IP電話技術(shù)及組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
2008/09/26
1.引言
當(dāng)今的Internet不斷地在變換著自己的角色，網(wǎng)絡(luò)中流動的“比特”所代表的內(nèi)容已從原來單純的“數(shù)據(jù)”逐漸向“多媒體”演變�；贗nternet的各種業(yè)務(wù)的發(fā)展更是層出不窮。IP電話（Voice over IP，簡寫為VoIP）就是其中之一。在技術(shù)推動和市場驅(qū)動的雙重促進(jìn)下，近年來IP電話得到了很大的發(fā)展。中國移動作為移動語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的綜合運(yùn)營商，已經(jīng)在中國移動互聯(lián)網(wǎng)（CMNet）承載平臺上建設(shè)了三套IP電話系統(tǒng)，即由Clarent設(shè)備組成的移動主叫一次撥號網(wǎng)，由CISCO設(shè)備組成的計賬卡用戶的二次撥號網(wǎng)，以及由ECI設(shè)備組成的部分國際來話業(yè)務(wù)網(wǎng)。本文將簡要介紹IP電話的技術(shù)原理及中國移動IP電話技術(shù)體制。
2.IP電話技術(shù)簡介
2.1 IP電話系統(tǒng)的基本組成
IP電話系統(tǒng)一般應(yīng)有三部份組成：電話（Phone）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）和網(wǎng)守或者叫關(guān)守（Gatekeeper）。
電話（Phone）是指可以通過電話網(wǎng)連到本地網(wǎng)關(guān)的電話終端。
網(wǎng)關(guān)是通過IP 網(wǎng)絡(luò)提供電話到電話連接，完成話音通信的關(guān)鍵設(shè)備，即Internet網(wǎng)絡(luò)與電話網(wǎng)之間的接口設(shè)備。通過它可完成語音壓縮，將64kbit/s的語音信號壓縮成低碼率的語音信號；完成尋址與呼叫控制；具有IP網(wǎng)絡(luò)接口與電話網(wǎng)的互連接口。
網(wǎng)守負(fù)責(zé)用戶注冊與管理，它應(yīng)當(dāng)具有的功能為：將被叫號碼的前幾位數(shù)字對應(yīng)網(wǎng)關(guān)的IP地址；對接入用戶的身份認(rèn)證 (即確認(rèn))，防止非法用戶接入；做呼叫記錄并有詳細(xì)數(shù)據(jù)， 從而保證收費(fèi)正確；完成區(qū)域管理，多個網(wǎng)關(guān)可由一個網(wǎng)守進(jìn)行管理。
2.2 IP電話與傳統(tǒng)電話的比較
IP電話與傳統(tǒng)電話相比較，有許多不相同的地方。首先語音傳輸?shù)拿浇槭峭耆煌模琁P電話的傳輸媒介為Internet網(wǎng)絡(luò)，而傳統(tǒng)電話為公眾電話交換網(wǎng)。它們的交換方式也是完全不同的，IP電話運(yùn)用的是分組交換技術(shù)，信息根據(jù)IP協(xié)議分成一個一個分組進(jìn)行傳輸，每個分組上都有目的地址與分組序號，到目的地后再還原成原來的信號，而且分組可以沿不同的途徑到達(dá)目的地；而傳統(tǒng)電話用的是電路交換的方式，它沒有IP電話交換的這些功能。 從占用信道或帶寬上講，IP電話有信息才傳送。反之不傳送，這樣，其語音信息的傳送可不占用固定信道，使用壓縮技術(shù)后，可以壓縮到8kbit/s；而傳統(tǒng)電話一般要占用64kbit/s的固定信道，而且只要不掛機(jī)，傳統(tǒng)電話便始終占用這一信道，所以IP電話的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電話。
從話音質(zhì)量上講，IP電話相對傳統(tǒng)電話的語音質(zhì)量較差，其中有帶寬、延遲等因素，尤其在網(wǎng)絡(luò)擁塞時，通話質(zhì)量可能難以保證。
2.3 IP電話的標(biāo)準(zhǔn)
目前IP電話尚無一個完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以現(xiàn)在通話雙方的系統(tǒng)要使用同一公司的相關(guān)產(chǎn)品。（即使采用同一協(xié)議，目前不同公司的IP電話產(chǎn)品也無法完成互連。）就IP電話制定的協(xié)議而言，基本上有兩大類，即H.323和SIP協(xié)議，這兩個協(xié)議在呼叫建立與控制方面有著不同的方案。H.323已有多年的發(fā)展，所以為多數(shù)廠家的采用。目前包括中國移動在內(nèi)的中國各IP電話網(wǎng)所采用的也都是H.323協(xié)議。
2.4 H.323協(xié)議
