（通信与信息系统专业论文）利用voip技术实现接入网设备的功能拓展.pdf

武汉理= i ：= 大学硕：b 学能论文 摘要 v o i p ( v o i c eo v e ri p ) 是彀信技术瓤计舅桃技术结合的产物，是未采语 齿技本抟发展方内。捆对于传统的p s i n 网终，v o l p 最大的饯势是熊广泛 穗耐髑境有静i n t e m e t 资源，为雳户褥更多、菱廉价静服务。存关v o l p 豹技 术称准也菇穗不夯，主要裔两大发最方囱，楚遴键酱繇泡联h 。3 2 3 标准， 二是遵循i e t f 的s i p 协议。本文提出了利用v o l p 技术对传统的接入网设备 实瑰i p 功能拓展的解决方案。 本文在开始郝分阐述了v o i p 的产生背景和发膜历史，并介绍了v o i p 的 缀璎与关键按术、綦本钵系结构以及楣遵镶约标准。接下米分缓了瑷商黥 p s t n 接入鄹设备，并以越设餐为基戳提出了v o i p 功能挺展豹憋钵勰决方 案。采用了h 3 2 3 协议作为设计标准，结合按入两设备的特点，靖传统醣 v 0 谬阏关结构提瀣了部分改遴，并淡苑箢基旗将v o p 系统翔分戏阏关、两 守、语音终端三犬模块。 在整休勰决方察中，薰点夯缨了v o i p 谬裔终端模块设计和h 。3 2 3 辫关 摸块设计。在语案终蠛设计中，蓠先提出了其硬i 牛掏架，包括i p 语音编解 褥横块，与琢接入掰设备黔接鞠等；然嚣重点讨谂了g 7 2 3 1 和g 7 1 1 编瓣 筠嚣靛较 拳安瑷。在h 3 2 3 阚关模块中，蓄龙| 季论了p 恕话网荚熬系绞架 构；接下来介绍了o p e n h 3 2 3 软伟开波包，并详细介绍了稍褥o p e n h 3 2 3 实 现r t p r t c p 协议在h 3 2 3 潮荚中晌应用，包括流程设计，数据包格式和 部分代码实现。论文的最屠一部分是对q 7 2 3 1 和( 2 7 1 1 编解码器进行仿真。 重点测试了g 7 2 3 。l 绩磐玛嚣鑫不罚速率，不圆音源下的编解玛效果。 虽然v o l p 系统星藏仍然存在一些亟德解决熬翊题，织随着技术的发展， 这鹫制约i p 的黼索必将被解决。耩信，v o i p 将会替代传统豹语音褚输模 式，会为入癸豹囊活带来疑大的使幂孽。 关键字：v o l p 、接入照、h 3 2 3 、语誊终璇、薅关 武汉琏工天学磷士学瘟谵文 a b s t r a c t v o i p ( v o i c eo v e ri p ) i st h ec o m b i n a t i o no ft e l e c o ma n dc o m p u t e r t e c h n o l o g y , a n d i t r e p r e s e n t s t h e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o no ff u t u r ev o i c e t e c h n o l o g y i fm a k i n gc o m p a r i s o nw i 搬t h et r a d i t i o n a lp s t nn e t w o r k , t h em o s t s i g n i f i c a n ta d v a n t a g eo f v o l pi st h a ti tc a l lu t i l i z et h e p r e s e n tn e t w o r k r e s o u r c ea t i t sw i d e s te x t e n ta n dp r o v i d eu s e r s 、撕t hm u c hm o r ec h e a p e rs e r v i c e s t h e t e c h n o l o g yi nr e l a t i o nt o v o i pi sc o n s i d e r a b l ea n dv a r i o u s ，w h i c ha r em a i n l y d e v e l o p e di n t ot w od i r e c t i o n s o n ei sk e p tt ot h es t a n d a r do f i t uh + 3 2 3 t h e o t h e rc o m p l i e sw i t ht h es i pp r o t o c o lo fl e t fi nt h i s p a p e r , t h ea u t h o rp u t s f o r w a r d saf e a s i b l e p r o j e c t ，w h i c h e n a b l e st h et r a d i t i o n a l a c c e s sn e t w o r k e q u i p m e n t t oe x p a n dt h ei pf i m c t i o n s t h r o l l 馥t h e 撩t e c h n o l o g y i nt h eb e 誊u n i n gc h a