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VOIP技术在企业中的应用

2014/04/26 meeteasy

l、VOIP的基本原理

VOIP(Voice Over Interact Protoco1),是一种利用IP技术实现语音在互联网上实时传送的技术。一个完整的VOIP系统通常包括:(1)IP通信终端,如IP电话机,或者是安装有IP通信软件的计算机。(2)媒体网关,在IP网络和传统的公共电话交换网(Public SwitchedTelephoneNetwork,PSTN)之间或采用不同编码格式的IP网络之间对需要传送的语音数据进行转换处理。(3)信令网关,在异构网络之间,转换信令操作,监控语音信号,以判定通话连接是否成功建立。(4)媒体网关控制器, 也叫网守,协调媒体网关和信令网关之间的操作,控制IP通信的整体过程。

VOIP通信在应用过程中的基本原理是:先运用语音压缩算法对原始语音数据进行压缩、编码,以保证语音传输的质量,合理利用IP带宽资源,并把这些压缩过的语音数据按照IP协议标准进行分组打包。然后使用实时传输协议/实时传输控制协议RTP/rCP(Realtime Transport Protocol/Realtime Trans-port Control Protoco1)协议对压缩数据进行处理,并使用无连接的UDP方式然后将语音数据通过IP网络进行传送。最后接收端将收到语音数据包按时间顺序进行串接处理,并将语音数据进行解码以及解压缩处理,使其恢复出原始语音信号,进而实现通过互联网进行实时语音通信的目的。

作为实时业务,VOIP对时序、时延等有严格要求,为保证话务质量,在研究VOIP时,主要的关键技术有控制信令技术、媒体编码技术、实时传输技术、QOS保障技术、网络传输技术等。

2、VOIP中的关键技术

2.1控制信令技术

信令技术的主要功能是保证话音质量和电话呼叫的顺利 实现。当前被广泛接受的VOIP控制信令体系包括国际电信联盟(ITU)的H.323系列和因特网工程任务组(IETF)的会话初始化协议(SIP)。

(1)H.323

H.323是ITU制定的IP网络上进行音频、视频和数据等多媒体信息通信的协议标准,它的主要功能是为局域网、广域网、企业内部网和互联网上的多媒体通信提供技术基础支持。 它在各种设备之间、上层应用之间和供应商之间进行交互操作。另外,它支持组播、带宽管理和多点功能,不受操作系统、 网络结构和硬件平台的束缚,能支持不同功能节点之间的会议、不同网络之间的会议,灵活性强。

(2)SIP

SIP协议是一个会话层的信令控制协议。它只能提供建立、维护及结束进程信息的功能,但是它没有媒体控制。SIP提供的建立和结束会话的功能有用户定位、用户能力、用户可用性、呼叫建立和呼叫处理。只要通过这五种SIP功能就可以完成一次会话。

2.2 媒体编码技术

众所周知,媒体编码技术是VOIP技术的一个重要的组成部分。为了在节省网络带宽,同时,为了在突发传输、链路产生误码和网络抖动时,语音仍具有很强的健壮性。通常情况下采用64kbpsPCM数据压缩编码成比特较小的语音帧的方法。目前,应用于VOIP通信中的编码技术主要是由国际点联盟ITU建议的应用于低速率多媒体服务中语音信号的压缩算法,常见的有G.723.1,G.729、G.729.A等。其中,G.723.1有两种速率:5.3kbps和6.3kbps,其话音质量好,是目前已标准化的最低速率的话音编码算法。G.729采用的是8kbps基于CELP压缩技术的语音编码算法,G.729.A主要是在G.729基础上降低了运算复杂度。

2.3 实时传输技术

实时传输技术在使用过程中主要采用的是实时传输协议RTP。PTP主要包括两个部分,分别是数据和控制。其中,后者被称作实时传输控制协议RTCP。RTP在分组中提供三项内容,一是序列号,允许接收端将进入的分组按照正确的方式排列,同时检测出丢失的分组;二是一个时间戳,允许接收方按媒体流中正确的时间播放正确的分组;三是一系列源标识符,这一功能是使对方知道数据的来源。