H.323協(xié)議具有設(shè)備之間、高層應(yīng)用之間和提供商之間的互操作性。它不依賴于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件平臺，支持多點(diǎn)功能、組播和帶寬管理。H.323協(xié)議具備相當(dāng)?shù)撵`活性，支持包含不同功能的節(jié)點(diǎn)之間和不同網(wǎng)絡(luò)之間的會議。H.323協(xié)議建議的多媒體會議系統(tǒng)中的信息流包括音頻、視頻、數(shù)據(jù)和控制信息。信息流采用H.225.0建議方式來打包和傳送。H.323協(xié)議為基于網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議定義了4個主要的組件：終端（Terminal）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）、網(wǎng)守（Gatekeeper）和多點(diǎn)控制單元（MCU）。H.323協(xié)議呼叫建立過程涉及到三種信令：RAS（注冊：Registration、許可：Admission和狀態(tài)：Status）信令、H.225.0呼叫信令和H.245控制信令。其中RAS信令用來完成終端與網(wǎng)守之間的登記注冊、授權(quán)許可、帶寬改變、狀態(tài)和脫離解除等過程。H.225.0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和拆除，當(dāng)系統(tǒng)中沒有網(wǎng)守時，呼叫信令信道在呼叫涉及的兩個終端之間打開；當(dāng)系統(tǒng)中包括一個網(wǎng)守時，由網(wǎng)守決定在終端與網(wǎng)守之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(guān)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之間，或是一個終端與一個網(wǎng)守之間。
3.中國移動IP電話技術(shù)體制
中國移動IP電話技術(shù)體制是根據(jù)中國移動現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對IP電話網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)、編號、路由、計費(fèi)、接口、信令、與其他網(wǎng)的互聯(lián)方式等方面分別給出了相應(yīng)的規(guī)定。本文主要介紹其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)組織部分。
3.1 IP電話網(wǎng)總體框架
中國移動IP電話網(wǎng)總體框架主要包括IP承載網(wǎng)絡(luò)（簡稱IP網(wǎng)）、IP電話網(wǎng)關(guān)、IP電話網(wǎng)絡(luò)的管理設(shè)備（如：網(wǎng)守、計費(fèi)/認(rèn)證中心等）和電路交換網(wǎng)的接入部分。
3.2 IP電話網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)
中國移動IP電話網(wǎng)原則上采用兩級體系結(jié)構(gòu)，即一級網(wǎng)守和頂級網(wǎng)守，在業(yè)務(wù)量大的地區(qū)可根據(jù)需要增加第三級結(jié)構(gòu), 即二級網(wǎng)守。原則上，每個省設(shè)置一個一級網(wǎng)守，負(fù)責(zé)本省IP電話用戶的接入認(rèn)證和地址解析。全國可以設(shè)置多個頂級網(wǎng)守。
頂級網(wǎng)守和一級網(wǎng)守的主要功能如下：
�。�1）頂級網(wǎng)守的主要功能
頂級網(wǎng)守負(fù)責(zé)管理屬于該運(yùn)營者的所有一級網(wǎng)守，主要負(fù)責(zé)一級網(wǎng)守之間的地址解析；與其他運(yùn)營者IP電話網(wǎng)的互通和地址交換；負(fù)責(zé)管理國際業(yè)務(wù)，即國際呼叫的建立與拆除均需經(jīng)過頂級網(wǎng)守。
�。�2）一級網(wǎng)守的主要功能
一級網(wǎng)守應(yīng)與全省用戶數(shù)據(jù)庫和省級計費(fèi)/認(rèn)證中心合設(shè)，因此一級網(wǎng)守與計費(fèi)/認(rèn)證中心共同完成所屬區(qū)域內(nèi)用戶的地址解析和認(rèn)證，向全國計費(fèi)結(jié)算中心傳送計費(fèi)信息，防止非法用戶的接入和非法網(wǎng)關(guān)的登記；負(fù)責(zé)向所屬網(wǎng)關(guān)提供路由信息，包括被叫網(wǎng)關(guān)的端口信息等；負(fù)責(zé)完成PC到電話業(yè)務(wù)的呼叫建立、釋放和計費(fèi)信息的采集。當(dāng)一級網(wǎng)守所管轄的區(qū)域內(nèi)含有二級網(wǎng)守時，一級網(wǎng)守還需要負(fù)責(zé)管理這些二級網(wǎng)守間的地址解析工作以及用戶認(rèn)證。
3.3 近期網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
為使網(wǎng)絡(luò)能夠易于擴(kuò)展和管理，在中國移動IP電話網(wǎng)的建設(shè)初期，采用集中管理和集中計費(fèi)，即中國移動IP電話近期網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)采用兩級多域、集中管理的方式，全網(wǎng)統(tǒng)一設(shè)置一個數(shù)據(jù)庫，存放所有用戶信息。見如圖5所示：
