（计算机软件与理论专业论文）voip中qos的探讨及基于局域网的voip系统的实现.pdf

矿 6 5 47 25 v o l p 中q o s 的探讨及基于局域网的v o l p 系统的实现 计箨枧软传与理论专业 研究生：刘向锋搬导教师：张洪伟教授 强前鏊予i p 瓣终的多媒体通信异军突起，发鼹势头极为迅猛，特翔是 v o l p l ( v o i c e o v e r i p ) 。资费的便宜、以及i p 网络可以提供的广泛性和可伸 缝性，一使霉v o l p ，作为一个可以骜代黄统的p s t n ( p u b l i cs w i t c h e d t e l e p h o n e n e t w o r k s ) 的一种通信方式，在过去的几年中受到了足够的重视。 本文首先讨论5 - v o i p 的基本原理、组嘲模式，详细地阐述了涉及v o l p 的主要协议h 3 2 3 、s i p 、r t p r t c p ，并指出了协议之间的特点和异同，接着简 单介绍了v o l p 的几种关键技术问题。比较了p s t n 和v o l p ，v o i p 的出现，更多 的是对p s t n 传统电话一种冲击，比较它们两者之闻的关系，有助于我们更加明 白v o l p 在市场上的优劣之处。 对v o l p 的q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 探讨楚我 | 】的重心。由于i p 潮固有 的弱点，比如抖动、延迟等，将导致接收端数据包的丢失，包的丢失直接导致 语音质量的下降。对于q o s 的鼹络层驰评估，业晃已经比较成熟，但是基于应 用层的q o s 的评估比较少见。本文首次提出了结合“木椭理论”和“风险理论” 的应用层q o s 的评估模型。 最后，设计了一个基于局域网的p c - - p c 的v o i p 系统，并对v o l p 未来的 发展，进行了简单的剖析。 关键字v o l p 、h 3 2 3 、木桶理论、风险理论、q o s 评估模型 般l + 。 样：务盒文公布 1 。v o i c e o v e r - i p ”v o l p 和“t p t e l e p h o n e ”i p 毫话，在很多嚣幸候可以互换，磊者某些嚣候更 多强调“s i g n a l i n gp r o t o c o l s ”信令协议，前者强调“m e d i at r a n s p o r t ”媒体传输。在本文中， 如果浓加声明，因特网电话、i p 电话( i pt e l e p h o n y ) 、语音打包、分组语音( p a c k e t v o i c e ) 以及lp 语音技术等术语其有相犀瓣含义 t h ed i s c u s s i o no f q o s i nv o i pa n dt h er e a l i z a t i o no f v o l p s y s t e m b a s e dl a n m a j o r ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y p o s t g r a d u a t e ：l i ux i a n g f e n gs u p e r v i s o r ：p r o f h o n g w e iz h a n g i nr e c e n ty e a r st h em u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o ns e r v i c e sb a s e di pn e t w o r k s8 sa n e wf o r c es u d d e n l yr i s e s ，i np a t t i e u l a rv o i p ( v o i c e o v e r i p ) 。t h et e n d e n c yo fi t s d e v e l o p m e n t i sb e c o m i n gm o r ea n dm o r e s t r o n g e r b e c a u s eo fi t sc h e a p e rp r i c ea n dt h en n i v e r s a l i t ya n df l e x i b i l i t yo fi pn e t w o r k s ， v o i p ，t h et r a n s m i s s i o no fp a c k e t i z e dv o i c eo v e ri pn e t w o r k s ，i sg a i n i n gm u c h a t t e n t i o na s ap o s s i b l ea l t e m a t i v et oc o n v e n t i o n a lp u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n e n e t w o r k s ( p s t n 、 f i r s t l y , t h i sd i s s