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IP移动通信系统的设计

2014/06/04 好会通

作为IP技术与语音处理技术的结合,这种技术显示了强大的生命力。它节省网络资源、管理资源、具有明显的经济优势,同时它符合话音、数据相融合的大趋势。然而它又有这样那样的缺陷,如可用性差。语音质量难以保证,等等。本文首先分析了系统的体系结构;接着重点介绍了IP移动通信系统的实现,包括该系统的分析、设计、实现和测试等;最后就系统存在的问题提出了一些改进的方案。

一、IP移动通信系统的现状、问题和趋势

VoIP,当今电信和互联网业中最炙手可热的技术,目前在美国、加拿大、日本等地IP网上开展话音业务是完全合法的。近年来,受利益的驱动,国外的VoIP运营商也开始进入中国,如MSN、Skype等。由于低廉的话费Skype进入中国仅11个月,其用户数量就在全球排名第3位.虽然Skvpe在国内是以点对点即时通讯软件的身份出现.它既不在中国提供付费的PC2Phone服务,也不在国内销售Skype点卡。但其要求通过互联网购买国外的SkypeOut点卡,从而实现了廉价的PC2Phone长途呼叫。日本政府在两年前就发放以050为首的号段给Yahoo!BB用于网络电话、会议电话业务,短短一年时间便造就了Yahoo!BB的非凡成功。目前,它已经成为日本最主要的电信全业务运营商。现今,尽管很多知名企业、研究小组已着手研究IP移动通信系统,市场对其的呼声也愈来愈强烈,但它首先是一个VoIP系统,存在一系列问题:安全问题、质量问题、承载问题、运营模式问题。

二、IP移动通信系统的设计与组建

下面是IP移动通信系统的框架设计。该系统实现的功能为:将IP网络与PSTN连接起来.以实现处在IP网的用户能与PSTN的用户相互进行通话,即实现IP网络与PSTN的互通。具体实现的系统结构见图1

图一IP移动通信系统

三、IP移动通信系统的检测与分析

1.语音质量的测试
(1)测量对象:影响IP电话音质的因素可分为本地环境和网络 环境两大类.其中网络环境因素是影响IP电话系统音质的主要因素。网络环境因素包括延时、丢包率等。因此也是系统的测试对象。
(2)测量时间:由于IP电话要求在一般的忙闲情况下都能正常进行通话,故测量值应取最大值。同理,测试时间选在为北京时间10点左右,为网络较繁忙时间,测量了4O次,具有一定的代表性。
(3)测量方法:采用ping命令进行测量得网络的往返延时和分组丢失率
(4)测量结果见表1。

IP电话延时及组成分布情况

2.对测试结果的分析
根据IP电话网关设备测试规范.要得到较好的通话质量.单向延时的指标最好小于lOOms,最大不能超过400ms.丢包率不能超过 5%。

四、系统的优化

1.系统的安全问题的分析及解决

VoIP的安全问题的根源主要是由其协议和标准的开放性引起的,并继承了IP网的安全漏洞而造成的安全威胁。所以必须从管理机制、安全配置、系统漏洞等方面来考虑问题的解决方法。具体有以下解决方案

安全认证:身份认证是实现网络安全的重要机制之一,加强身份认证,严格把好呼叫接人信息安全的第一道关。
加密语音数据:为了有效防止信令或媒体流的窃取.尽可能减少被窃听,可以考虑对IP 语音数据进行加密处理,更大程度地保护媒体流。
漏洞的修补:为保障系统的安全运行,应定时定期地查找及修补软件系统漏洞。
安全设置:主要是端口的设置。外部安全协议(IPSec、TLS等):IPSec是保证IP安全的一种基本技术,不是一个单独的协议,规定了如何在对等层之间选择安全协议、确定安全算法和密钥交换,向上提供了访问控制、数据源认证、数据加密等网络安全服务。

当然,通常解决一个问题可以采用多种方案。比如我们可以通过安全认证机制、对漏洞的修补和对端口进行安全设置等方法来阻止攻击;可以通过上述5种方法来防止窃取:可以通过加密语音数据、设置外部安全协议(IPSec、TLS等)等方法来防止监听。

因此,我们可以综合考虑各种方案,使我们的系统的安全性更好。

2.系统的QoS分析及优化方案

IP通信系统的服务质量指标主要包括语音质量、带宽、延迟、延迟抖动和丢包率 IP通信系统的服务质量受诸多因素影响,因此改善、提高IP通信系统的QoS的技术亦是多方面的,以下是一些改进想法:改善音频编码技术、消除网络回声,提高话音质量:在带宽方面,采用合理的语音压缩编码技术和DWDM(密集波分复用)技术来保证QoS:提高传输效率,降低成本,不仅可以与现有的通信网络兼容,还可以支持未来的宽带业务和网络升级;通过设计IP优先级、路由选择等技术来缩短IP网络时延;对抖动的处理。丢包处理技术。

3.网络承栽和运营模式的改善

网络的承载问题和系统的运营模式是影响IP通信系统的进一步发展的两个重要因素,以下是对两者的一些改善想法:改善网络 承载、改善运营模式、扩大市场。

五、结论与展望

IP移动通信系统从廉价呼叫起步后。还将逐步与视频及数据通信技术的结合,向多媒体应用方向发展,从而带动网络融合。尽管它目前还存在着不少问题,但随着各国因特网带宽的提高.随着各种通信技术的改进,IP移动通信便成了一股可不逆转的潮流。它给我们带来的不仅仅是技术的革新,更将带来通信业一场深刻的革命。它改变的不仅仅是编码格式、传输介质、网络结构,更将改变整个运营 的模式、改变通信行业的价值链和价值观。

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