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西 南交通大学研究生学位论文 a s t u d y o f v o i p t e c h n i q u e s 勺 臼 i n s t i t u t e o f c o mp u t e r a n d c o m mu n i c a t i o n e n g i n e e r i n g , s o u t h w e s t j i a o t o n g u n i v e r s i t y , c h e n g d u , s i c h u a n , c h i n a 6 1 0 0 3 1 a b s t r a c t wi t h t h e s u c c e s s o f t h e i n t e r n e t , t h e i n t e r n e t p r o t o c o l ( i p ) h a s b e c o m e t h e d e f a c t o s t a n d a r d o f n e t w o r k i n g p l a t f o r m , and c o n s e q u e n t l y , e v e r y t h i n g o v e r i p a n d i p o v e r e v e r y t h i n g a r e b e c o m i n g t h e m a i n t r e n d i n n e t w o r k d e s i g n and i m p l e m e n t a t i o n . s u c c e s s f u l p i o n e e r e x p e r i m e n t s o n t e l e p h o n e o v e r i p n e t w o r k s , f o r i t s l o w c o s t , a tt r a c t s t r e m e n d o u s e f f o rt t o w a r d s v o i c e o v e r i p n e t w o r k ( i n a s t r i c t s e n s e , i p t e l e p h o n y ) , m e r g e d w i t h t h e a c t i v i t i e s o f m u l t i m e d i a n e t w o r k i n g . t h i s i s e x a c t l y t h e b a c k g r o u n d o f t h e r e s e a r c h w o r k p r e s e n t e d i n t h e ms c d i s s e rt a t i o n , w h i c h d e v o t e s t o t h e t e c h n i q u e s o f v o i c e o v e r i p ( v o i p ) . i n t h e f i r s t t h r e e c h a p t e r s , a t h o r o u g h s t u d y o n t h e b as i c t e c h n i q u e s i n v o l v e d w i t h v o i p i s p r e s e n t e d : i m p l e m e n t a t i o n a p p r o a c h e s , p h y s i c a l n e t w o r k d e p e n d e n c y , a n d s y s t e m c o m p o n e n t s . c h a p t e r i i s an i n t r o d u c t i o n t o t h i s d i s s e rt a t i o n , w h i l e c h a p t e r 2 p r e s e n t s a b a c k g r o u n d s t u d y o f t h e v o i p t e c h n i q u e s : i t s h i s t o ry , s t a t e o f t h e a rt , a n d i m p o rt a n t i s s u e s t o b e d e a l t w i t h . i n c h a p t e r 3 , a d i s c u s s i o n o n e x i s t i n g c a r r i e r - n e t w o r k s and a p p r o a c h e s t o r e a l i z i n g i p o v e r t h e s e n e t w