1、 企业 VOIP网络技术实现研究摘要 本文分析了 VoIP(Voice over Internet Protocol)基本原理和系统组成，分析 了 其 能 广 泛 地 采 用 Internet 和 全 球 IP 互 连 的 环 境 的 优 势 ， 并 针对 VoIP 的结构进行分析，对主要 VoIP 技术标准进行了介绍，并根据企业网络的构成情况，提出了企业VoIP 技术解决方案，最后对企业 VOIP 的发展进行了展望。关键词 VOIP；H.323；S IP； PSTN；LAN0引言 通 信 势 不 可 挡 ， qq、 飞 信 等 即 时 通 讯 软 件 冲 击 着 传 统 的 电 话 通 信
2、方 式 ， 从 而 也造 就 了 很 多 网 络 新 贵 ， 众 投 资 者 企 望 在 网 络 通 讯 中 分 一 杯 羹 。 VoIP(Voice over Internet Protocal)就是其中之一。V oIP(Voice over Internet Protocol)是 一 种 以IP 电 话 为 主 ， 并 推 出 相 应 的 增 值 业 务 的 技 术 。 VoIP 最 大 的 优 势 是 能 广 泛 地 采 用Internet 和 全 球 IP 互 连 的 环 境 ， 提 供 比 传 统 业 务 更 多 、 更 好 的 服 务 。 VoIP 可 以 在IP 网 络 上 便
3、宜 的 传 送 语 音 、 传 真 、 视 频 、 和 数 据 等 业 务 ， 如 统 一 消 息 、 虚 拟 电 话 、 虚拟 语 音 /传 真 邮 箱 、 查 号 业 务 、 Internet 呼 叫 中 心 、 Internet 呼 叫 管 理 、 电 视 会 议 、电 子 商 务 、 传 真 存 储 转 发 和 各 种 信 息 的 存 储 转 发 等 。 很 多 企业内建立了发达的数据通信网，为实现数据、语音、视频三网合一创造了网络条件。通过把内部专用电话网移植到内部专用 IP 网，实现数据、语音、视频三网的融合，能很好地降低企业在通讯方面的开销、对提高工作效率也很有帮助。1 VoIP
4、的关键技术的结构分析VoIP 是以 IP 分组交换网络为传输平台，先把从终端取得的模拟信号转换为数字信号，通过语音压缩算法对语音数字信号进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按 TCP/IP标准进行打包，形成统一的 IP 数据包，经过网络把语音数据送至接收端，接收端把这些语音数据按照时间先后串起来，经过解码解压缩后恢复成原来的语音信号，从而达到通过互联网传送语音的目的。VoIP 数据传送模型如图1。图1 VoIP 数据传送模型图2 主要 VoIP技术标准介绍为了加速 IP 电话的发展，提供更高品质的 IP 电话服务，许多国际组织开始着手进行 IP 电话的标准制定。信令控制技术是保证 VoIP 建
5、立呼叫和传输数据等环节正常工作的基础。当 前 在 业 界 IP 电 话 有 两 种 并 列 的 体 系 结 构 ， 一 种 是 ITU T H.323协 议 ， 另 一种 是 由 互 联 网 工 程 任 务 组 （ IETF） 最 近 提 出 的 SIP 协 议 （ RFC2543） ， SIP 协 议 更 适 用于 智 能 化 终 端 。H.3231是 一 种 ITU-T 标 准 ， 最 初 用 于 局 域 网 （ LAN） 上 的 多 媒 体 会 议 ， 后 来 扩展 至 覆 盖 VoIP。 该 标 准 既 包 括 了 点 对 点 通 信 也 包 括 了 多 点 会 议 。 H.323标
6、准 定 义 的 网络 是 目 前 应 用 最 为 广 泛 的 ， 例 如 以 太 网 、 令 牌 网 ， FDDI 网 等 。 H.323基本上是一种兼顾传统呼叫流程和 IP 网特点发展而来的成熟的开放标准体制，代表了 VOIP 的主流。H.323建 议 中 定 义 了 四 个 主 要 的 组 件 :即 终 端 、 网 关 、 网 关 管 理 软 件 （ 也 叫 关 守或 网 闸 ） 和 多 点 控 制 单 元 。（ 1） 终 端 (Terminal)-所 有 的 终 端 都 必 须 支 持 语 音 通 信 ， 视 频 和 数 据 通 信 能 力是 可 选 的 。 所 有 的 H.323终 端