e r t a t i o nd i s c u s s e st h eb a s i ct h e o r yo fv b l 只t h es e v e r a lm o d e l s o f i t sc o n s t r u c t i o n ，a n di nd e t a i ls e t sf o r t hi t sm a i np r o t o c o l ss u c ha s 王，3 2 3 ，s i p , r t p r t c p , 采t h es a l i l e t i m ep o i n t so u tt h e s ep r o t o c o l s c h a r a c t e r i s t i ca n dt h e d i f f e r e n c e so fe a c ho t h e r d u r i n gt h ef o l l o w i n gd i s s e r t a t i o n ，w ep r e s e n tt h ek e y t e c h n o l o g y a b o u tv o 照t h e a p p e a r a n c e o fv o i p b r i n g s t h e i m p a c t o nt h e c o n v e n t i o n a lp 洲t l l r o u g ht h i sc o m p a r e w ew i l lg e tc l e a r e ra b o u tt h es t r o n g p o i n t a n d s h o r t c o m i n g o fv o 糟i nt h em a r k e t 。 t h ed i s c u s s i o no fq o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) i n 确疆i so u rw o r k i n gc e n t e r i m p a i r m e n t sp r e s e n to ni pn e t w o r k s ，n a m e l y i t t e ra n dd e l a yc a l ll e a dt ot h el o s so f p a c k e t sa tt h er e c e i v i n ge n d n i sp a c k e tl o s sd e g r a d e st h es p e e c hq u a l i t y i t sv e r y p o p u l a r f o ri t i n d u s t r yc i r c l e st oe v a l u a t et h eq o s o fn e t w o r k l a y e b b u ti t ss e l d o m t ot a l ka b o u tt h eq o so fa p p l i c a t i o nl a y e nn o 鞭t h i sd i s s e r t a t i o no r i g i n a l l yb r i n g f o r w a r dt h ee v a l u a t i o nm o d e lo fq o sb a s e d “c a s kt h e o r y ”a n d “r i s kt h e o r y ”i nt h e a p p l i c a t i o nl a y e r a tl a s t 。w ed e s i g nas i m p l ep c - p cv o i ps y s t e mb a s e dl a n ( l o c a la r e a n e t w o r k ) ，a n da n a l y s e st h ef u t u r ed e v e l o p m e n t o fv o l p k e yw o r d s ：v o i p , h 3 2 3 ，s i p , p s t n ，e v a l u a t i o nm o d e l o fq o s 1 1 1 1 t h et e r m v o i e e - o v e r - i p ”a n d “i pt e l e p h o n y ”a l es o m e t i m e su s e d i n t e r c h a n g e a b l 5w i t ht h e l a t e r e m p h a s i z i n go ns i g n a l i n gp r o t o c o l s ，w h i l ev o i pf o c u s e so nm e d i at r a n s p o r t i nt h i s d i s s e r t a t i o n ，“v o i c e o v e r - i p ”、i n t e r a c tp h o n e ”、i p t e l e p h o n y ”、v o i c ep a c k e d ”、 “p a c k e t - v o i c e ”a n d “i pv o i c et e c h n o l o g y ”h a v et h es a m em e a n i n g i v 四川大学硕士论文 第一章绪论 i n t e m e t 的巨大成功，使得i p 成为未来信息网络的支柱技术之一，以i p 为 核心的分组化成为通信网络演变的主流方向，有人甚至提出了“e v e r y t h i n g o v e r i p ”。