展視頻會議而制定的，因此有很多內(nèi)容與ip電話無關。特別是涉及到網(wǎng)關與網(wǎng)守之間，網(wǎng)關與網(wǎng)關之間的通信標準等只是確定了基本的框架，許多細節(jié)并沒有定義。這

20、使得即使是宜稱遵循相同國際標準的各廠家的ip電話設備之何也不能完全兼容，大大影響了同一ip電話網(wǎng)中多廠家產(chǎn)品并存情況下的使用.(4) 不同運營商之間的連接問題目前 不 同 運營商之間所擁有的ip 電話系統(tǒng)由不同設備制造商提供的網(wǎng)關、路由設備及計費系統(tǒng)組成。而且在建設企電話網(wǎng)絡時，也大多沒有考慮與其它運營商的網(wǎng)絡互通的問題，因此在實現(xiàn)不同運營商之間業(yè)務互通時會遇到許多技術問題。(5)ip電話與傳統(tǒng)電話業(yè)務之間的競爭問題ip 電 話對 人們最具吸引力的地方在于:長途話費大幅度下降，加之ip電話業(yè)務的發(fā)展不可避免的分流了長途電話話務量，使得經(jīng)營長途電話的運營商的經(jīng)濟效益減少很多。傳統(tǒng)的電信運營商將通

21、過進一步降低資費，影響國家通信政策等手段來與ip電話竟爭。從長遠看，電信網(wǎng)從傳統(tǒng)的窄帶電路交換網(wǎng)，演進到以企為基礎的綜合業(yè)務網(wǎng)，是電信發(fā)展的方向。傳統(tǒng)語音業(yè)務將逐步轉(zhuǎn)移到以ip技術為核心的綜合業(yè)務上來，這是一個較長的過程?？偠?言 之 ，要實現(xiàn)一個統(tǒng)一的、低成本的、穩(wěn)定的而且是有效的voip基礎設施還有許多工作要做。第二章第二章 voip 通信系統(tǒng)設計通信系統(tǒng)設計2.1 系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)需求分析本系統(tǒng)設計的voip通信系統(tǒng)，其總體目標是，遵循當前主流的voip通信協(xié)議，設計一個簡單的voip通信系統(tǒng)，此系統(tǒng)包含服務器和終端兩個部分，同時終端又分終端與嵌入式終端之間都能夠?qū)崿F(xiàn)基本的文字和語音通信

22、，同時服務器能夠管理維護注冊和登錄的用戶，在這個實際系統(tǒng)的基礎上，研究voip的注冊登錄流程、呼叫協(xié)議:研究音頻采集和播放、音頻編解碼算法、實時網(wǎng)絡傳輸技術;研究數(shù)據(jù)庫技術、wr(交互式語音應答)技術;同時探索一些新的理論和實現(xiàn)方法，并嘗試實現(xiàn)通話記錄、電話本等附加功能。2.1.1 voip 通信系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸模型的選擇通信系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸模型的選擇現(xiàn)有的基于ip網(wǎng)絡進行及時通信的業(yè)務中，其網(wǎng)絡傳輸模型一般為以下兩種模式:cs(client-server)模式和p2p(peer- to-peer)模式.目前比較流行的及時信息im(instant messages)軟件基本都采用集中式的client-

23、server模式，如msn messenger、qq等。這種模式需要通過服務器對網(wǎng)內(nèi)的客戶終端進行信息集中存儲、通訊協(xié)調(diào)等。通過它可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢，將任務合理分配到client端和server端來實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開銷。雖然該模式需要人力和財力對中心服務器進行管理和維護，但其軟件控制過程簡單，用戶的連接只需要ip地址即可。pzp的技術相當于將每個客戶端都作為了服務器資源，從而在整個網(wǎng)絡中發(fā)揮作用。它與目前網(wǎng)絡中占據(jù)主導地位的cs模式的一個本質(zhì)區(qū)別是，整個網(wǎng)絡結構中不存在中心節(jié)點(或中心服務器)。也可以說每個結點即是client，也是server，即向別人提供服務，也從別人那里

