第5章 VoIP通信原理

第5章VoIP通信原理

5.1VoIP通信原理

5.2

IP電話與傳統(tǒng)電話的比較5.3VoIP體系結(jié)構(gòu)5.4VoIP系統(tǒng)組成

5.5VoIP基本業(yè)務(wù)

2024/2/2815.1VoIP通信原理

5.1VoIP通信原理

5.1.1VoIP通信概述

5.1.2分組交換原理

5.1.3

VoIP實(shí)現(xiàn)方法5.1.1VoIP通信概述

Internet是由眾多不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組成的，遍布世界各地，使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議來(lái)相互通信和交換數(shù)據(jù)。TCP/IP協(xié)議將要傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分組排隊(duì)發(fā)送，每個(gè)分組均包含地址及數(shù)據(jù)重組信息，確保數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)包交換正確無(wú)誤。

2024/2/282Internet上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信的簡(jiǎn)單原理如圖:ISPISPInternet圖5-1Internet語(yǔ)音通信原理

2024/2/283Internet語(yǔ)音通信特點(diǎn)：通信雙方不需要進(jìn)行鏈路建立的初始化過(guò)程，可以隨時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。Internet內(nèi)所有路由都是共享的，聯(lián)入Internet網(wǎng)的計(jì)算機(jī)均不獨(dú)占路由。由于數(shù)據(jù)包需要排隊(duì)傳輸，會(huì)產(chǎn)生時(shí)延。用戶計(jì)算機(jī)至ISP的通信通過(guò)公眾電話(PSTN)，所以仍然會(huì)獨(dú)占該段通信路由。IP電話的通信原理與Internet數(shù)據(jù)通信原理區(qū)別在于要考慮和PSTN的連接，存在著鏈路建立和控制方面的問(wèn)題。2024/2/2845.1.2分組交換原理

IP電話網(wǎng)絡(luò)是基于分組交換體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng),分組交換仍舊采用了報(bào)文交換的“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”方式，把報(bào)文截成許多比較短的、被規(guī)格化了的“分組(packet)”進(jìn)行交換和傳輸?！胺纸M”進(jìn)入交換機(jī)后，只在主存儲(chǔ)器中停留很短的時(shí)間，進(jìn)行排隊(duì)和處理，一旦確定了新的路由，就很快輸出到下一個(gè)交換機(jī)或用戶終端。2024/2/285分組交換的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)為用戶提供了不同速率、不同代碼、不同同步方式、不同通信控制規(guī)程的數(shù)據(jù)終端之間能夠相互通信的靈活的通信環(huán)境。(2)信息傳輸時(shí)延較小，變化范圍不大。

(3)實(shí)現(xiàn)線路的動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，通信線路的利用率很高。

2024/2/286(4)

可靠性高。每個(gè)分組可獨(dú)立地進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，“分組”還可以自動(dòng)地選擇一條路由以避開(kāi)網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)。

(5)

經(jīng)濟(jì)性好。信息以“分組”為單位在交換機(jī)中存儲(chǔ)和處理，不要求交換機(jī)有很大的存儲(chǔ)容量；此外，分組交換網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制和管理中心(NCC)對(duì)網(wǎng)內(nèi)設(shè)備實(shí)行比較集中的控制和維護(hù)管理，節(jié)省維護(hù)管理費(fèi)用。2024/2/287分組交換的主要缺點(diǎn)是：(1)

由于網(wǎng)絡(luò)附加的傳輸信息很多，長(zhǎng)報(bào)文通信的傳輸效率比較低。

(2)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。分組交換機(jī)要對(duì)各種類型的“分組”進(jìn)行分析處理，提供路由，自動(dòng)進(jìn)行路由調(diào)整，并為用戶提供速率、代碼和規(guī)程的變換，為網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理提供必要的報(bào)告信息等，要求交換機(jī)要有較高的處理能力。2024/2/2885.1.3VoIP實(shí)現(xiàn)方法

1．PC-to-PC

這是初期采用的一種方式，它以多媒體技術(shù)為基礎(chǔ)，建立在網(wǎng)對(duì)網(wǎng)的架構(gòu)上，在技術(shù)上較容易實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于用戶的要求比較高。通話雙方的計(jì)算機(jī)均須登錄到網(wǎng)絡(luò)上，還要有全雙工聲卡、話筒等多媒體設(shè)備，并安裝相同的電話軟件。早期的InternetPhone，就是此類產(chǎn)品的一個(gè)代表。2024/2/2892．PC-to-Phone

作為主叫方的計(jì)算機(jī)必須上網(wǎng)，而被叫方使用普通電話機(jī)即可。通話時(shí)，主叫方登錄到與對(duì)方電話網(wǎng)相連的IP電話網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。主叫方的呼叫信號(hào)通過(guò)Internet到達(dá)服務(wù)器后，自動(dòng)轉(zhuǎn)接到被叫方的電話上。Net2Phone便是此類產(chǎn)品的代表。2024/2/28103．Phone-to-Phone

這種產(chǎn)品種類很多，實(shí)際性能差別也很大。大致可分三種類型。

⑴雙方電話各配置一個(gè)類似于Modem的設(shè)備，通話雙方通過(guò)它登錄到因特網(wǎng)上，每次通話只需簡(jiǎn)單的操作便能像普通電話一樣進(jìn)行交談。