o r k s ( e . g . i p o v e r a t m, i p o v e r e t h e r n e t , i p o v e r s d h , i p o v e r d wd m e t c . ) i s p r e s e n t e d , a n d m e r i t s and s h o rt c o m i n g s o f t h e s e a p p r o a c h e s , w i t h r e s p e c t t o q u a l i t y o f s e r v i c e ( q o s ) o f v b i p a r e a l s o a n a l y z e d i n s o m e d e t a i l s . i n v i e w t h a t an n e t w o r k t e l e p h o n e c a l l i n v o l v e s n o t o n l y t h o s e b a c k b o n e n e t w o r k s , b u t a l s o a c c e s s n e t w o r k s , t h e 、l v o i p网络技术研究 西南交通大学研究生学位论文 勺 . ， p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n o f t h e t e l e p h o n e s u b s c r i b e r l o o p s a n d h y b r i d f i b e r o p t i c s a n d c o a x i a l c a b l e s ( h f c ) a s a c c e s s m e a n s i s b r i e fl y d i s c u s s e d . i n c h a p t e r s 5 a n d 6 , i m p l e m e n t a t i o n o r i e n t e d w o r k i s p r e s e n t e d , w h i c h w a s b a s e d o n t h e e x p e r i e n c e g a i n e d i n t h e d e s i g n o f a n a t i o n a l w i d e m o b i l e v o i p s y s t e m o f t h e c h i n a m o b i l e c o m m u n i c a t i o n c o . . c h a p t e r 5 p r e s e n t s a c o m p l e t e d e s i g n o f t h e c h i n a m o b i l e v o i p s y s t e m , i n w h i c h t h e a u t h o r t o o k p a rt . a d e t a i l e d r e q u i r e m e n t a n a l y s i s i s c a r r i e d o u t t o p r o v i d e a b a s i s f o r t h e d e s i g n o f t h e s y s t e m . f e a s i b l e t e c h n i q u e s a n d c o n f i g u r a t i o n s f o r t h i s s y s t e m a r e a n a l y z e d , a n d t h e f i n a l d e s i g n f o r t h e f i r s t - s t a g e e n g i n e e r i n g i s g i v e n . c h a p t e r 6 f o c u s e s o n t h e n e t w o r k m a n a g e m e n t i s s u e s , a n d s o m e e n h a n c e m e n t t o e x i s t i n g n e t w o r k m a n a g e m e n t p r o d u c t s m a d e b y t h e a u t h o r i s a l s o p r e s e n t e d . i n t h e e p i l o g u e , t h e a u t h o r p r e s e n t s a f o r w a r d v i e w c o n c e r n i n g v o i p t e c h n i q u e s a n d a f e w s u g g e s t i o n s f o r f u rt h e r i m p r o v e m e n t t o t h e c h i n a m o b i l e v o 1 p s y s t e m. 