IP电话技术及组网结构-巨人网络通讯

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IP电话技术及组网结构

　　本文简述了ip电话系统及技术实现网络结构，简要介绍IP电话的技术原理及中国移动IP电话技术体制。　1 引言　　当今的Internet不断地在变换着自己的角色，网络中流动的比特所代表的内容已从原来单纯的数据逐渐向多媒体演变。基于Internet的各种业务的发展更是层出不穷。IP电话（Voice over IP，简写为VoIP）就是其中之一。在技术推动和市场驱动的双重促进下，近年来IP电话得到了很大的发展。中国移动作为移动语音、数据和多媒体业务的综合运营商，已经在中国移动互联网（CMNet）承载平台上建设了三套IP电话系统，即由Clarent设备组成的移动主叫一次拨号网，由CISCO设备组成的计账卡用户的二次拨号网，以及由ECI设备组成的部分国际来话业务网。本文将简要介绍IP电话的技术原理及中国移动IP电话技术体制。 2 IP电话技术简介 2.1 IP电话系统的基本组成　　IP电话系统一般应有三部份组成：电话（Phone）、网关（Gateway）和网守或者叫关守（Gatekeeper）。　　电话（Phone）是指可以通过电话网连到本地网关的电话终端。　　网关是通过IP 网络提供电话到电话连接，完成话音通信的关键设备，即Internet网络与电话网之间的接口设备。通过它可完成语音压缩，将64kbit/s的语音信号压缩成低码率的语音信号；完成寻址与呼叫控制；具有IP网络接口与电话网的互连接口。　　网守负责用户注册与管理，它应当具有的功能为：将被叫号码的前几位数字对应网关的IP地址；对接入用户的身份认证 (即确认)，防止非法用户接入；做呼叫记录并有详细数据，从而保证收费正确；完成区域管理，多个网关可由一个网守进行管理。 2.2 IP电话与传统电话的比较　　IP电话与传统电话相比较，有许多不相同的地方。首先语音传输的媒介是完全不同的，IP电话的传输媒介为Internet网络，而传统电话为公众电话交换网。它们的交换方式也是完全不同的，IP电话运用的是分组交换技术，信息根据IP协议分成一个一个分组进行传输，每个分组上都有目的地址与分组序号，到目的地后再还原成原来的信号，而且分组可以沿不同的途径到达目的地；而传统电话用的是电路交换的方式，它没有IP电话交换的这些功能。　　从占用信道或带宽上讲，IP电话有信息才传送。反之不传送，这样，其语音信息的传送可不占用固定信道，使用压缩技术后，可以压缩到8kbit/s；而传统电话一般要占用64kbit/s的固定信道，而且只要不挂机，传统电话便始终占用这一信道，所以IP电话的带宽远远低于传统电话。　　从话音质量上讲，IP电话相对传统电话的语音质量较差，其中有带宽、延迟等因素，尤其在网络拥塞时，通话质量可能难以保证。 2.3 IP电话的标准　　目前IP电话尚无一个完全统一的标准，所以现在通话双方的系统要使用同一公司的相关产品。（即使采用同一协议，目前不同公司的IP电话产品也无法完成互连。）就IP电话制定的协议而言，基本上有两大类，即H.323和SIP协议，这两个协议在呼叫建立与控制方面有着不同的方案。H.323已有多年的发展，所以为多数厂家的采用。目前包括中国移动在内的中国各IP电话网所采用的也都是H.323协议。 2.4 H.323协议　　H.323协议具有设备之间、高层应用之间和提供商之间的互操作性。它不依赖于网络结构，独立于操作系统和硬件平台，支持多点功能、组播和带宽管理。H.323协议具备相当的灵活性，支持包含不同功能的节点之间和不同网络之间的会议。H.323协议建议的多媒体会议系统中的信息流包括音频、视频、数据和控制信息。信息流采用H.225.0建议方式来打包和传送。H.323协议为基于网络的通信协议定义了4个主要的组件：终端（Terminal）、网关（Gateway）、网守（Gatekeeper）和多点控制单元（MCU）。H.323协议呼叫建立过程涉及到三种信令：RAS（注册：Registration、许可：Admission和状态：Status）信令、H.225.0呼叫信令和H.245控制信令。其中RAS信令用来完成终端与网守之间的登记注册、授权许可、带宽改变、状态和脱离解除等过程。H.225.0呼叫信令用来建立两个终端之间的连接，这个信令使用Q.931消息来控制呼叫的建立和拆除，当系统中没有网守时，呼叫信令信道在呼叫涉及的两个终端之间打开；当系统中包括一个网守时，由网守决定在终端与网守之间或是在两个终端之间开辟呼叫信令信道。H.245控制信令用来传送终端到终端的控制消息，包括主从判别、能力交换、打开和关闭逻辑信道、模式参数请求、流控消息和通用命令与指令等。