⑵兩端都沒(méi)有計(jì)算機(jī)與電話連接，而是通過(guò)稱為“橋接器”的設(shè)備進(jìn)行通話。⑶利用IP電話網(wǎng)關(guān)服務(wù)器進(jìn)行通話。網(wǎng)關(guān)服務(wù)器一端與Internet相連，另一端與當(dāng)?shù)氐墓秒娫捑W(wǎng)（PSTN）相連。2024/2/2811圖5-2傳統(tǒng)電話與IP電話系統(tǒng)框圖電話電話電話電話電話電話電話電話IP網(wǎng)關(guān)服務(wù)器PSTNPSTNInternetPSTNPSTN長(zhǎng)途傳輸IP網(wǎng)關(guān)服務(wù)器2024/2/28125.2IP電話與傳統(tǒng)電話的比較

5.2.1工作方式比較

5.2.2電路交換原理

5.2.3交換方式比較1．IP電話

IP電話是將模擬語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼壓縮后，按一定的打包規(guī)則將壓縮幀轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)包，通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行傳輸；在目的地經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)解壓、數(shù)模轉(zhuǎn)換復(fù)原成話音，從而達(dá)到語(yǔ)音通信的目的。5.2.1工作方式比較2024/2/2813IP電話具有下列特點(diǎn)：

⑴使用壓縮算法處理語(yǔ)音信號(hào)以減少其占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。⑵經(jīng)過(guò)編碼、壓縮處理后的語(yǔ)音信號(hào)以數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行傳送。⑶語(yǔ)音業(yè)務(wù)可以容忍少量的數(shù)據(jù)丟失，同時(shí)考慮到語(yǔ)音的實(shí)時(shí)性，不需要重新傳輸。⑷在國(guó)際電信聯(lián)盟ITU-T推薦的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN編號(hào)規(guī)則E.164或已用的其他編號(hào)規(guī)則與IP地址之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的地址轉(zhuǎn)換功能。2024/2/28142．傳統(tǒng)電話傳統(tǒng)的電話是通過(guò)電路交換網(wǎng)，采用基于連接的電路方式來(lái)傳輸語(yǔ)音信息的。一個(gè)可能的通話流程大致如下：⑴主叫摘機(jī)；⑵交換機(jī)給主叫送撥號(hào)音；⑶主叫撥被叫號(hào)碼；

2024/2/2815

⑷電路建立；⑸被叫電路響鈴，主叫聽(tīng)到回鈴聲；⑹被叫摘機(jī)，開(kāi)始通話，交換機(jī)開(kāi)始計(jì)費(fèi)；⑺主叫或被叫掛機(jī)；⑻交換機(jī)將電路拆除并停止計(jì)費(fèi)。2024/2/28165.2.2電路交換原理

眾所周知，傳統(tǒng)的電話是基于電路交換原理進(jìn)行工作的。普通的電信網(wǎng)，包括我們所熟悉的PSTN、GSM、TACS等，都是采用電路交換的形式。PSTNPSTNPSTN圖5-3電路交換的原理圖2024/2/2817電路交換具備以下特征：

（1）任何一次通信，兩端之間必須獨(dú)占一條路由。（2）占用此路由直到通話結(jié)束(或通信終止)，在此過(guò)程中其他通信無(wú)法再用。（3）電路接通之后，交換機(jī)的控制電路不再干預(yù)數(shù)據(jù)傳輸，為用戶提供了一條透明通路。2024/2/2818電路交換的優(yōu)點(diǎn)：

（1）信息傳輸?shù)臅r(shí)延??；而且對(duì)一次接續(xù)來(lái)說(shuō)，傳輸時(shí)延固定不變。（2）信息傳輸效率比較高。（3）信息的編碼方法和信息格式不受限制。2024/2/2819電路交換的缺點(diǎn)：

（1）電路的接續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)通信的數(shù)據(jù)報(bào)文較短時(shí)，信息傳輸?shù)膶?shí)際通信效率低。（2）電路（特別是傳輸中繼線）利用率低。（3）限制了各種不同速率、不同編碼格式、不同通信規(guī)程的用戶終端之間的通信。（4）電路交換方式必須在通信雙方連通數(shù)據(jù)鏈路之后才能傳送信息，這種交換方式存在呼損，即可能出現(xiàn)由于被叫方設(shè)備忙或交換網(wǎng)負(fù)載過(guò)重而叫不通的現(xiàn)象。2024/2/28205.2.3交換方式比較目前，在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域有三種基本的交換方式：電路交換、報(bào)文交換和分組交換。IP電話是基于分組交換的原理之上的，而傳統(tǒng)的電話網(wǎng)是建立在電路交換的基礎(chǔ)上的。電路交換分組交換專用公共標(biāo)準(zhǔn)封閉式開(kāi)放式系統(tǒng)不靈活靈活單獨(dú)運(yùn)作合作伙伴極為昂貴價(jià)格低廉速度較慢Internet傳輸速度表5-1：兩種交換技術(shù)的特點(diǎn)2024/2/2821

項(xiàng)目

電路交換分組交換接續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),平均為15s較短,虛電路連接一般小于1s信息傳輸延遲短,偏差較小,通常在ms級(jí)短,偏差大，一般低于200ms數(shù)據(jù)傳輸可靠性一般為10-7高達(dá)10-11對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)載的反應(yīng)拒絕接受呼叫（呼損）減少輸入信息流量（流量控制），延遲增大信號(hào)傳輸?shù)摹巴该鳌毙杂袩o(wú)異種終端之間的互通不可可多點(diǎn)通信(如報(bào)文廣播)不可可電路利用率低高交換機(jī)的費(fèi)用一般較便宜較高實(shí)時(shí)會(huì)話業(yè)務(wù)適用適用表5-2兩種交換方式技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比2024/2/28225.2.4關(guān)鍵技術(shù)比較