7、 也 必 须 支 持 H.245标 准 ， H.245标 准 用 于 控 制 信 道 使 用 情况 和 信 道 性 能 。 H.323对 语 音 通 信 中 的 语 音 编 解 码 器 主 要 参 数 做 如 下 规 定 ： ITU 建 议 语 音 带 宽 /KHz 传 输 比 特 率 /Kb/s 压 缩 算 法 注 释 G.711 3.4 56,64 PCM 简 单 压 缩 ，应 用 于 PSTN 中 G.728 3.4 16 LD-CELP 语 音 质 量 同 G.711， 应 用 于 低 比 特 速 率 传 输 G.722 7 48,56,64 ADPCM 语 音 质 量 高 于 G.7
8、11， 应 用 于 高 比 特 速 率 传 输 G.723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ 语 音 质 量 可 以 接 受 ， G.723.1为 VOIP 论 坛 采 用 G.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP 时 延 低 于 G.723.1， 语 音 质 量 高 于 G.723.1。（ 2） 网 关 (Gateway)-这 是 H.323系 统 的 一 个 可 选 件 。 网 关 能 把 不 同 系 统 所 用 的协 议 、 音 频 、 视 频 编 码 算 法 以 及 控 制 信 号 进 行 变 换 以 适 应 系 统 终 端 互 通 。 如 基 于PST
9、N 的 H.324系 统 和 基 于 窄 带 ISDN 的 H.320系 统 与 H.323系 统 进 行 通 信 ， 就 需 要 配 置网 关 。（ 3） 关 守 (Gatekeeper)-这 是 H.323系 统 的 一 个 可 选 组 件 ， 是 由 软 件 来 完 成 管 理功 能 。 它 主 要 有 两 个 功 能 ： 第 一 是 对 H.323应 用 的 管 理 ； 第 二 是 对 终 端 通 过 网 关 通 信（ 如 呼 叫 建 立 、 拆 除 等 ） 的 管 理 。 管 理 员 可 以 通 过 关 守 ， 进 行 地 址 转 换 、 带 宽 控 制 、 呼叫 认 证 、 呼 叫
10、 记 录 、 用 户 注 册 、 通 信 域 管 理 等 功 能 。 关守类似于 PSTN 的程控交换机，它能够为网络中的终端和网关提供地址解析、访问控制、安全检查、呼叫控制信令以及呼叫管理功能3。（ 4） 多 点 控 制 单 元 (Multipoint Control Unit)-MCU 实 现 了 在 IP 网 络 上 进 行多 点 通 信 ， 点 到 点 的 通 信 并 不 需 要 。 通 过 MCU 使 整 个 系 统 形 成 一 个 星 型 的 拓 扑 结 构 。MCU 包 含 两 个 主 要 部 件 ： 多 点 控 制 器 MC 和 多 点 处 理 器 MP， 也 可 以 不 包
11、含 MP。 MC 处理 终 端 间 的 H.245控 制 信 息 ， 建 立 一 个 音 频 和 视 频 处 理 的 最 小 公 共 命 名 器 。 MC 并 不直 接 处 理 任 何 媒 体 信 息 流 ， 而 将 它 留 给 MP 来 处 理 。 MP 对 音 频 、 视 频 或 数 据 信 息 进 行混 合 、 切 换 和 处 理 。会 话 发 起 协 议 （ SIP） 2是 建 立 VOIP 连 接 的 IETF 标 准 。 SIP 是 一 种 应 用 层 控制 协 议 ， 用 于 和 一 个 或 多 个 参 与 者 创 建 、 修 改 和 终 止 会 话 。 SIP 协议是完全源于I