在计算机技术和i n t e r a c t 的发展过程中，v o i p 向人类传统的通信模式提出 了强有力的挑战。 1 1 课题背景 一种新技术的产生，一般有两种途径：或者在实验室中，通过对旧有技 术的革新产生新技术，利用其自身的优势，进入市场，优胜劣汰；或者由于市 场本身的发展，对目前存在的应用提出了新的要求，据此，再通过实验室的研 究，推向市场。在众多的新技术之中，v o i p 出现的原因更多的倾向于后者。 今日，用户对通信方式提出的新要求有许多，其中之一，简单的说，就 是在不降低通信质量的前提下，用户希望自己单位时间的通话费用( 特别是国 际国内长途费用) 越低越好；电信供应商则希望在不投入过多的硬件投资前提 下，在自己的通信网络上，能够承载更多的通信量，提高原有网络的性能和承 载力。 从远古的“烽火台”、1 8 3 7 年莫尔斯的电报、1 8 7 6 年贝尔的电话，一直 到今日广泛存在的p s t n 网络、i n t e r n e t ，人类的通信历史经过了历次的发展。 特别是在过去2 0 多年，通信技术和电信业务发生了翻天覆地的变化。 i n t e m e t 的出现，以及伴随而至的i p 通信技术，为今日的通信变革注入了 极大的活力，人们开始关注以i p 技术为背景的多媒体通信。1 9 9 5 年2 月，以 色列的一家名不见经传的公司v o c a l t e c 公司，宣布推出”i n t e m e tp h o n e ”，可以 说是现代i p 电话的雏形。随后，有不少公司推出了自己的产品，比如微软的 n e t m e e t i n g 、英特尔的i n t e m e t v i d e op h o n e 等，用户只需在p c 机上安装客户端 软件，并配合麦克风、声卡、音响等设备，就可以在i p 网上与同样安装了这些 软硬件的用户通话了。这一时期，使用者比较少，语音质量基本没有保证，技 术还不完全成熟，人们对它的认识也比较稚嫩，我们也可以把这一时期i p 电话 发展的萌芽期。 逐渐地，电信公司开始认识到利用i n t e m e t 实现语音业务的巨大潜在市场， | ! ! ；川大学硕士论文 他们开始考虑如傍将i n t e m e t 和融有的p s t n 缝合起来，扶露更趣广泛瓣炎普 通电落弼户提供业务。于是，鞠潋连接i n t e m e t 和p s t n 的嗣关设备出现了， 由于利用i n t e r n e t 代替传统的长谂电话线路可以大大降低成本，许多产晶制造 商和、业务商纷纷看好这一市场并开始制造设备和提供业务。可以说，这时i p 电 话遗入快速赘发震狳覆。 2 0 0 1 年，全球平均每一个周要处理1 0 亿分钟，达到1 7 亿美元，从在中 国的业务量上看，2 0 0 1 年，国内长途v o l p 业务量超过了豳际业务量，中国的 魇户大约遘孬了l ，2 亿个v o l p 浮# ，摆l d c 缝诗，全球撑迄话业务收入综合 年增长率将以1 0 8 躺速度增长，2 0 0 3 年口电话将占冒际憩话业务量的三分之 一，到2 0 0 4 年，达到1 9 0 亿美元，国际长途将占i p 业务市场的7 5 。 尽管在少数几个国家( 比如捷克斯洛伐巍、匈牙利、冰岛等) ，政府由于 褪心v o l p 韭务严蘩、辟击铬统p s t n 盈务，v o i p 懿瘟雳受翔欢策懿暂霹羝毒l 。 但是就全球而言，几乎就在一瘦之间，v o i p 黼得了属于它的领地。 1 ，2v o l p 的研究现状以及本文的重点 v o l p 广泛的趣用前景和基大的商韭徐俊促使监界对獒产生了浓潭麓开发 热情，v o i p 相关技术很多，目前研究主要分布在两个方面：实现v o i p 的网络 体系结构及其相关储令、管理、媒体传送、安全协议、v o l p 的服务质量保证， 嚣臻q o s ( q u a l i t y o f s e r v i c e s ) 瓣题。 然而v o l p 面临的挑战也是前所未有的，没有人愿意忍受一个低质缀的语 音服务，既便付出的费用比较馒寂。如何在个无连接的网络上建立一个对综 合业务提供有质量绦 芷的传送平奁，是市场撼熬匏追切紧装熬荚键问题，予是， 有关与此的v o i p 的穗关技术研究成为蟊前菲鬻活跃的前沿研究领域。 本文在探讨v o i p 的原理、披术之后，集中精力讨论q o s 问题，并根据“木 桶理论”和“风险理论”，提出个i p q o s 的评估模型。 1 3 本文的组织缩构 全文共分8 章，第一、二、三、四、五章主要讨论了v o i p 的各种背景知 识，龟搔原理知识、关键的技术闯题、相关协议，以及结合p s t n 的特点，讨论 了v o i p 的不同之赴。 