1．信令比較

(1)PSIN的信令

在PSTN中，完成一次電話的通話需要建立多種形式的信令。首先，提起電話時(shí)系統(tǒng)向交換機(jī)發(fā)送一個(gè)“摘機(jī)”信號(hào)，交換機(jī)就會(huì)發(fā)撥號(hào)音進(jìn)行響應(yīng)；然后，電話向交換機(jī)傳送撥號(hào)數(shù)字，即被叫號(hào)碼或者相關(guān)的數(shù)字信息；交換機(jī)收到來(lái)自電話的撥號(hào)數(shù)字后，開(kāi)始進(jìn)行相應(yīng)的處理。2024/2/2823(2)IP電話信令

一、外部信令

IP電話網(wǎng)的外部信令支持如下幾種信令方式：

a)標(biāo)準(zhǔn)雙音多頻(DTMF)或脈沖模擬信令；

b)數(shù)字帶內(nèi)信令，用于T1/E1數(shù)字中繼線；

c)模擬通信線路信令，大多用于4路模擬中繼線

d)數(shù)字帶外信令；

e)七號(hào)信令，用于連接電話和請(qǐng)求特殊服務(wù)。2024/2/2824二.內(nèi)部信令

內(nèi)部信令提供兩種功能：連接控制，呼叫處理。連接控制信令用于網(wǎng)關(guān)之間的聯(lián)系或建立通道以傳輸分組語(yǔ)音；呼叫處理是在網(wǎng)關(guān)之間發(fā)送呼叫狀態(tài)，如振鈴、忙音等。

2024/2/28252．尋址比較

在IP網(wǎng)絡(luò)中，采用TCP/IP的尋址規(guī)則和協(xié)議，而后者主要包括以下兩個(gè)方面：(1)地址解析

地址解析，是指在特定的設(shè)備處(例如路由器、網(wǎng)關(guān)、DNS服務(wù)器等)

，將IP數(shù)據(jù)包內(nèi)的地址信息解釋成可以識(shí)別和處理的地址，然后交由尋址設(shè)備進(jìn)行路由尋找。

(2)地址簡(jiǎn)化

地址簡(jiǎn)化是指將復(fù)雜的物理地址抽象為可以簡(jiǎn)單識(shí)別和處理的邏輯地址的過(guò)程。2024/2/2826(3)．路由

傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)的路由與編號(hào)規(guī)則和線路密切相關(guān)，用于建立從源節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的通話。IP電話網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議具有豐富的功能，它們使語(yǔ)音業(yè)務(wù)能夠利用IP網(wǎng)絡(luò)的自校正功能，諸如策略路由和訪問(wèn)列表等功能，為語(yǔ)音業(yè)務(wù)提供復(fù)雜、安全的路由方案。(4)．延遲

在PSTN語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)中，距離是導(dǎo)致延遲的主要因素。而在缺乏QoS保證的IP電話網(wǎng)絡(luò)中，由于IP業(yè)務(wù)遵循“盡力服務(wù)”的原則，即“先來(lái)先服務(wù)”，所以容易出現(xiàn)較大的延遲和時(shí)延抖動(dòng)，這是IP電話亟待解決的重要問(wèn)題之一。2024/2/28275.3VoIP體系結(jié)構(gòu)5.3.1通信過(guò)程

IP電話系統(tǒng)把來(lái)自普通電話的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可接入Intemet傳送的數(shù)據(jù)包，同時(shí)將收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)送到電話。經(jīng)過(guò)IP電話系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換及壓縮處理，每個(gè)普通電話傳輸速率約占用8-11Kbit/s.5.3VoIP體系結(jié)構(gòu)5.3.1通信過(guò)程5.3.2互連互通5.3.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議5.3.4體系結(jié)構(gòu)2024/2/2828PSTNPSTNInternetInternet語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)圖5-4IP電話通信基本模型用戶通過(guò)PSTN本地環(huán)路連接到VoIP網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并壓縮打包成分組語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)Internet傳送到被叫用戶的網(wǎng)關(guān)端最后通過(guò)PSTN傳到被叫方的終端。被叫端的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行分組數(shù)據(jù)的解包、解壓和解碼，還原為可被識(shí)別的模擬語(yǔ)音信號(hào)2024/2/2829圖5-5基本通信過(guò)程流程主叫方GWGWGK被叫方R2/SS7/Q.913輸入卡號(hào)，密碼或提取主叫號(hào)碼輸入被叫號(hào)碼RAS信道（H.225.0RSA）呼叫信令信道（H.225.0,Q.931，快速建立連接）R2/SS7/Q.931通話網(wǎng)關(guān)間連接R2/SS7/Q.931呼叫被叫通話被叫狀態(tài)H.245邏輯信道（控制信道、語(yǔ)音信道）

RTP/RTCPRAS信道（H.225.0RAS）帶寬管理，狀態(tài)管理，計(jì)費(fèi)2024/2/2830

另外，網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)關(guān)和關(guān)守之間遵照H.323協(xié)議進(jìn)行交互，主要可分為三個(gè)部分：