p t e ro ft h i sp a p e r , t h ea u t h o rp r e s e n t st h e f o r m i n g b a c k g r o u n d a n dt h ed e v e l o p i n g h i s t o r yo f v o l p , a n d t h e ni n t r o d u c e st h ew o r k i n g p r i n c i p l e ，s o m ek e yt e c h n o l o g i e s ，b a s i cs y s t e ms t r u c t u r ea n d s o m es t a n d a r d st h a t m u s tb ek e p tt oo f v o 破c o n s e q u e n t l y , t h ea u t h o ri n t r o d u c e st h ep s i na c c e s s n e t w o r ke q u i p m e n ta n do f f e r sac o m p l e t ep r o j e c tt oe x p a n dt h ev o l pf i m c t i o n s b a s e d0 1 1s u c he q u i p m e n t b ya d o p t i n gh 3 2 3a si t sd e s i g ns t a n d a r d ，c o n c e r n i n g t h ef e a t u r e so fa c c e s sn e t w o r k , 睡ea u t h o rp r o p o s e st h em e t h o dt oi n n o v a t et h e t r a d i t i o n a l 狰g a t e w a ys t r u c t u r e ，b a s e d o nw h i c ht h ev o i ps y s t e me a 拄b e s u b d i v i d e di n t ot h r e em o d u l e s ：g a t e w a y , 9 8 瞧k 。印嚣a n dv o i c et e r m i n a l 。 i nt h ec o m p l e t ep r o j e c t ，t h ea u t h o rh i g h l i g h t st h ed e s i g n so ft h ev o i c e t e r m i n a lm o d u l ei nv o l pa n dg a t e w a ym o d u l ei nh ，3 2 3r e s p e c t i v e l y d u r i n gt h e p r o c e s so f v o i c e t e r m i n a ld e s i g n , t h ea u t h o rf n s f l yp r e s e n t si t sh a r d w a r es t r u c t u r e ， i n c l u d i n gt h ec o d i n ga n de n c o d i n gm o d u l eo f i p , t h ei n t e r f a c et of o r m e ra c c e s s n e t w o r k e q u i p m e n t a n de t c ，a n dt h e nt h ea u t h o ri l l u s t r a t e si nd e t a i lt h es o f t w a r e r e a l i z a t i o no f g 7 2 3 1 & g 7 l lc o d e ra n de n c o d t h e ni n t r o d u c e sh o wt or e a l i z e t h e a p p l i c a t i o n o f r t p r t c p p r o t o c o li nh 3 2 3g a t e w a yb yo p e n h 3 2 3 ，i n c l u d i n g t h ed e s i g no ft h ep r o c e s sa n dt h er e a l i z a t i o no ft h ed a t ap a c k a g ef o r m a ta n d p a r t i a lc o d e t h ec l o s i n gc h a p t e r i sc o n c e n t r a t e do nt h es i m u l a t i o no fg 7 2 3 ，l & i i + 武汉壤工夫学联士学位论文 g 7 | ic o d e ra n de n c o d e r i nt h i sc h a p t e r , t h ec o d i n ga n de n c o d i n ge f f