IP電話管理知識(shí)原理

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IP原理馬可主講IP原理路由器及A8010用服人員培訓(xùn)教材華為技術(shù)簡(jiǎn)介：本文從以下幾個(gè)方面闡述了Internet的研究開展?fàn)顩r：Internet帶來的沖擊Internet的原理Internet前景展望一、Internet帶來的沖擊：1995年，美國電信運(yùn)營協(xié)會(huì)〔ACTA，America’sCarriersTelecommunicationAssociation〕向美國聯(lián)邦通信委員會(huì)〔FCC，F(xiàn)ederalCommunicationCommission〕提交訴狀，起訴幾家在Internet上提供效勞的公司擾亂電信秩序，進(jìn)行不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)等。這幾家公司包括VocalTec〔產(chǎn)品InternetPhone〕、ThirdPlanetPublishingInc.〔產(chǎn)品DigiPhone〕、InternetTelephone〔產(chǎn)品WebPhone〕、Quarterdeck〔產(chǎn)品WebTalk〕等。這一舉動(dòng)表示，Internet上的話音傳送已對(duì)電信業(yè)產(chǎn)生了重大的影響。目前，Intetnet接入的人數(shù)增長迅速，96年底估計(jì)用戶為3700萬，今年上半年的估計(jì)用戶已達(dá)7400萬，在美國各ISP紛紛推出了IP的業(yè)務(wù)。另外，很多中小企業(yè)紛紛在他們的Internet/Intranet上參加IP網(wǎng)關(guān)用以節(jié)約昂貴的長途費(fèi)用。在芬蘭，芬蘭電信甚至開通了Internet業(yè)務(wù)。最近，CISCO宣布將在其3600路由器上增加模擬話音接口，用以在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上跑話音業(yè)務(wù)，3COM也宣布了在他的局域網(wǎng)交換機(jī)和路由器上支持話音傳送。Lucent那么建立了一個(gè)試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)行IP試驗(yàn)。據(jù)美國ActionInformationServices估計(jì)，從現(xiàn)在起的未來四年內(nèi)，美國長話市場(chǎng)將損失80億美元，其中1998年將損失10億美元，而2022年損失將到達(dá)35億美元。到2000年，6%～10%的長話業(yè)務(wù)將通過Internet傳送，到20**年將到達(dá)10%～16%，到2021年那么到達(dá)28%。〔最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，IP$600億〕 驅(qū)使Internet話音業(yè)務(wù)飛速開展的主要因素是價(jià)格。在美國，國內(nèi)長話的平均收費(fèi)是22美分/分鐘，通過Internet的話音收費(fèi)不到4美分/分鐘，通過大西洋的越洋正常時(shí)間收費(fèi)是1美元/分鐘，折價(jià)時(shí)間是0.5美元/分鐘，轉(zhuǎn)租業(yè)務(wù)時(shí)收費(fèi)是0.4美元/分鐘，而通過Internet的話音效勞將來也可望到達(dá)0.04美元/分鐘，其價(jià)格差異如此的懸殊，Internet的開展速度也就可以理解了。驅(qū)使Internet話音業(yè)務(wù)飛速開展的另一個(gè)因素是技術(shù)的開展。以往，Internet留給人的印象是話音質(zhì)量低劣、延遲長、經(jīng)常斷。但隨著技術(shù)的開展，這些現(xiàn)象將不復(fù)存在。一方面，隨著ITUH.323一系列協(xié)議的推出，使得Internet的標(biāo)準(zhǔn)逐步完善，各廠商的設(shè)備可以互通；另一方面，Internet的大力興建及硬件設(shè)備性能的提高為Internet的順暢提供了保證；Internet的原理1、Internet的根本組成及標(biāo)準(zhǔn)：在1996年之前，各廠商就紛紛推出了Internet軟件，這些軟件在話音壓縮、控制、目錄效勞、呼叫建立、管理等方面大相徑庭，造成了各廠商的軟件不能互通。1996年11月，ITU-T提出了H.323建議，隨后，IETF成立了MMUSIC〔MultipartyMultimediaSessionControl〕工作組，IMTC成立了VoIP論壇，在這些組織推出的草案中，都將H.323作為Internet標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。H.323標(biāo)準(zhǔn)提供了基于IP網(wǎng)絡(luò)〔包括Internet〕的傳送聲音、視頻和數(shù)據(jù)的根本標(biāo)準(zhǔn)，它是一個(gè)框架協(xié)議，與之相關(guān)的傳輸、控制及聲音、視頻壓縮等標(biāo)準(zhǔn)見表2-1〔表中還包含了多媒體在其余網(wǎng)絡(luò)中〔如ISDN、PSTN〕的系列協(xié)議〕。H.323定義了網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)中的四種根本的構(gòu)成單元：終端〔Terminal〕、網(wǎng)關(guān)〔Gateway〕、GateKeeper和多點(diǎn)控制單元〔MCU，MultipointControlUnit〕，它們之間及與別的網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)圖原理一般如圖2-1所示。