(1)網(wǎng)關(guān)和關(guān)守間使用H.225.0RAS（協(xié)議H.225.0中定義的遠(yuǎn)程接入服務(wù)）進(jìn)行認(rèn)證、地址翻譯、計(jì)費(fèi)和控制等。

(2)網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)間使用H.225.0協(xié)議和Q.931協(xié)議進(jìn)行呼叫建立。

(3)網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)間使用H.245協(xié)議建立話音通道。2024/2/28315.3.2互連互通IP電話有三種方式：

(1)連接Internet的兩臺(tái)PC機(jī)之間進(jìn)行通話；

(2)一端為PC機(jī)、另一端為普通電話，通過(guò)Internet連接進(jìn)行通話；

(3)兩端均為普通電話機(jī)，通過(guò)Internet連接進(jìn)行通話?，F(xiàn)在的大多產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)從Internet向PSTN電話呼叫，但是，IP網(wǎng)除了必須實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有PSTN網(wǎng)的基本功能外，還需具有其它增值功能。2024/2/28321IP與PSTN互連的基本形式

IP電話端至端連接有幾種基本方式，它們包括:

*

從IP網(wǎng)到電路交換網(wǎng)SCN的呼叫；

*

從電路交換網(wǎng)SCN到IP網(wǎng)的呼叫；

*

從IP網(wǎng)到電路交換網(wǎng)SCN再回到IP網(wǎng)的呼叫；

*

從電路交換網(wǎng)SCN到IP網(wǎng)再回到電路交換網(wǎng)SCN的呼叫。2024/2/2833從IP網(wǎng)到SCN的呼叫圖5-6從IP到PSTN的呼叫圖5-7從PSTN到IP的呼叫從SCN網(wǎng)到IP的呼叫H.232終端H.232終端

本地或分布功能IP接入IP接入IP網(wǎng)IP網(wǎng)IWFIWFSCNSCN

本地或分布功能2024/2/28342互連協(xié)議和信令

在IP網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)電話功能，各廠商可以采用不同的技術(shù)靈活實(shí)現(xiàn)，因此雖然產(chǎn)品不少，但往往造成設(shè)備之間“無(wú)法對(duì)話”。IP與PSTN互連，根據(jù)OSI的分層觀點(diǎn)其有關(guān)各層協(xié)議如圖5-8所示。H.245Q.931(H.225)RAS(H.225)G.7XXRTP/RTCPTCPUDPIP圖5-8IP與PSTN互聯(lián)的有關(guān)各層協(xié)議2024/2/2835主叫實(shí)體RAS信道關(guān)守媒介信道圖5-9通過(guò)關(guān)守建立呼叫被叫實(shí)體呼叫控制Q.931通信控制H.245RAS信道呼叫控制Q.931通信控制H.245

IP與PSTN的信令連接的方式有兩種:

一種是通過(guò)關(guān)守建立呼叫，其呼叫控制采用Q.931協(xié)議，通信控制采用H.245協(xié)議；2024/2/2836主叫實(shí)體RAS信道網(wǎng)關(guān)媒介信道圖5-10直接路由呼叫被叫實(shí)體呼叫控制Q.931通信控制H.245RAS信道

另一種是通過(guò)直接路由呼叫，其呼叫控制采用Q.931協(xié)議，通信控制采用H.245協(xié)議。2024/2/2837

Internet可以接收流過(guò)電話網(wǎng)上的發(fā)送者和接收者的電話號(hào)碼等控制信息，實(shí)現(xiàn)Internet與電話交換的信令網(wǎng)之間互聯(lián)互通，從而提供增值服務(wù)。(1)通過(guò)信令網(wǎng)實(shí)現(xiàn)附加服務(wù)

Internet能夠收發(fā)電話網(wǎng)的控制信號(hào)，使得IP電話的服務(wù)方便性提高一大步。例如IP電話經(jīng)營(yíng)者將可以提供傳統(tǒng)電話所提供的來(lái)電顯示和受話方付費(fèi)等許多附加服務(wù)。

(2)使用信令網(wǎng)實(shí)現(xiàn)一次撥號(hào)

IP電話經(jīng)營(yíng)者連接于7號(hào)信令網(wǎng)時(shí)，還可以省掉必須向VoIP網(wǎng)關(guān)撥號(hào)這樣麻煩的操作，從而可以直接向通話的對(duì)方打電話。2024/2/28383控制交換機(jī)的新協(xié)議

Internet與電話網(wǎng)融合，出現(xiàn)的另一種新技術(shù)是從外部經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò)控制電話網(wǎng)內(nèi)交換機(jī)和企業(yè)PBX等通信設(shè)備的專用協(xié)議，目前有IP裝置控制（IPDC）簡(jiǎn)單網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（SGCP）兩種。（1）IPDC和SGCP協(xié)議

這兩種新協(xié)議的基本思路，是經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò)使VoIP網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)等通信設(shè)備對(duì)其內(nèi)部的各種裝置進(jìn)行控制。（2）IPDC和SGCP的基本功能

a）控制VoIP網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)等通信設(shè)備；b）控制連接。（3）新協(xié)議可以降低話費(fèi)（4）新協(xié)議可提供新的附加服務(wù)2024/2/2839

