IP电话在局域网中的应用

IP电话在局域网中的应用

王智明　郭莲英

Ξ1

2

(1.保定电力职业技术学院信息工程与管理系,河北保定　071051)

(2.保定电力职业技术学院基础教学部,河北保定　071051)

摘　要:本文介绍了局域网中IP电话基本原理及IP电话特点、种类、相关设备;局域网中关于IP电话建设中的中继连接、中继数量计算的问题;用D-LINK设备进行局域网IP电话的实例;从时延、语音质量解决IP电话通信质量的问题。

关键词:局域网;VoIP;IP电话;网络

　　信息时代的到来极大地改变了每一个人的生活。人们对传递信息、处理信息的要求越来越高。电话和互联网已经成为人们工作和生活中的重要组成部分。而对于一些企业和行业(如金融、公安、教育等),信息的交流更是日常工作中不可缺少的内容。

在传统方式下,话音业务和数据业务是由两个互相独立的网络———电话通信网和数据通信网分别提供的。由于这种方式针对不同的应用,采用最适合这项应用的技术体制,所以能够有效、高质量地完成不同业务的传递。但是,使用者和维护者必须同时面对多个不同的物理网络和网络技术,这给网络的使用和维护带来了一定的难度。同时又要在原有通信网络上,再建立一套适合数据通信的网络系统,使得网络的利用率降低。为此人们希望能够在同一个网络上进行语音、数据和图像等多业务的传递,原来在数据通信网中被视为应用“瓶颈”的带宽和服务质量等问题一一得到解决,推动了IP技术的飞速发展,带动各种应用向IP靠拢,IP电话业务就是其中一个典型的应用。

IP电话是一种利用Internet技术或网络进行语音通信的

原来的语音信号,从而达到由IP网络传送语音的目的。

IP电话的核心与关键设备是IP电话网关。IP电话网关

具有路由管理功能,它把各地区电话区号映射为相应的地区网关IP地址。这些信息存放在一个数据库中,有关处理软件完成呼叫处理、数字语音打包、路由管理等功能。在用户拨打IP电话时,IP电话网关根据电话区号数据库资料,确定相应网关的IP地址,并将此IP地址加入IP数据包中,同时选择最佳路由,以减少传输时延,IP数据包经因特网到达目的地IP电话网关。

2.IP电话的主要优点

(1)消除长途话费。企业成功使用VoIP语音网关之后,

能够完全消除企业各分部之间高昂的跨区、跨国长途话费。

(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,令其轻而易举地连接到PBX交换机上,灵活且多样化的拨号通达各个目的地。

(4)节省带宽资源。电路交换电话消耗的带宽为64kbitΠs,而IP电话只需8-10kbitΠs,从而节省了带宽,降低了成本。

(5)便于集成智能。VoIP电话网集成了计算机网络的智

新业务。目前比较流行的方式有两种:一种是利用Internet网络进行的语音通信,我们称之为网络电话;另一种是利用

IP技术,电信运行商之间通过专线点对点联结进行的语音通

能模块,可以灵活地控制信令和连接,有利于各种增值业务的开发。

(6)开放的体系结构。IP电话的协议体系是开放式的,

信,有人称之为经济电话或廉价电话。前者具有投资省,价格低等优势,但存在着无服务等级和全程通话质量不能保证等重要缺陷,但由于投资较少,该方式多为计算机公司、数据网络服务公司和许多企业、行业所采纳。

1.IP电话的基本原理

IP电话(又称IPPHONE或VoIP)是建立在IP技术上的

有利于各个厂商产品的标准化和之间的互相连通。

(7)多媒体业务的集成。IP电话网络同时支持语音、数

据、图像的传输,为将来全面提供多媒体业务打下了基础。

3.IP电话的种类

IP电话就有4种:电话到电话、电话到PC、PC到电话和PC到PC。具体如下:

(1)PC到PC:最初IP电话方式主要是PC到PC,利用IP

分组化、数字化传输技术,其基本原理是:通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包,经过IP网络把数据包传输到接收地,再把这些语音数据包串起来,经过解码解压处理后,恢复成

地址进行呼叫,通过语音压缩、打包传送方式,实现因特网上

PC机间的实时话音传送,话音压缩、编解码和打包均通过PC

Ξ作者简介:王智明(1965-),男,河北保定人,保定电力职业技术学院信息工程与管理系,讲师。

IP电话在局域网中的应用

187

上的处理器、声卡、网卡等硬件资源完成,这种方式和公用电话通信有很大的差异,且限定在因特网内,所以有很大的局限性。

(2)电话到电话:电话到电话即普通电话经过电话交换

机连到IP电话网关,用电话号码穿过IP网进行呼叫,发送端网关鉴别主叫用户,翻译电话号码Π网关IP地址,发起IP电话呼叫,连接到最靠近被叫的网关,并完成话音编码和打包,接收端网关实现拆包、解码和连接被叫。