H.323H.320H.321H.322H.324ApprovalDate19961990199519951996NetworkNon-GuaranteedbandwidthpacketswitchednetworksNarrowbandSwitcheddigitalISDNBroadbandISDN,ATMLANGuaranteedbandwidthpacketswitchednetworksPSTNorPOTS,theanalogphonesystemVideoH.261,H.263H.261,H.263H.261,H.263261,H.263H.261,H.263AudioG.711,G.722,G.728,G.723,G.729G.711,G.722,G.728G.711,G.722,G.728G.711,G.722,G.728G.723MultiplexingH.225.0H.221H.221H.221H.223ControlH.245230,H.242H.242242,H.230H.245MultipointH.323231,H.243231,H.243231,H.243DataT.120T.120T.120T.120T.120Comm.InterfaceTCP/IPI.400AAL,363,AJMI.361,PHYI.400400&TCP/IPV.34Modem表2-1 Multimedia在各種網(wǎng)絡(luò)傳輸中的協(xié)議

圖2-1H.323終端與其它網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)圖 終端：終端指IP網(wǎng)絡(luò)上的客戶終端，它提供了實(shí)時(shí)的雙向傳輸用以傳送聲音等。終端必須支持聲音傳送，可選擇支持視頻和數(shù)據(jù)傳送。同時(shí)，H.323定義了能傳送的聲音標(biāo)準(zhǔn)〔G.711、G.723和G.729等〕，它們的互操作也在終端實(shí)現(xiàn)。所有的H.323終端都必須支持通信控制協(xié)議H.245，同時(shí)支持呼叫控制協(xié)議Q.931；另外，和GateKeeper進(jìn)行通信的RAS〔Registration/Admission/Status〕協(xié)議模塊也包含在內(nèi)；最后，終端支持RTP/RTCP用以進(jìn)行聲音和視頻的打包傳送。圖2-2列出一個(gè)終端設(shè)備的根本組成。VideoI/Oequipment225.0LayerReceivePathDelayVideoCodecH.261,H.263VideoI/Oequipment225.0LayerReceivePathDelayVideoCodecH.261,H.263AudioCodecAudioCodec711,G.722G.723,G.728G.729AudioI/OequipmentAudioI/OequipmentUserDataApp.T.120,etc.UserDataApp.T.120,etc.LocalAreaNetworkInterfaceLocalAreaNetworkInterfaceSystemControlH.245ControlH.245ControlCallControlH.225.0SystemControlUserInterfaceCallControlH.225.0SystemControlUserInterfaceRASControlH.225.0RASControlH.225.0圖2-2H.323終端設(shè)備 網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)關(guān)主要提供了H.323會(huì)議終端與其余的ITU-T系列終端〔如ISDNH.320終端〕間的互聯(lián)接口。主要包括傳輸格式的轉(zhuǎn)換〔如到H.221〕,通信控制過程的轉(zhuǎn)換〔如H.245到H.242〕。另外還完成音視頻格式的轉(zhuǎn)換和呼叫建立。因此，如果要建立異種網(wǎng)絡(luò)間的通話〔如PSTN到Internet〕,網(wǎng)關(guān)是必須的，否那么網(wǎng)關(guān)可以省略。 GateKeeper：GateKeeper主要提供了如下一些功能：地址翻譯：將一個(gè)地址的別名翻譯成傳輸?shù)刂贰.323終端可能有號(hào)碼〔或其余名稱〕、別名、傳輸?shù)刂返榷喾N名稱，管理、更新和翻譯地址表是非常重要的。訪問控制：設(shè)定訪問者的權(quán)限，提供允許或拒絕訪問等管理。帶寬控制：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬，GateKeeper控制訪問的人數(shù)以確保通道順暢。區(qū)域管理：GateKeeper提供區(qū)域內(nèi)的終端、MCU和網(wǎng)關(guān)的注冊(cè)、更新、管理等功能。 多點(diǎn)控制單元〔MCU〕：H.323提供了多點(diǎn)會(huì)議的能力，MCU即提供了支持三點(diǎn)或多點(diǎn)的功能。MCU包含一個(gè)多點(diǎn)控制器，有時(shí)也包含一個(gè)多點(diǎn)處理器。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不需要進(jìn)行多點(diǎn)會(huì)議，那么可以不含MCU。一般的Internet的組網(wǎng)圖：〔見圖2-3〕圖2-3Internet組網(wǎng)圖 一般，普通的局域網(wǎng)用戶可以通過Hub相連，遠(yuǎn)程用戶那么可以通過撥號(hào)上網(wǎng)。