VoIP網絡電話實現(xiàn)原理及關鍵技術

1、voip網絡電話實現(xiàn)原理及關鍵技術日期：2007年12月1 votp的基本原理與實現(xiàn)形式tp屯話系統(tǒng)把普通電話的模擬信號轉換成計算機口j聯(lián)入因特網傳送的ip數(shù)據(jù) 包，同時也將收到的ip數(shù)據(jù)包轉換成聲咅的模擬電信號。經過ip電話系統(tǒng)的轉 換及壓縮處理，每個普通電話傳輸速率約占用8-llkbit/s帶寬，因此在與普通 電信網同樣使用傳輸速率為64kbit/s的帶寬時，ip電話數(shù)是原來的5-8倍。voip 的核心與關鍵設備是ip電話網關。ip電話網關具有路由管理功能，它把各地區(qū) 屯話區(qū)號映射為相應的地區(qū)網關ip地址。這些信息存放在一個數(shù)據(jù)庫中，有關 處理軟件完成呼叫處理、數(shù)字語咅打包、路由管理等功能

2、。在用戶撥打ip電話 時，1p電話網關根據(jù)電話區(qū)號數(shù)據(jù)庫資料，確定相應網關的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)包經因特 網到達口的地ip電話網關。對于因特網未延伸到或暫吋未設立網關的地區(qū)，可 設置路曲，曲最近的網關通過長途電話網轉接，實現(xiàn)通信業(yè)務?？谇皏oip系統(tǒng)一般由ip電話終端、網關(gateway)、網守(gatekeeper)、 網管系統(tǒng)、計費系統(tǒng)等兒部分組成。1p電話終端包描傳統(tǒng)的語音電話機、pc、 ip電話機，也可以是集語咅、數(shù)據(jù)和圖象于一體的多媒體業(yè)務終端。由于不同 種類的終端產生的數(shù)據(jù)源結構是不同的，要在同一個網絡上傳輸，這就

3、耍rfl網關 或者是通過一個適配器進行數(shù)據(jù)轉換，形成統(tǒng)一的ip數(shù)據(jù)包。ip電話網關提供 ip網絡和電話網z間的接口，用戶通過pstn本地環(huán)路連接到ip網絡的網關， 網關負責把模擬信號轉換為數(shù)字信號并壓縮打包，成為可以在因特網上傳輸?shù)?ip分組語咅信號，然后通過因特網傳送到被叫用戶的網關端，由被叫端的網關 對ip數(shù)據(jù)包進行解包、解壓和解碼，還原為可被識別的模擬語咅信號，再通過 pstn傳到被叫方的終端。這樣，就完成了一個完整的電話到電話的ip電話的通 信過程。網守實際上是ip電話網的智能集線器，是整個系統(tǒng)的服務平臺，負責 系統(tǒng)的管理、配置和維護。網守提供的功能有撥號方案管理、安全性管理、集屮 帳

4、務管理、數(shù)據(jù)庫管理和備份、網絡管理等等。網管系統(tǒng)的功能是管理整個ip 屯話系統(tǒng)，包括設備的控制及配置，數(shù)據(jù)配給，撥號方案管理及負載均衡、遠程 監(jiān)控等。計費系統(tǒng)的功能是對用戶的呼叫進行費用計算，并提供相應的單據(jù)和統(tǒng) 計報表。計費系統(tǒng)可以由ip電話系統(tǒng)制造商提供，也可以由第三方制作，但此 時需1p電話系統(tǒng)制造商提供其軟件數(shù)據(jù)接口。在實現(xiàn)方式上，voip有電話機到電話機、電話機到pc、pc到電話機和pc到pc 等4種方式。最初voip方式主要是pc到pc,利用ip地址進行呼叫,通過語音 壓縮、打包傳送方式，實現(xiàn)因特網上pc機間的實時話音傳送，話音壓縮、編解 碼和打包均通過pc上的處理器、聲卡、網卡等

5、硬件資源完成，這種方式和公用 電話通信冇很大的差異，月限定在因特網內，所以冇很大的局限性。電話到電話 即普通電話經過電話交換機連到ip電話網關，用電話號碼穿過ip網進行呼叫， 發(fā)送端網關鑒別主叫用戶，翻譯電話號碼/網關ip地址，發(fā)起ip電話呼叫，連 接到最靠近被叫的網關，并完成話音編碼和打包，接收端網關實現(xiàn)拆包、解碼和 連接被叫。對于電話到pc或是pc到電話的情況，是由網關來完成1p地址和電 話號碼的對應和翻譯，以及話音編解碼和打包。2 voip的關鍵技術傳統(tǒng)的ip網絡主要是用來傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務，采用的是盡力而為的、無連接的技術, 因此沒有服務質量保證，存在分組丟失、失序到達和時延抖動等情況。數(shù)據(jù)

6、業(yè)務 對此要求不高，但話咅屬于實時業(yè)務，對時序、時延等有嚴格的要求。因此必須 采取特殊措施來保障一定的業(yè)務質量。voip的關鍵技術包括信令技術、編碼技 術、實時傳輸技術、服務質量(q0s)保證技術、以及網絡傳輸技術等。2. 1信令技術信令技術保證電話呼叫的順利實現(xiàn)和話音質量，目前被廣泛接受的voip控制信 令體系包括itu-t的h.323系列(華為公司產品采用)和ietf的會話初始化協(xié) 議 sipoitu的h. 323系列建議定義了在無業(yè)務質量保證的因特網或其它分組網絡上多媒 體通信的協(xié)議及其規(guī)程。h. 323標準是局域網、廣域網、intranet和internet 上的多媒體提供技術基礎保障

