1283.B基于VOIP的网络组建与配置答辩.ppt

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1、VOIP的网络组建与配置,指导老师：答 辩 人：,VOIP 介绍,VoIP大致透过5道程序来互传语音讯号，首先是将发话端的模拟语音讯号进行编码的动作，目前主要是采用ITU-T G.711语音编码标准来转换。第二道程序则是将语音封包加以压缩，同时并添加址及控制信息，如此便可以在第三阶段中，也就是传输IP封包阶段，在浩瀚的IP网络中寻找到传送的目的端。到了目的端，IP封包会进行译码还原的作业，最后并转换成喇叭、听筒或耳机能播放的模拟音讯。,传统电话：由送话器、受话器和发送、接收信号的部件等组成。发话时，由送话器把话音转变成电信号，沿线路发送到对方；受话时，由受话器把接收的电信号还原成话音。,语音信

2、号变成电信号,专用线路传输,电信号转换为语音信号,编码,转换,传输,译码,解码,VOIP：VoIP 是（Voice Over IP network）的缩写，我们日常所说的IP电话就是VoIP的一项典型应用。,IP电话与传统电话对比,IP电话优点,VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统业务便宜、丰富的服务。VoIP可以在IP网络上便宜的传送语音、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。,对于公众业务，和传统PS

3、TN相比，IP电话有以下优点：1.能够更加高效地利用网络资资2.可以提供更为廉价的服务3.节省长途电话费用4.减少投备投资,一个基本的VoIP架构之中，大致包含4个基本元素,(1)媒体网关器（Media Gateway）：主要扮演将语音讯号转换成为IP封包的角色。(2)媒体网关控制器（Media Gateway Controller）：又称为Gate Keeper或Call Server。主要负责管理讯号传输与转换的工作。(3)语音服务器：主要提供电话不通、占线或忙线时的语音响应服务。(4)信号网关器（Signaling Gateway）：主要工作是在交换过程中进行相关控制，以决定通话建立与否

4、，以及提供相关应用的增值服务。虽然VoIP拥有许多优点，但绝不可能在短期内完全取代已有悠久历史并发展成熟的PSTN电路交换网，所以现阶段两者势必会共存一段时间。为了要让两者间能相互沟通，势必要建立一个互通的接口及管道，而媒体网关器与网关管理器即扮演了中介的角色，因为他们具备将媒体数据流及IP封包转译成不同网络所支持的各类协议。其运作原理是，媒体网关器先将语音转换为IP封包，然后交由媒体网关控制器加以控制管理，并决定IP封包在网络中的传送路径。至于信号网关器则负责将SS7信号格式转换为IP封包。,VOIP原理,1 语音-数据转换,2 原数据到IP转换,3 传送,4 IP包-数据的转换,5数字语音

5、转换为模拟语音,1 语音-数据转换,语音信号是模拟波形，通过IP方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，道貌岸首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行8位或6位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择。许多低比特率的编码器是采取以帧为单位进行编码。典型帧长为1030ms。考虑传输过程中的代价，语间包通常由60、120或240ms的语音数据组成。数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编码标准主要有ITU-T G.711。源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语音设备帮可以还原模拟语音信号。,2 原数据到

6、IP转换,一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码。大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用15ms的帧，则把从第一来的60ms的包分成4帧，并按顺序进行编码。每个帧合120个语音样点（抽样率为8kHz）。编码后，将4个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。网络处理器为语音添加包头、时标和其它信息后通过网络传送到另一端点。语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接（一条线路），并在端点之间传输编码的信号。IP网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地

7、。,3 传送,在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间（t）内将其传送到网络输出端。t可以在某全范围内变化，反映了网络传输中的抖动。网络中的同间节点检查每个IP数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持IP数据流的任何拓结构或访问方法。,4 IP包-数据的转换,目的地VoIP设备接收这个IP数据并开始处理。网络级提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。其次，解码器将经编码的语音包解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以

8、按帧进行操作，完全和解码器的长度相同。若帧长度为15ms，是60ms的语音包被分成4帧，然后它们被解码还原成60ms的语音数据流送入解码缓冲器。在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的原数据，然后把这个原数据提供给解码器。,5数字语音转换为模拟语音,播放驱动器将缓冲器中的语音样点（480个）取出送入声卡，通过扬声器按预定的频率（例如8kHz）播出。简而言之，语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。,IP电话分类,根据提供业务的方法可分为：IP-IP、IP-PSTN、PS

