2_融合通信基础实验二_程控交换网互联.doc

基础实验二程控交换网互联一、 实验目的1. 了解将语音转化为数据包的过程，了解语音编码器。2. 了解将模拟电话连接到VOIP系统。3. 理解并配置拨号对等体与数字处理。4. 理解路由器呼叫过程。二、 实验原理1. 将语音转化为数据包的过程将模拟波形转化为数字的过程有采样、量化和编码三个过程。奈奎斯特抽样定理告诉我们，只要采用频率是模拟信号中最大频率的2倍，就可以用数字信号无失真的恢复原理的模拟信号。将模拟信号的电平值转化为离散的电平值的过程是量化，量化会引入量化误差。编码是将电平值转化为二进制数字，未压缩的语音编解码器的标准是G.711，常用的编码方法有律和a律，前者主要用于美国和日本，后者用于世界其他地区。每秒采样8000次，每次采样8位，所以未压缩的语音速率是64kbps。数字化过程的最后一个可选步骤是压缩，这样可以得到优化的编码，用较少的带宽。G.729标准可以将每次通话的带宽降低到8kbps。使用压缩编码来减少带宽的代价是影响通话质量。网络管理员在选择编码器，即路由器中的数字处理芯片（packet voice/fax digital signal processor module，PVDM），的时候，需要综合衡量通话质量与可用带宽，以及路由器对该硬件的支持。2. 将模拟电话连接到VOIP系统路由器通常使用外部交换站（Foreign Exchange Station，FXS）模拟接口来连接终端模拟设备，如电话、传真机和调制解调器。路由器使用外部交换局（Foreign Exchange Office，FXO）模拟接口来连接PSTN的中心局（Central Office，CO）或传统的PBX系统。从PSTN引入的FXO连接数目直接影响该局同时进行呼叫的PSTN电话呼叫数量。最后一种可用于模拟连接的类型是接收和发送（Ear and Mouth，E&M）接口。E&M信令用于直接连接PBX系统。本实验使用FXS接口。下图为CME语音网关支持的语音连接的示意图：电话领域信令有两种模式：随路信令和公共信道信令。公共信道信令的典型是7号信令。数字领域的语音信令有多种信令协议：H.323有国际电信联盟电信标准部（ITU-T）创建，是各种信令标准中最早提出，最成熟的；会话出示协议（Session Initiation Protocol，SIP）由互联网工程任务小组（IETF）提出，SIP被视为H.323的下一代，更轻量级，更具扩展性，有望成为主要的VOIP信令标准，但它不支持许多VOIP系统的高级属性；媒体网关控制协议（Media Gateway Control Protocol，MGCP）是第一个真正的客户端/服务器模式的VOIP信令协议，可以通过呼叫代理（call agent）集中式系统对网关进行大量配置，是IETF较新的标准，不像H.323和SIP被广泛支持；Skinny客户控制协议（Skinny Client Control Protocol，SCCP）是现存唯一的Cisco专有VOIP协议，SCCP的主要目标是为了在Cisco Unified Communications Manager和Cisco IP电话之间提供信令协议。3. 拨号对等体拨号对等体定义了语音的可达性信息，可以理解为语音数据包的路由策略，也可以为模拟电话分配电话号码。使用拨号对等体可以为一个模拟设备分配一个或多个电话号码，而且，拨号对等体允许使用通配符定义电话号码的范围。通配符点号表示任意一个号码，如20.匹配2000-2099间的任意一个号码；通配符方括号匹配一个号码的范围，如1-322匹配122、222、322；通配符T匹配0-32个任意号码，在默认情况下，路由器将等待10秒，在拨完号码后按下#键，可以迫使路由器立即处理呼叫。拨号对等体有两种主要的类型：POTS拨号对等体，用于为传统的语音连接定义语音可达性信息；VOIP拨号对等体，用于为VOIP连接定义语音可达性信息。使用POTS拨号对等体为模拟电话指定一个点好号码时，需要将拨号对等体绑定到一个端口上。路由器在转化一个呼叫之前，会自动地从POTS拨号对等体中移除所有明确定义的号码，该规则主要功能是将呼叫转发至PSTN之前移除从外部拨入的号码，例如组织机构通常要求用户拨9以访问外线，如果将该访问号码保留在所拨的电话号码前面，则PSTN运营商将拒绝改呼叫。因此可以使用destination-pattern 9.命令创建一个拨号对等体，9表示访问外线，后面是8为电话号码，路由器将呼叫发送到PSTN之前会自动移除号码9。数字处理是向所拨号码添加或移除号码，以帮助呼叫到达一个预期的目的地。常用的数字处理命令如下：命令模式描述prefix digitsPOTS拨号对等体在号码前添加号码Forward-digits numberPOTS拨号对等体指定要转发的号码位数，从右侧开始no digit-stripPOTS拨号对等体允许或禁止号码移除功能num-exp match-digits set-digits全局将match-digits转换为set-digitsvoice translation-profile全局创建，指定某个拨号对等体使用配置一个转换配置文件，每个配置文件最多包含15条规则4. 路由器处理呼叫过程路由器处理拨号对等体的两种主要策略是：最精确目标模型总是最佳选择；一旦路由器发现匹配对象，便立刻处理呼叫，后面的号码被丢弃。如果配置了号码“1.”和“1000”，则输入1000时，路由器选择后者。如果配置了号码“1.”和“1000”，则输入10001时，输入到第四个0，路由器选择后者进行呼叫，忽略最后面的0。路由器匹配出站拨号对等体的过程：获取拨叫号码，并与路由器上配置的拨号对等体下的目标模型进行匹配，找出最佳匹配进行呼叫，如果没有匹配，则呼叫失败。路由器匹配入站拨号对等体，即找出来电号码，方法有5个，这些方法按照优先顺序排列如下：1) 使用incoming called-number拨号对等体配置命令匹配被叫号码。2) 使用answer-address拨号对等体配置命令来匹配ID信息。3) 使用destination-pattern拨号对等体配置命令匹配呼叫者ID信息。4) 使用port拨号对等体配置命令匹配呼入的POTS拨号对等体。5) 使用拨号对等体0，这个是默认的网关拨号对等体，拨号对等体0的配置策略是不能更改的，没有QOS保障，最好是总能找到匹配的入站拨号对等体，以便控制来电。三、 网络拓扑四、 实验步骤1. 连接设备1.1. 使用电话线连接Phone_A和CME_A的FXS模块，使用电话线连接Phone_B和CME_B的FXS模块。1.2. 使用串行线（Serial DCE）连接CME_A的串行口（Serial 0/0/0）和Router_C的串行口（Serial 0/0/0）。