、 k e y w o r d s v o i p : v o i c e o v e r i n t e r n e t p r o t o c o l i p o a: i n t e rn e t p r o t o c o l o v e r a t m ( a s y n c h r o n o u s t r a n s f e r mo d e ) i p o s d h : i n t e rn e t p r o t o c o l o v e r s d h ( s y n c h r o n o u s d i g i t a l h e i r a r c h y ) i p o f : i n t e rn e t p r o t o c o l o v e r f i b e r o p t i c s v o i p g a t e w a y : a g a t e w a y b e t w e e n t e l e p h o n e s y s t e m a n d i p n e t w o r k i n a v o l p s y s t e m w h i c h h a n d l e s t h e i n t e r c o n n e c t i o n p r o c e s s g a t e - k e e p e r : a d e v i c e w h i c h d o e s a d d r e s s r e s o l u t i o n f u n c t i o n s au t h e n t i c a t i o n c e n t e r: a d e v i c e w h i c h d o e s u s e r i d a u t h e n t i c a t i o n a n d a c c o u n t i n g v o i p网络技术研究 西南交通大学研究生学 位论 文 图表目录 图 2 - 1 i p电话网络基本结构 . . ， . . . . . . . . . . . . . . . ， 价. . . . . 二 1 0 图 3 - 1 i p o a的 l l c / s na p包装示意图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 图3 - 2 t a g s w i t c hi n g ( 标记交换) 网络工作示意图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 图 3 - 3 mp oa模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一. . . . . ， . . . . . . . . . . . 3 2 图 3 - 4 s t m- n帧结构、 . ， ，. . 价. . . . . . . ， . . . . . ， ，. . . . . . . . . . . 3 5 图 4 - 1 电信级 v o i p计费与综合管理系统功能模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 图4 - 2 电 信级v o i p 计费与综合管理结构框架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 图 4 - 3多级多域 v o l e系统框架 . ， ， . . . 价 . . . . . ， .价 . . . . . . . . . . . . . 4 8 图 4 - 4 电 信级v o i p 应用组网 示意. . . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 图 4 - 5 企业级v o i p 应用组网示意图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 图 4 - 6 不同 类型的i p 电话网关. . . . . . . . . 价 . . . . -. . . . . . . ， . . . . 5 1 图 4 - 7 g w 的硬件结构. ， . . . . -. . . . . . . . . . . . ，. . . . . . . . . . . . . .， ， ， . . . . .，. 5 3 图 4 - 8 g w 的软件功能描述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 图 5 - 1 采用传统 技术的数据语音集成方案 ， - - . . . “ . ， . . . . . . . . . .