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IP電話技術及組網結構

2008/09/26

1.引言

　　當今的Internet不斷地在變換著自己的角色，網絡中流動的“比特”所代表的內容已從原來單純的“數(shù)據”逐漸向“多媒體”演變�；贗nternet的各種業(yè)務的發(fā)展更是層出不窮。IP電話（Voice over IP，簡寫為VoIP）就是其中之一。在技術推動和市場驅動的雙重促進下，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)據和多媒體業(yè)務的綜合運營商，已經在中國移動互聯(lián)網（CMNet）承載平臺上建設了三套IP電話系統(tǒng)，即由Clarent設備組成的移動主叫一次撥號網，由CISCO設備組成的計賬卡用戶的二次撥號網，以及由ECI設備組成的部分國際來話業(yè)務網。本文將簡要介紹IP電話的技術原理及中國移動IP電話技術體制。

2.IP電話技術簡介

　　2.1 IP電話系統(tǒng)的基本組成

　　IP電話系統(tǒng)一般應有三部份組成：電話（Phone）、網關（Gateway）和網守或者叫關守（Gatekeeper）。

　　電話（Phone）是指可以通過電話網連到本地網關的電話終端。

　　網關是通過IP 網絡提供電話到電話連接，完成話音通信的關鍵設備，即Internet網絡與電話網之間的接口設備。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網絡接口與電話網的互連接口。

　　網守負責用戶注冊與管理，它應當具有的功能為：將被叫號碼的前幾位數(shù)字對應網關的IP地址；對接入用戶的身份認證 (即確認)，防止非法用戶接入；做呼叫記錄并有詳細數(shù)據， 從而保證收費正確；完成區(qū)域管理，多個網關可由一個網守進行管理。

　　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網絡，而傳統(tǒng)電話為公眾電話交換網。它們的交換方式也是完全不同的，IP電話運用的是分組交換技術，信息根據IP協(xié)議分成一個一個分組進行傳輸，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�！　恼加眯诺阑驇捝现v，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，傳統(tǒng)電話便始終占用這一信道，所以IP電話的帶寬遠遠低于傳統(tǒng)電話。

　　從話音質量上講，IP電話相對傳統(tǒng)電話的語音質量較差，其中有帶寬、延遲等因素，尤其在網絡擁塞時，通話質量可能難以保證。

　　2.3 IP電話的標準

　　目前IP電話尚無一個完全統(tǒng)一的標準，所以現(xiàn)在通話雙方的系統(tǒng)要使用同一公司的相關產品。（即使采用同一協(xié)議，目前不同公司的IP電話產品也無法完成互連。）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的中國各IP電話網所采用的也都是H.323協(xié)議。

　　2.4 H.323協(xié)議

　　H.323協(xié)議具有設備之間、高層應用之間和提供商之間的互操作性。它不依賴于網絡結構，獨立于操作系統(tǒng)和硬件平臺，支持多點功能、組播和帶寬管理。H.323協(xié)議具備相當?shù)撵`活性，支持包含不同功能的節(jié)點之間和不同網絡之間的會議。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)議為基于網絡的通信協(xié)議定義了4個主要的組件：終端（Terminal）、網關（Gateway）、網守（Gatekeeper）和多點控制單元（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守之間的登記注冊、授權許可、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，當系統(tǒng)中沒有網守時，呼叫信令信道在呼叫涉及的兩個終端之間打開；當系統(tǒng)中包括一個網守時，由網守決定在終端與網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守之間。

3.中國移動IP電話技術體制

　　中國移動IP電話技術體制是根據中國移動現(xiàn)有網絡和業(yè)務特點，對IP電話網的網絡結構、業(yè)務、編號、路由、計費、接口、信令、與其他網的互聯(lián)方式等方面分別給出了相應的規(guī)定。本文主要介紹其網絡體系結構和網絡組織部分。

　　3.1 IP電話網總體框架

　　中國移動IP電話網總體框架主要包括IP承載網絡（簡稱IP網）、IP電話網關、IP電話網絡的管理設備（如：網守、計費/認證中心等）和電路交換網的接入部分。

　　3.2 IP電話網絡總體結構

　　中國移動IP電話網原則上采用兩級體系結構，即一級網守和頂級網守，在業(yè)務量大的地區(qū)可根據需要增加第三級結構, 即二級網守。原則上，每個省設置一個一級網守，負責本省IP電話用戶的接入認證和地址解析。全國可以設置多個頂級網守。