2 四川i 大学硕士论文 第六章，主要讨论的q o s 瓣各耪模型，以及它们之阕救优缺点，绘了一个 基予“本桶理论”鞠“风险理论”的q o s 的谱估模型。 第七章，设计了基于局域网的小型v o i p 累统 第八掌，对v o i p 的今后的发展进行了预测，指出了本文需要进一疹改进 静死患建议 3 四川大学硕士论文 第二章v o ip 的原理 2 1 v o l p 的技术开发背景 以分组技术承载语音的试验最早出现在美国。1 9 7 4 年8 月，在西海岸的 南加州大学的信息科学研究所( i s i ) 和东海岸的林肯实验室( l l ) 首次进行了 分组话音试验，话音编码为9 6 k b i t s 的连续可变斜率增量调制( c v s d ) ，试验 中采用了静音检测技术。同年1 2 月，比特率为3 5 k b i t s 的线性预测编码( l p c ) 声码器首次用于分组语音通信试验，并在其后不久进行了分组话音电话会议试 验。在这些试验的基础上，i n t e r n e t 工程任务组( i e t f ) 于1 9 7 7 年颁布了关于 分组语音通信协议的讨论文件r f c 7 4 1 。 1 9 8 2 年，英国剑桥大学首次在1 0 m b i t s 的剑桥环形网上进行了分组语音 通信试验，意大利、美国、英国等许多国家的学者在总线型局域网、令牌环、 3 c o m 以太网上也进行了试验，深入研究了分组时延的原因、分组语音通信协 议、链路利用率和话音分组同步等问题。 早期的i p 电话技术主要集中在研究如何在计算机网络上传递话音信号， 实现在i n t e m e t 上的用户之间互通电话的问题，当时的通话质量很差，无法用 于正常通信，其原因主要有：当时还没有有效的数字信号压缩技术。当时 的网络速度很慢，无法传输高比特率的话音信号。 1 9 9 6 年，i t u t 通过了局域网上支持可视电话通信的网络协议一一 l 3 2 3 ， 成为i p 网络电话系统的公共规范，为i p 电话系统进入p s t n 奠定了坚实的协 议基础。与此同时，i e t f 也推出了i p 电话通信的网络协议一一s i p ( s e s s i o n i n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 。推出这些协议之后，不同运营商之间的互操作问题以及向 i p 网络上的多媒体演进方式成为目前i p 网络标准化工作的重点。( 有关相关协 议的讨论在第四章) 我国电信网早已开始进行基于网关的i p 网络电话试验和商业运营。其中 中国电信( 老中国电信，末分家之前) 采用了以色列的v o c a l t e c 公司的产品， 中国联通和吉通公司( 现已被新网通公司合并) 分别采用了美国c i s c o 和 c l a r e n t 公司的产品。 4 四川大学硕士论文 2 2 基本概念 篱筚静说，i p 簸是在i n t e m e t 网络上传输实时瀑酱信息或者攥俸懿荦孛 技术。它将电话网和数据网结合在起，产生了许多新的应用，单位时间内的 通信费用比较低廉。v o i p 属于分缎通信的范围，是以i p 为檬志的阏络分缀纯 耧| 夏多戏髂为鼹括豹阙络业务综会化嚣大主流技术融合豹结累。v o i p 的硬究不 仅仅是球网络承载语音技术，而是泛指l p 网络承载多媒体业务的所有相必技 术。 传统的电话网是以电路交换的方式传输语音，而v o 口是以i p 分组交换网 络为传输平台。要在分组网络上传输语音，就必须对禳羧的语音信静进行特辣 的处理，使处理后的信号适合在薅向无连接的分组网络上传输，这项技术称为 分组语音技术。分组语音是i p 的项蒸本技术，其实现原璇是将语音信号转 按蕊一定长度鸵数字豫语音趣，采用存镣转发静方法，以包的形式送行交换和 传输。传统电话技术通常需鼹6 4 k b i t s 以上的带宽，而分组语音需要的带宽不 翻1 0 k b i t 趣。 2 3v o l p 的模型 为了在一个球f i 9 络上传输语音信号，要求几个基本元素和功能a 最简单 形式的网络由两个或多个具有v o i p 功能的设备缱成，这些设备通避一个臻鼹 终进行连接。如图1 所示： o i f “，“i n ( 图iv o l p 简单模型图) v o i p 终端 2 4v o l p 典型的3 个传输阶段 在把语音信号转换成i p 数摇包的邋程中，v o i p 设备中一般需簧箕有魏下 冗个功鼹转捺模块；接受器啻蕊鼍戆摸褰薹语音模块，撼模拟语者转换为数字语 嚣j ；l 大学颟士论文 警瓣数字语音模块，凳数字语音转羧成分绦语音豹分组语音模浚，魏籀2 襞示： v o i p 设备 ( 匿2v o i p 没各蛇珐自l 模块墨) v o l p 设备 语警傣号怒攘羧蘩号。巍逶过i p 方式寒穗输语誊孵，瑟论黯予安露懿应 用还是非实时的应用，发送端语音都要经过模拟信号一一数字信号一一语街包 的处理过程，并在谈 芟端对语音包迸行稻反的处理，驮雨褥到与输入满裙嗣的 语啬信号。图3 最示了v o i p 的基本传输过程。由下图3 可见，每个语音流从信 源( 声音接收设备) 到信宿( 声音播放设备) 就像通过条管道，这条管邋包 括许多级，每一级代表些特农熬语蠢包处溪过程。 