二 6 0 图 5 - 2 建设i p 千网的几 种协议结构. . . . ，. . . . . . .一 . . . ， . ， ， . . . . . . . . . . . . . 6 4 图 5 - 3 中国移动 v o i p试验网广域网网络拓扑. . . 一 ， 二 . . . . 、 . . . . . . . . . . . . . . 6 7 图 5 - 4 网 关功能 集成示意图. . ，. . . . . . . . . . . . . ， - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 图 5 - 5 北京节点和 n i c / no c网络示意图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3 图 5 - 6 上海、 广州节点网络示意图 . . . 价 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 图 5 - 7 南京、 天津、 杭州节点网络示意图二 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5 图 5 - 8 中国移动 v o i p一期工程广域网网络拓扑. . . . . . . . . . . . . . . . . ， ，8 7 群 表 3 - 1 网络业务 服务等 级 表 4 - 1 网关的系统结构. . . . . . . . . . . . 价 . . ， . ， 二， 表 4 - 2 网关的协议结构 二 ， 二 ， ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” . v o i p网络技术研究 西南交通大学研究生学位论文 第 i页 第1 章绪论 9 0 年代以来，以i n t e r n e t 为代表的信息技术革命正在深刻地改变人们的生 活方式和传统信息传递及获取的概念和体系，其迅猛发展的速度是人类工业化 进程中前所未有的。 收音机从产品推出到形成5 0 0 0 万个规模用了3 8 年的时间， 电视机用了1 3 年的时间， 而i n t e r n e t 仅用了4 年的时间。 当今的 i n t e r n e t 不断地在变化着自己的位置，网络中流动的 “ 比 特” 所代 表的内容已从原来单纯的 “ 数据”不断向 “ 多种媒体” 演变。网络中信息流量 在不断增长， 而基于 i n t e r n e t 的多媒体业务的发展更是令人眼花。高速的网络 技术、数字信号处理技术的发展， 给数据、语音、图像等多媒体业务带来了新 的发展前景。 随着数字化革命的深入， 语音、 图像等都在向 数字化的方向发展。 随着i n t e r n e t 在全世界的发展， t c p / i p遍及世界的每个角落，成为使用最 普遍的网络协议集，i p网 络逐步成为世界上使用最多的网 络。i p网的广泛应 用，促进了与 i p有关技术的发展，使之更适应未来信息网络的需要，由此形 成t 未来网 络技术 “ ip o v e r i n t e rn e t 和” e v e r y t h i n g o v e r i p ” 的新格局。i p 网上 开放多媒体业务是今后的发展方向，语音在i p 网络上的传输技术v o i p ( v o i c e o v e r i p n e t w o r k )便是近年来i p网上的新兴技术之一。0 1 1 . 1 v o i d 技术与应用的兴起 经过百年的发展，电 话网已 经是一个非常成熟、服务质量很高的网络，在 目 前乃至今后相当长一段时间内，电话业务依然将是电 信公司的主要盈利点。 大力发展电话交换网， 提供普遍通信接入服务，是许多发展中国家近期内必须 完成的重任。不过，来自 i p电话业务的冲击却使电信公司不得不开始考虑未 来网络转型的问题。从整体上看，现有的电话交换网络仍然工作良 好，可以利 用在7 0 年代和8 0 年代开发的旧的电 路交换技术提供有服务质量保证的业务。 但是许多电 信运营商已 经注意到这些交换机具有以下缺陷: 每一次电 话交 谈都 要完 全占 用一条固定的 6 4 k b p s 容量的专用话音信道， 因而造成信道和交换机资源的利用率不高。 v o i p网络技术研究 西南交通大学研究生学位论文第 2页 由于公共电话网 ( p s t n )是专为传输话音而设计的，尽管己广泛用作电 话拨号上网的接入手段， 但其干线网很难作为其它运载业务， 如分组数据业务 的手段，不适应现代一网多用的综合业务传输的需要。 由于p s t n系统是以 交换机为中心的网络系统，基本拓扑结构为星型，其 n平方”问题是非常普遍的。 设备价格较高，网络的维护和运营成本都很高。 另一方面，以i n t e rn e t 为代表的数据网络技术的迅猛发展和广泛应用、以 及其技术和价格上的 优势，使采用传统的公共交换电 话网 ( p s t n )传输的语 音业务的方式受到挑战。