5.3.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

在TCP/IP協(xié)議族中，主要的TCP協(xié)議通過(guò)重傳出錯(cuò)信息保證了消息的可靠傳輸，而IP協(xié)議可提供消息的路由，檢測(cè)IP數(shù)據(jù)包的丟失。另外，TCP還利用滑動(dòng)窗機(jī)制進(jìn)行流量和擁塞控制。TCP協(xié)議采用的重傳差錯(cuò)信息可保證可靠傳輸，但其采用的流量擁塞控制機(jī)制則不適合于語(yǔ)音傳輸。2024/2/2840UDP(用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)原是設(shè)計(jì)用于傳輸較短的無(wú)確認(rèn)消息的，并且也沒(méi)有TCP那樣的流量和擁塞控制機(jī)制。與目前的電話網(wǎng)比較，基于Internet的語(yǔ)音通信不能保證傳輸?shù)脑捯糍|(zhì)量，這是因?yàn)椋?/p>

⑴基于電路交換的網(wǎng)絡(luò)一旦連接建立，信道帶寬資源便得到確保，并且由于是同步轉(zhuǎn)移模式（STM）傳輸方式，收方可從接收信息中提取同步信息，保證發(fā)收雙方同步比較容易。

⑵Internet網(wǎng)中由于采用線路統(tǒng)計(jì)復(fù)用，故帶寬沒(méi)有保證，可能有擁塞，所以信息包可能會(huì)丟失。2024/2/28412.服務(wù)質(zhì)量

IP電話QoS可從呼叫建立質(zhì)量和通話過(guò)程質(zhì)量?jī)煞矫鎭?lái)描述。呼叫建立的質(zhì)量:①IP接入網(wǎng)建立的時(shí)延（包括IP網(wǎng)傳輸層建立、Modem接通和ISP網(wǎng)關(guān)注冊(cè)等）；②IP主干網(wǎng)的信令時(shí)延；2024/2/2842③關(guān)守內(nèi)的呼叫建立時(shí)延；④后端服務(wù)（如目錄、鑒權(quán)）的接入時(shí)間和呼叫處理時(shí)延⑤網(wǎng)關(guān)內(nèi)的處理時(shí)延；⑥在PSTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的呼叫建立時(shí)延．2024/2/2843

通話過(guò)程的質(zhì)量，包括通話過(guò)程中端到端的延遲和端到端的通話質(zhì)量。IP網(wǎng)的負(fù)載均衡機(jī)制和由于面向無(wú)連接引起的通話雙方路徑的不對(duì)稱性對(duì)話音通信的時(shí)延和抖動(dòng)具有較大的影響。通話過(guò)程中端到端延遲的質(zhì)量由這幾方面來(lái)保證：IP終端緩沖延時(shí)；H.323分組、緩沖延時(shí)；編碼延時(shí)；網(wǎng)絡(luò)發(fā)送延時(shí)等。通話過(guò)程中端到端的通話質(zhì)量則用話音品質(zhì)因素描述，總體上是由用戶直觀感覺(jué)測(cè)試決定

。2024/2/28445.3.4體系結(jié)構(gòu)1．開(kāi)放式的體系結(jié)構(gòu)開(kāi)放式的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：(1)通過(guò)異類網(wǎng)絡(luò)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)；(2)獨(dú)立于最基本的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)施；(3)網(wǎng)絡(luò)的智能化功能；(4)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)互操作；(5)支持快速的網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)配置。2024/2/28452．IP網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)

如圖所示,IP電話系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是一種分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)集成OAMP業(yè)務(wù)控制軟件業(yè)務(wù)要素平臺(tái)SS7

電話交換機(jī)圖5-11IP電話的分層體系結(jié)構(gòu)PBX2024/2/28463．IP電話網(wǎng)的應(yīng)用參考體系

基于分組交換結(jié)構(gòu)的IP電話系統(tǒng)的參考體系如圖所示

網(wǎng)關(guān)路由器集中DSLDDN專線/幀中繼/ATM電纜/無(wú)線ATM核心IDSN/Dial骨干網(wǎng)核心核心電路IP核心內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)ISP（a，b，c）公司網(wǎng)關(guān)（a，b，c）業(yè)務(wù)策略管理2024/2/2847

4．邏輯體系結(jié)構(gòu)

開(kāi)放式IP電話體系主要由呼叫邏輯、業(yè)務(wù)邏輯和交換邏輯這三種邏輯構(gòu)成，這三種邏輯是分層次的，層與層之間互相依賴。IN/AIN/CTIS/MGCP-RAS-SIP業(yè)務(wù)邏輯業(yè)務(wù)板AAA地址分辨率業(yè)務(wù)邏輯呼叫控制板信令與呼叫控制業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能基于交換的業(yè)務(wù)邏輯端到端的語(yǔ)音業(yè)務(wù)交互工具集定義轉(zhuǎn)換仿真程序配置分析程序呼叫邏輯連接板連接協(xié)商代碼轉(zhuǎn)換載體交換介質(zhì)控制：SIP，H.323，PNNI等交換邏輯OSS計(jì)費(fèi)網(wǎng)絡(luò)管理故障管理業(yè)務(wù)管理定制管理呼叫代理網(wǎng)關(guān)

呼叫代理網(wǎng)關(guān)

業(yè)務(wù)革新業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)SCP其他2024/2/28485.4VoIP系統(tǒng)組成