特別地，普通用戶那么可以通過PSTN經(jīng)H.323網(wǎng)關(guān)與IP網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行通話。由于PSTN規(guī)模龐大，所以H.323網(wǎng)關(guān)對(duì)PSTN與IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起著關(guān)鍵的作用。上圖GateKeeper與RASDirectoryServer可以在一個(gè)效勞器上，有時(shí)甚至可以和DNSServer合并。而上圖的GateKeeper或RASDirectoryServer也可包含MCU的功能。3、傳輸協(xié)議在IETF的MMUSIC工作組的草案?TheInternetMultimediaConferenceArchitecture?中定義的視訊會(huì)議的協(xié)議棧如以以下圖2-4所示：|<---ConferenceManagement--->|<---MediaAgents--->|||||Conference|Conference|Audio/|Shared||Setup&Discovery|CourseControl|Video|Applications|+-------------------------+------+--------+-+--------+------------++|SDP||Distr.|RTP/|Reliable|||SAP|SIP||SMTP|RSVP|Ctrl〔1〕|RTCP|Multicast〔2〕||+-----+--+--+------+------++--+--------+----------+------------+--+|UDP|TCP||UDP|+--------+----------------+---+--------------------------------------+|IP+IPMulticast|+--------------------------------------------------------------------+|IntegratedServicesForwarding|+--------------------------------------------------------------------+圖2-4InternetMultimediaConferencingprotocolstacks一般說來，呼叫建立和控制大多建立在TCP〔面向連接〕根底上，而音頻流的傳送那么建立在UDP〔面向無連接〕根底上，為保證傳送的實(shí)時(shí)性，IETF增加了幾個(gè)重要的協(xié)議：RSVP：〔ResourceReservationProtocol〕一般說來，在IP網(wǎng)絡(luò)上保存足夠的帶寬用于多媒體的傳送是十分困難的，為此IETF定義了資源預(yù)留協(xié)議〔RSVP〕。RSVP允許接收者申請(qǐng)?zhí)囟〝?shù)量的帶寬用以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，有了RSVP，傳統(tǒng)的無QoS〔QualityofService〕保證的IP網(wǎng)絡(luò)獲得了QoS保證。雖然RSVP沒有在H.323的協(xié)議中提到支持，但大局部H.323設(shè)備支持RSVP，因?yàn)镽SVP是IP網(wǎng)絡(luò)上視訊會(huì)議成功所必不可少的。要能夠使用RSVP，H.323的終端網(wǎng)關(guān)、Gateway、MCU必須支持，IP網(wǎng)絡(luò)上的路由器等也必須支持，RSVP在RFC2205～RFC2209中定義。RTP/RTCP：〔real-TimeProcol/Real-TimeControlProtocol〕RTP是IETF定義的用以傳送音頻、視頻流的協(xié)議，RTP建立在UDP上，在RTP的頭部，定義了一個(gè)時(shí)間戳〔TimeStamp〕，使得音視頻的實(shí)時(shí)傳送及同步得到保證。RTCP那么是控制和監(jiān)視RTP及其QoS的協(xié)議。H.323是建立在RTP根底上的。RTP/RTCP和RSVP一起共用保證了Internet上視頻會(huì)議的QoS。RTP/RTCP協(xié)議見RFC一八89和RFC一八90。另外，為了保證TCP協(xié)議上的數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)傳送，IETF正著手制訂一個(gè)RTSP〔Real-TimeStreamingProtocol〕協(xié)議，目前出了草案。4、話音壓縮標(biāo)準(zhǔn)各種主要的語音壓縮bit流速率如下：G.711 64kbit/sG.722 48~64kbit/sGSM610 一三.3kbit/sG.728 16kbit/s723 5.3kbit/s或6.3kbit/sG.7298或一三kbit/sH.323定義H.323終端必須支持G.711，IMTC的VoIP論壇建議將定義為Internet的一個(gè)根本的壓縮方法。在通話雙方不說話時(shí)不傳送話音數(shù)據(jù)能有效地節(jié)約帶寬，但為防止靜音壓縮時(shí)通話聽起來時(shí)斷時(shí)續(xù)的感覺，建議在靜音過程中加上背景噪聲，IMTC的VoIP論壇提出了可變參數(shù)的背景噪聲傳遞方法。5、DTMF碼的傳送如果通話過程中用戶按了鍵〔DTMF碼〕，那么聲音的RTP流中就包含了DTMF碼的聲音，但考慮到聲音的壓縮和傳輸，有可能在接收端解碼時(shí)區(qū)分不出DTMF碼，因此建議DTMF碼和聲音流分開傳送。