VoIP網(wǎng)絡(luò)電話實(shí)現(xiàn)原理及關(guān)鍵技術(shù)

1、voip網(wǎng)絡(luò)電話實(shí)現(xiàn)原理及關(guān)鍵技術(shù)日期：2007年12月1 votp的基本原理與實(shí)現(xiàn)形式tp屯話系統(tǒng)把普通電話的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)口j聯(lián)入因特網(wǎng)傳送的ip數(shù)據(jù) 包，同時(shí)也將收到的ip數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成聲咅的模擬電信號(hào)。經(jīng)過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-llkbit/s帶寬，因此在與普通 電信網(wǎng)同樣使用傳輸速率為64kbit/s的帶寬時(shí)，ip電話數(shù)是原來的5-8倍。voip 的核心與關(guān)鍵設(shè)備是ip電話網(wǎng)關(guān)。ip電話網(wǎng)關(guān)具有路由管理功能，它把各地區(qū) 屯話區(qū)號(hào)映射為相應(yīng)的地區(qū)網(wǎng)關(guān)ip地址。這些信息存放在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，有關(guān) 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(shí)，1p電話網(wǎng)關(guān)根據(jù)電話區(qū)號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)資料，確定相應(yīng)網(wǎng)關(guān)的ip地址，并將此ip 地址加入ip數(shù)據(jù)包中，同時(shí)選擇最佳路由，以減少傳輸時(shí)延，ip數(shù)據(jù)包經(jīng)因特 網(wǎng)到達(dá)口的地ip電話網(wǎng)關(guān)。對(duì)于因特網(wǎng)未延伸到或暫吋未設(shè)立網(wǎng)關(guān)的地區(qū)，可 設(shè)置路曲，曲最近的網(wǎng)關(guān)通過長(zhǎng)途電話網(wǎng)轉(zhuǎn)接，實(shí)現(xiàn)通信業(yè)務(wù)。口前voip系統(tǒng)一般由ip電話終端、網(wǎng)關(guān)(gateway)、網(wǎng)守(gatekeeper)、 網(wǎng)管系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)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(jī)、pc、 ip電話機(jī)，也可以是集語咅、數(shù)據(jù)和圖象于一體的多媒體業(yè)務(wù)終端。由于不同 種類的終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)源結(jié)構(gòu)是不同的，要在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上傳輸，這就

3、耍rfl網(wǎng)關(guān) 或者是通過一個(gè)適配器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成統(tǒng)一的ip數(shù)據(jù)包。ip電話網(wǎng)關(guān)提供 ip網(wǎng)絡(luò)和電話網(wǎng)z間的接口，用戶通過pstn本地環(huán)路連接到ip網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)， 網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并壓縮打包，成為可以在因特網(wǎng)上傳輸?shù)?ip分組語咅信號(hào)，然后通過因特網(wǎng)傳送到被叫用戶的網(wǎng)關(guān)端，由被叫端的網(wǎng)關(guān) 對(duì)ip數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包、解壓和解碼，還原為可被識(shí)別的模擬語咅信號(hào)，再通過 pstn傳到被叫方的終端。這樣，就完成了一個(gè)完整的電話到電話的ip電話的通 信過程。網(wǎng)守實(shí)際上是ip電話網(wǎng)的智能集線器，是整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)平臺(tái)，負(fù)責(zé) 系統(tǒng)的管理、配置和維護(hù)。網(wǎng)守提供的功能有撥號(hào)方案管理、安全性管理、集屮 帳

4、務(wù)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理和備份、網(wǎng)絡(luò)管理等等。網(wǎng)管系統(tǒng)的功能是管理整個(gè)ip 屯話系統(tǒng)，包括設(shè)備的控制及配置，數(shù)據(jù)配給，撥號(hào)方案管理及負(fù)載均衡、遠(yuǎn)程 監(jiān)控等。計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的功能是對(duì)用戶的呼叫進(jìn)行費(fèi)用計(jì)算，并提供相應(yīng)的單據(jù)和統(tǒng) 計(jì)報(bào)表。計(jì)費(fèi)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(shí)需1p電話系統(tǒng)制造商提供其軟件數(shù)據(jù)接口。在實(shí)現(xiàn)方式上，voip有電話機(jī)到電話機(jī)、電話機(jī)到pc、pc到電話機(jī)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(jìn)行呼叫,通過語音 壓縮、打包傳送方式，實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)上pc機(jī)間的實(shí)時(shí)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(wǎng)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(wǎng)內(nèi)，所以冇很大的局限性。電話到電話 即普通電話經(jīng)過電話交換機(jī)連到ip電話網(wǎng)關(guān)，用電話號(hào)碼穿過ip網(wǎng)進(jìn)行呼叫， 發(fā)送端網(wǎng)關(guān)鑒別主叫用戶，翻譯電話號(hào)碼/網(wǎng)關(guān)ip地址，發(fā)起ip電話呼叫，連 接到最靠近被叫的網(wǎng)關(guān)，并完成話音編碼和打包，接收端網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)拆包、解碼和 連接被叫。對(duì)于電話到pc或是pc到電話的情況，是由網(wǎng)關(guān)來完成1p地址和電 話號(hào)碼的對(duì)應(yīng)和翻譯，以及話音編解碼和打包。2 voip的關(guān)鍵技術(shù)傳統(tǒng)的ip網(wǎng)絡(luò)主要是用來傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用的是盡力而為的、無連接的技術(shù), 因此沒有服務(wù)質(zhì)量保證，存在分組丟失、失序到達(dá)和時(shí)延抖動(dòng)等情況。數(shù)據(jù)