而语音作为当前最热门一种的 “ 数据网络” 应用，为 服务供应商提供了一个容量达数十亿美元的全新的市场。 据 i d c的调查研究， 预计到 2 0 0 0年，包交换网络上 i n t e rn e t电话每年的复合增长速度将达到 1 3 7 . 9 %，又据业界著名分析公司f r o s t 1 9 9 7年，是 i p电 话网关年;1 9 9 8年，i p电话 关守 ( g a t e k e e p e r ) 年;1 9 9 9 年，国 家信息产业部正式 批准中国电 信、中国联 通、中国吉通三家公司进行i p 电话业务的试验， i p电 话应用开始普及z , v o i p . 现 在刚 刚 起步。 随 着各 种 通信技术的 汇 聚， i p 将在单 一网 络上 通过 因特网传送数字、语音、视频和多媒体会议。 v o i p还有很多挑战要克服，但 当它一旦克服了，带来的好处将是巨大的。 1 . 2 研究背景和论文组织架构 1 . 研究背景 笔者于 1 9 9 9 年 4 月份参加了成都市信息港的建设规划与工程设计项目， 其中重点参与了成都信息港网络服务部分的规划设计工作。 通过用户应用需求 分析，针对成都市基础信息设施 ( 包括本地多媒体高速通信网和对外互联基础 设施)的现状，我们将信息港网络服务划分为 i n t e r n e t 类服务和视频话音类服 务两大类。 在该设计实践中， 笔者与许容福同学分工合作， 主要负责了i n t e rn e t v o i p网络技术研究 西南交通大学研究生学位论文 第 3页 类服务的 相关技术研究和可行性分析，以 及工程阶段规划工作， 重点是v o l e的 应用。此项工作为后来对v o i p的研究奠定了初步的基础。 2 0 0 0 年2 月底笔者到中国网 通v o i p网管部门后，有机会接触到国内 几家 电信运营商的v o w网络，对v o i p 网络技术理论到实践有了更深的了解:v o i p 网管中最关键也是最艰巨的t r o u b le s h o o t in g工作是笔者后来在网 通重点负责 的部分。在中国移动建设其 i p网 络时期，笔者应邀参与了北京润汇公司的投 标与设 计工作实践， 对v o l e 业务、 技术、 组网 方案等进行一定的 研究和探讨。 2 . 论文组织架构 本文共分为6 章。 第一章为 研究背景与论文概述: 第二章介绍狭义的v o i p , 即i p电话系统。其中，重点介绍了i p电话的原理、相关协议、结构体系以及 技术上面临的问 题和挑战。 第三章针对v o i p技术面临的主要问 题， 对运载网络 的需求与可采用的技术 ( 骨干网 与接入网) 、 如何保证服务质量 ( q o s )等方 面问题进行了分析探讨。第四章讨论电信级 v o i p系统结构特点和典型组网方 案。 第五章作为全文的重点， 以中国移动v o i p 试验网工程为对象， 进行了v o i p 网 络方案的整体设计与优化。第六章讨论 v o l e网络管理及维护问 题，其中的 重点是笔者负责主管的v o i p t r o u b le s h o o t in g .结束语是对全文的总结及未来 展望。 v o i p网络技术研究 西南究生学位论文 第 4页 第2 章v o i p 技术基础 7 0年代初期以来，公用电话网的通信技术再未发生任何根本性的变化。 其主要特征是:采用面向连接的基于 6 4 k b / s信道的电路交换方式，通过信令 来控制连接局间 干线， 传输使用s t m( 同 步传输方式) 。 这种方式的 优点是q o s ( 业务质量) 有保障、 控制相对简单。 但随着通信业务需求的变化和技术进步， 其不足之处日 渐突出:由于在通话期间每个话路始终占用6 4 k b / s 固定信道 ( 对 话静音期也是如此) ，因此，局间千线信道利用率低，也不能适应可变速率的 业务需求。 在同一时期，分组交换技术飞速发展，特别是 9 0年代 i n t e r n e t中 b r o w s e r / s e rv e r 模式的出现，使计算机网络从少数技术人员的工具成为普通人 日 常工作与生活的不可缺少的工具，反过来又进一步促进了相关的技术的发 展。分组交换技术以分组为基础复用通信信道，因而对通信资源的利用率高， 可为用户提供灵活可变的传输速率，多个用户可利用计算机网络同时进行不同 性质的信息交换，也容易实现话音业务、图像业务和数据业务的综合数字化传 输。于是，在现代 “ 三网合一” 和 “ 综合业务传输服务”的发展方向上，正逐 步形成“ i p o v e r e v e r y t h in g e v e ry t h in g o v e r i p ” 的新格局。 目 前业界对v o i p 的概念的界定上尚无公认的定义， 但我们可以 初步用“ 广 义， 和“ 狭义” v o i p 来概括。 狭 义的v b i p ( v o i c e o v e r i p ) 是指在i p / i n te rn e t 网上以分组形式传输语音的技术， 也即所谓的i p p h o n e 。 