IEFT的AVT工作組提出了?RTPPayloadforDTMFDigits?草案，IMTC的VoIP論壇也據(jù)此提出了解決方法。 6、控制323的系統(tǒng)控制包括：H.245控制、Q.931呼叫信號(hào)控制和RAS控制。H.245控制信道是一個(gè)可信通道，用來承載控制信息用以對(duì)H.323實(shí)體的操作，這些控制包括：性能交換、翻開或關(guān)閉邏輯通道、優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求、流程控制信息以及根本的命令和指示等。呼叫信號(hào)通道利用Q.931在兩個(gè)終端間建立連接。RAS信號(hào)通道完成注冊(cè)、訪問權(quán)限、帶寬改變及狀態(tài)更新等。RAS信號(hào)通道一般在終端和Gatekeeper間建立，如果Gatekeeper不存在，那么就沒有RAS通道。一般地，兩個(gè)通道終端間的H.323信息流如以以下圖2-5所示：圖2-5H.323MessageFlow7、呼叫建立 在H.323中定義了各種情況下的呼叫建立過程。在IMTC的VoIP論壇中也定義了呼叫建立過程。圖2-6是兩個(gè)H.323終端建立呼叫過程的示意圖。圖2-6H.323CallSetup8、目錄效勞目錄效勞包含兩個(gè)概念：一是能有效地建立一個(gè)集成的、互操作性好的并能適應(yīng)現(xiàn)在和未來需要的Internet目錄效勞；一是能對(duì)目錄進(jìn)行有效地訪問控制、方便快捷地搜索和索引。目錄中應(yīng)包括名稱、別名、地址等一系列數(shù)據(jù)。目錄效勞是Internet管理的一個(gè)非常重要的方面。目前，Internet上流行許多種類的目錄效勞，〔X.500,WHOIS++,LDAPNETFIND等等〕。IETF成立了兩個(gè)工作組來進(jìn)行目錄效勞的研究。1〕IDS〔IntegratedDirectoryServece〕。2〕ASID〔Access,SearchigandIndcxingofDirectory〕。IMTC的VoIP論壇建議將LDAP作為目錄效勞的協(xié)議，并還定義了對(duì)動(dòng)態(tài)IP地址的管理等的一系列建議。9、標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在，我們將Internet的一些主要的標(biāo)準(zhǔn)列出：ITU-T〔InternationalTelecommunicationUnion〕：ITU-TH.323: VisualTelephoneSystemandEquipmentForLocalAreaNetworksWhichProvideANon-GuaranteedQualityofService.ITU-TH.245: ControlofcommunicationsbetweenVisualTelephoneSystemsandTerminalEquipment.ITU-TT.120: Transmissionprotocolsformultimediadata.ITU-TQ.931: DigitalSubscriberSignalingSystemNo.1〔DSS1〕-ISDNUser-NetworkInterfaceLayer3SpecificationforBasicCallControl.ITU-TG.723: DualRateSpeechCoderforMultimediaCommunicationsTransmissionAt5.3And6.3kbit/s.ITU-TG.729: CodingofSpeechAt8kbit/sUsingConjugate-StructureAlgebraic-Code-ExcitedLinear-Prediction〔CS-ACELP〕.IETF〔InternetEngineeringTaskForce〕RFC一八89: RTP:ATransportProtocolforReal-TimeApplications.Audio-VideoTransportWorkingGroup.RFC一八90: RTPProfileforAudioandVideoConferenceswithMinimalControl.RFC2205: ResourceReSerVationProtocol〔RSVP〕–Version1FunctionalSpecification.RFC2206: RSVPManagementInformationBaseusingSMIv2.RFC2207: RSVPExtensionsforIPSECDataFlows.RFC2208: ResourceReSerVationProtocol〔RSVP〕–Version1ApplicabilityStatementSomeGuidelinesonDeployment.RFC2209: ResourceReSerVationProtocol〔RSVP〕–Version1MessageProcessingRules.RFC1777: LightWeightDirectoryAccessProtocol.RFC1959: AnLDAPURLFormat.RFC一八23: TheLDAPApplicationProgramInterface.10、總結(jié)以上簡(jiǎn)單介紹了以H.323為根底的Internet及音頻、視頻效勞，與之相關(guān)的協(xié)議和建議ITU-T和IETF等正陸續(xù)推出〔如計(jì)費(fèi)管理、平安及加密等〕，總的說來，H.323具有如下一些根本特點(diǎn)：編碼、解碼標(biāo)準(zhǔn)。