7、。h. 323是ttu-t有關多媒體通信的一個協(xié)議集， 包括用于isnd的h. 320,用于b-isdn的ii. 321和用于pstn終端的ii. 324等建 議。其編碼機制，協(xié)議范圍和基本操作類似于isdn的q. 931信令i辦議的簡化版 本，并采用了比較傳統(tǒng)的電路交換的方法。相關的協(xié)議包描用于控制的h. 245, 用于建立連接的h. 225,用于大型會議的h. 332,用于補充業(yè)務的h.450. 1、 h. 450. 2和h. 450.3,有關安全的h. 235,與電路交換業(yè)務互操作的h. 246等。ii. 323提供設備z間、高層應用z間和提供商z間的互操作性。它不依賴于網絡 結構，獨立

8、于操作系統(tǒng)和碩件平臺，支持多點功能、組播和帶寬管理。h. 323具 備相當?shù)撵`活性，支持包含不同功能的節(jié)點之間的會議和不同網絡之間的會議。 h. 323建議的多媒體會議系統(tǒng)屮的信息流包括音頻、視頻、數(shù)據(jù)和控制信息。信 息流采用h. 225建議方式來打包和傳送。ii. 323呼叫建立過程涉及到三種信令：ras (rcgistrationadmissionstatus)信 令，h.225呼叫信令和h. 245控制信令。ras信令用來完成終端與網守z間的登記注冊、授權許可、帶寬改變、狀態(tài)和脫 離解除等過程；h. 225呼叫信令用來建立兩個終端之間的連接，這個信令使用q. 931消息來控制 呼叫的建立

9、和拆除，當系統(tǒng)中沒有網守時，呼叫信令信道在呼叫涉及的兩個終端 z間打開；當系統(tǒng)屮包括一個網守時，由網守決定在終端與網守z間或是在兩個 終端之間開辟呼叫信令信道；h. 245控制信令用來傳送終端到終端的控制消息，包括主從判別、能力交換、打 開和關閉邏輯信道、模式參數(shù)請求、流控消息和通用命令與指令等。h.245控制 信令信道建立于兩個終端z間，或是一個終端與一個網守z間。此外，h. 323不支持多點發(fā)送(multicast)議，只能釆用多點控制單元(mcu) 構成多點會議，因而同時只能支持有限的多點用戶。h.323也不支持呼叫轉移， 且建立呼叫的吋間比較長。2. 2編碼技術話音壓縮編碼技術是tp電

10、話技術的一個重要組成部分。目前，主要的編碼技術 有itu-t定義的g. 729、g. 723等。其中g. 729可將經過采樣的64kbit/s話咅以 幾乎不失真的質量壓縮至8kbit/so由于在分組交換網絡屮，業(yè)務質量不能得到 很好保證，因而需要話音的編碼具有一定的靈活性，即編碼速率、編碼尺度的可 變可適應性。g. 729原來是8kbit/s的話音編碼標準，現(xiàn)在的工作范圍擴展至 6. 4-11.8kbit/s，話音質量也在此范圍內有一定的變化,但即使是64kbit/s, 話咅質量也還不錯，因而很適合在voip系統(tǒng)中使用。g. 723. 1采用5. 3/6. 3kbit/s 雙速率話音編碼，其話

11、音質量好，但是處理時延較大，它是目前已標準化的最低 速率的話音編碼算法。此外，靜音檢測技術和冋聲消除技術也是voip'ih-分關鍵的技術。靜音檢測技 術可有效剔除靜默信號，從而使話音信號的占用帶寬進一步降低到3. 5kbit/s 左右；回蘆消除技術主要利用數(shù)字濾波器技術來消除對通話質量影響很大回芮干 擾，保證通話質量。這點在時延相對較大的1p分組網絡屮尤為重要。2. 3實時傳輸技術實吋傳輸技術主要是采用實吋傳輸協(xié)議rtpo rtp是提供端到端的包括音頻在內 的實時數(shù)據(jù)傳送的協(xié)議。rtp包括數(shù)據(jù)和控制兩部分，后者叫rtcpo rtp提供 了時間標簽和控制不同數(shù)據(jù)流同步特性的機制，可以讓接收端重組發(fā)送端的數(shù)據(jù) 包，可以提供接收端到多點發(fā)送組的服務質量包饋。2. 4q0s保障技術voip中主要采用資源預留協(xié)議(rsvp)以及進行服務質量監(jiān)控的實時傳輸控制 協(xié)議rtcp來避免網絡擁塞，保障通話質量。2. 5網絡傳輸技術voip屮網絡傳輸技術主要是tcp和udp,此外述包括網關互聯(lián)技術、路由選擇技 術、網絡管理技術以及安全認證和計費技術等。由于實時傳輸協(xié)議rtp提供具有 實吋特征的、端到端的數(shù)據(jù)