24、享受服務.在p2p結構中，每一個節(jié)點(peer)大都同時具有信息消費者、信息提供者和信息通訊等三方面的功能。這樣也提高了通信服務對每個節(jié)點的軟硬件要求。voip通信系統(tǒng)的狀態(tài)控制信息(包括文字通信)數(shù)據(jù)量比較少，對網(wǎng)絡延遲也不是很敏感，但是其重要性高，不允許有包的丟失，所以需要高的可靠性。而對于實時的音頻媒體通信，其數(shù)據(jù)量很大，而且對延遲有很高的要求，但是其重要性不高，允許存在一定的丟包，而對通信的雙方在相互理解上不造成困難。通過對上面兩種網(wǎng)絡傳輸模型的比較，在本設計中我們采用兩者相結合的方法，該系統(tǒng)在傳遞狀態(tài)控制信令時采用cs模式，在兩客戶終端進行音頻媒體通信時采用p2p模式。通過試驗，還要

25、證明該系統(tǒng)是一個不僅適用于局域網(wǎng)，也適用于因特網(wǎng)的及時通信系統(tǒng)，能實現(xiàn)基于ip的兩個終端之間的語音和文字通信。2.1.2 編程語言和開發(fā)工其的選擇編程語言和開發(fā)工其的選擇開發(fā)語言可以選用面向?qū)ο蟮腸+語言，它的兼容性好，windows和linux下都能很好的支持，應用范圍廣，許多voip產(chǎn)品都是選用c+語言，代碼的重用性高。開發(fā)工具在windows下選用microsoft visual c+6.0，此集成開發(fā)環(huán)境提供了大量的mfc(microsoft foundation class)基礎類庫、應用程序向?qū)Ш涂梢暬馁Y源編輯器，能快速和高效的開發(fā)出windows應用程序，同時它也是很通用很成熟

26、的工具。在linux 操作系統(tǒng)下有多種gui用戶環(huán)境，例如kde/qt、gnome/gtk等.qt/embedded，是一個專門為嵌入式設備提供圖形用戶界面的應用框架和窗口系統(tǒng)，提供了豐富的窗口小部件(widgets)，并且還支持窗口部件的定制，因此它可以為用戶提供漂亮的圖形界面。它基于面向?qū)ο蟮脑O計思想，模塊化程度非常高，可重用性較好。此外qt還封裝了底層操作系統(tǒng)所提供的網(wǎng)絡和文件系統(tǒng)接口，簡化了應用軟件開發(fā)。qt 是kde等項目使用的gui支持庫，所以有許多基于qt的x window程序可以非常方便地移植到qt/embedded版本上。2.22.2 數(shù)據(jù)庫的選擇數(shù)據(jù)庫的選擇開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用，

27、選擇一個好的數(shù)據(jù)庫是非常重要的。目前，商品化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以關系型數(shù)據(jù)庫為主導產(chǎn)品，技術比較成熟。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)雖然技術先進，數(shù)據(jù)庫易于開發(fā)、維護，但尚未有成熟的產(chǎn)品。國際國內(nèi)的主導關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有sql server、oracle、sybase、informix和db2。下面從性能、安全性等幾個方面對這幾個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點進行比較分析。(1 )性能sql serve，老版本多用戶時性能不佳，新版本的性能有了明顯的改善，各項處理能力都有了明顯的提高。oracle，性能最高。sybase，性能較高，支持sum、ibm、hp、compsq和verits的集群設備的特性.d82

28、，適用于數(shù)據(jù)倉庫和在線事物處理，性能較高。(2) 可伸縮性,并行性sql server，新版本性能有了較大的改善，在microsoft advanced上有突出的表現(xiàn)，超過了他的主要竟爭對手。oracle，提供高可用性和高伸縮性的簇的解決方案。如果window nt不能滿足需要，用戶可以把數(shù)據(jù)庫移到unlx凡中，具有很好的伸縮性。sybase，新版本具有較好的并行性，速度快，對巨量數(shù)據(jù)無明顯影響，但是技術實現(xiàn)復雜，需要程序支持，伸縮性有限。db2，具有很好的并行性。db2把數(shù)據(jù)庫管理擴充到了并行的、多節(jié)點的環(huán)境。(3) 操作簡便性sql server，操作簡單，采用圖形界面.管理也很方便，而且

29、編程接口特別友好。oracle，操作較復雜，同時提供gui和命令行，在windows nt和unix，linux下操作相同。對數(shù)據(jù)庫管理人員要求較高。sybase，操作復雜，使用命令行操作，對數(shù)據(jù)庫管理人員要求較高。db2，操作簡單，同時提供gui和命令行，在windows nt和unix下操作相同。(4)開放性sql server，c/s結構，可以用ado，dao，olebd，odbc連接.windows9x系列產(chǎn)品是偏重于桌面應用，nt server適合各種大中小型型企業(yè)。在處理大數(shù)據(jù)量的關鍵業(yè)務時提供了較好的性能。oracle，能在所有主流平臺上運行。完全支持所有的工業(yè)標準。采用完全開放