可以简革静将v o i p 簧输过程分秀下捌几个阶段： t + 语音一一数据转换 模拟语音到数字样点的转换和进入缓冲器前量化数据的打包处理。声卡和 音颓设备首先辩模毅谣音信苟迸行8 位或1 6 位爨亿；然后预痔送入缓冲器，缓 6 斓川大学硕士论文 冲器盼大小可根据嫩迟和编码的骚求选择。许多低比特率的编码器是对被称作 顿稳谮奢块避幸亍编璐，典垄峻为i 0 3 0m s 。考虑至l 簧赣遥程中静代价，语音 包通常由6 0 、1 2 0 绒2 4 0 m s 的谱齑数据组成。数字化可以邋过各种语音编码方 案来实现。源地和强的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语 音设备才虿戳还原搂藏语音信号。 2 数据到i p 分组的转换 照对语音信母进行了数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行 压缩缡码。大部分钓编码器都鸯耨定静椟尺寸，若一个编礴器镬用1 5 m s 静蓣， 则把从篇一级来的6 0 m s 的包分成4 帧，并按顺序进行编码。每个帧合1 2 0 个 语音榉点( 挞榉率必8 k 您) 。编褥后，姆4 个压缩的帧合成一个压缩的谬齑包 送入黼络处理器。潮络处理器麓语音包添热分缝头、时闻戮和其他信怠稻通过 网络传送到另一端点。传统语音网络是简单地建立通信端点之间的物理谶按( 一 条线鼹) ，并在端点之闻传输编码舱信号。 嚣臻+ 网络不像魄路交换网络，它不 形成涟按，它要求锻数据放在可变长的数据掇域分缀中，然磊绘每个数灏掇附 带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到接收端。 3 传送 糍这个传输邋i 筵中，全都阚络被看成一个整体，持续不断造扶输入溻接收 数据包，然后在一宠时间( t ) 内将其传送到网络输出端。t 可以在某个范围内 变化，反映了网络传输中鲍抖动。网络中鲍鄹阕节点检查键个i p 数据黔誉戆寻 址信慰，根据这个信息把该数攒包转发到西的媳路径上煞下一站。 4 i p 分组到数据的转换 羧波壤v o i p 设冬接收这个礤数据包并开始处理。接收端提供一个霹交长 度的缓冲器，用泉调节弼络产生的擗动( j i t t e r ) 。该缓冲嚣珂容纳许多滔密包， 用户可选择缓冲器的大小。小的缓冲器产生娥迟较小，但不能调节大的抖动。 瓣码器将经缡褥匏语音包勰蹑终蜃产生新貌语音包，这令模块也按峻进 四j i i 大学硕士论文 行操作，完全和编码器的长度相同。若帧长度为1 5 m s ，则6 0 m s 的语音包被分 成4 帧，然后它们被解码还原成6 0 m s 的语音数据流送入解码缓冲器。在数据 包的处理过程中，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 播放驱动器将解码缓冲器中语音样点( 1 2 0 x4 = 4 8 0 个) 取出进入声卡， 通过扬声器按预定的频率( 例如8 k h z ) 播出。 用语音进行通信是依靠每一端的三级操作来有效的同步进行的。在像i p 电话这样的全双工通信中，每一端既是发送端又是接收端，它的六级处理过程 都是连续进行的。在具体应用时为了减少分离处理的数量，这六级被合成同时 工作的三个处理过程。如图4 所示： ( 图4v o l p 设备的全双工通信模式) 8 四川大学硕士论文 2 5v o i p 的三种主要的组网模式 2 5 1p c _ _ p c 模式 最牢刀的l p 毫诿是个入计算机与个人计算枫之闰的遭话。纯们是一魑拥有 具有多媒体和网络功能的电脑，并且安装好专门的l p 电话软件( 如v o c a l t e c 豹i n t e r n e tp h o n e 和微软浆n e t m e e t i n g 等) ，双方约定在弱一翼寸间上网，然后 进行通话，声音通过声卡、加上麦克风和耳机等设备进行输入与输出。如下图 5 所示 llz l f 一i ll - _ fi p 舔垒gl i 一 - l 一t 口； 。剧“ 、厂 车铡 ( 图5p c - p c 模式的v o i p ) 该方式俗称点对点方式，它的缺点在于：使用范嗣有所限制，使用过程易 受干扰，使用对象受限制。 2 5 2p c - - p h o n e 模式 随着i p 电话话费低等优点逐步被人们认谖，许多奄信公霹在此基础上进 行了开发，促使了i p 电话网关的出现，如下图6 所示 圃 网关 回 网守 ( 豳6p c p h o n e 模式的v o l p ) 9 露捌大学疆论文 这琴孛方式给称点辩嚣方袋，要藩送诿方据套吴舂多媒钵秘网络凌藐豹遗 脑，并且安装好专门的i p 电话软件，受话方为普通电话机。优点在于；使用对 象扩大，攀方可进行选择：毓点在于；可逸择范溺较，j 、。 2 5 3p h o n e - - p h o n e 模式 在前两个阶段发展的基础上，出现了罄通电话与普通电话之间的通话。送 话方的模拟信号在当地的同关上变换、打包、压缩，通过i n t e r n e t 传送到对方 的阑关再瓣压，还愿成模掇镶号送戮受话方豹警逶电话搬上。