(3)电话到PC:电话到PC是由网关来完成IP地址和电

话号码的对应和翻译,以及话音编解码和打包。

(4)PC到电话:PC到电话也是由网关来完成IP地址和

电话号码的对应和翻译,以及话音编解码和打包。

4.IP电话设备

目前IP网上的语音技术和标准已经基本成熟,获得了广泛的应用,涉及的产品包括VoIP网关、局域网IP电话交换机(IPPBX)、小型IP集团电话(PCPBX)。

(1)VoIP网关

VoIP网关主要应用于企业分支机构之间的IP电话通

信,可以提供传统的语音接口,与企业、部门现有的电话交换机(PBX)或集团电话连接,而将长途电话旁路到IP网络(In2

ternetΠIntranet)。VoIP网关应用的主要特点是充分利用现有

的网络资源,节省用户的长途话费,并与企业现有的传统电话交换机(PBX)或集团电话相结合,可以逐渐将传统语音转移到IP网络上。VoIP网关产品在电信领域已经大面积推广使用,作为一种成熟的IP电话解决方案,目前在企业、部门中也得到普及。而一些小型VoIP网关产品的出现,将会给那些中小企业用户带来可选方案,这类产品一般能够提供4路或8路电话中继接口,同时提供简单的路由功能和网络接口,能够方便地将那些企业分支机构的电话交换机或集团电话通过IP网络连接起来。

(2)IPPBX

IPPBX实现端到端的IP语音通信,同时,其内置的CTI

功能能够满足用户将业务、办公、客户服务等应用系统与电话系统简单连接,从而实现数据与语音的同时传送,这也是

IP电话发展的方向。

采用这一解决方案时企业、部门可以保留原有的电话系统,原来的投资得以充分保护。具体实施时,只需在PBX上添加IP模块,就可以实现最简单的融合语音数据通信,由于仅仅是在原有传统PBX上进行功能扩展,因而也保留了传统

PBX产品的成熟性和可靠性。这种方案适合于原来已经使

用传统PBX交换机,暂时对于扩展增值服务需求不高,并且初期投资较少的用户。

(3)PCPBX

PCPBX综合了VoIP网关和局域网IP电话交换机(IPPBX)的特点,可以使用现有的电话线路和电话机,通过Server

端的CTI实现桌面电脑和电话的功能接口,使用VoIP板卡实现跨IP(InternetΠIntranet)网络的长途电话。PCPBX产品是基

于局域网(LAN)、广域网(WAN)和Internet的电话通信产品,它为中小型企业及办公分支机构提供了具有革命意义的语音数据解决方案,而且为客户将来的发展提供了灵活拓展的余地,使得处于成长的中小企业能够得到功能丰富的通信环境,且无需高昂的费用成本。它一般能满足几十个电话用户的需求,但是具有了许多VoIP产品和IPPBX产品的特点,尤其是使用传统模拟电话机的特点,使其更易于为普通用户接受。

5.局域网IP电话网的建设

对于许多的企业、部门用户来说,许多都拥有自己的用户交换机PBX。建设局域网过程中为使设备得到充分的利用,在进行IP电话网的建设中,这些PBX将被保留,继续承担起用户接入的功能。而这些PBX之间的中继连接都将通过IP骨干网来完成。这样,既可以节约长途中继租用费,也避免了大规模的改造所带来的浪费。

(1)中继连接

大多数的IP电话网关都能提供丰富的语音接口。比如

PBX中最常用到的E1数字中继、AT0二线环路中继、EΠM中

继等。其中数字中继大都可以支持NO.1和PRI信令方式。而且,有些网关还可以直接提供POTS接口,直接接普通电话,为使用带来了很大的方便。电话网关一般通过以太网连接到IP骨干网中,也可以通过语音模块的方式内置到路由器中,直接进入IP骨干网。

(2)中继数量的计算

传统的电话网多是采用星形的拓扑结构,端局之间的通话都需要中心局来转接。对于端局,电话中继线的数量可以根据本局用户的话务量和出局比来确定,根据经验值,一般取电话用户数量的1Π10就可以了。而对于中心局,除了需要计算本局用户的出局中继线外,还需要将转接各端局的中继计算进来,所以,中继数量会相对比较多。