30、策略。多層次網(wǎng)絡計算，支持多種工業(yè)標準，可以用odbc，jdbc，oc1等網(wǎng)絡客戶連接?？梢允箍蛻暨x擇最適合的解決方案。sybase，能在所有主流平臺上運行。db2，有較好的開放性，最適于海量數(shù)據(jù)?？缙脚_，多層結構，支持odbc，jdbc等客戶。(5) 易維護性和價格sql server，基于microsoft的一貫風格，sql server 的圖形管理界面帶來了明顯的易用性，微軟的數(shù)據(jù)庫管理員培訓進行的比較充分，可以輕松的找到很好的數(shù)據(jù)庫管理員，數(shù)據(jù)庫管理費用比較低，sql server 的價格也是很低的。oracle，從易維護性和價格體來說oracle。的價格是比較高的，管理比較復雜。因此

31、oracle的性能價格比在商用數(shù)據(jù)庫中是最好的。sybase的價格是比較低的，但是sybase的在企業(yè)和政府中的應用較少，很難找到經(jīng)驗豐富的管理員，運行管理費用較高。db2，價格高，管理員少，在中國的應用較少，運行管理費用都很高，適用于大型企業(yè)的數(shù)據(jù)倉庫應用。(6)數(shù)據(jù)庫二次開發(fā)sql server，數(shù)據(jù)庫的二次開發(fā)工具很多，包括visual c+,visual basic等開發(fā)工具，可以實現(xiàn)很好的windows應用，開發(fā)容易。oracle.，數(shù)據(jù)庫的二次開發(fā)工具很多，涵蓋了數(shù)據(jù)庫開發(fā)的各個階段，開發(fā)容易。sybase，開發(fā)工具較少，經(jīng)驗豐富的人員很少。db2，在國外巨型企業(yè)得到廣泛的應用，中

32、國的經(jīng)驗豐富的人員很少。voip通信系統(tǒng)需要有一個合適的數(shù)據(jù)庫，管理膨大的用戶群、系統(tǒng)消息、短信、通話記錄等數(shù)據(jù)，選擇的數(shù)據(jù)庫要滿足穩(wěn)定、安全、便于操作、易于管理，成本低，容易開發(fā)等要求。然而本設計并非商業(yè)用途，只是用于實現(xiàn)voip通信系統(tǒng)基本的功能，在此基礎上研究一些理論和算法，當然盡量使其接近商業(yè)軟件的性能和要求，這樣在此基礎上的研究將更有意義。經(jīng)過以上幾種主流數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的比較，根據(jù)voip通信系統(tǒng)的對數(shù)據(jù)庫的要求，可以選擇microsoft sqlserver數(shù)據(jù)庫作為后臺數(shù)據(jù)服務基礎。2.32.3 h.323h.323 系統(tǒng)的結構和組成部分系統(tǒng)的結構和組成部分h.233 ip 電話

33、系統(tǒng)主要建立在ip協(xié)議的網(wǎng)絡上，包括因特網(wǎng)、城域網(wǎng)絡、局域網(wǎng)絡等。h.323 ip電話系統(tǒng)一般包括網(wǎng)關、網(wǎng)守、ip電話終端、ip電話終端代理、計費認證中心、結算中心等多個方面，其結構如圖2-1所示。圖2-1 h.323ip電話系統(tǒng)結構(1 )網(wǎng)關ip 電話網(wǎng)關在h.323系統(tǒng)中主要放置在電路交換網(wǎng)絡與分組交換網(wǎng)絡之間，負責完成pstn、isdn、plmn(公共陸地移動網(wǎng))側(cè)的呼叫建立和釋放，以及ip 網(wǎng)絡側(cè)的呼叫建立和釋放:完成語音編碼和打包、回聲消除、靜音檢測并提供收端緩存等功能;完成語音編碼方式的轉(zhuǎn)換和信令協(xié)議的轉(zhuǎn)換:能夠在通話開始時采集計費信息，并在通話結束時或定期向網(wǎng)守傳送計費信息;能