翔下蚕7 爨示： 圃画 网旋 兮 网关 国园 网书网午 ( 图7p h o n e - - p h o n e 模式的v o i p ) 这种方式俗称面到面方式，它的优点在于：使用方便，话音质量较好。 2 6 小结 在本章中，我们把v o l p 的基本概念进行了阐述，包括定义、模型、传输 阶段，以及主要蜒坦嬲模式，为我们接下去进一步更热谬缨的讨论v o i p 奠定了 基础。 1 0 朗川大学硕士论文 第三章￥o lp 魄相关协议和标准 髓着v o l p 静欲展，各大厂灏陆续推出了璃于宣己特色的产品和软 串，并 在市场上占有了一定的份额。我们知道，通信市场存在的酋薅条件就是一一设 备的量通。没有互邋，再好的产黼也只能局部予某个地方，丽且由该类产品支 撵蕊遴僖枣场氇寿惫蠢萎缀蠡孽惫羧。 对于v o l p 设备而言，为了保证互通，它们必须具有相同或者相似的标准 才能，才能共同做大v 0 i p 的市场。 3 1 协议制定的罄夫组织 脊影响力的i p 电话的国际标准化组织主骚有四家：i n t e m e t 工程任务组 ( 1 e t f ) 、国际电信联盟标准化部f ( i t u t ) 、多媒体远程会议集团( i m t c ) 、 欧潮遣德檬准蛰会( e 羚1 ) 。i e t f 翻重鎏蠢漆、强u 曩蘩l 瀵电信标准、i m t c 侧重互操作性、e t s i 侧重商业实现，这几家开发组织相互之间建立了比较良好 的协作关系。 3 。2 鞭，3 2 3 协议 3 2 1h 3 2 3 的版本历史 i t u t 于1 9 9 6 年1 1 月公布了第一版h 3 2 3v 1 ，即“不保证服务质缀的局 壤弼上的霹凌电话蒸绞与设冬”稼毽。宅当秘豹嚣戆是定义一耱在是域隧蠹逡嚣 多媒体通信的应该遵循的标准，这也是适应了溺时网络技术的实际情况。随后 出现了许多采用v 1 标准的多媒体通信系统，事实上，专门为局域网制定的 珏t 3 2 3 瓠议应用范灏举止局限在越域网建。 隧着技术的邋掺和对v l 扩髓耨功雏的需求，1 9 9 8 年l 弼琢u t 穗蹴了第 二版h 3 2 3 v 2 ，此时名称变成“基于包的多媒体通信系统”，v 2 提出了在终端( 或 网关) 和路由器中采用r s v p 协议实现一定的q o s 。v 2 增加了安全、性能、补 充蟹# 渣务，霹扩袋缝方瑟静滤察。霹鞋看逡，蘩2 叛灌麓了褥筑毫售缀臻奄 话网的特性。 1 9 9 9 年9 月，i t u t 通过了第三版h 3 2 3 v 3 ，v 3 在v 2 錾础上又进丁大 步。v 3 增期了鞋3 2 3 耜h 2 2 5 0 的几个黔录，遮榉搬强了 | 。3 2 3 款系绕缀褥敷 更好她适应和p s t n 的综合。这样胰第三版开始h 3 2 3 其备徽电信缓大潮的特 潮川大学硕士论文 征。 凌予v o 狰鼓拳豹大量使磺，鄹。于2 0 0 0 年l l 胄道邋了第4 舨h 3 2 3 v 4 。 v 4 比v 3 在很多重鼹的领域都脊增强，比如：可靠性，可扩展性，适应性。这 些新的特点使得网必以后的升级熙容易以满足豳益增长的市场要求 3 。2 2i t 3 2 3 1 办议橇 从整体上说，h 3 2 3 是个框架性建议，落涉及到终端设备、视频、街频和 数据传输、通信控制、网络接口镣方面的内容。它的基本组成单元是“域”，在 壬差。3 2 3 系统中，掰游域是疆一个蠢荚守管理懿溺关、多煮控镧单元( m c u ) 、多 点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 和所有终端组成的集含。一个域至少包含 一个终端、有且只肖一个关守。 h 。3 2 3 系统中懿各个逻辑缝戏部分拣必薹 ，3 2 3 实俸，葵耱类毒；终糍、嚣 关、m c u 、m c 、m p 。其中终端、嘲关、m c u 是h 3 2 3 中的终端设备，是网 络中的逻辑单元。终端设备是可呼叫和被呼叫的，而有些实体是不能被呼叫的， 如关守。h 3 2 3 包掇了h 。3 2 3 终端与其他终端之闻的、通过不同网络的、端到 端酶连接。h 3 2 3 协议棱表鲡下瀚8 掰示： 叵西 ( 图8i t 3 2 3 协议堆栈) h 3 2 3 的语誊编鹤采蘧穗瘦的g 系到建议，其孛g 。7 1 1 ( p c m ) 为妊备方 四川大学硕士论文 式，其余为可选方式，目前v o i p 最常用的是g 7 2 9 ：a 和g 7 2 3 1 。视频编码采 用h 2 6 0 系列建议，包括h 2 6 l ( p * 6 4 k b i t s ，p = 1 ，2 ，3 ) 和h 2 6 3 ( 6 4 k b i c s ) 。 上述实时音频和视频编码信号均封装在r t p 分组中，r t p 的头部提供了 供接收端重组信号的定时信息和数据报序号，其作用类似a t m 中的a a l i 。 h 3 2 3 规定：r t p 的音频时延抖动不应大于5 m s 。r t c p 协议提供q o s 监视功 能，它是r t p 协议族的一部分。 数据通信采用z 1 2 0 系列建议。i p 网络中传真协议包括t 3 7 ( 存储转发方 式) 、t 3 8 ( 实时传送方式) 。 h 2 2 5 0 和h 2 4 5 是h 3 2 3 系统的核心协议，前者主要用于呼叫控制，后 者用于媒体信道控制。