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企业集团基于办公网络的IP电话系统构成及实现

2014/04/23 meeteasy

目前,很多大型企业集团根据业务和管理上的需要,在国内甚至国外设有不少分支机构,总部设有很多管理部门。这些分支机构与总部之间、分支机构与分支机构之问、总部各管理部门之间的联系非常密切,其相互问的通讯,一般情况下仍采用长途电话、市内电话 或传真方式,即公共电话交换网(PSTN)方案。所花的费用相当昂贵,给企业带来沉重的经济负担。随着计算机和网络技术的发展,计算机办公网络(企业办公网络)在企业中的建设越来越普及且已初具规模,而这些网络的利用率目前还很低,一般情况下只作为数 据传输的通道,传递一些文件等,大量网络带宽被长时间闲置,造成网络资源的浪费。同时,利用PSTN还要支付昂贵的通话费,这是企业集团领导应该重视、专业技术人员应该研究解决的问题。随着光网络技术、通信技术、各种信息技术的快速发展和数字传输技术的应用,推动了IP技术的飞速发展。IP电话(又称 VOIP)作为一种以lP数据网络为传输载体的话音/传真通讯方式,既可作为IP网络的一种新业务,又可满足企业集团有关话音与传真通讯的需求。使用IP电 话不仅可以为企业集团节省昂贵的长途电话费,同时还能充分利用企业已建办公网络资源,发挥办公网络潜力,形成一种新的协作式企业运作机制,大大降低企业的运作成本。因此,IP电话具有巨大的应用前景,故对企业集团基于企业办公网络的IP电话系统构成与实现进行研究。

1、IP电话的基本原理、结构及关键技术

1.1 IP电话的基本原理与结构

IP电话是一种利用Internet技术或网络进行语音通讯的新业务,它与传统电话具有明显的区别。传统电话采用PSTN作为语音传输的媒介,而IP电话系统是把传统电话的模拟信号转换成计算机数据网络可传送的IP数据包,通过IP网络传输语音数据进行的电话呼叫,从而不占用电信服务商的通道资源。正是因为这一特性,IP电话大大降低了异地长途电话费。

基于企业办公网络的IP电话系统的基本结构主要由IP电话网关(也称VOIP网关)或IP PBX交换机(含VOIP网关功能)和IP电话机构成。VOIP网关是IP电话系统的核心与关键设备,它通过对语音信号的压缩和解压缩处理,实时地把语音信号在公用电话网和IP数据网络中相互转换。同时VOIP网关还具有信号控制、路由管理、数字语音打包等功能,VOIP网关可以通过模拟中继模块与模拟中继线路连接,也可通过数字中继模块与数字中继线路连接,进而连接到办公网络及相关设备。

IP PBX交换机是将VOIP网关和传统PBX交换机相结合的一种设备,它除具有传统PBX交换机的功能外,还能对语音信号进行压缩、封包,并使数据信号在IP网络上传输。

IP电话机可以是一个与普通电话机一样的硬件设备,也可以是以安装在计算机上的软件形式存在,为了正确、有效地与VOIP网关之间进行数据传输,一部硬件IP电话机与企业办公网络中的一台电脑一样,需 要分配给它一个IP地址,同时需要外供电源为其供电。为了节省资源,硬件IP电话机一般采用POE (Power Over Ethernet)Network Switch为其供电,通过企业办公网络中的动态主机配置协议(DHCP)服务获得lP地址。

IP电话的种类有4种:即电话到电话、电话到PC、PC到电话、PC到PC。本文主要以电话到电话为例进行论述。电话到电话一个典型的呼叫传输过程是: VOIP网关把主叫方的语音信号压缩,加人相应的IP地址封装成IP数据包,为减少传输延时选择最佳路由,把IP数据包经互联网传输到被叫方的VOIP网关。 被叫方的VOIP网关接收到IP数据包后,对数据包进 行解压缩处理,然后把语音信号传送给相应的IP电话机。这样反复不停的压缩——传输——解压缩就建立起一次IP电话的通话过程。

1.2 IP电话的关键技术

IP电话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(QoS)保证技术、网络传输技术等。

(1)信令技术是保证电话呼叫的顺利实现和话音质量。目前采用的VOIP网关控制信令体系有ITU—T的H.323系列和互联网工程任务组(IETF)的会话初始化协议SIP。

(2)话音压缩编码技术是IP电话技术的一个重要组成部分。目前,主要的编码技术有ITU—T定义的G.729、G.723等。其中G.729可将经过采样的64kbit/s话音以几乎不失真的质量压缩至8 kbit/s。

(3)实时传输技术,主要采用实时传输协议(RTP),RTP是提供端到端的包括音频在内的实时数据传送协议。RTP提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制,可以让接收端重组发送端的数据包, 可以提供接收端到多点发送组的服务质量反馈。

(4)服务质量(QoS)保证技术,IP电话中主要采用资源预留协议(RSVP)以及进行服务质量监控的实时传输控制协议(RTCP)来避免网络拥塞,保障通话质量。

(5)网络传输技术,IP电话中网络传输技术主要是传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP),此外还包括网关互联技术、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 (RTP)提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务, 因此IP电话中可用RTP来传送话音数据。