34、夠自動識別語音、傳真業(yè)務;實現(xiàn)h.323，h.225、h.245、h.235、rtp、rtcp、中國一號等協(xié)議;能夠支持多種語音編碼;提供用戶交互信息和查詢;具有與網(wǎng)管系統(tǒng)的接口，完成配置、統(tǒng)計、故障查詢、告普等功能;網(wǎng)絡qos的測試。應該說網(wǎng)關是voip走向?qū)嶋H應用的關鍵設備，因為目前的絕大多數(shù)通信用戶均使用psin，即普通電話，并不是絕大部分人都有到家的ip網(wǎng)絡和終端設備，要讓多數(shù)人享受ip電話帶來的好處，必須面臨多數(shù)人只有傳統(tǒng)電話的現(xiàn)實，所以，在這種狀況下，網(wǎng)關變得非常的重要。(2)ip電話終端在分組網(wǎng)絡總能夠提供實時、雙向通信的節(jié)點設備。所有的終端都必須支持語音通信，視頻和數(shù)據(jù)通信是可

35、選的。h.323規(guī)定了不同的音頻、視頻或數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)的操作模式。所有的h.323終端還必須支持h.245標準.(3)計費/認證中心負責接收計費采樣點采集的用戶計費信息，根據(jù)費率生成計費帳單，接受網(wǎng)守發(fā)起的用戶接入認證請求，對用戶使用ip電話的權限進行認證并支持卡號用戶的漫游認證。2.42.4 voipvoip 網(wǎng)絡通信技術網(wǎng)絡通信技術ip 電話業(yè)務是基于計算機網(wǎng)絡通信發(fā)展而來的，計算機網(wǎng)絡所采用的協(xié)議直接關系到網(wǎng)絡的互通信共和傳輸性能，網(wǎng)絡標準化最重要的部分。目前網(wǎng)絡協(xié)議采用了一個重要概念 分層來規(guī)劃實現(xiàn)的。如國際標準化組織(is0)規(guī)定的計算機網(wǎng)絡開發(fā)系統(tǒng)(osi)七層協(xié)議結構。該協(xié)議把網(wǎng)絡

36、從上至下依次分為應用層、表示層、會話層、運輸層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，把一個網(wǎng)絡通信過程的各個任務功能分配給各層來實現(xiàn)，層與層之間通過歸規(guī)范的“層間原語”來交換信息，每一層通過層間原語，即為上層提供服務，又請求調(diào)用下層的服務。這種分層的結構，明確了各層的功能任務，具有良好的靈活性和可擴充性。如需要新的服務，只需要在相應層改動或增加新的層次，而無需修改整個體系結構。0s1參考模型的分層結構思想和設計原則已被一致認同，有關術語也被廣泛采用，但因為其模型層次太多，結構復雜，一些設計的服務在實際應用中顯的冗余。在實際的計算機網(wǎng)絡中采用的是tcp/ip參考模型。圖2-2 tcp/ip體系tcp/i

37、p 參考模型僅為4層，如圖2-2所示。(l) 網(wǎng)絡接口層是tcp/ip協(xié)議最底層，解決不同類型主機如何接入網(wǎng)絡的問題，主要是從上層接收ip數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，或從接收的物理幀中抽取ip數(shù)據(jù)包交ip層處理。具體實現(xiàn)取決于接入的網(wǎng)絡類型，如x25、lan等。(2) 網(wǎng)際層(ip)負責處理相鄰計算機之間的通信.它通過定義網(wǎng)間統(tǒng)一的網(wǎng)絡層協(xié)議，來解決分組如何穿越多個不同性質(zhì)網(wǎng)絡的路由問題。就是著名ip協(xié)議。(3) 傳輸層用于支持發(fā)端主機和目的主機間的端到端通信。因特網(wǎng)定義了兩個傳輸層所采用的協(xié)議。一為傳輸控制協(xié)議(tcp)，是面向連接的支持可靠數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，具有檢錯和重發(fā)功能，主要用于數(shù)據(jù)、信令等要求高可

38、靠性的應用。另一個稱為用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議(udp)，是一個不可靠無連接服務，提供盡力而為服務。(4) 應用層用于向用戶提供一組常用的應用程序.主要應用有遠程終端(telnet)、文件傳輸(ftp)、域名服務(dns)等。2.52.5 系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)的原理框圖如圖2-3所示。終端a與終端b既可以是pc 終端也可以是嵌入式終端。服務器的數(shù)據(jù)庫里存儲有用戶的注冊信息、系統(tǒng)消息、計費信息和待發(fā)送的短消息等，服務器能對所注冊和登錄的用戶進行管理和維護，比如說添加、刪除用戶，修改用戶資料，給用戶充值等，并實時的顯示注冊的總?cè)藬?shù)和當前登陸的用戶總數(shù)。用戶通過終端以tcp方式登錄到服務器，終端之間的