但是在许多场合， v o i p 一词被用于泛指利用 i p网络以分组形式传输包括话音、传真、数据，甚至图 像传输在内的技术，可以把它们称为广义的v o i p , 根据 v o i p服务对象的不同， 我们可以 把它分为专用 v o i p网和公用 v o i p 网。前者是企业或行业为地理位置分散的部门或机构建立的系统，通过内部的 i n t r a n e t 实现内部话音与数据的综合服务。 后者由电信部门 或称为 i n t e rn e t i p 电话服务商 ( i t s p )建设，面向公众提供v o i p服务。 根据用户业务对话音质量和实时性要求不同，又可将 v o i p分为实时v o l e v o i p网络技术研究 西南交通大学研究生学位论文 第 5页 ( 如i p电 话) 和非实时v o i p( 如语音邮 件) 。非实时v o w 已经在电子邮件系 统中 广泛采用，这不是本文研究的重点;实时 v o i p要求对话音的传输提供较 高的服务质量 ( q o s )保障，因而实现难度较大，但应用前景更为广泛，是本 论文研究的重点。 目 前， 中国电信、联通、吉通、网 通、移动五家电信运营商已先后开始试 验i p电话， 其意义不仅在于近期向公众提供 i p电话服务;从长远看，相关工 作将在多媒体会议系统、远程教学、远程医疗、i p信息咨询服务及呼叫中心、 网 络广播、电 子商务、语音邮件服务、 语音主页导向 服务、预售票系统、专家 热线、存款余额查询、c l i c k - t a l k 、乃至i p 传真等诸多方面产生深远的影响。 本章将以i p电话系统为背景，来阐述v o i p 技术。 2 . 1 i p电 话的发展演变 i p电话又称 i n t e r n e t 电话或网络电话，顾名思义，就是通过 i n t e rn e t 打电 话。从未来更广泛应用角度看，它应被称为 i n t e r n e t电信业务 ( i n t e r n e t t e l e p h o n y ) ，因为它还包括语音、 传真、可视电话以 及视像会议等电信业务。 早在 1 9 9 5年初，v o c a i t e c公司推出了一种叫做 i n t e me t p h o n e的客户软件 ( 现在我们可以 称之为最早的i p 电话软件) ， 虽然当时该公司还没有提出 在i p 上传输话音的概念， 但这确实是i p 电话第一次成功的商业化和市场化。 自 从i p 电话出现至今，它已经经历了3 代演变。 第一代 i p电话通过在一对 p c上装入相同i p电话软件 ( 或插入相同的语 音卡) ，使一对电话用户 ( 使用接入微机的普通电话机或微机配接的麦克风和 耳机)实现 i p网上的通话。第二代 i p电话直接利用一对 i p电话硬件设备实 现电话机间的网络通话。从本质上讲，这两代 i p电话技术都要求通话双方具 有相同的硬/ 软件， 然后实现一对一的 通话，尚 不能作为建设公用或专用 i p电 话网络的技术基础，对传统电话系统也不构成真正的威胁。 第三代i p电话技术的优点是可以 利用i p网 ( 或加上本地电 话网) 组成通 用的广域i p电话网。该技术的核心部件是i p网关服务器，通过它可实现本地 p s t n与i p网 络间的互联。一对普通电 话机、p c机 ( 或二者的组合) 通过各 自 的本地的i p网关， 可以实现远程通话。 普通电 话用户通过本地p s t n接入i p v o l e网络技术研究 西南交通大学研究生学位论文 第 6页 网关后， 通过远端 i p网关实现连接，而两端都是利用本地电话线路，i p网关 间则利用 i p网实现远程中继，在长途话务方面性能价格比远优于传统电话系 统。此外，在i p网上实现话音传输符合未来的 “ 三网合一”发展趋势，因此， 第三代i p 电话技术对传统电 话， 特别是远程通话形成了真正的挑战 3 1 3 1 目 前 v o i p的发展正处于一个多样化的阶段，从产品的多样性、网络结构 组成的复杂性以及协议的 制定和发展趋势来看， 仍有许多问题巫待解决。但是 无论怎样，v o i p将带给世人一个全新的通信新概念。 2 . 2 i p电 话的标准 2 . 2 . 1 i p电 话技术的 相关标准组织 i p电话的国际标准化组织主要有国际电信联盟标准化部 ( i t u - t ) 、欧洲 电信标准协会 ( e t s i ) . i n t e m e t 工程任务组 ( i e t f )和多媒体远程会议集团 ( i mt c)等。 1 . i tu - ts g1 6 国际电 信联盟的s g 1 6 研究组主要从事多媒体终端和安全问题的 研究，最 主要的工作就是制定h . 3 2 3 系列建议。 2 . e t s i t i p h o n工程组 该工程组的主要目 标是规定一套业务互操作性要求， 确定接口 和功能方面 的体系结构， 对呼叫控制程序、信息流和协议进行规定，研究端到端服务质量 参数及 e . 1 6 4地址与 i p地址之间的转换.