2、基于企业办公网络的口电话系统构建方案

一般企业集团所建的办公网络初具规模,总部和分支机构的办公网络采用专线接人互联网,通过虚拟专用网络(VPN)或多协议标签交换(MPLS)技术连接到一起,并具有固定IP地址和满足业务传输要求的网络带宽。这样在构建IP电话系统时,办公网络可以不做改动,只增加一些VOIP网关设备和相应的IP电话 机(需外供电源)等即可构建。总部和分支机构的办 公网络没有连接在一起的,构建IP电话系统时,首先要通过VPN或者MPLS技术把两者的办公网络连接起来,再增加一些VOIP网关设备和相应的IP电话机等即可构建。另外,有的企业集团总部和分支机构设有内部PBX交换机,PBX交换机通过数字中继线或模拟中继线与当地PSTN连接,但也有的企业集团总部和分支机构没有设内部PBX交换机,不管设有内部 PBX交换机或没有设内部PBX交换机,构建IP电话系统的基本框架如图1所示。但利用不利用既有内部 PBX交换机,增添的设备和设备间的连接方式有所不同,下面分2种情况进行论述。

基于企业办公网络构建IP电话系统基本框架图

2.1利用既有内部PBX交换机构建方案

为节省部分投资,利用既有内部PBX交换机构建IP电话系统时,总部和分支机构各需购置一台VOIP 网关,安装后将VOIP网关的LAN(局域网)接口与办公网络连接,同时通过数字中继模块或者模拟中继模块的中继线接口与PBX交换机连接。VOIP网关通过 数字中继线接口与PBX交换机连接如图2所示。这种连接方式按有关规定和习惯用法,需对内部PBX交换机进行设置,使电话机拨9时通过数字中继线接入PSTN,拨0通过数字中继线和VOIP网关接入构建的IP电话系统。VOIP网关通过模拟中继模块的中继线接口与PBX交换机连接如图3所示,这种连接方式可以根据话务量大小使用多条中继线。图3所示为8条中继线,1—4条中继线与PSTN连接,5~8条中继线通过模拟中继模块的FXO(Foreign Exchange Office)接 口与VOIP网关连接。并按有关规定和习惯用法,对内部PBX交换机进行设置,使电话机拨9时选择l~4条中继线接入PSTN,拨0选择5~8中继线和VOIP网关接入构建的IP电话系统。

PBX交换机通过数字中继线接口 与PSTN和VOIP网关连接示意图 PBX交换机通过模拟中继线接口 与PSTN和VOIP网关连接示意图

2.2 不利用既有内部PBX交换机构建方案

如果总部和分支机构不利用既有内部PBX交换机或没有PBX交换机,在构建IP电话系统时,各需购置IP PBX交换机和POE Network Switch及所需的IP电话机。根据不同的接口需要,在IP PBX交换机中配置数字和模拟中继模块,通过中继模块的中继线接口进行设备和通道间连接,如图4所示。

IP PBX交换机与PSTN和企业办公网络等设备连接示意图

图4中IP PBX交换机取代了传统的PBX交换机,它通过数字或模拟中继线接口与PSTN连接,通过模拟中继模块的FXS(Foreign Exchange Station)接口与普通电话机和传真机连接,通过LAN接口接人企业办公网络,并将POE Network Switch通过LAN接口接入企业办公网络,同时与所有IP电话机连接为其供电。按有关规定和习惯用法,对IP PBX交换机进行设置,使电话机拨9接人PSTN,拨0进入构建的IP电话系统。

但要特别说明的是,3种连接方式都存在企业办公网络、互联网出现故障及停电时,IP电话系统将不能正常使用的情况,而PSTN系统的电话不受影响。 所以,建议各保留1部普通电话,以便应急时使用。

3、应用实例

英国某企业集团,总部设在Peterlee(彼得利),在 Consett(康赛特)设一家分公司,在Sunderland(桑德兰)设一家工厂。总部机关设有PBX交换机,47部普通电话机和1部传真机,与PSTN之间设有4条ISDN 数字中继线,并已建办公网络,专线接人互联网,上下 行带宽为10 Mbit/s,固定IP地址。分公司设有PBX交换机(连接了2条ISDN数字中继线),22部普通电 话机和1部传真机,通过ADSL接入互联网,上下行带宽均大于512 kbit/s,固定IP地址。工厂设有1部普通电话,通过ADSL接人互联网,上下行带宽大于512 kbit/s。集团总部采用MPLS(Muhiprotocol Label Switc— hing)技术建立起总部与分公司、分公司与工厂之间的网络连接,已具备构建IP电话系统条件。该企业集团业务和管理上的电话业务量很大,每年要支付一大笔电话费,为减少企业集团电话费的支出,2011年下半年集团领导经研究决定基于企业办公网络构建IP电话系统。