39、短信通信通過服務器轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送和接收的短消息存儲在終端本地磁盤。終端之間通話時，先經(jīng)過服務器建立連接，然后語音數(shù)據(jù)在兩個終端之間以udp方式通信，同時服務器保存詳細的通話記錄和計費信息。圖2-3系統(tǒng)原理框圖第三章第三章 方案設計方案設計是在網(wǎng)關設備上改進現(xiàn)有的技術模式，使 voip 的數(shù)據(jù)包更適合 internet網(wǎng)絡的傳輸，并為下一步路由點的 diffserv 處理作準備。在路由點上作 udp數(shù)據(jù)包“diffserv 的確?！眰鬏?。3.1 由由 atm 技術形成數(shù)據(jù)載荷分組的方式技術形成數(shù)據(jù)載荷分組的方式當出現(xiàn)大約 32ms-64ms 的流量丟失時，對 g.711 流量而言，會造成語音的間斷，

40、因為這意味著語音音素的丟失。另一方面，當出現(xiàn)大約 4ms - 16ms 的信元丟失時不會引起注意，也不會影響收聽者的接收。在本方案中也采用atm 網(wǎng)絡的 aal 2 方式的固定大小語音包，在網(wǎng)關設備上事先做好數(shù)據(jù)流的整形。根據(jù)壓縮后ip/udp/rtp 包頭的大小(9 字節(jié))，確定語音包大?。?0 字節(jié)）。加壓縮報頭大小共19 字節(jié)，比原60 字節(jié)減小41 字節(jié)，其中語音包減小10 字節(jié)。3.23.2 rtprtp 連接中攜帶載荷類型連接中攜帶載荷類型rtcp 發(fā)送和接收報告可能僅描述每個ssrc 的計時和系列號空間，而不攜帶載荷類型段。rtp 混合器不能將不兼容媒體流合并成一個流。rtp 中

41、，區(qū)分由定義rtp 連接的目的傳輸?shù)刂罚ňW(wǎng)絡地址與端口號）提供。例如，對音頻和視頻單獨編碼的遠程會議，每個媒介被攜帶在單獨rtp 連接中，具有相同的目的傳輸?shù)刂?。目標不在將音頻和視頻放在同一rtp 連接中，而根據(jù)ssrc 段載荷類型進行多路分解。而且根據(jù) pt 域內(nèi)的函數(shù)值可以分辨包中的凈荷類型，是多媒體伴音或多媒體視頻。3.33.3 ip/udp/rtpip/udp/rtp 數(shù)據(jù)包頭的壓縮數(shù)據(jù)包頭的壓縮ip/udp/rtp 初始報頭如圖31，在rtp 頭中，作為特定環(huán)境標識的一部分，給定的環(huán)境的ssrc 標識符是恒定不變的。對大多數(shù)包而言，只有順序號和時間戳是因包而異的。如果沒有包丟失或者亂

42、序，順序號應按步進值1 逐包改變，且只有接收端用來重組包順序時有用，所以在本方案中不需要傳送。對音頻包，本方案由于采用語音對采樣激活機制，所以每包各異，需要傳送。多媒體數(shù)據(jù)包，對伴音部分與普通音頻包相同。 對于視頻，時間戳在每幀的第一個包是發(fā)生改變，而在后面該幀的其它包中保持不變。如果每個視頻幀只占據(jù)一個包，且視頻幀按照恒定的速率產(chǎn)生，則幀與幀之間時間戳的變化也是恒定的。注意到每當這種情況出現(xiàn)，順序號和時間戳字段的二次差分均為0，所以下一個包頭的相應字段值可通過前一個未壓縮包頭的該字段加上存在會話環(huán)境一次差分值得到。當二次差分不為0 時，變化量通常也要遠小于字段中所有位的數(shù)目，所以可通過對新的

43、一次差分進行編碼，并傳輸該編碼來達到壓縮的目的，不用傳輸絕對值。但在本方案中為使格式統(tǒng)一、計算簡單，對時間戳字段還是需要傳送。 在路由器中建立 ip/udp/rtp 包頭的緩存區(qū)，存儲會話環(huán)境, 并建立不同會話的數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點地址字段，存儲數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點地址。 路由器用發(fā)送來的壓縮頭中 cid 字段直接在存儲的會話環(huán)境列表中來進行檢索。d、m 和一次差分值字段在接收端終點才用到，pt、時間戳、tos 字段在路由策略中要用到， cid 字段在路由路徑調(diào)度中要用到。這些變化字段和常用字段都在壓縮報頭中傳送。壓縮后的ip/udp/rtp包頭如圖 3-2。3.4 路徑方案路徑方案采用 atm