6、業(yè)務(wù) 對(duì)此要求不高，但話咅屬于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，對(duì)時(shí)序、時(shí)延等有嚴(yán)格的要求。因此必須 采取特殊措施來保障一定的業(yè)務(wù)質(zhì)量。voip的關(guān)鍵技術(shù)包括信令技術(shù)、編碼技 術(shù)、實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)、服務(wù)質(zhì)量(q0s)保證技術(shù)、以及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等。2. 1信令技術(shù)信令技術(shù)保證電話呼叫的順利實(shí)現(xiàn)和話音質(zhì)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(chǎn)品采用)和ietf的會(huì)話初始化協(xié) 議 sipoitu的h. 323系列建議定義了在無業(yè)務(wù)質(zhì)量保證的因特網(wǎng)或其它分組網(wǎng)絡(luò)上多媒 體通信的協(xié)議及其規(guī)程。h. 323標(biāo)準(zhǔn)是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、intranet和internet 上的多媒體提供技術(shù)基礎(chǔ)保障

7、。h. 323是ttu-t有關(guān)多媒體通信的一個(gè)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(jī)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(jiǎn)化版 本，并采用了比較傳統(tǒng)的電路交換的方法。相關(guān)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(huì)議的h. 332,用于補(bǔ)充業(yè)務(wù)的h.450. 1、 h. 450. 2和h. 450.3,有關(guān)安全的h. 235,與電路交換業(yè)務(wù)互操作的h. 246等。ii. 323提供設(shè)備z間、高層應(yīng)用z間和提供商z間的互操作性。它不依賴于網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)，獨(dú)立

8、于操作系統(tǒng)和碩件平臺(tái)，支持多點(diǎn)功能、組播和帶寬管理。h. 323具 備相當(dāng)?shù)撵`活性，支持包含不同功能的節(jié)點(diǎn)之間的會(huì)議和不同網(wǎng)絡(luò)之間的會(huì)議。 h. 323建議的多媒體會(huì)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(wǎng)守z間的登記注冊(cè)、授權(quán)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(gè)終端之間的連接，這個(gè)信令使用q. 931消息來控制 呼叫的建立

9、和拆除，當(dāng)系統(tǒng)中沒有網(wǎng)守時(shí)，呼叫信令信道在呼叫涉及的兩個(gè)終端 z間打開；當(dāng)系統(tǒng)屮包括一個(gè)網(wǎng)守時(shí)，由網(wǎng)守決定在終端與網(wǎng)守z間或是在兩個(gè) 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(guān)閉邏輯信道、模式參數(shù)請(qǐng)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(gè)終端z間，或是一個(gè)終端與一個(gè)網(wǎng)守z間。此外，h. 323不支持多點(diǎn)發(fā)送(multicast)議，只能釆用多點(diǎn)控制單元(mcu) 構(gòu)成多點(diǎn)會(huì)議，因而同時(shí)只能支持有限的多點(diǎn)用戶。h.323也不支持呼叫轉(zhuǎn)移， 且建立呼叫的吋間比較長(zhǎng)。2. 2編碼技術(shù)話音壓縮編碼技術(shù)是tp電

10、話技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。目前，主要的編碼技術(shù) 有itu-t定義的g. 729、g. 723等。其中g(shù). 729可將經(jīng)過采樣的64kbit/s話咅以 幾乎不失真的質(zhì)量壓縮至8kbit/so由于在分組交換網(wǎng)絡(luò)屮，業(yè)務(wù)質(zhì)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(yīng)性。g. 729原來是8kbit/s的話音編碼標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在的工作范圍擴(kuò)展至 6. 4-11.8kbit/s，話音質(zhì)量也在此范圍內(nèi)有一定的變化,但即使是64kbit/s, 話咅質(zhì)量也還不錯(cuò)，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(zhì)量好，但是處理時(shí)延較大，它是目前已標(biāo)準(zhǔn)化的最低 速率的話音編碼算法。此外，靜音檢測(cè)技術(shù)和冋聲消除技術(shù)也是voip'ih-分關(guān)鍵的技術(shù)。靜音檢測(cè)技 術(shù)可有效剔除靜默信號(hào)，從而使話音信號(hào)的占用帶寬進(jìn)一步降低到3. 5kbit/s 左右；回蘆消除技術(shù)主要利用數(shù)字濾波器技術(shù)來消除對(duì)通話質(zhì)量影響很大回芮干 擾，保證通話質(zhì)量。這點(diǎn)在時(shí)延相對(duì)較大的1p分組網(wǎng)絡(luò)屮尤為重要。2. 3實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)實(shí)吋傳輸技術(shù)主要是采用實(shí)吋傳輸協(xié)議rtpo rtp是提供端到端的包括音頻在內(nèi) 的實(shí)時(shí)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(shí)間標(biāo)簽和控制不同數(shù)據(jù)流同步特性的機(jī)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(diǎn)發(fā)送組的服務(wù)質(zhì)量包饋。2. 4q0s保障技術(shù)voip中主要采用資源預(yù)留協(xié)議(rsvp)以及進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控的實(shí)時(shí)傳輸控制 協(xié)議rtcp來避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，保障通話質(zhì)量。2. 5網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)voip屮網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)主要是tcp和udp,此外述包括網(wǎng)關(guān)互聯(lián)技術(shù)、路由選擇技 術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)以及安全認(rèn)證和計(jì)費(fèi)技術(shù)等。由于實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議rtp提供具有 實(shí)吋特征的、端到端的數(shù)據(jù)