3.1 设备配置

根据构建IP电话系统总体设计,购置2台Mitel 5000 CP(Communications Platform)IP PBX交换机,分别设在总部和分公司。淘汰总部和分公司的既有PBX交换机,但保留与PSTN之间的中继线路,所有普通电话机更换为Mitel 5010 IP电话机,为避企业办公网络或互联网出现故障及停电导致IP电话系统不能 使用,总部和分公司及工厂各保留1部普通电话(应急时使用)和既有传真机。为了给IP电话机供电,购置1台Cisco SF200—48P POE Network switch设在总部,购置1台Ciseo SF200—24P POE Network Switch设 在分公司。

3.2 IP电话系统连接与设置

(1)将集团总部所设的Mitel 5000 CP IP PBX交换机通过LAN接口接入总部办公网络及互联网,并配置适当的IP地址。Mitel 5000 CP IP PBX交换机装设2个BRM—S ISDN数字中继模块,每个数字中继模块 提供2个ISDN数字接口,通过4条ISDN数字中继线接人PSTN。将所有IP电话机通过Cisco s O0—48P POE network Switch连接到总部办公网络,通过总部办公网络与Mitel 5000 CP IP PBX交换机相连。这样总部机关所有IP电话机可通过Mitel 5000 CP IP PBX交换机和办公网络实现通话。通过互联网与分公司实现 通话,通过IP PBX交换机与PSTN电话用户实现通话

(2)将分公司所设的Mitel 5000 CP IP PBX交换机接入办公网络和互联网,并配置适当的IP地址,通过互联网与总部的Mitel 5000 CP IP PBX交换机相连。 Mitel 5000 CP IP PBX交换机装设一个BRM—S数字中继模块,提供2个ISDN数字接口,通过2条ISDN 数字中继线接入PSTN。将分公司所有IP电话机通过 Ciseo SF200—24P POE network Switch连接到办公网络,通过办公网络与Mitel 5000 CP IP PBX交换机相连。

(3)工厂设3部IP电话机,采用专用电源适配器供电,通过MPLS技术将3部IP电话机连接到分公司的Mitel 5000 CP IP PBX交换机上。 在Mitel 5000 CP IP PBX交换机上设置各个IP电 话机的号码和当地PSTN呼人“区号(如0191、0120) 和局号(如587、750)”,总部的IP电话机号码设为 8201—8247,分公司的IP电话机号码设为4301— 4322,工厂的3部IP电话机号码设为4323~4325。并设置,当IP电话机拨9时,Mitel 5000 CP IP PBX交换机选择接入PSTN的路由,拨0时选择接入IP电话系统的路由。

3.3 lP电话呼叫实例

(1)总部或分公司各IP电话用户之间呼叫,主叫用户摘机听到拨号音后,拨被叫用户IP电话号码,如不占线,振铃,被叫用户摘机即可通话,任何一方挂机 通话结束,通话免费。

(2)总部IP电话用户呼叫分公司IP电话用户,主叫用户摘机听到拨号音后,拨0进入总部Mitel 5000 CP IP PBX交换机,通过互联网直接呼叫到分公司的 Mite1 5000 CP IP PBX交换机,听到二次拨号音后,继续拨被叫用户IP电话号码,如不占线,振铃,被叫用户 摘机即可通话,任何一方挂机通话结束,通话免费。

(3)总部或分公司IP电话用户呼叫PSTN当地市话,主叫用户摘机听到拨号音后,拨9进入当地PSTN, 听到二次拨号音后,继续拨被叫用户电话号码,如不占线,振铃,被叫用户摘机即可通话,任何一方挂机通话结束,只付市话费。

(4)PSTN电话用户呼叫总部或分公司IP电话用户,主叫用户摘机听到拨号音后,拨总部或分公司的区号和局号,听到IP PBX交换机电脑话务员播报的直拨分机号后,继续拨被叫用户电话号码,如不占线,振铃,被叫用户摘机即可通话,任何一方挂机通话结束,接听电话不收费。

3.4 经济收益分析

该企业集团基于企业办公网络,构建IP电话系统,一次性投资4500英镑(折合人民币约4.5万元), 投入使用后,根据测算每年可节省电话费约2500英镑(折合人民币约2.5万元),即2年节省的电话费就相当于一次性投资的建设费。由此可见,企业集团基于企业办公网络将PSTN更换为采用IP电话系统,从长远利益来看是十分合算的,每年可为企业节省一大笔开支。

4、结论

随着计算机技术、网络技术、通信技术、信息技术的快速发展和数字传输技术的应用,以IP数据网络为传输载体的话音/传真通讯方式,现今已显示出其强大的生命力。本文结合异地设有分公司的企业集团已建的企业办公网络,通过配备VoIP网关或IP PBX交换 机等有关设备就如何构建适合企业的IP电话系统方案进行了研究,提出了构建方案。并通过实例与 PSTN方案进行了比较和经济效益分析,结果表明采用IP电话系统方案每年可为企业节省一大笔电话费,减少了企业的运作成本。故IP电话业务必将得到快速的发展。

IP电话, 企业办公网络, 系统构成

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