摘要主要介紹vo ip 的原理,以及相關的h. 323 協議族,重點闡述了vo ip 的呼叫過程及vo ip 的網路規劃,同
時對vo ip 的服務及話音質量的控制及實現做出進一步的論述。最後結合相關產品說明vo ip 具體實現的方法。
關鍵詞vo ip h. 323 呼叫服務質量rsvp 延遲話音編碼/ 解碼
1 voip 業務介紹
隨著資料成為公用通訊基礎設施的主流, 採用相同的手段運載交換語音業務, 無論從技術、操作和經濟角度來講都更有意義。傳統的pstn **業務在傳輸上使用的是模擬技術, 最大缺點是只能夠在專用的網路上進行傳輸, 專網專用, 通話雙方之間的電路被獨佔。所以傳統**業務的成本較高, 並且其業務範圍也受到了地域的限制。
ip **在說話方將聲音進行數位化取樣, 轉變為數碼訊號之後還要進行壓縮, 通過ip 網路傳送至受話方後, 再按相反的過程將話音恢復, 即voip(voice over ip) 技術。voip 與普通pstn **網路最大的區別就是傳輸的載體不同,顧名思意,voip **網路的傳輸載體
是ip 網路。
2 voip 的組成及其呼叫原理
2. 1 voip 的基本原理
voip 的整個工作過程主要就是由h. 323 協議套裝來完成的,網路結構和功能大致如圖1 所示:
2. 2 voip 協議及功能模組
下面簡單介紹voip 涉及的協議以及各個功能模組。
2. 2. 1 h. 323 協議
h. 323 是多**通訊的itu - t協議, 它主要應用於控制聲音、影象和資料的互相傳輸和通訊。h.
323 協議和其他的voice over packet (vop) 軟體提供了乙個完整的下一代多**通訊的解決方案。
2. 2. 2 h. 323 基本組成部分
由圖2 可見, h. 323 由不同的元件組成,包括以下幾個部分:
圖2 基於h. 323 協議網路的各個組成部分
(1) h. 323 gateway(閘道器) 和h. 323 gatekeeper (關守)
h. 323 gateway 和h. 323 gatekeeper 是voip 裡面重要組成部分, 閘道器可以終結isdn 和pstn 網路。
(2) h. 323 terminals (終端)
h. 323 terminals 可以是以下的任何一樣:裝在pc 上的h. 323 客戶端軟體(比如netspeak ,
vocal tec) ;帶h. 323 硬體卡的pc ( 比如vcon , intelproshare/ teamstation) ;無線h. 323 **(比如symbol technology) ;下一代的聲音/ ****等。
2. 2. 3 h. 323 gateway的功能
(1) 繼承h. 323 終端特性。
(2) 實現從一種網路模式到另一種網路模式的轉變。
(3) 提供從h. 322 終點到另一種終端形式的轉變,比如轉成普通**或者h. 320 ; h. 324 終端型別。
(4) 完成傳送傳輸資訊和系統控制過程的任務,完成呼叫的建立和清除過程。
2. 2. 4 h. 323 gatekeeper 的功能
h. 323 關守主要是給大型voip 網路提供**呼叫控制使用的,在點到點的voip 呼叫過程中,關守可以不用, 在稍具規模的voip 網路中, 如果沒有關守, 在整個呼叫建立, 拆除, 定址過程中會消耗大量的網路資源, 此時關守的功能就是對呼叫進行集中的定址和管理, 將本來由閘道器做的這部分工作接管過來, 這樣可以有效的利用資源,減少消耗。
2. 3 voip 呼叫過程
上面簡單的介紹了voip 的一些基本原理以及其中涉及到的協議, 下面我們舉乙個例子簡單說明voip 的整個呼叫過程。
2. 3. 1 單關守voip 連線(如圖3 所示)：
圖3 單關守vo ip 的呼叫過程
終端a(4086 - 0001) 呼叫終端b(4086 - 6711) 需經過以下幾個步驟。
第一步: 終端a 撥叫終端b 的號碼: 408 - 667 -1111。
第二步: 閘道器a 向關守gk1 發出乙個請求, 要求允許向終端b 呼叫。
第三步: 關守gk1 對終端b 進行認證, 然後向閘道器a 返回閘道器b 的ip 位址。
第四步: 閘道器a 向閘道器b 發出乙個q. 931 call -setup 請求,並告訴閘道器b 終端b 的號碼。
第五步:閘道器b 向關守gk1 發出乙個請求,要求允許應答閘道器a 的呼叫。
第六步: 關守gk1 向閘道器b 返回允許訊號和閘道器a 的ip 位址。
第七步:閘道器b 對終端b(4086 - 6711) 建立乙個呼叫連線。
第八步: 當終端b 應答後, 閘道器b 向閘道器a 發出乙個q. 931 連線。
至此,終端a 和終端b 的呼叫連線建立。
2. 3. 2 有兩個或兩個以上關守的voip 連線(如圖4 所示)：
圖4 多個關守的vo ip 呼叫過程
終端a(4155 - 0003) 呼叫終端b(4086 - 1111) 需經過以下幾個步驟。
第一步: 終端a 撥叫終端b 的號碼: 4086 -1111。
第二步: 閘道器a 向關守gk1 發出乙個請求, 要求允許向終端b 呼叫。
第三步: 關守gk1 對終端b 進行認證,發現終端b沒有註冊,然後關守2 發出認證請求。