在h ：3 2 3 中，用于传送媒体信息的逻辑信道就是t c p 连 接或u d p 连接。逻辑信道的控制协议h 2 4 5 在相应的h 2 4 5 控制信道上完成。 h 2 2 5 的作用是建立呼叫联系、建立h 2 4 5 控制信道以及释放呼叫联系，在 h 2 2 5 0 协议中也规定了利用r t p 封装媒体信息的方式，同时定义了登记 ( r e g i s t r a t i o n ) 、接纳( a d m i s s i o n ) 和状态( s t a t u s l ( r a s ) 过程。r a s 为关守 提供端点地址和状态、施行呼叫接纳控制等功能。图9 是典型的h 3 2 3 体系结 构图。 器弼走学颈士论文 ( 霆9 3 2 3 懿体系绥糗圈) 3 2 2 1h 2 2 5 呼叫信令协议 h 2 2 5 是戮i s d n 豹q 。9 3 1 ，q 9 3 2 ，q ，9 5 0 灸基秣潮定懿，其中主要寒鱼 子q 9 3 1 。q 9 3 1 是i s d n 用户，网络接口( u n i ) 的第三层倍令协议，用于基 零呼喇控制，它和两络节点接口( n n ! ) 的7 号信令i s d n 用户部分( i s u p ) 配合，党成从主目q 用户的端到端连接的建立、维护和释放。 h 2 2 5 的呼叫信令消息和信息单元都是q 9 3 1 的子集，童夏差别是对备个 溃爨孛u u i e 攀元戆凌蜜摄攥q 。9 3 1 豹要求馋了赣夔 宠定义。另多 ，怼菜些 信息单元的个别字段的编码和含义作了烂补充和界定。 1 4 器川大学磁士论文 3 2 2 2h 2 2 5 的消息飘结构 王 2 2 5 瓣纂本蟹列控测瀵惠取囊与0 9 3 1 和q 9 3 2 瀵惑。囊予宅不敢担恣 接控制的任务函诧许多漓息失去意义，不在h 2 2 5 中出现。h 2 2 5 的消息的一 般结构如下阁1 0 所示： 墓 、一 苎l 7 c ( 图1 0h 2 2 5 稍息的结构) 其中，公共翁瀵悫头邦囊三个部分缀皴： 协议标识符：固定为0 8 h ，激示是0 9 3 1 协议a 呼叫引用长度：表示呼叫引用值所占的字节数。 孵列弓 嗣蕊( c r y ) ：该参数摹l 壹q 。9 3 1 ，瘸子标识呼q q ，仅在呼叫段 上局部有效。在阊一信令段上，属于嗣簿朝静所有h 2 2 5 淆惑，像 描呼叫接纳、呼叫建立、补充业务、带宽改变、呼叫终锚等消息的c r v 均相同。 除上述嗣定魏溃愚凝部羚，每个瀵患包括羞予个僖怠摹元( i e - - i n f o r m a t i o n e l e m e n t ) ，其中有些是必备，有些是任选m 。 其中。最为重要的信息单元是用户一一用户信息单元( u u i e ) ，它不只是 镥送零援戆溃到端兹殍l 户数据，更必麓要熬是出姥传送h 。3 2 3 憋定匏砰日q 控捌 霹引大学联士渔文 售爨。委跫这些特定黪焦惠孝冬残了糙，3 2 3 孵叫信令憝核心肉客。 u u m 信息单元是s e t u p 、a l e r t i n g 、c a l l p r o c e e d i n g 、c o n n e c t 、r e l e a s e c o m p l e t e 、f a c i l i t y 、u s e r i n f o r m a t i o n 等主要满惑静必备蕊，这蹙消息中翡u u i e 定义是h 2 2 5 对消息设计的主要内容。 u u i e 的结构如下图1 1 所示： uu i e 的标识符号 u u i e 肉 容的长 度 协议的抽象谱法 ( a n s 。i ) i - 1 3 2 3 u u - p d u ( 必备部分) 用户数据( 任选部分) 第1 个8 比特组 第2 ，3 个8 比特组 第4 个8 毙特缀 ( 图1 1h 2 2 5 申u u i e 的结构) 3 2 2 3 剃罔h 2 2 5 ，呼叫建奎的信令过程 1 。两端点均未在关守登记时的基本孵q 建立 其倍令过稷如下阁1 2 所示 端点1竭点2 ( 图1 2 基本呼叫建立的信令过程) 1 6 四川大学硕士论文 两个端点直接传递信令信息。端点1 ( 主叫端点) 首先根据端点2 的i p 地 址和呼叫信令信道公认的t c p 端口号( 1 7 2 0 ) 建立至端点2 的t c p 连接，然 后在此信道上发送s e t u p 消息，端点2 回送c a l lp r o c e e d i n g 消息表示被叫端点 正在进行呼叫处理，并指示呼叫已经到达：端点2 回送a l e r t i n g 消息表示被叫 端已经振铃，正在等待被叫用户的应答：在端点2 回送的c o n n e c t 消息的u u i e 中包含了h 2 4 5 控制信道的t c p 端口号，表示已经建立起了h 2 4 5 控制信道。 2 两端点在同一关守上登记后的基本呼叫过程 其信令过程如下图1 3 所示： 端 呼叫信令消息 ( 图1 3 两端点在同一关守上登记的信令过程) 1 ) 端点1 ( 主叫) 在r a s 信道上向关守发送a r q 消& 请求发送至端 点2 的呼叫。 2 ) 关守同意接纳此呼叫，并翻译得到端点2 的呼叫信令信道的传输层地 址( i p 地址十t c p 端口号) ，由a c f 消息回送给端点1 。 