2.4 QOS保障技术

VOIP作为一种实时应用,对服务质量QOS要求很高,它在延迟和抖动的控制、分组丢失等方面的作用将影响网络提供更高优先服务的能力。目前广泛采用的提高QOS的方法有资源预留协议(Resource Reservation Protocol,RSVP)以及进行服务质量监控的实时传输控制协议。RSVP具有减少时延的作用,它要求每台设备在参与VOIP业务时都必须预留必要的资源空间来保障业务质量;抖动问题一般是在接收端增加抖动缓冲区来解决的:前向纠错法(Forward Error Correction, FEC)用来解决分组丢失问题。

2.5 网络传输技术

VOIP中网络传输技术主要有传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP,另外还包括网关互联技术、网络管理技术、 安全认证和计费技术、路由选择技术等。在实际应用中,VOIP通常采用UDP和RTP相结合的方式传输语音数据,确保语音数据实时稳定地传输,通常用UDP分组来承载RTP协议报单元。在RTP报头中包含装载数据的序列号、标识符、时间戳以 及传送监视信息等,另外为减少时延,话音数据净荷一般来说都很短,RTP、UDP和IP报头都按最小长度计算。采用RT协议将多路话音插入话音数据段中,可有效解决VOIP话音分组开销大的问题,提高了传输效率。

3、VOIP在企业中的应用

3.1 方案应用背景

企业为了扩展业务,需要建立许多分支机构,各分支机构之间的语音通信,企业人员外出与各分支机构的语音通信占据了企业总话费开支的绝大部分,传统的本地及长途电话业务使得企业要为此支付高昂的电话费。如何在保证正常办公的前提下,节省不必要开支,是一个企业管理者不得不考虑的问题。

3.2 方案论述

当前国内外相当大比重的企业总部和各分支机构都建有自行管理专用电话交换机(PBx)系统,这个可帮助企业内部实 现话音通信。另外,总部和各分支机构还建有各自的局域网(LAN),进行数据交换和信息共享,通过各种IP接入方式接入互联网,获取其它更多的服务。同时,PBX系统通过El接口或者FXO接口与当地的电信运营商的公共交换电话网PsTN相连,进而实现与公共网的通信,本地市话和长途通话中都采用电信运营商的线路。

VOIP系统设计方案是在PBX系统和IP网络之间增设媒 体网关和网守,将PBX接入互联网,实现语音信号和IP数据信号之间的相互转换。这一方案有两大优势:一方面,保留企业原有通信系统,大大降低成本:另一方面,可以以互联网为依托,将长途语音信号通过互联网传递,进而大大降低企业日常语音通话成本,其如图1所示。

典型的功能应用图

在VOIP技术出现之前,各企业总部与其分支机构之间通话是通过公共交换电话网PSTN,通信费用比较高,引入VOIP 技术后,总部分机和分支机构分机之间通话在经过PBX后,接入媒体网关,把语音信号进行压缩编码打包,形成统一的IP数据包,经过互联网把数据包送至接收端。接收端媒体网关把这些数据包按照时间顺序串接起来,经过解码解压缩后恢复成原始的语音信号,送至PBX和分机,从而达到通过互联网传送语音的目的。

通过以上组网方案构建的VOIP通信网络可以实现如下功能:

(1)总部和各分支机构,不论是否同处于一个城市,相互间的通信免费,例如A市、B市分机之间、VOIP电话机或者装有VOIP软件的计算机之间的通信免费。

(2)用VOIP电话机或者装有VOIP软件的计算机拨打总部和各分支机构的分机免费。例如用VOIP电话机拨打A市、B市的分机通信免费。

(3)将VOIP电话与本地公共交换电话网相结合,只收取当地市话费用,例如A市分机与B市市话通信,只收取B市当地的市话费用。

4、结束语

由于VOIP技术的灵活性,企业级VOIP具有多种可自由选择的组网方案,企业管理者可根据自身实际情况,在保证所需功能及服务质量的前提下,选择最适合的组网方案。同时,VOIP的增值业务有着巨大的发展潜力,特别在企业应用中,当前已出现多种产品业务。随着VOIP技术的不断发展和完善,它在未来的企业通信业务中必将得到更加广泛的应用

VoIP, 企业IP电话

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