5.4VoIP系統(tǒng)組成5.4.1基本組成5.4.2終端5.4.3網(wǎng)關(guān)5.4.4關(guān)守（GateKeeper）

5.4.5服務(wù)器

VoIP技術(shù)的核心和關(guān)鍵是IP話音網(wǎng)關(guān)。IP話音網(wǎng)關(guān)除了負(fù)責(zé)對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)證、選擇通話方式外，還具有計(jì)費(fèi)功能。計(jì)算機(jī)電話集成（CTI）技術(shù)將進(jìn)一步研究如何將Internet上的語(yǔ)音、圖像、傳輸帶入PSTN，并充分利用PSTN的優(yōu)點(diǎn)克服當(dāng)前IP電話的缺點(diǎn)，使其得以進(jìn)一步的發(fā)展。2024/2/28495.4.1基本組成

VoIP系統(tǒng)有四個(gè)基本組件：終端設(shè)備(Terminal)、網(wǎng)關(guān)(Gateway)、多點(diǎn)接入控制單元（MCU）和關(guān)守(Gatekeeper)。關(guān)守網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)電話電話PSTN/PSTN/終端設(shè)備MCUInternet圖5-17IP電話系統(tǒng)的基本組成2024/2/2850

除了上述四個(gè)基本組件外，IP電話系統(tǒng)還包括網(wǎng)管服務(wù)器、記帳服務(wù)器等其它組件。傳真交換機(jī)電話網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)電話傳真交換機(jī)網(wǎng)管服務(wù)器IP網(wǎng)絡(luò)LANLAN關(guān)守監(jiān)控系統(tǒng)記帳系統(tǒng)質(zhì)量管理圖5-18IP電話系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)通信服務(wù)器InternetPhoneLiteInternetPhoneLite2024/2/2851

5.4.2終端終端是IP電話網(wǎng)絡(luò)的組成部分，也是直接和用戶接觸的產(chǎn)品。IP電話的終端有多種類型，其中包括語(yǔ)音電話、ISDN終端、多媒體PC機(jī)，也可以是集語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像于一體的多媒體業(yè)務(wù)終端，或者是電視用戶使用的機(jī)頂盒.電話是最常見(jiàn)的終端設(shè)備，通過(guò)PSTN接入IP電話系統(tǒng)。它的功能比較簡(jiǎn)單。多媒體終端，基本上按其發(fā)展可分為兩大類。一類是以個(gè)人電腦、筆記本電腦為基礎(chǔ)，另一類則是以圖像信息接收終端電視機(jī)為基礎(chǔ)。2024/2/2852

1.多媒體計(jì)算機(jī)

為了在Internet上使用IP電話，在計(jì)算機(jī)終端系統(tǒng)中還必須配備相應(yīng)的設(shè)備，如：(1)音頻信號(hào)輸入／輸出設(shè)備、話筒和喇叭；(2)網(wǎng)卡或Modem；(3)音頻信號(hào)編譯碼器；(4)一套信令協(xié)議，以便建立、維護(hù)和拆除呼叫；(5)功能足夠強(qiáng)大的CPU。2024/2/28532.多媒體終端(1)多媒體終端特點(diǎn)

多媒體終端的主要特點(diǎn)是符號(hào)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)以及網(wǎng)上多媒體應(yīng)用需求，并且具有良好的性能價(jià)格比，能夠被市場(chǎng)接受。2024/2/2854(2)多媒體終端功能

①接收廣播電視娛樂(lè)節(jié)目;②文化教育功能;③交互信息功能;④通信功能;⑤編輯功能;⑥軟件控制功能。2024/2/28553.機(jī)頂盒

機(jī)頂盒（STB，Set-TopBox）是適合于普通電視用戶使用的終端設(shè)備，它是信號(hào)傳輸介質(zhì)與電視機(jī)的一種接口，并提供附加服務(wù)。目前，機(jī)頂盒有模擬和數(shù)字之分，共有四種類型。(1)傳統(tǒng)的機(jī)頂盒即有線電視機(jī)頂盒，通過(guò)電纜接收數(shù)據(jù)，使電視可以接收有線電視信號(hào)；(2)這種類型機(jī)頂盒使用電話線，使電視可以接收電話等媒介傳輸?shù)哪M信號(hào)；2024/2/2856

(3)數(shù)字衛(wèi)星機(jī)頂盒，應(yīng)用于數(shù)字直播衛(wèi)星(

DBS)，使電視直接接收衛(wèi)星直播的信號(hào)；(4)Internet機(jī)頂盒，使電視機(jī)成為Internet的一個(gè)接收終端，這時(shí)的電視機(jī)就是人們常說(shuō)的WebTV。目前，人們常說(shuō)的機(jī)頂盒，一般是指數(shù)字機(jī)頂盒。2024/2/28575.4.3網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)是把IP電話帶入通信主流的關(guān)鍵設(shè)備。網(wǎng)關(guān)在傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)絡(luò)和Internet之間架起一座橋梁。網(wǎng)關(guān)也克服了Internet的尋址問(wèn)題。IP電話網(wǎng)關(guān)把語(yǔ)音和數(shù)據(jù)融合在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，從而提供了一系列的應(yīng)用系統(tǒng)。目前，可以使電話同電話通話的IP電話，主要使用的網(wǎng)關(guān)是VoIP網(wǎng)關(guān)。VoIP網(wǎng)關(guān)把電話網(wǎng)的6.4kHz模擬聲音信號(hào)壓縮碼成數(shù)字信號(hào)，裝入IP分組送給Internet。對(duì)方的VoIP網(wǎng)關(guān)則進(jìn)行相反的工作。2024/2/28581.基本原理