為保證業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，減少端到端路由器跳數(shù)（HOP），IP電話網(wǎng)關(guān)應(yīng)盡量通過IP電話業(yè)務(wù)專用的接入路由器接在IP網(wǎng)骨干節(jié)點(diǎn)上。
在有互聯(lián)網(wǎng)骨干節(jié)點(diǎn)的城市，IP電話網(wǎng)關(guān)應(yīng)盡量通過一個接入路由器（本IP電話網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)專用）接到骨干網(wǎng)上（方式1）；如果IP電話網(wǎng)關(guān)和互聯(lián)網(wǎng)骨干節(jié)點(diǎn)在同一個機(jī)房，也可以將其直接接在省網(wǎng)匯接節(jié)點(diǎn)上（方式2）。
在無骨干節(jié)點(diǎn)的城市，在業(yè)務(wù)流量不大的情況下，可直接接入本地中國移動互聯(lián)網(wǎng)的省內(nèi)節(jié)點(diǎn)（方式3）；在服務(wù)質(zhì)量無法保證的情況下，可以通過一個接入路由器（本IP電話網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)專用），拉專線接到設(shè)在其他城市的省網(wǎng)匯接節(jié)點(diǎn)（方式4）。
3.4 IP電話系統(tǒng)參考模型
H.323終端（包括與移動網(wǎng)連接的網(wǎng)關(guān)以及PC終端）與最低級網(wǎng)守間的參考點(diǎn)，采用RAS協(xié)議，主要完成終端用戶的地址解析和認(rèn)證信息的傳送；采用H.225和H.245協(xié)議，主要完成用戶之間的呼叫建立、釋放和語音流傳送等功能。
參考點(diǎn)B ：H.323終端/網(wǎng)關(guān)與H.323終端/網(wǎng)關(guān)間的參考點(diǎn)，采用H.225和H.245協(xié)議，主要完成用戶之間的呼叫建立、釋放和語音流傳送等功能。
參考點(diǎn)C ：計費(fèi)/認(rèn)證中心之間的參考點(diǎn)，采用Radius協(xié)議，主要傳送不同IP電話區(qū)域間漫游用戶的計費(fèi)/認(rèn)證信息。
參考點(diǎn)D：本級網(wǎng)守與上一級網(wǎng)守間的參考點(diǎn)，采用RAS協(xié)議，主要傳送用戶地址解析信息；采用H.225和H.245協(xié)議，主要完成用戶之間的呼叫建立、釋放和語音流傳送等功能。頂級網(wǎng)守之間的協(xié)議采用H.225協(xié)議附件G。
參考點(diǎn)F：本級網(wǎng)守與本級計費(fèi)/認(rèn)證中心間的參考點(diǎn)，采用Radius協(xié)議，向計費(fèi)/認(rèn)證中心傳送計費(fèi)采集信息和認(rèn)證信息。
參考點(diǎn)G：IP電話網(wǎng)關(guān)與中國移動GSM網(wǎng)的參考點(diǎn)，可采用MISUP、MTUP以及中國一號信令，完成至移動網(wǎng)的呼叫或接收來自移動網(wǎng)的呼叫。
3.5 GSM、PSTN/ISDN側(cè)的網(wǎng)絡(luò)組織
IP電話的網(wǎng)關(guān)設(shè)置以及與GSM、PSTN/ISDN側(cè)的網(wǎng)絡(luò)組織應(yīng)依據(jù)移動本地網(wǎng)規(guī)模的大小、移動關(guān)口局的數(shù)目、IP電話的話務(wù)量、各本地網(wǎng)的電路情況進(jìn)行確定。原則上在開放IP電話業(yè)務(wù)的移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)內(nèi)至少應(yīng)設(shè)置一個IP電話網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)應(yīng)與移動關(guān)口局連接。IP電話網(wǎng)關(guān)應(yīng)盡可能與移動關(guān)口局連接。但考慮到各地區(qū)的電路情況差別比較大，因此IP電話網(wǎng)關(guān)也可以與TMSC相連。
3.6 IP電話國際業(yè)務(wù)的連接方式
IP電話的國際呼叫可以通過頂級網(wǎng)守和對方國網(wǎng)守完成地址解析、路由、計費(fèi)結(jié)算等。當(dāng)一級網(wǎng)守發(fā)現(xiàn)某呼叫為國際呼叫時，應(yīng)立即向頂級網(wǎng)守發(fā)出地址解析請求（其中包含被叫電話號碼），頂級網(wǎng)守通過與對方國網(wǎng)守進(jìn)行信令交互后，獲得被叫所屬網(wǎng)關(guān)的IP地址，并將其轉(zhuǎn)給一級網(wǎng)守，一級網(wǎng)守再回復(fù)主叫網(wǎng)關(guān)，從而建立主、被叫網(wǎng)關(guān)間的連接，繼而進(jìn)行通話。
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