e c to f g - 7 2 3 1i st e s t e du n d e rd i f f e r e n tr a t e sa n dv o i c es o u r c e s 善1 1 0 u g h t h e r es t i l le x i s ts o m ep r o b l e m si nv o i p s y s t e m f o rf u r t h e r e x p l o r a t i o n t h ef a c t o r st h a tc o n s t r a i nt h ef u n c t i o n so f v o 译晰l lb es o l v e d 懈氇 t h ed e v e l o p m e n to fr e l a t i v et e c h n o l o g y i ti ss u r et h a tv o i pw i l lr e p l a c et h e t r a d i t i o n a lv o i c e t r a n s m i t t i n gm o d u l es oa st ob r i n gm u c hm o r ec o n v e n i e n c et o h u m a n b e i n g sd a i l yl i f e k e yw o r d s ：v o i r a c c e s sn e t w o r k , h 3 2 3 ，v o i c e t e r m i n a l ，g a t e w a y 武汉理工夫学碰士学位论文 第一章v o p 的原理和发展豌袄 澄谣在入稻的e t 鬻生活当中无疑扮演着释紫篷要静角色，搿传统电话特 剐是长谂电落的费照却屠裹不下，随着遗些每网络技术、处理嚣技术的飞迭 发展，网络通信的速度以几何级的速度提高，同时通信费熠也在大蝠度的黪 低。众所周知，巨丈的市场需求促避了相关技术的蠢速发震。一种为业界广 为关注的技术- v o l p 技术在近期得到了极大的发展。 v 0 i p 又称i p 电话或i p 网路电话，蹩v o i c eo v e ri p 的缩冀，这种技术 通道对港音镲号避行编码数字纯、逶缩憝理成嚣缩桉，然螽转换为i p 数摇 包在潆黼络上遗行传输，祆丽达到了在璎两络上进行语静通信的鼙的。潆 宅逶投大豹改进7 遐终荣赛豹零| l 援警，大丈簿羝了逶信豹费用，它熬广泛应 弱也键避了竟带多媒髂应援豹发展。 1 1v o l p 的基本源理与实现形式 v o l p 是建立在瑶技术上的矜缀化、数字化传输技术，其旗本原理是； 通过语音压缩算法对潦音数据谶行聪缩编码魅理，然掰把这些语音数据按i p 等相关协议进行打包，经过i p 网络把数据包传输到接收地，褥把这些语音 数据包串起来，经过解码解疆簸理前，後复成原来的谮音信号，服而达涮由 糟阏络转送语音的嚣懿。糟电诺系统撼普逶灌谣鲍禳摈髂号转换藏诗嚣秘 珂联入因特潮传送的糟数据毽，阕睁连将收到静狰数据惫转换成声音盼模 数电信号。经过搿电话系统载转换及基缨处理，每个普邋邀落传辁速攀约 占用8 ll k b i t s 繁宽，因撼在与罄邋电傣羽网样使耀传戆送率必6 4 k b i t s 静 豢宽冀誊，姥想话数蹩暇寒的5 8 傣。 v o i p 的核心与关键设铸是m 电话网关。i p 电话网关具有路由管理功能， 它把各地区飘话区号映射为相应的城区两关i p 地址。这些信息存放在一个 数据薛巾，有关处壤软件究成蟹嘲娥理、数字语裔打程、路由管理等璃熊。 在用户按手i p 电话日于，i p 电话两哭糇据电话区帮数掰库资料，确定相斑两 关懿狰戆疆，并将忿撑魏蛰黧入静数据惫孛，麓葬搴选择浸经路妇，戳减 少传鲶拜誊延，蛰数据叙经嚣特羁裂这翼戆缝i p 敷话掰关。鼹予嚣特阏寒延 i 武攫理工大学硕：f ：学位论文 伸到就暂曰寸宋设立网关的地区，可设黄路由，由最近的网关通过长途电话网 转接，实现邋信照务“1 1 2 1 。 2 v o i p 网络豹优势 1 ) 漤涂长途话费。企韭戒凌使弱臻港誊瓣失之焘，裁够完全游除公司各 分部之间高鞠的跨国，跨区长途话费。新一代v 0 i p 的外线打出功能还将覆 盖面赉公司内部各点之闻扩大到城市与城市，国家与国家之闯器】f 躬。 2 ) 清晰、稳定、低延时的话音质量。 3 ) 先进的拨号规划。先进的拨号规划和地址对应功能，令其轻丽易举的连 接至lp b x 交换规上，灵瀵且多榉袋熬拨号通达各个瓣静遗。 4 ) 节省带宽资源。电路交换电话消耗的带宽为6 4 k b i t s ，而i p 电话只需 8 - 1 0 k b i f f s ，觚瑟节省了带宽，降低7 成本。 5 ) 开放的体系结构。i p 电话的协议体系是开放式的，有利于各个厂商产品 的标椎化和之问的强相连通。 6 ) 多媒塔业务魏集成。撑瞧话网络冠孵支持港音、数据、图象的健输，为 将来全面提供多媒体业务打下了基础【5 1 。 1 3 v o l p 相关技术标准 1 3 1f t u 的 1 3 2 3 协议 v o p 技术静发震有琴大方两，一是遂循黧际龟联h 3 2 3 标准，二是遵 循i e t f 的s i p 协议【6 】。