12、nternet 信令控制协议。只支持会话建立、修改及结束进程信息，但不涉及媒体控制，可以使用用户定位、用户能力、用户可用性、呼叫建立和呼叫处理五种 SIP 功能来建立和终止通信。S IP 的 结 构 与 HTTP（ 客 户 服 务 器 协 议 ） 相 似 。 客 户 机 发 出 请 求 ， 并 发 送 给服 务 器 ， 服 务 器 处 理 这 些 请 求 后 给 客 户 机 发 送 一 个 响 应 。 该 请 求 与 响 应 形 成 一 次 事 务 。H.323主要是从电信的角度出发建议的，它具有与传统电信网接近的呼叫流程和处理机制，组网是多层多域的，技术已经成熟；而 SIP 基本上是基于动态
13、 Internet 模式来建网的，较少考虑与公共交换电话网（PSTN）的互联互通问题，呼叫流程也与公共交换电话网（PSTN）网有所不同，它是一个扁平的单层次网络，在组建 VoIP 大网的实践方面，还有待积累经验。在我国，主要选用 H.323技术标准来实现 VOIP。3 企业 VoIP技术解决方案国 际 电 信 联 盟 (ITU T)制 定 了 H.32x 多 媒 体 通 信 系 列 协 议 ， 所 以 各 个 企 业 所 使用 的 都 不 一 样 。 但 是 大 部 分 企 业 都 采 用 PSTN 和 LAN。下面我们主要针对 PBX 和 LAN 的企业 VoIP 实现进行介绍。企业一般都有
14、自行管理的 PBX 系统，提供内部话音服务；同时 PBX 系统通过 E1与电信运营商的电话公共网公共交换电话网（PSTN）网相连，实现与公众网的通信，长途中继采用电信运营商的线路。个别单位直接采用电信租用线路，在电信运营商程控交换机内设置小号，来实现内部和长途话音业务。但它们的语音网实际上都是在公共交换电话网（PSTN）网基础之上建设的，存在长途话费昂贵、各类智能业务依靠电信运营商提供等问题。一个基于电路连接的物理端口可以对应于若干个逻辑端口，逻辑端口数目可由关守定义，设备地址按逻辑信息进行标识，通过包交换形式，不仅同样可以从 PBX 的前向话音时隙交换中分离出话音信号和呼叫控制信号，达到在
15、LAN 数据网络上实现对语音信号的数字转换和传送的目的，同时，还可以通过呼叫服务器对设备的 IP 地址进行管理（增加、删除和修改） ，因此在网络扩容或用户变更时，不需要对交换机物理端口进行配置，仅需对部分或个别逻辑端口重新定义或对 IP 地址进行修改4。典型的 VoIP 网关+模拟话机系统由电话终端、网关、网守和多点接入控制单元等构成，基于 H.323协议所定义的协议模型。其基本结构如图2所示。图2 基于 PBX 的企业 VoIP 语音系统构成企业用户通过话机发出呼叫后通过 PBX 接到网关上，网关根据呼叫的接入码触发相应的业务流程，进而与用户进行交互，获得被叫号码信息；网关在获得被叫号码信息
16、后，与网关上已经设置好的路由数据进行比较，如果被叫号码对应的号首已经有相应的路由数据，则网关直接核对端网关之间建立起 IP 通信，如果被叫号码对应的号首枚有相应的路由数据，则呼叫失败，网关可以提示用户不能接通，并允许用户重新拨打被叫号码；两个网关之间的呼叫建立起来后，被叫网关将向被叫用户所在的 PSTN 交换机或 PBX 发起呼叫建立请求，如果被叫号码存在且空闲，则被叫话机将振铃；被叫在振铃后摘机，主被叫用户通过 IP 电话网关和 IP 电话网络可以通话，其中语音从交换机传送到网关后，网关将对语音进行压缩，然后将压缩后的语音包打成 IP 包的形式并通过互联网传送到对方网关，恢复成压缩后的语音包
17、并进行解压，使其恢复成正常的语音包，并让用户能够通话。VOIP 技术在网络中得到了广泛应用，许多关键技术和产品日渐成熟，系统设备的价格也越来越低，使得基于 LAN 的 VoIP 应用成为可能。在原有 LAN 设备基础上增加 LAN-PSTN 网关（LPG） 、LAN-WAN Exchange 网关（LWEG） 、系统管理服务器（SMS）和数字终端（DVT）即可构成 LAN-VOIP 电话系统。DVT 在此系统中相当于传统 PSTN 中的普通电话机，通常在 LAN 中有两种方法可以实现 DVT，一种是软件方法，利用 LAN 中现有的计算机硬件资源，如声卡、网卡等，并加上一定的软件来实现，称之为“