H.245控制信令信道建立于两个终端之间，或是一个终端与一个网守之间。 3 中国移动IP电话技术体制　　中国移动IP电话技术体制是根据中国移动现有网络和业务特点，对IP电话网的网络结构、业务、编号、路由、计费、接口、信令、与其他网的互联方式等方面分别给出了相应的规定。本文主要介绍其网络体系结构和网络组织部分。 3.1 IP电话网总体框架　　中国移动IP电话网总体框架主要包括IP承载网络（简称IP网）、IP电话网关、IP电话网络的管理设备（如：网守、计费/认证中心等）和电路交换网的接入部分。 3.2 IP电话网络总体结构　　中国移动IP电话网原则上采用两级体系结构，即一级网守和顶级网守，在业务量大的地区可根据需要增加第三级结构, 即二级网守。原则上，每个省设置一个一级网守，负责本省IP电话用户的接入认证和地址解析。全国可以设置多个顶级网守。　　顶级网守和一级网守的主要功能如下：　　（1）顶级网守的主要功能　　顶级网守负责管理属于该运营者的所有一级网守，主要负责一级网守之间的地址解析；与其他运营者IP电话网的互通和地址交换；负责管理国际业务，即国际呼叫的建立与拆除均需经过顶级网守。　　（2）一级网守的主要功能　　一级网守应与全省用户数据库和省级计费/认证中心合设，因此一级网守与计费/认证中心共同完成所属区域内用户的地址解析和认证，向全国计费结算中心传送计费信息，防止非法用户的接入和非法网关的登记；负责向所属网关提供路由信息，包括被叫网关的端口信息等；负责完成PC到电话业务的呼叫建立、释放和计费信息的采集。当一级网守所管辖的区域内含有二级网守时，一级网守还需要负责管理这些二级网守间的地址解析工作以及用户认证。 3.3 近期网络结构　　为使网络能够易于扩展和管理，在中国移动IP电话网的建设初期，采用集中管理和集中计费，即中国移动IP电话近期网络体系结构采用两级多域、集中管理的方式，全网统一设置一个数据库，存放所有用户信息。见如图5所示：　　为保证业务的服务质量，减少端到端路由器跳数（HOP），IP电话网关应尽量通过IP电话业务专用的接入路由器接在IP网骨干节点上。　　在有互联网骨干节点的城市，IP电话网关应尽量通过一个接入路由器（本IP电话网关节点专用）接到骨干网上（方式1）；如果IP电话网关和互联网骨干节点在同一个机房，也可以将其直接接在省网汇接节点上（方式2）。　　在无骨干节点的城市，在业务流量不大的情况下，可直接接入本地中国移动互联网的省内节点（方式3）；在服务质量无法保证的情况下，可以通过一个接入路由器（本IP电话网关节点专用），拉专线接到设在其他城市的省网汇接节点（方式4）。 3.4 IP电话系统参考模型　　H.323终端（包括与移动网连接的网关以及PC终端）与最低级网守间的参考点，采用RAS协议，主要完成终端用户的地址解析和认证信息的传送；采用H.225和H.245协议，主要完成用户之间的呼叫建立、释放和语音流传送等功能。　　参考点B ：H.323终端/网关与H.323终端/网关间的参考点，采用H.225和H.245协议，主要完成用户之间的呼叫建立、释放和语音流传送等功能。　　参考点C ：计费/认证中心之间的参考点，采用Radius协议，主要传送不同IP电话区域间漫游用户的计费/认证信息。　　参考点D：本级网守与上一级网守间的参考点，采用RAS协议，主要传送用户地址解析信息；采用H.225和H.245协议，主要完成用户之间的呼叫建立、释放和语音流传送等功能。顶级网守之间的协议采用H.225协议附件G。　　参考点F：本级网守与本级计费/认证中心间的参考点，采用Radius协议，向计费/认证中心传送计费采集信息和认证信息。　　参考点G：IP电话网关与中国移动GSM网的参考点，可采用MISUP、MTUP以及中国一号信令，完成至移动网的呼叫或接收来自移动网的呼叫。 3.5 GSM、PSTN/ISDN侧的网络组织　　IP电话的网关设置以及与GSM、PSTN/ISDN侧的网络组织应依据移动本地网规模的大小、移动关口局的数目、IP电话的话务量、各本地网的电路情况进行确定。原则上在开放IP电话业务的移动业务本地网内至少应设置一个IP电话网关，网关应与移动关口局连接。IP电话网关应尽可能与移动关口局连接。但考虑到各地区的电路情况差别比较大，因此IP电话网关也可以与TMSC相连。 3.6 IP电话国际业务的连接方式　　IP电话的国际呼叫可以通过顶级网守和对方国网守完成地址解析、路由、计费结算等。当一级网守发现某呼叫为国际呼叫时，应立即向顶级网守发出地址解析请求（其中包含被叫电话号码），顶级网守通过与对方国网守进行信令交互后，获得被叫所属网关的IP地址，并将其转给一级网守，一级网守再回复主叫网关，从而建立主、被叫网关间的连接，继而进行通话。

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