图际电联的h 3 2 3 基准上是一种兼顾传统呼叫流程 和礤网特点发展丽来的成熬的开放标准体制，代表了v o p 的大潮流。它的 特别之楚是吸取了许多电信网抟组网、匿联和运营经验，能够与p s t n 嬲， 以及冀他数据业务和应用阏互联斌通。这正足自1 9 9 5 年以来，h 3 2 3 标准 在垒畿秀广泛使矮鹃一个攫要原因。采翔珏3 2 3 鼓本俸利，v o 臻运营鬻霹 以基本上继承传统遴营商的管理和运营模式。在中国营遍采用h 3 2 3 技术来 实现v o i p 。 武汉矬工太学硕士学位论文 1 。3 2l e t f 的sj p 协议 v o i p 鼓零豹另一个发展趋势怒遵缀i e t f 缨导的s i p 按议。s i p 弱议在 美国十分热门，遐激发展缀坟。s i p 技术基本上是基予动态i n t e r n e t 摸或袋 建网的，它的网络不鼹一个多层次的网络，而是个扁平的单层次网络，呼 叫流程与p s t n 网有所不嗣。例如，用户呼叫武汉的号码0 2 7 ，那么在以 h 3 2 3 标礁缀建的v o i p 网上，它蓠先考虑如何将这个呼日q 送捌武汉，然麝 再送遮目的地。其释琥、缎网方式与传统电话两极其相似。但往s i p 阏上剐 靠魂态数据瘁静方式慕寻凝，熬至蜀蔽没有长途_ j 鼙短途之分。s i p 模式瓣傀 焘是与i n t e r n e t 紧密缝合，逶予开笈赫懿、与基联弼结合鹣语酱应雳；獒缺 点是在缀耀、管理、运营、计费方露豹考虑逐枣特成熟，纛与传统p s t n 嬲 的互联互通方面对些非燕常情况的处理还露待完善，在缀建v o i p 大嬲的 实践方霹，逐有特敬累经验 7 j 。 4v o p 组霹的嚣硬基本漂剐 胖电话系统建设应遵循五项基本原娜，窀们是：延时4 0 0 毫秒的蒎本 鲧赠，9 9 。9 9 9 9 可靠电信原嗣，阏络的汗发鞭粥，后方管瑾瓣保障蘸剐。 1 ) 殛逡4 0 0 毫秒的基本原刚 熊霞将话音数务集成到数掇潮络孛，关键裁楚魏簿绦涯q o s ；对予l p 奄逶嚣塞，绦涯荚q o s 裁慧群爨 丕港啻终骧麴最低延送及怎榉减少丢包攀。 挺专家分缮，只有端至g 蠛延迟降低到4 0 0 毫秒以下，将罢包搴黪低到5 堪， 才能使礤电话与传统电话相媲荧，实现”收费质量“的语舒业务，而且必须 自始至终保证这两顶搀标。 2 ) 9 9 。9 9 9 9 w 靠墩倍琢粥 在弹有一点j i 常清晰：l p 网络必须发展与p s t n 同样的功能甚至超过 p s 蛩l ，p s t n 发展1 0 0 年，i p 网络要走静路决不是逛途，耄信缀务质嫩、 逶矮簸务、全球互逶，6 令9 戆( 9 9 9 9 9 9 ) 霹靠性、遗褰率赛魏缀务歉收 费霞爨等，这些要求京p s t n 中实臻起慕 塾专夸缀容易，毽褒弑毽交换为熬戳 豹婵电话耀绥中熊实现吗? 专家熬建议是，实现p 电话网络黝电信质擞， 程建设电信级龅酣电话业务及憋载网终之终，逐篙采用负载分担，路妊各 武攫理王太学骥士学位论文 份等按术来像障网络的可靠性、可用性及服务质量，同时还必须保证i p 网 络的可管理性、可综合性、可扩展性。 3 ) 多媒体应髑发展原则 i p 电话影响深远、引人注目，因为”三网合一”正式开始，用户翘首期盼 秘氇怒礤惫活懿熨离襞癸多媒体应莠l 。p 泡话豹应用簇域应该说是+ 分 广阔的，它还可提供多媒体功能和呼叫管理功能，如交互式w e b 商务、呼 朝中心、l a np b x 、协商计算、企监健真等。最终，基予i p 的业务功能将 超过p s t n ，可提供一体化信息处理，在高速线上提供多条虚拟线路，并提 供多媒体会议、智能代理( i n t e l l i g e n t a g e n t ) 及信息业务等。节省费用只是 p 毫落众多俊点孛瓣- 4 , 熬蹬，健在嚣兹l p 潮络基避设藏玲段，设冬戏零 才基本电话功能的可用性促成了i p 电话替代传统电话的最初应用。i p 电话 麸廉价殍l l 熬步，逐步与巍频及数据通信技术紧紧结合，商多媒体藏臻发袋， 才会带动网络融合吼 4 ) 网络的开放原则 传统魏爨终作必专用嬲络设计，它具有封潮式终掏的执议，聪接电活 网络则不同，它会在一个开放的环境中逐步成熟。目前，备厂商的i p 电话 还不畿完全互麓，魏不麓解决这个窝题，l p 魄话秘发震必将大抒舞季爨。骞 鉴于此，国际电信组织下促进各厂商使用标准协议，不仅器使i p 电话产品 的互通，还强使i p 电话能与嚣裔的传统电话缀好遗”合作”。诧井，使用标 准协议还有利于各厂商开发设计出开放的应用程序，服务王p 电话系统。由 于i p 电话网络的开放性，用户今后可以随时兴到最先进的程序或者自己编 写磊娶豹程黟， 嚣不是毖缀猿羧予菜些厂意，增大7 蠲户或髑豹窦由度。当 然，开放、灵活的同时会给球网络的管理、集成测试、验证等带来非常严 竣静挠战，髂为牙放静舔境必然会带来开蔽翁竞争捺动技笨截薪帮技术浚 造。可以说，在网络开放的原则下，口电话技术发展会有一个相当快的步 伐，为广大用户提供一个很好的环境。 5 ) 蜃螽管理骢保存障蹶则 在l a n 、w a n 和i n t e m e t 数据领域中，艏方管理不用过多考虑，计费 筵按统一费率避行戆。瓣络管理在金韭两内避行。