同时规定计费和安全方面的问题。 t i p h o n工程组希望向各类网络运营者都提供面向业务的解决方案，其工作主 要基于h .3 2 3 系列建议和现有的电 路交换网 标准。 3 . i e tf i e t f制订新的信令协议，包括会话初始协议 ( s i p ) , i n t e m e t 和 p s t n的 网 络互通。 i e t f的i p t e l工作组负责制定相关协议和框架文件，包括呼叫处 理语法等。该工作组还写出了一些业务模型文件，描述由呼叫处理语法实现的 业务并讨论语法的使用方法。 v o i p 网 络技术研究 西南交通大学研究生学位论文第 7页 4 . i mtc i m t c由来自 北美、欧洲和亚太地区的1 5 0多个成员组成，其宗旨 是建立 开放的国际标准， 推动交互式多媒体远程会议的解决方案的应用和实现。 i m t c 的v d i p 论坛 ( v o ic e o v e r i p f o r u m ) 不定期地进行一些活动来制订 标准， 促进 i p电话业务。 2 . 2 . 2 i p电话相关协议标准 由于 i n t e rn e t 的飞速发展.以及分组话音业务的巨大前景，在各厂商的积 极推动下， 上述组织积极推进了 i p电话的标准化进程。根据目 前制定的协议 情况和各标准组织的工作重点，与 i p电话相关的协议主要可分为四大类:基 础网络协议、 h . 3 2 3协议、其它协议和互通方面的协议。目 前各组织在 i p网 络上承载实时业务 ( 话音、视频等)的方式并无不同，均是利用了 源自 i e t f 的 r t p协议，但是在呼叫建立和控制方面则有着不同的方案，其代表即为下 述 h . 3 2 3和 s i p协议。 1 . 基础网 络协议 ( 1 ) i p v 4 . i m . i p 组播和各种选路协议数据传送和选路的i n t e rn e t 的网 络层标准。 ( 2 ) r t p( 实时传送协议) 一一i e t f r f c 1 8 8 9 ，数据传送层的实时端到端协 议。 ( 3 ) r t c p( 实时 传送控制协议) - i e t f r f c 1 8 8 9 ， 在会话过程中 监视q o s 和传送信息的协议，它可以对整个会话过程中的性能进行反馈以便进行 修改。 ( 4 ) r s v p( 资源预留协议) i e f t r f c 2 2 0 5 - 2 2 0 9 ，允许对无连接的数据 流进行网络资源预留的信令协议。 ( 5 ) s n m p ( 简单网络管理协议) 管理者和被管理者实体间通信的i n t e rn e t 标准。 v o i p网 络技术研究 西南交通大学研究生学位论文 第 8页 2 . h . 3 2 3 相关协议系列 h . 3 2 3属于 i t u多媒体通信协议系列 h . 3 2 x 提供基于分组网络的话音、 视频、数据和控制等协议，但是目 前在实际上，h . 3 2 3所定义的多媒体会议系 统主要使用在 i p网中。h . 3 2 3 支持点对点通信及在 m c u( 多点控制单元) 支 持下的点对多点通信协议。h . 3 2 3作为一个协议框架，提供了系统及组成部分 描述、呼叫方式描述以 及呼叫信令程序。 h . 3 2 3协议经过多年发展，功能不断 增强， 受到广大厂商的支持。i m t c下的v o 1 p论坛己 采用h . 3 2 3 作为i n t e r n e t 电话技术的基础。与h . 3 2 3 相关的协议包括: ( 1 ) h . 3 2 3 用于没有服务质量保证的局域网上的虚拟电话系统和设备。 ( 2 ) h .2 3 5 多媒体通信的安全控制协议。 ( 3 ) h . 4 5 0 用于在分组网上开放补充业务。 ( 4 ) h .2 6 3 , h .2 6 1 视频编码标准 ( 5 ) 音频编码标准 g . 7 1 1 在4 8 , 5 6 和6 4 k b it / s 通路上3 . 1 k b i t / s 带宽的音频编码。 g . 7 2 2 在4 8 , 5 6 和6 4 k b i t / s 通路上7 k b i t / s 带宽的音频编码。 g . 7 2 3 / g . 7 2 3 . 1 在5 .3 和6 . 3 k b i t / s 通路上7 k b i t / s 带宽的音频编码。 g .7 2 8 在1 6 k b it/ s 通路上3 . 1 k b it/ s 带宽的 音频编码。 g . 7 2 9 / g . 7 2 9 a -在8 k b i t / s 通路上3 . 1 k b i t / s 带宽的音频编码。 ( 6 ) 多点数据会议系列标准 . t . 1 2 0 - 一 一数据和会议控制协议。 ( 7 ) 分组和同步标准 . h .2 2 5 .0 包括两部分， 其中: h .2 2 5 .o q .9 3 1 是网关和网 关之间的 信令 协议; h .2 2 5 . o r a s 是网关和关守之间的信令协议，定义了登记、认证、状 态检测等过程。 