CME_A端使用公头，Router_C端使用母头，由CME_A提供时钟信号。1.3. 使用串行线（Serial DCE）连接Router_C的串行口（Serial 0/1/0）和CME_B的串行口（Serial 0/0/0）。Router_C端使用公头，CME_B端使用母头，由Router_C提供时钟信号2. 配置路由器的IP地址2.1. 使用一台PC连接路由器CME_A，输入以下命令Continue with configuration dialog? yes/no: nRouterenableRouter#configure terminalRouter(config)#hostname CME_ACME_A(config)#interface serial 0/0/0CME_A(config-if)#ip address 172.18.12.1 255.255.255.0CME_A(config-if)#clock rate 64000CME_A(config-if)#no shutdownCME_A(config-if)#exit2.2. 使用一台PC连接路由器CME_B，输入以下命令Continue with configuration dialog? yes/no: nRouterenableRouter#configure terminalRouter(config)#hostname CME_BCME_B(config)#interface serial 0/0/0CME_B(config-if)#ip address 172.18.23.3 255.255.255.0CME_B(config-if)#no shutdownCME_B(config-if)#exit2.3. 使用一台PC连接到路由器Router_C，输入以下命令RouterenableRouter#configure terminalRouter(config)#hostname Router_CRouter_C(config)#interface serial 0/0/0Router_C (config-if)#ip address 172.18.12.2 255.255.255.0Router_C (config-if)#no shutdownRouter_C (config-if)#interface serial 0/1/0Router_C (config-if)#ip address 172.18.23.2 255.255.255.0Router_C (config-if)#no shutdownRouter_C (config-if)#640003. 在路由器上配置路由，使得网络连通3.1. 使用静态路由策略。3.2. 使用动态路由策略。4. 在CME_A上配置Phone_A4.1. 查看电话连接到路由器的哪个语音端口CME_A#show voice port summary4.2. 配置Phone_ACME_A#configure terminalCME_A(config)#voice-port 0/0/0CME_A(config-voiceport)#signal loopStartCME_A(config-voiceport)#cptone CNCME_A(config-voiceport)#station-id name Phone_ACME_A(config-voiceport)#station-id number 10015. 在CME_B上配置Phone_B5.1. 查看电话连接到路由器的哪个语音端口CME_B#show voice port summary5.2. 配置Phone_BCME_B#configure terminalCME_B(config)#voice-port 0/0/0CME_B(config-voiceport)#signal loopStartCME_B(config-voiceport)#cptone CNCME_B(config-voiceport)#station-id name Phone_BCME_B(config-voiceport)#station-id number 20016. 配置拨号对等体6.1. 在CME_A上输入以下命令，配置POTS拨号对等体CME_A(config)#dial-peer voice 1001 potsCME_A(config-dial-peer)#destination-pattern 1001CME_A(config-dial-peer)#port 0/0/0CME_A(config-dial-peer)#exit6.2. 在CME_A上输入以下命令，配置VOIP拨号对等体CME_A(config)#dial-peer voice 2000 voipCME_A(config-dial-peer)#destination-pattern 2.CME_A(config-dial-peer)#session target ipv4:172.18.23.3CME_A(config-dial-peer)#codec g711ulawCME_A(config-dial-peer)#exit6.3. 在CME_B上输入以下命令，配置POTS拨号对等体CME_B(config)#dial-peer voice 2001 potsCME_B(config-dial-peer)#destination-pattern 2001CME_B(config-dial-peer)#port 0/0/0CME_B(config-dial-peer)#exit6.4. 在CME_B上输入以下命令，配置VOIP拨号对等体CME_B(config)#dial-peer voice 1000 voipCME_B(config-dial-peer)#destination-pattern 1.CME_B(config-dial-peer)#session target ipv4:172.18.12.1CME_B(config-dial-peer)#codec g711ulawCME_B(config-dial-peer)#exit7. 测试网络连通性7.1. 在路由器CME_A上输入以下命令，可以查看所有拨号对等体CME_A#show dial-peer voice summary7.2. 在Phone_A拨打电话2001，若Phone_B响铃，并且Phone_B摘机后能与Phone_A通话，则说明网络配置成功。五、 实验拓展在如上的网络拓扑中，公司A有两个电话，可以通过内线号码进行互相拨叫，这两个电话也有外线的电话号码，公司B有两个