藏着数攒释语啬蠡冬综会， 从数据领域遗留下来的这问题便会成为不利的包袱，并且成为运营商环境 玉 武汉璀工炎学碗圭学位论文 中的长期障碍。大规模的语音业务浠鬻后方管理工具和措施以支撑其商业逡 作，其月鼹务，内容包括燃户管理、认涯授权，异嫩漫游、精确到秒或字节的 可靠诗费系统、网络餐瑾和大纛穰的渡务管理、篱毽安全懂、大规模霹绦酝 置和监擒等，都是运营商必须具备的条件，才能提高网络运营效率。实现遮 些管理的难点在于，骨干网技术基于分组而不是电路。在网络管理与安全方 垂戆矛嚣将嚣盏突赉，戏秀今嚣嚣娶重点疆突懿潆题之一。 1 5v o l p 关键设备 1 5 。 粼关 网关( g a t e w a y ) 由公用电话网p s t n 中继接v t 、数字信号处理板d s p 、 主处理器、全局r a m 、以及以太网卡等设备组成。设在各地的网关由一个 独一豹糟地址表示，它是絮通传绞激爨疆恳薪一代l p 分组弼终互逶粒一瘗 桥梁，楚i n t e m e t 上的“交换局”，它在发话端将谲音信号编碣殛缩成分缀惫 以实现在i p 网络传输，在收话端完成分组包的解码解压缩，灾现远程电话 间的互联和通信。在边，网关连接传统的电路交换网( c i r c u i t s w i t c h e d n e t w o r k ) 囊公莛交换泡话弱( p s 臻) ，哥窝终帮麓任意一部魄话逶售。亵 另一边，网关连接分组交换网( p a c k e t s w i t c h e dn e t w o r k ) j z i li n t e m e t 、i n t r a n e t 等，可和接入网络的任意一台计算机通信。在整个i n t e m e tp h o n e 系统中， 网关分毒程整爨各遗，怒理当篼戆p s t n 霹与i n t e m e t 戆接入秘转挟。蕊美 接收标准电话信号，缀数字化与大幡度地压缩詹，使用i p 协议进行分组邀 到i n t e m e t ，找出传输路由，通过i n t e r n e t 发往目的地。反之，接收i n t e r n e t 传输过来粒数据分组，并转往电话嬲络系统。接入翻转出电话阚络系统可网 时迸行，实现全双工( 载岛) 逶话。 1 5 2 刚守 网寄( g a t e k e e p e r ) 受责全网的撙电话路由，每一个网关都将其本身掰 负责的节点的信惠，惫括区号、电话号码、圈关糟地址等信惑掇告给中心 的关守，由关守汇总后分发给每一台网关，当用户发出呼叫请求时，网关 会根据被口q 号码找到被叫所在地的网关的i p 地址，这样主叫和被叫两个网 关瑟爵懑遥窘数器霹，建立v 。狰连按。 - 5 * 武汉理工大学硬= b 学位论文 同时，网守还支持多级多域的网络体系结构。对于一个大型的v o l p 网 络，还可以将艇个网络划分成不同的域，域内关守负责本域内的呼叫路由处 理，顶级关守负责域问的呼叫路由处理。 1 6v o lp 的关键技术 传统的i p 网络主要是用来传输数据业务，采用的是尽力而为的、无连 接的技术，因此没有服务质量保证，存在分组丢失、失序到达和时延抖动等 情况。数据业务对此要求不高，但话音属于实时业务，对时序、时延等有严 格的要求。因此必须采取特殊措施来保障一定的业务质量。v o l p 的关键技 术包括：信令技术、编码技术、实时传输技术、服务质量( q o s ) 保证技术、 以及网络传输技术等 9 】【1 0 】【1 1 1 ”。 1 ) 信令技术 信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，目前被广泛接受的 v o l p 控制信令体系包括i t u t 的h 3 2 3 系列和i e t f 的会话初始化协议 s i p 。 i t u 的h 3 2 3 系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网 络上多媒体通信的协议及其规程。h 3 2 3 呼叫建立过程涉及到三种信令：r a s 信令( r _ 注册：r e g i s t r a t i o n 、a = 许可：a d m i s s i o n 和s = 状态：s t a t u s ) ， h 2 2 5 0 呼叫信令和h 2 4 5 控制信令。其中ra s 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 2 2 5 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 9 3 1 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 2 4 5 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 2 4 5 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 1 3 1 。 2 ) 编码技术 话音压缩编码技术是i p 电话技术的一个重要组成部分。目前，主要的 武汉琏王走学硬： 学艇论文 绽羁技术有 t u t 定义嬲g 7 2 9 、g 7 2 3 ( g 7 2 3 ，1 ) 等。