第四步: 關守2 對終端b 進行認證通過, 並向關守1 返回閘道器b 的ip 位址。
第五步:關守gk1 返回閘道器b 的ip 位址。
第六步: 閘道器a 向閘道器b 發出乙個q. 931 call -setup 請求,並告訴閘道器b 終端b 的號碼。
第七步:閘道器b 對關守2 發出請求,要求允許應答閘道器a 的呼叫。
第八步:關守2 返回閘道器a 的ip 位址。
第九步:閘道器b 對終端b(4086 - 6711) 建立乙個呼叫連線。
第十步: 當終端b 應答後, 閘道器b 向閘道器a 發出乙個q. 931 連線。至此,終端a 和終端b 的呼叫連線建立。
3 、voip 的網路規劃
voip 基於ip 技術, 在技術和經濟上, 尤其在資費上的優勢, 決定了在業務網網路組織上應最大限度利用現有ip 網。由於ip **業務承載主體主要採用ip網路,同時為了滿足**通訊的全程性, ip 網應與**網互連,通過ip 網與**網共同構成ip **業務網。因此ip **業務網的網路組織存在與**網互聯側面和與ip 網互聯側面。
對於網路互連的組網原則如下:
(1) 為充分利用業務網的資源, 網路裝置盡量靠近使用者,應遵循「近端入網、遠端出網」的組網原則。
(2) 近期建設與遠期發展相結合,把近期業務網作為遠期實用網的基礎來考慮。綜上所述voip 主要由閘道器、關守、交換機、後台認證、計費系統組成。如圖5 所示。
圖5 vo ip 網路結構
3. 1 voip 關鍵業務的服務質量保證
ip **的清晰性,穩定性是ip **提供良好服務最重要的前提,在技術上,voip 的服務質量保證是目前應關注的主要問題。在未來的2～5 年中, ip **將逐漸進入成熟期, 隨著ip **產品標準的統一, 全球ip**網路將實現互通。能夠提供電信級的話音質量,或近似於電信級的話音質量, 再加上低廉的成本, ip **與pstn **相比才有真正的優越性, 並有可能在長途業務中逐步取代pstn。
因此在組網過程中, 如何保證ip **的服務質量是乙個關鍵問題。
3. 2 高質量的話音網路
使用者在撥打ip **時需要經過voip 閘道器進行語音編碼和壓縮, 然後再將壓縮的資料經由ip 網路傳輸到受話地的voip 閘道器,受話地的voip 閘道器對這些資料解壓後再經由pstn 傳送給真正的受話人。在這當中有兩部分主要的可能發生傳輸延遲/ 抖動點, 一部分由兩邊的voip 閘道器的語音編碼/ 還原和壓縮/ 解壓縮造成,由於目前的voip 閘道器普遍採用了專用的編碼/ 壓縮晶元,因此,這部分延遲/ 抖動可以得到有效的控制; 另一部分則由於包含語音的ip 包在傳輸中的擁塞/ 丟包而造成, 由於ip 路由器傳統上是以盡力(best effort) 傳送的方式來傳送ip 包的,它受網路狀況的影響比較大,因此往往需要採用一定的手段讓語音包得以更加高效地在ip 網路上進行傳輸。
3. 2. 1 閘道器話音質量
閘道器通過先進的話音處理和技巧來確保低時延,獲得高話音質量。它還降低承載單個呼叫所需要的頻寬, 這樣成本降低了, 同時又保證了及時提供話音分組。
3. 2. 2 話音編碼/ 解碼
閘道器的話音處理對呼叫質量的影響至關重要。閘道器設計用來支援多個codec 和話音處理功能: 它支援g.
729 (cs - acelp) 和g. 711 ( pcm) itu標準codec ,這些可以實現8 kbit/ s 的速率傳輸高質量的話音。另外還可以增加codec , 它採用e.
168 回音消除標準進行回音消除功能。還有一些voip 引數可以調節,以適應客戶要求的話音質量,包括增益、衰減、回音消除深度、話音活動檢測電平、訊雜比以及靜音壓縮背景噪音等。大多數的voip 閘道器具有靜音檢測、回聲擬制功能,通話中50 %的時間處於聽的狀態, 另一端收不到任何語音包,這時可以實現靜音壓縮,不在ip 網路上傳輸語音包, 只在遠端恢復近端的噪音直至近端重新有話音包傳送。
voip 閘道器的靜音檢測、回聲抑制功能可通過軟體命令配置不同的引數級別。靜音檢測的工作原理是檢測話音訊號的大小並決定何時不傳送語音包. 一般情況下, 當靜音檢測判斷到靜音, 它等待固定的時間等待話音包停止傳送,這個固定的時間一般為200 ms。
voip 閘道器中設定jitter buffer 來糾正時延抖動,jitter buffer 的值為4～200 ms ,可以人為定義,也可以是自動動態調整。voip 閘道器採用g. 729 語音壓縮編碼中糾錯功能來對位元差錯和丟包進行補償處理。
3. 2. 3 降低延遲
延遲是由固定延遲和可變延遲兩部分組成。固定延遲包括= 傳輸延遲+ 序列鏈路延遲+ 處理延遲。傳輸延遲基於源和目標之間的總距離, 每公里延遲為6μs ,所以傳輸延遲= 距離×6μs序列鏈路延遲是指將資料傳送到電路過程的延遲。
電路速度越高, 在電路上載入資料所需的時間越短,因此電路速度越高序列鏈路延遲越低。例如,在64kbit/ s 的電路上載入1 個位元組需要125μs。而在oc - 3電路上載入1 個位元組需要0.
05μs。
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