44、方式的虛擬實電路方式，計算最佳路徑，并盡可能使用同一路徑，使各數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡上的時延相等。到達順序保持不變。在路由器中建立針對每數(shù)據(jù)包的報頭緩存中建立路徑指示區(qū)，確定下一跳的路由地址。會話的返回數(shù)據(jù)包也按相同路徑反向傳送。3.5rtcp 協(xié)議的應用協(xié)議的應用在網(wǎng)關上分析 rtcp 報告中的發(fā)送方的數(shù)據(jù)包數(shù)、累計包損（在網(wǎng)關上把是延過大丟棄的包當成包損處理）。當發(fā)送方的數(shù)據(jù)包數(shù)大于5個，并且累計包損大于2個，對路由器發(fā)出改換路徑的操作指令。把 ip/udp/rtp 壓縮頭中的rerouter 6 位置為 010101（路徑可用為 101010 ）。3.6 路由器的處理通道路由器的處理通道在路由器中

45、建立udp、rtp 通道和tcp 通道，雙通道對不同包分別同時處理。對不同包給與不同的diffserv 具有較強的針對性，而且雙通道同時處理還可加快處理速度。在數(shù)據(jù)流入口建立 tcp 分類處理器，把不同的數(shù)據(jù)包分別送入udp、rtp 包處理通道和 tcp 包處理通道。在數(shù)據(jù)流出口建立udp、rtp 通道和tcp 通道共用的發(fā)送處理器，為發(fā)送包提供路徑服務，并且對各隊列中的包根據(jù)隊列優(yōu)先級分別處理。路由處理模塊核心單元，圖 3-33.73.7 路由器中路由器中 tcptcp 包處理包處理模塊結構見圖 31 中 tcp 模塊架構部分。red 算法通過檢測路由器的隊列長度,一旦發(fā)現(xiàn)隊列長度超過一定限

46、制就認為有擁塞的可能,通過丟包或者設置 ip 報頭的 ecn 標志位通知源端降低發(fā)送速度, 源端減少擁塞窗口大小, 以減少進入網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流量, 避免了更多的包丟失并避免隊列完全滿而崩潰，進而發(fā)生全局同步現(xiàn)象。同時監(jiān)測 udp/rtp 包發(fā)送隊列的長度，決定 tcp 的數(shù)據(jù)流量。如果所有隊列的容量達到 1/4（包括當 udp/rtp 隊列達 1/4 ）時被激活, 隨著容量增加到3/4包丟失的概率逐漸增加, 在 3/4 點之后（包括當 udp/rtp 隊列達 2/4 ）,所有的 tcp 包全部丟失。 所以全局 red 可以監(jiān)控所有隊列的容量, 并在 tcp分類器看到 red 包之前隨機丟包。udp

47、/rtp 預處理器程序流程，見圖 34。3.73.71 1 優(yōu)先級處理器優(yōu)先級處理器根據(jù) tos 判斷包的 ip 優(yōu)先級，送入相應級別的udp/rtp 包發(fā)送隊列。同時根據(jù)時間戳判斷包的延時程度，對于緊急的包作升級處理，送入更高一級別的udp/rtp 包發(fā)送隊列。ip 優(yōu)先級 5：送入 高 級的udp/rtp 包發(fā)送隊列。ip 優(yōu)先級 4、3：送入 中 級的udp/rtp 包發(fā)送隊列。ip 優(yōu)先級 2、1、0：送入 低 級的udp/rtp 包發(fā)送隊列。優(yōu)先級處理器程序流程，見圖 3 - 5 。3.73.72 2 發(fā)送處理器發(fā)送處理器對首次發(fā)送的不同會話的數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點 ip 地址，按照已確定的包頭緩存表的位置存入相應的字段。后面發(fā)送相同會話的數(shù)據(jù)包時，發(fā)送處理器讀取包頭緩存表相應的字段作為下一跳節(jié)點地址，保持相同的路由路徑，保持相同的數(shù)據(jù)包到達接收端的延時，減少抖動發(fā)生。如 ip/udp/rtp 壓縮頭中 rerouter的 6 位已置為 010101 ，則刪除報頭緩存內(nèi)的路由下一跳地址，可以讓路由器重新計算下一跳節(jié)點