18、软件模式” ；另一种是“硬件模式” ，使用专门的 VoIP 终端话机。它提供一个与传统话机一样的拨号界面，并且提供一个以太网接口，用来接入 LAN 的HUB 或交换机，具有语音压缩与还原功能。当企业用户通过 DVT 发出呼叫时，在 DVT 与 SMS 之间通过 TCP 协议交换控制信息，然后由 SMS 负责发起呼叫，LAN Switch HUB 接到呼叫信息后，检查信息头部，选择合适路由，并发送信息。如果被叫用户是传统 PSTN 用户，则通过 LPG，它负责 LAN 用户与传统 PSTN网的连接。如果被叫用户是 LAN 用户，则通过 LWEG，它能实现 LAN 用户与外部广域网用户之间的语音通
19、信。两种方案均是采用 VoIP 来实现语音通信，即语音数据均是通过 IP 网络进行传输，但是二者也有不同之处。基于 LAN 的方式可以实现 PC 与 PC 和 PC 与普通 PSTN 电话终端之间的通信。其中 PC 与 PC 之间利用 IP 地址进行呼叫，这种方式和公用电话通信有很大的差异，且限定在因特网内。PC 与普通 PSTN 电话终端之间的通信是由网关来完成 IP 地址和电话号码的对应与翻译，以及话音编码与解包。基于 PBX 的方式只可以实现普通 PSTN 电话终端之间的通信，因为普通电话终端只能设计成呼叫 PSTN 号码的形式，复杂的 IP 地址不能在上面进行呼叫。以上两种方案主要是针
20、对现在企业内部网络的情况提出的，实际上企业网实施 VoIP 技术，组网方案还会有多种灵活选择形式。重要的是在能够保证系统所需功能及服务质量 QoS 的前提下，企业要能够根据自身网络的不同情况和不同需求，按网络整合最低投资成本在众多可供选择的配套方案中做出最合理的选择，以避免给实施 VoIP 技术带来盲目性。企业可以将语音和视频应用集成到数据网络中，建立多媒体通信平台，从而优化网络，缩减企业运营成本，实现智能业务。在 IP 多媒体系统建成后，分支机构内部，分支机构之间的本地市话、长途电话以及各点之间传真等费用能得到节省。并且在将来还可以和集团总部的 IP 网络互连，形成覆盖全国的 IP 电话网络
21、。而且在公司内就可以召开视频电话会议，极大的提高工作效率，降低运营成本。这种及时更新的经营模式必将有利于企业的长足发展。4 结束语经 过 几 年 的 发 展 ， VOIP 被 广 泛 使 用 。 企 业 在 不 断 努 力 利用 VoIP 技术实现真正的数据与语音乃至多媒体信息的结合与交融，使企业的局域网内智能设备能真正无缝地交互和处理来自广域网的巨量的信息资源。虽然 VOIP 还存在一些缺陷：VoIP 服务的潜在用户群存在一定的局限；在保障信息安全和通话的质量等方面仍面临着重重困难；在投资规模、互联互通、码号资源等方面也存在不确定因素。但是2 009年 的 中 国 VoIP 市 场 流 量
22、还 是 达到 了 惊 人 的 9950亿 分 钟 ， 而 具 有 更 强 大 实 力 的 新 VoIP 服 务 供 应 商 也 将 不 断 涌 入 市 场 。我 们 有 理 由 相 信 ， VOIP 必 将 有 一 个 灿 烂 的 明 天 ！参 考 文 献 ：1 H.Schulzrinne and J.Rosenberg，comparison of SIP and H.323 for internet telephony，in Proc. International Workshop on Network and Operation System Support for Digital Audio and Video，July 19982 美Jonathan Davidson James Peters 著，韩柯等译M. IP 话音基础. 北京：电子工业出版社2001.13 宋铁成.IP 电话的关键技术及其应用J.电信技术.2001.（1）：2225.4 高强,张月峰.VOIP 技术-语音和数据的集成J.中国有线电视.2003.（24）：19-20.