v o i p网络技术研究 西南交通大学研究生学位论文 第 9页 ( 8 ) 系统控制标准 . h . 2 4 5 多媒体会话控制协议， 完成参数协商等功能。 3 . 其它协议 ( 1 ) s i p 协议( 会话起始协议 ) s i p是由 i e t f推出的会话初始化协议，是种基于文本的协议，采用 s i p 规则资源定位语言描述。它只提供了用于 i p电话的呼叫的建立与控制功能， 与 h . 3 2 3建议相比，具有简单、灵活的特点。s i p协议目前还处于 i e t f的标 准化阶段，支持的厂家很少。 ( 2 ) m g c p ( 媒体网关控制协议) 描述了 应用编程接口 ， 其呼叫控制不在网 关内部实现， 由 外部呼叫控制单元实现。 ( 3 ) s g c p ( 简单网 关控制协议) 基于 u d p的简单的 协议， 可以 管理端点间 的连接。 4 . 互通方面的协议 ( 1 ) i a l 0 - v o i p 论坛实施协定1 . 0 , 对于互操作的v o i p 选择协议任选项。 ( 2 ) in o w( i n t e r o p e r a b i l i t y n o w: 现在就互通) - i n o w协议是基于h . 2 2 5 . 0 附件 g . h .3 2 3内 部域和内 部关守 通信， 它用于实现 i p电 话供应商创建用户 要求的互操作平台。 虽然现在还没有成为标准，但对推动互操作标准的发展具 有相当的影响 。 2 . 3 2 . 3 . i p电 话实现原理 1. 概述 i p 电话的话音是利用基于路由 器/ 分组交换的i p ( i n t e r n e t / i n t r a n e t ) 数据 网进行传输，话音 ( 模拟信号)经p s t n中的电话交换局接入网关，首先由网 关中的数字信号处理器 ( d s p ) 将其转换为数字信号进入i p 网:然后数字信 号被压缩成更便于网络传输的数据包并为每个数据包加上地址，以 保证话音及 v o i p 网 络技术 研究 西南交通大学研究生学位论文 第 1 0页 时、 准确、同 步和高质量地传送到目 的 地; 经r a d iu s s e rv e r 认证授权、 b i ll i n g s e rv e r 计费、 g a t e k e e p e ; 进行i p 地址解析， 最后通过i n t e r n e t 将数据包传送到 目的地。 在目的 地以相反的过程解压缩、 解包、 数/ 模转换， 最后到达对方话筒 ( 见图2 - 1 ) 。由 于i n t e r n e t 中 采用 “ 存储一 转发” 和 “ 最佳路由”的 方式传递 数据包，并不独占电路，并且对语音信号进行了大比例的压缩处理，因此理论 上i p 电 话带宽为s k - l o k b p s ， 约为模拟电 话所需带宽的1 / 8 ， 再加上因 特网 上 数据传输的计费方式与距离 ( 限在一定范围内) 近似无关，自 然大大节省了长 途通信费用。 2 . 3 . 2 i p电 话系统的主要设备及其功能 i p电 话除i p网 外由电话、 p s t n .网关、管理终端、管理中心、用户数据 库六部分组成。系统采取集中管理的办法，即系统的用户数据集中存放在用户 数据库中，用户的接入论证是集中在管理中心实现，用户数据的管理采用分散 受理集中管理的模式。 洲 主 守 梦 日 八/青 泪口-i. . s td , t 翔 委 抢 t+:l1l/j,)t: r11 !门 _i map l-m anlll二 _，nti jj ! 图 2 - 1 i p电 话网络基本结构 v o i p网络技术研究 西南交通大学研究生学位论文第 i i页 i . 用户电 话 用户电 话的 主要功能 是完成 拨号过 程、 接收话音、 发送话音和自 动来话响 应 ( 振铃)等。 2 .ps tn 因为用户电 话是经由 本地电 话网 ( p s t n )接入到i p网的，所以p s t n起 本地接入的作用。 3 . 网关 网关是跨接在p s t n和i p 网之间的设备， 它完成对电话网和i p网的接口， 实现网间规程转换等。它的主要功能为: .p s t n的接口 网关与p s t n的接口有二种:模拟接口和数字接口，分别与p s t n的模拟 线或数字中继线相接， 完成对电 话的接续。 .i p网的接口 网关与 i p网的接口 有二种:一种是 l a n接口，通过 l a n接口与本地局 域网相连，接入 i p网;另一种接口为高速同步接口，通过高速同步接口与远 程站点相连接入i p 网。 这二种接口 均采用t c p / i p 协议。 . 用户接入论证申请 i p电话用于用户接入认证的是呼方与被呼用户电话号码的认证。如果网 关与 p s t n采用数字接口，相关信息可直接从数字中继线通信信令中直接获 得;如果网关利用模拟接口，则通过用户口 令获得。 网关在接收到用户拨号 ( 一次或二次拨号) 请求后，并不完成接入认证， 而是