H.323提出了標(biāo)準(zhǔn)的編解碼方案，從不同廠家購置的符合H.323的設(shè)備都支持這些方案?；ゲ僮餍?。H.323提供了一個(gè)共同的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)使得不同廠商的客戶終端可以互通，H.323還建立了一個(gè)根本的呼叫建立和控制協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性。H.323描述了一個(gè)共同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并提供了網(wǎng)絡(luò)帶寬管理。平臺(tái)和應(yīng)用獨(dú)立性。H.323跟硬件和使用的操作系統(tǒng)無關(guān)，因此，H.323使用于尺寸不同的各種終端上，如PC機(jī)、Unix、特定平臺(tái)或電視機(jī)置頂盒中。多點(diǎn)支持。H.323支持三點(diǎn)或多點(diǎn)會(huì)議。帶寬管理。H.323提供了帶寬管理，保證了音視頻傳送的質(zhì)量。多址支持。H.323既支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，也支持多址播送方式，這對(duì)多點(diǎn)會(huì)議的支持很方便。裁減方便〔伸縮靈活〕。H.323提供了靈活的裁減方案，終端可以僅支持聲音傳送，也可支持視頻和數(shù)據(jù)傳送。支持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)和網(wǎng)絡(luò)間會(huì)議。H.323可以支持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)及遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)的會(huì)議，同時(shí)還支持異種網(wǎng)間的網(wǎng)絡(luò)會(huì)議。

三、Internet參考資料：組織：ITU-T〔InternationalTelecommunicationUnion〕IETF成立了如下一些工作組用以研究VoiceOverNetwork〔VON〕:IMTC〔InternetMultimediaTelecoferencingConsortium〕〔/imtc〕IMTC由幾十家全球最主要的Internet、網(wǎng)絡(luò)、軟件和硬件廠商組成，IMTC專門成立了VoIP論壇，用以進(jìn)行VON的研究，VoIP推出IA〔ServiceInteroprabilityImplementationAgreement〕建議，目前版本1.0，IMTC對(duì)Internet標(biāo)準(zhǔn)的建立起著重要的作用。IA建議的路標(biāo)見圖。其他一些組織及研究團(tuán)體：ITCA: InternationalTeleConferencingAssociationIMA: InternationalMultimediaAssociationETSI: EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute軟件：這里列出了1996年最好的10種InternetTelephony.〔xpulverx/reports列出〕VocalTecInternetPhone xxvocaltecxTeleVox xxvoxwarexNetMeeting xxmicrosoftx/netmeetingIntelInternetVideoPhone xxintelxCU-SeeMe xxwpinexCoolTalk xxnetscapexWebPhone xxnetspeakxFreeTel xxfreetelxVDOPhone Net2Phone xxnet2phonex3、網(wǎng)關(guān)VocalTec xxvocaltecx/telephon.htmMicomV/IP xxmicomx/press/VIPintro.htmlWebcentricCommunications Netspeak xxnetspeakxAlphaNetTelecom〔Unipost〕 xxAlphaNTeletCommunications xxdialwebxCallWare xxcallwarex四、Internet的展望：在第一節(jié)已經(jīng)提到，到2021年，Internet將占到國際長話業(yè)務(wù)的28%，有50%的美國家庭將接入Internet。Internet隨著Internet的飛速開展而開展，我們可以這樣表示：A+B=C〔Access+Bandwidth=CommunicationsRevolution，即訪問人數(shù)、接入方式+帶寬性能改善=通訊方式變革〕。Internet開展趨勢(shì)如下：ATM、IPSwitch、千兆以太網(wǎng)、SDH光傳輸技術(shù)等的開展，使得Internet的性能和容量大大增強(qiáng)，RSVP、RTP/RTCP等技術(shù)的引入使得多媒體視訊會(huì)議的QoS得到保證。硬件技術(shù)的開展快速，主干節(jié)點(diǎn)的路由器的路由速度將是現(xiàn)在的10倍或更高，并出現(xiàn)了純IP的路由器，而價(jià)格只為傳統(tǒng)路由器的1/3，效勞器的速度更快，容量更大。Internet進(jìn)入家庭，個(gè)人PC、NC、電視機(jī)置頂盒、WebTV、DVD、HDTV技術(shù)使得Internet將象今天的電視機(jī)一樣成為家庭必不可少的組成。Internet上的貿(mào)易、金融、信息、效勞應(yīng)用廣泛，ISP廠商將象今天的旅行社、商店、銀行一樣普