9、TN-IP-PSTN、IP-PSTN-IP四种，其它方式也基本是这几种方案的组合。,IP-IP方式：PC到PC是这种方式的典型代表，也是最早实现的Internet IP语音通信方式之一。IP-PSTN方式：PC到传统电话是这种方式的代表，与PC到PC方式不同，它需要Modem和专用软件直接上网，通过IP电话服务器拨到对方电话机上。PSTN-IP-PSTN方式：电话到电话方式即普通电话经过电话交换机连到IP电话网关，用电话号码穿过IP网进行呼叫，发送端网关鉴别主叫用户，翻译电话号码/网关IP地址，发起IP电话呼叫，连接到最近主叫的网关，并完成语音编码和打包，接收端网关实现拆包、解码和连接被叫的方

10、式。,1.无网关业务：IP-IP传输方式,计费系统,PC1,PC2,网守,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,1.终端PCI向网守请求呼叫业务.,2.网守验证该终端用户的授权，返回接通或拒统绝消息.,3.网守向计费系统发送消息，请求用户的计费信息。也包含呼叫信息.,4.计费系统返回用户的计费信息.,5.网返回对端PC2的地址.,6.网向计费系统发送呼叫开始信息.,7.计费系统返回确认应答消息.,8.终端PC1和终端PC2通过IP网络建立呼叫连接，开始通话.,9.终端向网发送呼叫结束消息.,10.网守向计费系统呼叫结束消息.,11.计费系统返回确认消息.,IP电话的业务类型及流程,2

11、.有网关业务：PSTN-IP-PSTN传输方式,计费系统,电话机1,电话机2,网守,12,2,3,4,6,5,17,8,14,10,11,13,16,15,13,8,1,9,7,14,12,17,2.网关1向网守发送呼叫业务请求，并把用户信息、业务类型和业务信息传递给网守。,3.网守检查用户的授权情况，确定该用户是否有权使用此项业务。授权认证可以通过计费系统的认证组件来进行，也可以由网守内部的功能来完成。,4.结果返回允许或拒绝的应答。,1.电话机1呼叫网关1.用户根据交互式语音提示(IVR)输入认证信息和被叫电话号码。,5.网守向计费系统发送消息请求用户的计费信息，也包含呼叫信息。,6.计费

12、系统返回用户的计费信息。,7.网守向网关1发送可供连接的目的网关的地址信息。,8.网关1和网关2连接，初始化通话进程，网关2向电话机2发送呼叫应答消息(ARQ),通话进程开始。,9.当网关1和网关2检测到通话进程真正开始以后，网关1向网守发送一个呼叫开始信息(RAS IRR),并附带上惟一的计费标识。,10.网守向计费系统发送呼叫开始信息。,12.网守将应答消息传送给网关1及电话机1.,13.网关1或网关2检测到电话机2发出的呼叫结束消息。,14.网关1或网关2向网守发送结束消息。,15.网守向计费系统发送呼叫结束消息。,16.计费系统返回确认消息。,17.确认消息送到网关1和网关2，通信进程

13、结束。,11.计费系统返回确认消息。,H.323 协议,H.323是ITU-T一个总括性的建议书，它为在局域网（LANs）上或者通过包括互联网在内的那些不提供服务质量（QoS）保证的IP网上进行音频、视频和数据通信奠定了基础。这些网络包含目前的企业办公网络、分组交换的TCP/IP网、IPX以太网、高速以太网和令牌环网等技术。遵守了H.323协议，多厂商的多媒体产品和应用就可以互操作，使得用户在通信时不用考虑产品间的兼容性。H.323是第一个已经定义好的VoIP协议，也被认为是用户、商业企业、娱乐场所和专业应用的基于局域网产品的一个基础。H.323系统的核心建议书部分是：,H.323“总括性”文

14、件，描述H.225.0、H.245以及其他一些有关传送基于包交换的多媒体会议业务的文件的用法。H.225.0描述了三个信令协议（RAS，呼叫信令和附件G）。H.245多媒体控制协议（与H.310，H.323和H.324相同）。H.235基于H.245系统的安全性。H.246 与PSTN的交互协议。H.450.x 补充业务。H.460.x 各种H.323协议扩展。H.501 移动性管理和网间/网内通信协议。H.510 用户、终端和业务的移动性。H.530H.510的安全说明。,H.323系统及其组成部分,H.323定义了网络通信系统的四个主要组成部分：终端、网关、网守和多点控制单元。此外，可能还