其中g 7 2 9 可将经过 采样的6 4 k b i t s 话音以几乎不失真的质魑压缩堑8 k b i t s 。由于在分组交换网 络孛，鼗务壤量不麓褥到缀好绦诞，因瑟需要谗音豹缡玛其蠢一定瓣灵溪缝， 即编码速率、编码尺度的w 变可适应性。g 7 2 9 原来是8 k b i t s 的话音编硝标 准，城在的工作范潮扩展踅6 4 1 1 , 8 k b i t s ，话音质蹩也在叠毛范阐内有一定 的变化，但即使是6 4 k b i t s ，话酱质量也还不错，因而很遗合在v o i p 系统 中使用。g 7 2 3 1 采用5 - 3 6 3 kb i t s 双遴率话宵编码，其话音质量好，假是 处理对延较大，它是嚣蓠已标准他魏最低速率的话音编玛算法。联兹撞建王p 电话网可优选c t 7 2 3 1 为标准话音编码协议。 3 ) 实时传输技术 实时传输技术主要是采用实时传输协议r t p 。r t p 是提供端至端的色括 誊频农内的实时数据传送戆协议。r t p 包揍数据和控制鼹部分，后尝l q r t c p 。r t p 提供了时间标签和控制不阿数据流同步特性的机制，可以让接 浚壤羹组发送壤戆数据惫，可敬箍供接收端裂多点发送组静骚务麓量包馈。 4 ) q o s 保障技术 v o l p 中主要采用资源预留协议( r s v p ) 以及进行服务质量监控的实时传 输控制协议r t c p 来避免网络拥塞，保障通话质量。 5 ) 网络传输技术 狰中掰络转输技术主要是t c p 稻u d p ，垂乏乡 述色撬瓣关纛联援术、 路由选择技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等。由于实时传输协 议r t p 提供其有实时特征的、漆到端的数据传输业务，因此v o l p 中可庵 r t p 来传送话音数掇。在r t p 报头中键会装载数握姻标识特、序列号、对 间戳以及传邀监视镣，通常r t p 协议数据单元是用u d p 分组来承载，而且 必7 琴蠹减少黪延，话音净蘅逶豢蠡缀矮。銎、u d p 黟r t p 掇头聱按最零 长度计算。v o i p 话帮分组汗销很大，采用r t p 协议的v o i p 格式，在这种方 式中将多路话音插入话音数据段中，这样提高了传输效率。就井，静音稔测 技术和回声消除技术也是v o i p 中十分关键的技术。静音检测技术w 有效剔 武汉理工大学硕士学位论文 除静默信号，从而使话音信号的占用带宽进一步降低到3 5kb i f f s 左右：回 声消除技术主要利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大回声干扰， 保证通话质量。这点在时延相对较大的i p 分组网络中尤为重要。 1 7 v o i p 技术的瓶颈问题 1 ) 话音质量问题 话音质量的好坏与i p 网络的情况息息相关，语音传输业务对时延十分 敏感，而t c p i p 协议最初是为提供非实时数据业务而设计的。i p 协议负 责主机之间的数据传输，面向非连接，网上数据流量的动态变化很大，而且 难以控制，网络拥塞时有发生。因此，传统的i p 网络传送实时音频、视频 的能力较差，i p 电话在通话过程中会出现语音延迟、失真、回音、掉话和 通话时断时续等现象。要提高i p 电话的质量，除了进一步改进压缩技术， 降低i p 语音的数据流量外，最根本的办法是改善现有的i p 网络，提高i p 网络对实时业务的支持能力【1 5 1 0 6 。 2 ) 网关的接口容量 网关端口的密度较低，目前大都为几十、几百个端口，虽然电信设备制 造商还在不断努力提高网关的端口密度，但与传统程控交换机的上万个端口 相比，仍是太少【1 ”。 3 ) 网守的处理能力 网守在整个i p 电话网中起着核心作用，参与其管辖内网关的所有呼叫 处理，关守的忙时处理能力是目前单个域内用户容量的一个瓶颈。 4 ) i p 电话标准问题 目前，不同厂家的p 电话产品还不能互通，主叫和被叫必须使用同一 厂家的网关才能够互相通话。i p 电话的解决方案很多，但由于都是各自开 发软件和相应的硬件，缺少互通标准的约束，因此还不能像普通程控交换机 那样有标准，的接口，不同厂家的设备可以方便地互相搭配组网。这种状况 使网络运营商在建设i p 电话网时顾虑重重，在一定程度上制约了i p 电请的 发展速度。1 9 9 9 年将推出h 3 2 3 第三版本，主要内容是网守之间的互通， 这将是解决i p 电话互通性问题的关键一步【1 8 】。 武汉理工大学硕士学位论文 第三章电信接入网设备的v o lp 功麓拓震方案 在诧主娶戳香港仲琦公司的h t c 5 2 0 0 a n 系统筠基础，利餍v o i p 技术 拓展其动能，实现p s t n 釉i p 网络的肖效融会。 2 1h t c - 5 2 0 0 a n 系统概述 h t c 一5 2 0 0 a n 足全功能v 5 接入网设备，可提供v 5 1 朔v 5 2 接口赢接 与本蠢螽局赣v 5 交捩机( l o c a le x c h a n g e ，l e ) 或提供传统数字及模拟接口的传 统交换机连接。系绕整体设计以先进的通讯技术及弹性的缎网槊构，弱模块 化设计，提供用户备项语裔及数据服务。 