　　頂級網守和一級網守的主要功能如下：

　�。�1）頂級網守的主要功能

　　頂級網守負責管理屬于該運營者的所有一級網守，主要負責一級網守之間的地址解析；與其他運營者IP電話網的互通和地址交換；負責管理國際業(yè)務，即國際呼叫的建立與拆除均需經過頂級網守。

　�。�2）一級網守的主要功能

　　一級網守應與全省用戶數(shù)據庫和省級計費/認證中心合設，因此一級網守與計費/認證中心共同完成所屬區(qū)域內用戶的地址解析和認證，向全國計費結算中心傳送計費信息，防止非法用戶的接入和非法網關的登記；負責向所屬網關提供路由信息，包括被叫網關的端口信息等；負責完成PC到電話業(yè)務的呼叫建立、釋放和計費信息的采集。當一級網守所管轄的區(qū)域內含有二級網守時，一級網守還需要負責管理這些二級網守間的地址解析工作以及用戶認證。

　　3.3 近期網絡結構

　　為使網絡能夠易于擴展和管理，在中國移動IP電話網的建設初期，采用集中管理和集中計費，即中國移動IP電話近期網絡體系結構采用兩級多域、集中管理的方式，全網統(tǒng)一設置一個數(shù)據庫，存放所有用戶信息。見如圖5所示：

　　為保證業(yè)務的服務質量，減少端到端路由器跳數(shù)（HOP），IP電話網關應盡量通過IP電話業(yè)務專用的接入路由器接在IP網骨干節(jié)點上。

　　在有互聯(lián)網骨干節(jié)點的城市，IP電話網關應盡量通過一個接入路由器（本IP電話網關節(jié)點專用）接到骨干網上（方式1）；如果IP電話網關和互聯(lián)網骨干節(jié)點在同一個機房，也可以將其直接接在省網匯接節(jié)點上（方式2）。

　　在無骨干節(jié)點的城市，在業(yè)務流量不大的情況下，可直接接入本地中國移動互聯(lián)網的省內節(jié)點（方式3）；在服務質量無法保證的情況下，可以通過一個接入路由器（本IP電話網關節(jié)點專用），拉專線接到設在其他城市的省網匯接節(jié)點（方式4）。

　　3.4 IP電話系統(tǒng)參考模型

　　H.323終端（包括與移動網連接的網關以及PC終端）與最低級網守間的參考點，采用RAS協(xié)議，主要完成終端用戶的地址解析和認證信息的傳送；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B ：H.323終端/網關與H.323終端/網關間的參考點，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C ：計費/認證中心之間的參考點，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/認證信息。

　　參考點D：本級網守與上一級網守間的參考點，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。頂級網守之間的協(xié)議采用H.225協(xié)議附件G。

　　參考點F：本級網守與本級計費/認證中心間的參考點，采用Radius協(xié)議，向計費/認證中心傳送計費采集信息和認證信息。

　　參考點G：IP電話網關與中國移動GSM網的參考點，可采用MISUP、MTUP以及中國一號信令，完成至移動網的呼叫或接收來自移動網的呼叫。

　　3.5 GSM、PSTN/ISDN側的網絡組織

　　IP電話的網關設置以及與GSM、PSTN/ISDN側的網絡組織應依據移動本地網規(guī)模的大小、移動關口局的數(shù)目、IP電話的話務量、各本地網的電路情況進行確定。原則上在開放IP電話業(yè)務的移動業(yè)務本地網內至少應設置一個IP電話網關，網關應與移動關口局連接。IP電話網關應盡可能與移動關口局連接。但考慮到各地區(qū)的電路情況差別比較大，因此IP電話網關也可以與TMSC相連。

　　3.6 IP電話國際業(yè)務的連接方式

　　IP電話的國際呼叫可以通過頂級網守和對方國網守完成地址解析、路由、計費結算等。當一級網守發(fā)現(xiàn)某呼叫為國際呼叫時，應立即向頂級網守發(fā)出地址解析請求（其中包含被叫電話號碼），頂級網守通過與對方國網守進行信令交互后，獲得被叫所屬網關的IP地址，并將其轉給一級網守，一級網守再回復主叫網關，從而建立主、被叫網關間的連接，繼而進行通話。

參考文獻

　　[1] 中華人民共和國信息產業(yè)部. IP電話/傳真業(yè)務總體技術要求（Version2）. 2001年

　　[2] ITU-T Recommendation H.225.0 Annex G (Version 1) (1999), Communication between Administrative Domains

　　[3] ITU-T Recommendation H.501 (2002), Protocol for Mobility Management and Intra/inter-domain Communication in Multime- dia Systems.

　　[4] ITU-T Recommendation H.225.0 Revised Annex G (Version 2) (2002), Communication between and within Administrative Do- mains 　　

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