15、有边界控制器和对等网络元素。,终端（T）位于提供双向通信的IP骨干网上的用户端点。H.323终端必须支持语音通信，并且可以支持视频编码、T.120数据会议协议簇以及MCU的兼容性，例如IP电话、视频电话、交互式语音应答设备（IVR devices）、语音邮件系统、“软电话”（如：NetMeeting）等。,网关（GW）在H.323会议系统中是一个可选网络元素。网管可以提供许多服务，最普通的就是在H.323会议系统终端与其他类型终端间的协议转换功能。这个功能包括传输格式间的协议转换（如：H.245到H.242间的转换）和通信进程间的协议转换（如：H.225.0到H.221间的转换）。此外，网关可

16、以在音频编码与视频编码间进行转换和执行呼叫建立和清除局域网端和交换电路网端的呼叫。,网守（GK）是H.323网络中的一个最重要的组成部分，它在其区域范围内对所有的呼叫处理起着核心作用，并为注册端提供呼叫控制服务。许多情况下，H.323网守的作用相当于一个虚拟交换机，它可以实现访问控制、地址解析，并且可以直接在用户终端间建立呼叫，或可以通过网守自身发送呼叫信令，实现例如跟踪/定位、忙时呼叫前转等功能。与网守关联的设备有边界（或对等的）设备元素（BE），用来在管理域内交换地址信息和参与呼叫授权。这样的功能性也将使不同的H.323“岛”或网络之间互相通信。这是通过交换一系列的信息实现的。,多点控制单

17、元（MCU）支持三点或多点终端的会议。H.323协议规定，MCU应包括一个必备的多点控制器，零个或多个多点处理器。多点控制器负责管理呼叫信令但不能直接处理媒体流，而由多点处理器来处理媒体流，它能够混合、交换和处理音频、视频和/或数据比特。多点控制器和多点处理器的性能可以集成在一个特定的组件中或是其他H.323组件的一部分。,VOIP当前状况,目前VoIP常见的业务模式有三种，分别是：H.323 IP电话、VoBB宽带电话和IM即时消息，其中H.323 IP电话又包括：IP电话卡、特服号码、专线IP电话等，是目前国内最常见的VoIP语音通信模式。,VoIP不同应用模式的发展现状和趋势,IP电话业

18、务量历年发展情况,据统计，全球VoIP目前增长态势迅猛，2005年全球VoIP市场收入为11.5亿美元，2006年则增长至18.57亿美元，其中最主要的推动力来自欧美及日本，中国市场则波涛暗涌，潜力不可小觑。仅在2005年上年，不包含未纳入统计的非正规运营商，我国VoIP的通话时长就达到644.1亿分钟，比上年同期增长17.4%。IDC预测，未来几年我国VoIP年增长率可达到12%，2008年我国VoIP市场规模将达到56亿美元。2009年亚洲VoIP业务收入将达100亿美元，中国VoIP市场到2009年将达到9950亿分钟的通话时间，而越来越多实力强劲的语音服务供应商正大量涌入这个市场。Vo

19、IP将不会是传统有线通讯的廉价替代品，而是将与其在竞争和共存中不断发展。,从图中可以看出，国内IP电话市场近年呈现出快速增长趋势，2002-2007年年均增长率为20.7%。预计2007年IP电话的通话时长将达到1567.6亿分钟，同比增长7%。但从2005年开始，IP电话的增长率呈下降趋势，这主要是受管制限制和移动长途的替代作用所致。,VOIP发展状况及趋势,目前，中国VOIP主要的商业运作模式有两种，一是完全依赖于Internet的虚拟VOIP，主要业务形式是语音聊天室和即时通讯的语音聊天功能；二是以电信网为基础的传统VOIP，主要业务形式是电信运营商提供的IP电话业务。VOIP业务目前正

20、处在政策敏感期，QQ、MSN、TOM-skype等通过免费VOIP服务和开辟许多实用工具等方式大量征集用户，一旦VOIP政策松动，虚拟运营商的VOIP业务将对传统电信业务有很大的冲击。,相关政策导向 中华人民共和国电信条例第七条和第九条的规定，经营VoIP业务需要取得基础电信业务经营许可证。监管机构实际更倾向于将VoIP归结到IP电话进行管理，即：目前有资格经营VoIP业务的只有6大电信运营商。2003年信息产业部出台的电信业务分类目录，其中对IP电话（网络电话）业务定义为：泛指利用IP网络协议，通过IP网络提供或通过电话网络和IP网络共同提供的电话业务。而VoIP究竟是属于基础电信业务还是增值电信业务，存有巨大争议。,谢谢大家！,最后感谢各位老师辛苦的培养教育，及身边各位同学的支持与鼓励！,