通過(guò)一個(gè)網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)PC-to-Phone、Phone-to-PC的通信，通過(guò)兩個(gè)網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)Phone-to-Phone的通信，如圖所示。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)Internet/IntranetInternet/IntranetPSTNPSTNPSTN(a)Phone-to-PC(b)Phone-to-Phone圖5-19IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)2024/2/2859

網(wǎng)關(guān)從網(wǎng)絡(luò)的角度看，是一個(gè)H.323設(shè)備；從PSTN的角度看，它又像是PSTN上的一個(gè)終端。網(wǎng)關(guān)是IP電話的關(guān)鍵設(shè)備，其基本原理如圖所示。

圖5-20IP電話網(wǎng)關(guān)原理圖

數(shù)字化壓縮打包PSTN接口Internet接口模擬化解壓縮解包PSTNInternet2024/2/28602.組成與功能

IP電話網(wǎng)關(guān)采用了分層模塊化結(jié)構(gòu)，分為硬件層、軟件模塊層、維護(hù)管理層和控制接口層四部分。網(wǎng)關(guān)應(yīng)具備以下基本功能：(1)號(hào)碼查詢；(2)建立通信連接；(3)信號(hào)調(diào)制；(4)信號(hào)解調(diào)；(5)信號(hào)壓縮；(6)信號(hào)解壓；(7)路由尋址；(8)信令轉(zhuǎn)換。2024/2/28613.主要技術(shù)

語(yǔ)音質(zhì)量和時(shí)延，是決定IP電話傳輸質(zhì)量的兩個(gè)主要因素。通過(guò)語(yǔ)音編碼和對(duì)丟失的數(shù)據(jù)包的重建，語(yǔ)音的質(zhì)量已經(jīng)有了很大的提高。

IP電話時(shí)延有望得到進(jìn)一步減小，主要基于以下三方面原因：

(1)改進(jìn)網(wǎng)關(guān)(2)使用專網(wǎng)(3)Internet的發(fā)展2024/2/28625.4.4關(guān)守（GateKeeper）

1.關(guān)守基本概念

VoIP網(wǎng)關(guān)根據(jù)對(duì)方的電話號(hào)碼，向關(guān)守查詢應(yīng)往其發(fā)送IP分組的VoIP網(wǎng)關(guān)地址。關(guān)守是一個(gè)中央控制實(shí)體，在VoIP和FoIP網(wǎng)中起管理作用。關(guān)守是網(wǎng)絡(luò)中的消息控制中心，它可以進(jìn)行地址解析、授權(quán)、身份驗(yàn)證和保留呼叫詳細(xì)記錄等操作，并且可以和網(wǎng)關(guān)緊密地結(jié)合在一起。被同一個(gè)關(guān)守所管理的那些終端、網(wǎng)關(guān)和多點(diǎn)控制單元，稱為“區(qū)域”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，區(qū)域就是一個(gè)關(guān)守所控制的域。

2024/2/28632.關(guān)守主要功能

關(guān)守在它所管轄的“區(qū)域”范圍內(nèi)，管理所有的VoIP網(wǎng)關(guān)，H.323也規(guī)定了這樣的關(guān)守的功能：(1)呼叫控制(2)地址翻譯(3)呼叫授權(quán)(4)帶寬管理(5)撥號(hào)計(jì)劃管理(6)數(shù)據(jù)庫(kù)管理(7)網(wǎng)絡(luò)管理(8)集中帳務(wù)和計(jì)費(fèi)管理2024/2/28645.4.5服務(wù)器

1.網(wǎng)管服務(wù)器網(wǎng)管服務(wù)器（NM）為網(wǎng)絡(luò)管理人員提供了這樣一種工具。網(wǎng)管服務(wù)器具備以下幾種功能：(1)設(shè)備控制及配置

(2)撥號(hào)方案管理及負(fù)載均衡(3)數(shù)據(jù)配給(4)遠(yuǎn)程監(jiān)控(5)鑒權(quán)及安全管理2024/2/28652.計(jì)費(fèi)服務(wù)器

計(jì)費(fèi)服務(wù)器利用關(guān)守提供的標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口，將每一次呼叫產(chǎn)生的詳細(xì)記錄（CDR）上傳到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，形成計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)。計(jì)費(fèi)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)如下功能：自動(dòng)生成記帳清單、清單的打印、數(shù)據(jù)的導(dǎo)出、呼叫的重新計(jì)算、呼叫記錄瀏覽、用戶資料上載和自動(dòng)生成新用戶(根據(jù)記帳卡)等。3.增值業(yè)務(wù)服務(wù)器

在IP電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，增值業(yè)務(wù)服務(wù)器負(fù)責(zé)所有增值業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)、管理，包括新業(yè)務(wù)的提出和確定。2024/2/28665.5VoIP基本業(yè)務(wù)

在互聯(lián)網(wǎng)上提供IP電話，最大的優(yōu)勢(shì)就在于價(jià)格低廉。通過(guò)Internet打國(guó)際長(zhǎng)途電話，其費(fèi)用僅相當(dāng)于傳統(tǒng)電話的1/10甚至1/20。Interne上的通信費(fèi)用，是依據(jù)數(shù)據(jù)流量或連接時(shí)間來(lái)衡量的。5.5VoIP基本業(yè)務(wù)5.5.1IP電話業(yè)務(wù)流程