h t c 一5 2 0 0 a n 系统懿设 宠全符合e t s h t u t 瓣国鞣遴舔黧范，并与 中国之v 5 协议一“本地数字交换机和接入网之间的v 5 2 v 5 1 接口技术规 范”( 静宅部技术麓范y d n 0 2 1 1 9 9 6 y d n 0 2 0 1 9 9 6 ) 兼容。h t c 髓与 两式 的机电式交换机搭配，也能与先进的电予数字交换机菇享。 2 h t c - 5 2 0 0 a n 潮终梅粱 武汉理工大学碳士学位论震 图2 - 1h t c 5 2 0 0 a n 接入网系统构架 2 ， 2h t c - 5 2 0 0 a n 的疆襻 h t c - 5 2 0 0 a n 系由下列三耪终端组件组合薅成。包含了岗侧交换终端机 ( l e t ) ，远侧用户终端机( r s t ) ，和往宅区用终端机。 圈2 - 2h t c 5 2 0 0 a n 规框 武汉理芏太学碟士学位论文 h t c 一5 2 0 0 a n 系统的带点可由1 - 8 个机椴( c b a ) 堆叠组成。每个机框 霄据骰2 个控制稽位，2 个电源稽位和2 2 个通用禳饶。一个h t c 。5 2 0 0 a n 系统可支持最多1 6 个e l ，如此商的系统容擞可以满足4 8 0 2 4 0 个用户的 6 4 k 1 2 8 k 接入需求。它能够为多用户提供包括6 4 k 1 2 8 k 基带传输、同向 g 7 0 36 4 k 、n 4 6 4 kv 3 5 、 m s l 溱分e l 接入、x ，5 0 予速率复鬟及鸯频接翟 在内的多种网络应用。h t c 一5 2 0 0 a n 的t s i ( 时隙交换) 技术提供了时隙分 配及对潦交叉凌畿，运霜螽乏技术，胃将嚣l 霄踩分嚣绘各秘速率的数据焉户。 h r c 一5 2 0 0 a n 系统从x 5 0 予速率单元到4 9 1 5 2 m b p s 光纤收发单元等各 种模块均采用相同尺寸，能插入任意通用槽位，这使得本系统能根据用户需 求灵活搭配不同单茏模块，为用户提供服务。 h t c - 5 2 0 0 a n 支持通过本地控制口的管理和透过i p 网络或m o d e m 远 程管璎。每令c b a 都提供了系统公弱羧涮动黢，可在侄意节点透过r s - 2 3 2 接口对整个系统进行设定，工程调试和系统维护非常方便。另外由于 h t c 一5 2 0 0 a n 支持s n m p 协议，用户落可醵采用统一的软俸对它邋行管疆。 通过硬 牛的升级，用户还可以不断获得h t c 5 2 0 0 a n 豹毅增功能。 2 1 3h t c 一5 2 0 0 a n 的工作原理 图2 - 3h t c 5 2 0 0 a n 工作原理 藏淡琏! 蔓太学硬： 学菠论文 2 1 4h t c - 5 2 0 0 a n 的发展方向 h t c 。5 2 0 0 a n 秘固的怒抟统豹罄子t d m 舱p s 霹话巍嬲，虽然可以援 餐6 4 k b i v s 豹照务，缀妲务鞍控黎l 酃楚由交换戳袋完建韵。这糖技术虽然僳 正语脊谢优良的品餍，但对新业务的提供需要较长的周期，丽时日髓竞争的 市场熊褥力不疑心。 鬻2 h t c - 5 2 0 鼢藤黉绞簸务耱类 藤联黼的出现，敬交了单一阏锵提供单一腋瓣的届面，它输用户提供的 楚一个开敞静应舞邵缔。翔今在巍擎靛彀藩审瓣环境下，设铸爨供赫稻遮黪 薅要蘩存，簧羧嚣投资，藏妥疆荸 鼹多煞薅户，褥设号l 爰产鲍竞争警段，哭 宥凭鬻徐格傀势释独特瓣鼗务。 菇般网黠，计算擞技术的发鼹期计算机翼滤瓣求的增加，使褥基于瓣 戏a t m 鹣分缀交羧数缀网耀盏发袋敬大，v o i p 获褥了突破挂的避鼹魏实鞣 瘫惩。辩侮辩德匹麓滋簿7 歪簇投资麓镥统p s t n ，蔻否需螫停丈瓣致逶黻 适应图菔增加的数据她势量，如何窝现p s t n 低成本与新建数据网的体累融 合等，这垡是我霄 搿瑚滗5 2 0 n 避行琉能辩麓酶荧涟。 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 传统的v o i p 系统构架 h 3 2 3 是一个国际电信联盟( i t u ) 标准，它产生于1 9 9 6 年，并于1 9 9 8 年进行了更新。它为基于分组的网络基础设施上的音频、视频和数据通信提 供一个基础。h 3 2 3 提供语音编码、简单的带宽管理、许可控制、地址转换、 呼叫控制和管理以及外部网络链接等标准。v o l p 界采纳h 3 2 3 标准，努力 实现多制造商设备的互操作。h 3 2 3 为多媒体网络的构造提供了一个坚实的 基础，已经成为开发大型v o i p 网络的关键。 2 2 1 h 3 2 3 标准的体系结构 h 3 2 3 标准覆盖了在包交换网络上提供音频通信服务的技术需求。h 3 2 3 引入了针对数据会议的t 1 2 0 建议，使得包括数据功能的会议成为可能。 h 3 2 3 不包括网络本身以及用于连接各种网络的网络传输层的内容【1 9 j 。 h 3 2 3 为基于网络的会议系统定义了四个主要的组成部分：终端、网关、 网守以及多点控制器( m c u ) 。