而IP电话是采用IP包的方式在数据网上传送语音信息的。每个数据包中都含有被叫网关的IP地址,网络设备根据这些IP地址将语音包直接发送到被叫端的网关上。所以,不存在中心局转接的问题。从逻辑上讲,网上所有以话音交换机的地位都是对等的。所以,中心局的中继数量也可以采取端局的方式来计算,取电话用户数量的1Π10就可以了。

6.局域网IP解决方案

针对百人左右规模较小(电话门数少于100线)的中小企业,要实现与各地分支机构的IP业务往来的需求,许多公司提供了相应的解决方案,下面以友讯公司设备为例介绍一种专门的企业IP解决方案。

这样的企业构建IP网络时,要优先考虑方案的性价比,根据其网络环境和业务需求定制经济的宽带网络,一般情况下,要能够降低企业运营成本、实现多功能服务并且操作简单。友讯网络就此推出基于H.323协议的IP语音设备DG-104SHΠDG-102SH(FXS接口),DPH-100H(IP电话机)可以提

188

IP电话在局域网中的应用

供点到点的IP语音服务。

本方案采用了D-Link系列IP语音设备对分处两地企业用户端进行IP网络搭建,DG-104SHΠDG-102SH或D-LinkIP语音网关将数据、语音、图像等生成IP数据包,通过

与高速率宽带ADSL或CableModem线路相连,可以接入到IP接入网或Internet网,生成的IP数据包经过线路传输发送到远程分支网点,然后经过相反的程序解开数据包,最后传输到业务用户端。DG-104SHΠDG-102SH具有FXS接口,可下挂2(DG-102SH)至4(DG-104SH)个普通电话或传真机,连接PBX,进行IP业务操作,或者通过接口与交换机、集线器连接,直接联入终端,实现网络IP业务,适合企业级用户接入

VoIP网络。此外,用户端也可直接选用DPH-100HIP电话

进行IP业务,通过其内置的快速以太网口,可以与数字用户线(DSL)或CableModem连接,或连接到数字用户线(DSL)或

CableModem的路由器上,从而登陆到Internet网,实现IP电

话业务。

D-LinkIP语音网关容量经济,完全可以满足中小企业

组建IP网络的要求。DG-104SHΠDG-102SH网关集合了IP电话和语音网关于一体,是把办公室连接到Internet上、进行长途电话通话Π发送传真的高效率解决方案。同时,内置的

NAT和DHCP服务功能,能够使多台计算机、电话和传真机

公用一条宽带线路,共享一个单独ISP账户。

DPH-100HIP电话实现数据与语音同步通讯,它通过提

供额外RJ-45接口,与计算机的以太网接口或住宅Π办公室网络连接,使用户在浏览网站、发送Mail、传输文件或完成其他网络任务的同时,可以用IP电话进行通话。

7.提高局域网IP电话质量的关键技术

话音质量一向是衡量一个网络是否成功的关键因素。为了提高话音质量,在IP电话网的建设过程中,应注意以下问题。

(1)时延

影响时延的因素有多个方面:编解码、网络、防抖动缓冲、报文队列等都影响时延,其中有些是固定时延,如编解码网络速率等;有些是变化的,如防抖动缓冲和队列调度等,固定的时延可以通过改变编解码方式和提高网络速率来改变,而变化的时延通常采用提高转发效率来提高。

(2)语音质量

话音质量问题是VoIP要解决的主要问题,话音质量除了同编解码方式有关外,同网络的拓扑结构,拥塞程度等都有很大的关系,现在解决网络引起话音质量的技术已经有很多,主要从两个方面来解决,一是采用资源预留策略(RSVP),预先为语音数据保留一部分带宽;另一方式是为语音数据设立高优先级队列、定制队列(PQΠCQΠWFQ)等策略,当有语音数据时,优先发送语音数据。两种策略各有优缺点,都可以解决话音质量问题。

当骨干网建成之后,通过增设IP电话网关的方式可以

很容易地将传统的电话网升级为IP电话网。只要在改造的过程中,精确计算IP电话中继数量,合理利用各项技术,就可以只付出很小的代价,建成一个高质量的IP电话网。这将给行业、部门用户带来很大的经济效益。

注释:

①PBX:[电信]专用分组交换机.参考文献:

[1]刘少亭,卢建军,李国民.现代信息网概论.北京:人民邮电出

版社,2005.

[2]美PaulGiralt,等.CISCOIP电话疑难解析.北京:人民邮电出

版社,2003.

[3]赵慧玲,叶华,等.以软交换为核心的下一代网络技术.北京:

人民邮电出版社,2002.