3 ) 端点1 建立至端点2 的呼叫信令信道，在此信道上发送s e t u p 消息。 1 7 嚣期大学疆士论文 鲡采a r q 孛汪带蜉滔雩| 焉谴c r v ，瑟s e t u p 及其后信令溃怠串静c r v 威取此棚同的值。 4 端点2 回送c a i t p r o c e e d i n g 消息，指示孵嘲已经抵达，正猩处理中。 5 ) 端点2 愿意接受此呼叫，经r a s 信道向关守发送a r q ，请求接受此 呼叫。 6 ) 美守嗣意接麓，基邀a c f 。 7 ) 端点2 利用s e t u p 消息中携带的c v r 以及端点1 的传输层地址，向端 煮1 发送a l e r t i n g 潜惠，著簿待本缝电话稻户寂答。 8 ) 本地电话用户应答殿，端点2 向端点1 发送c o n n e c t 消息，消息中带 有端点2 的h 2 4 5 控制信道的t c p 端口鼍。至此，呼日q 建立完成。 如果，关守不阊意端点2 接受此呼叫，则回送a r j ，此时端点2 将向端 点1 及送r e l e a s e c o m p l e t e 游息，叛舞遴接。 3 。2 。2 4h 。2 4 5 媒体避信控裁协议 h 2 4 5 是通用的多媒体通信控制协议，主要针对会议通信设计。h 3 2 3 系 统用h 2 4 5 嵇议幸摹兔控翻狯议，溺于控错l 运信倍道静建立、维护帮释放。在 h 2 4 5 中，定义了两类倍道； 控制信道( h 2 4 5 信道) ：两个h 2 4 5 纣等信令实体通过该信道传送h 2 4 5 消慰，以控割媒体售邋的建立靼释放。h 2 4 5 信遂是一条可靠靛t c p 信遭，连 接的端口号动态分配。h 2 4 5 端口号的协商是在h 2 2 5 0 呼叫建立过秘中，主被 l 璐逯过s e t u p 粒c o n n e c t 瀵惠提互交换器塞分熬豹珏2 4 5 装日遂戆完残熬。 每个呼叫只有一条h 2 4 5 控制信道。 媒体信遂( 逻辑倍道) ：在呼# q 过程中可蔽穰据需要随辩建立帮释放多条 逻辑信道。在h 3 2 3 中逻辑偿道一般为单向信道。 口 3 2 2 ，5h 。2 4 5 的主要协议过程 1 能力交换过程 逶过戆力交换过纛，两拿h 。2 4 5 黠等信令实俸可鞋了解对方豹羧枝窥发送 信号的能力。协商能力集的消息用一个“终端能力集”的数据缀构来描述h 2 4 5 1 8 四川大学硕士论文 对等信令实体的接收和发送信号的能力，终端能力集的数据结构如下图1 4 所 示： 序号 协议标识 复用能力 能力表 能力描述集合 j 能力描述语 ， ， ， ， 能力描述语 能力描述语 ( 图1 4v o l p 终端能力集的数据结构) 2 单向信道的打开过程 信道的打开由发送方启动。它向接收方发送打开逻辑信道的消息，消息包 括前向逻辑信道号及信道参数。其中信道号必须由发送方赋值，c o n f i r m 消息 返回此值，并且应该和请求消息匹配。信道参数包括数据类型、是否执行静音 抑制、目的地终端标记等。 如果，该信道用来传输r i p 封装的实时媒体信息( 如音频数据流) ，则信 道参数还应包括：r t p 会话标识、反向r t c p 信道的传输层地址 另外，对方的证实消息中还应包含：前向逻辑信道的r t p 信道的传输层 地址、前向逻辑信道的r t c p 信道的传输层地址 如果两个端点同时发起对同一r t p 会话的信道建立过程，则主机方应拒 绝对方的请求。其后，从机方重新发起反向信道的建立。 3 呼叫的释放过程 通信的任何一方都可以发起呼叫释放，其信令过程如下图1 5 所示： 1 9 瑚引大学硕士论文 芙守1端点1端点2关守2 h 。2 4 5 溃惑 r a s 消息 h 2 2 5 消息 ( 图1 5v o i p 终端发起的呼叫释放进程) 箕释放的英体疹骤为： 1 ) 端点1 希望结窳会落，箨么它蓄先寂停壹在邋辑结道主传送数据，并 关阙瑟褰弱逻辑售遒。然嚣在h 2 4 5 控铡信遂上囊对方发邀“缭象会 话”的鑫令信愚，告诉对方鬟缝柬该移列。 2 ) 端点2 收到上述消息后，关闭所有的逻辑信道，向端点1 回送“结窳 会话”命令髅息。至此，h 2 4 5 控巷信道关闭。 3 ) 如果砰叫倍道( h 2 2 5 信道) 尚采关闭，端点1 商端点2 发邀h 2 2 5 。o 的r e l e a s ec o m p l e t e 消息，关闭_ i 比信邋。麓此，h 2 2 5 惯道已经释放。 4 ) 簸屠，端煮1 和2 分鬟淘关守发送r a s 潸惠p r q ，邋知关守该孵i 砉耀静带宽瓷滚霹蔽释敖了。 5 ) 美守释放该呼o q 占髑熬瓷滚爱，翻端点圄送磷试髂惑d c f 。其露，端 点将不再向关守发送来经请求的i r r 消息。至此，全郝释放过程宠成。 2 0 二 四川大学硕士论文 3 2 2 6 v 4 版本的新功能：快速协议机制 为了加快逻辑信道建立的速度和节省资源，h 3 2 3 v 4 版本定义了两个快速 机制：快速连接过程和隧道机制。 1 快速连接过程 常规的h 3 2 3 系统协议过程是首先利用h 2 2 5 0 信令建立呼叫，然后进行 能力交换，最后才能打开逻辑信道，其过程比较复杂。 快速连接过程的特点是将信道