所有的h 3 2 3 终端必须支持h 2 4 5 ，该标准 用来协商通道的使用及容量，三个另外的组成部分是：q 9 3 1 的缩略版，用 于呼叫信令和呼叫建立：注册肼可状态( r a s ) 。用于g a t e k e e p e r 进行 通信；r t p r t c p ，用于音频和视频包排队。 音、视频终端控制和管理数据应用 o 7 x x l h 2 6 x l r t c ph 2 2 5 0h 2 2 5 0h 2 4 5t 1 2 0 加密 r a sc a l l r t p u d pt c p 网络层 链路层 物理层 图2 - 5h 3 2 3 标准的体系结构 武汉迸工突学矮士学位论文 2 2 2h 3 2 3 标准的通信机制 h 。3 2 3 羲；准下瓣逶售强看藏怒学菝、援频、数摄秘控豢镪戆漫金搭。 音频功虢、q 9 3 1 呼目建立、r a s 撩铡以及h 2 4 5 信令是盛籁的。所有其它 功能，包括视频和数据会议，都是w 选的。当编码器支持多种编码算法时， 编码器使用鲍算法虫解码器根据h 2 4 5 协议传送过来的信息决定。h 3 2 3 终 端遣襞不麓称途工终( 不霞戆编码耧麓玛算法 ，势能发送横浚多个褫频和 音频通道。 呼叫控制功能是h 3 2 3 终端的核心。整个系统的控制由三个不同的信道 提供：h 2 4 5 控专l 绩遂、q 。9 3 1 呼馥穗道蠢r a s 痿遴，燕懿萌麓寇揍呼鹾建 立信号、径能协商、命令和指示信母以及开通并描述逻辑信邋内容的信息。 所有的静频、视频和控制信息经过控制层处理，输出到网络接豳，对于输入 信息漉，涟程正好楣艇。 音颥傣号包含经藤缩的数字识瀑音，珏3 2 3 支特盼歪缩算法都是i t u 的 标准。h 3 2 3 终端必须支持g 7 1 l 声音压缩标准。对i t u 其它声音标准的支 持是可选的。 虽然辘菝瑰麓是蜀逡戆，毽疆倦熬骞撬菝功魏熬h 。3 2 3 终滚盛震支簿 h 2 6 t 编解码算法( 支持h 2 6 3 是可选的) 。视频信息以不超过性能协商时 所选定的速率进行传输。h 2 6 1 提供丁许多不同的r r u 标准之间的兼容性尺 度，在n x 6 4 k b p s 的遴傧信道上镬怒。数据会议蹩也可选懿凌缝。萋支持 既功髓，簧口进行镑同工侔，若共享盼嘏子鑫扳、共攀应用及文件传输。h 3 2 3 通过t 1 2 0 规范支持数据会议。作为l r u 标准， 1 1 2 0 解决了点对点及多点 数据会议的坶题。它程应用层，网络层和传输层提供了互操俸性。 武波理工走学磺士学位途文 m i c r o p h o n e d a t as 蝌e r nc o n f 口o t s p e a k e ra p p i c a t l o a s u s e ri n t e r f a c e 瘸2 - 6h 。3 2 3 系统标准模块缀袋 2 3 v o i p 功能整体设计与创新 2 3 ， 设量 要求 新的5 2 0 0 a n 系统v o i p 模块的所必需功能有 2 0 1 1 2 1 】瞄】： 1 ) 提供支持多种信令协议，实现p s t n 网和网的信令互通和不同网关 的曩撩作； 2 ) 楚溪添酱和数据实盼鼗务。虽然数据韭务蠹壤长缓侠，僵霹翡话音监务 的收髓仍是数据业务的好几倍，因此从经济角度来看，新系统首先应能 支持话音业务；在网络融合的过程中势必会出现新的应用，新系统也应 骞提供各彝蘧蓬鼗努秘蛰兖鼗务瓣魏力囱箍壤褪猿彝多媒俗鼗务) ； 3 ) 提供可编程的、逻辑化控制的开放的a p i 协议，实现与外部应用平台 的互通。通过不同的逻辑与媒体层的网关交飘，对网关设铸或m - 玎m 瓣兹梭心设备进行撩铡，完残融会阚终孛约孵叫控制，会落豹建立、修 武援理工文学顼士学位论文 改和拆除过程以及媒体流的连i 暾睦制。 4 ) 提供翘守功能，鄹接入认证与授投、地址解攒和带宽管理功能。 5 ) 搡佟维护功能，奎凝包括盈务统计帮告警等。 6 ) 计费功能，具有采集详细话单的功能。 2 。3 ，2 传统i - i 。3 2 3 系统妻皇改进方寨 1 ) 现有嘲关体系的缺陷 h 3 2 3 是目前应用煅广的i p 协议，但它脱胎于传统电信网的协议结构， 对基于掰湖络的结构和特性考虑不够，因此在实酥运用中依然商很多不足之 处。 h 3 2 3 是局域网协议，用其作为广域网协议，其可扩展性有定的局限 性。h 3 2 3 采用是对等结构，每一个电话网关都脊信令处理和语音传输的能 力，帮霹泼独立发起毫落浮囊。这静分毒式麓美缝擒在话务量少熬嚣媛缀容 易实现，傻在大规模陂稍时，大量的髓关并存，通信协议复杂，管理控制繁 琐，设备成本高。目前h t c 5 2 0 0 a n 系统的目标怒提供几百门i p 线路，我们 仍然可以袋魇传统的鄹关构架；但如祭系统逐步辨缀，需要提供几子门甚至 上万门瑶线路时，大鬃豹黠等的网关并存，其逶债徐议的秘诵靛楚菲零难释 决的问题壮3 j 口甜。 2 ) 改进方案 我裁麓浚考惑褥汉较馋隽孛心豹浮蠲建瑾动能秘蒙褒磐鸯串，0 懿媒葬 流处理功能分离开：媒体流处理功能划分给单纯的语音处理终端，呼日q 处理 功能划分给网关控制器。以便集中控制和管理。但这种集中式错理构架就需 要在语鸯懿理终端和掰失控裁器设爨专门戆网关掇铡协议。 网关控翩嚣的功蠢； 处理岛网守间的h 2