5.5.2IP電話業(yè)務(wù)類型5.5.3業(yè)務(wù)交換5.5.4主要應(yīng)用

2024/2/2867(3)關(guān)守向記帳系統(tǒng)發(fā)送消息，請(qǐng)求用戶的記帳信息(1)計(jì)算機(jī)向關(guān)守請(qǐng)求呼叫業(yè)務(wù)(2)關(guān)守驗(yàn)證該計(jì)算機(jī)用戶的授權(quán)，返回接通/拒絕信息。

(4)記帳系統(tǒng)返回該用戶的記帳信息

(5)關(guān)守返回對(duì)端計(jì)算機(jī)的地址。

(6)關(guān)守向記帳系統(tǒng)發(fā)送呼叫開(kāi)始信息

(7)記帳系統(tǒng)回復(fù)確認(rèn)消息作為應(yīng)答。

(9)計(jì)算機(jī)向關(guān)守發(fā)送呼叫結(jié)束消息

(8)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)通過(guò)IP(10)關(guān)守向計(jì)帳系統(tǒng)送呼叫結(jié)束消息。

(11)計(jì)帳系統(tǒng)返回確認(rèn)信息

圖5-24

PCtoPC業(yè)務(wù)流程

2024/2/2868(4)關(guān)守返回目的網(wǎng)關(guān)的地址信息

圖5-25PCtoPhone業(yè)務(wù)流程

(1)用戶從計(jì)算機(jī)使用Internet客戶端軟件呼叫普通電話(2)關(guān)守檢查用戶的授權(quán)情況(3)計(jì)帳系統(tǒng)返回接受(拒絕)的回應(yīng)。

(5)客戶端軟件與網(wǎng)關(guān)初始化一個(gè)語(yǔ)音進(jìn)程

(6)網(wǎng)關(guān)向關(guān)守發(fā)送業(yè)務(wù)請(qǐng)求信息(8)返回允許(不允許)接通的應(yīng)答

(9)關(guān)守向計(jì)帳系統(tǒng)請(qǐng)求用戶計(jì)帳信息

(10)記帳系統(tǒng)返回該用戶的記帳信息。

(11)一個(gè)確認(rèn)信息被返回給網(wǎng)關(guān)(12)作為回應(yīng)，網(wǎng)關(guān)呼叫遠(yuǎn)端的電話，進(jìn)程開(kāi)始。

(13)網(wǎng)關(guān)檢測(cè)到進(jìn)程開(kāi)始信號(hào)，向關(guān)守發(fā)送呼叫開(kāi)始消息。

(14)關(guān)守向計(jì)帳系統(tǒng)送呼叫開(kāi)始消息。

(15)計(jì)帳系統(tǒng)返回確認(rèn)消息(16)確認(rèn)消息被送回到網(wǎng)關(guān)(17)網(wǎng)關(guān)檢測(cè)到呼叫的結(jié)束消息

(18)網(wǎng)關(guān)和客戶端向關(guān)守發(fā)送呼叫結(jié)束消息。

(19)關(guān)守向計(jì)帳系統(tǒng)送呼叫結(jié)束消息。

(20)計(jì)帳系統(tǒng)返回確認(rèn)信息(21)確認(rèn)信息被送到網(wǎng)關(guān)和客戶端軟件(7)關(guān)守檢查用戶授權(quán)，確定是否有權(quán)使用此業(yè)務(wù)。

2024/2/28695.5.2IP電話業(yè)務(wù)類型

根據(jù)用戶交費(fèi)方式的不同，IP電話的業(yè)務(wù)類型還可以分成三種。所謂預(yù)付費(fèi)業(yè)務(wù)，就是用戶在使用IP電話業(yè)務(wù)之前，必須預(yù)先交納一定數(shù)額的定金，這樣可以防止惡意的異常通話和減少欠費(fèi)的發(fā)生；所謂后付費(fèi)業(yè)務(wù)，即用戶先使用服務(wù)，在規(guī)定日期到了以后，再統(tǒng)一交費(fèi)；所謂記帳卡式業(yè)務(wù)，一張卡對(duì)應(yīng)一個(gè)帳號(hào)，有固定面值的金額，通話費(fèi)用從該帳號(hào)中扣除。2024/2/28701．長(zhǎng)途電話業(yè)務(wù)

該應(yīng)用主要是面向那些擁有廣泛國(guó)內(nèi)或國(guó)際IP骨干網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和ISP。在如圖5-27中的公用IP網(wǎng)絡(luò)上，可以同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和語(yǔ)音包。v圖5-27IP長(zhǎng)途電話業(yè)務(wù)紐約本地PSTN網(wǎng)關(guān)倫敦本地PSTN網(wǎng)關(guān)東京本地PSTN網(wǎng)關(guān)2024/2/28712．本地“800號(hào)”業(yè)務(wù)

本地“800號(hào)”業(yè)務(wù)，為ISP和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)的客戶服務(wù)解決方案。

圖5-28IP網(wǎng)上的800業(yè)務(wù)

洛杉磯網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)本地PSTN本地PSTN本地PSTN紐約2024/2/2872

3．點(diǎn)到點(diǎn)PBX中繼連接

企業(yè)用戶希望使用其已有的數(shù)據(jù)網(wǎng)承載PBX之間的語(yǔ)音通信時(shí)，可以采用IP電話網(wǎng)關(guān)連接兩地之間的PBX，如圖5-29所示。圖5-29企業(yè)之間PBX上的IP電話業(yè)務(wù)倫敦網(wǎng)關(guān)PBXPBX網(wǎng)關(guān)T1或E1T1或E12024/2/2873