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长沙i p b 话实验刚实现技术 一一 摘要 最近几年，i n t e r n 卧的飞速发展已不能用成倍的增长速度来形容，它是以 几何级数的速度增长的，而作为i n t e r n 乱技术之一的1 p l 乜话新技术，近年来 更是对传统的电信技术提出了强有力的挑战，本文分别从l p 电话的发鼹动态、i p 申i 刮稠络、目前存在的问题及技术解决方案和发展前景等方面进行了详细的闸 述。在第三章k 渺i p 电话实验网中详细介绍了k 沙i pf 乜话实验网的总体结 构和网路组织、基本原理和关键技术，在第四章中对长沙i p f 乜话史验网中存 ： 的问题及技术解决方案作了详细地分折和研究，并在第l 章对i i o d i n ；的前景于 以充分的肯定。 关键阎：i p 电话。i n t e m e g a t e w a y v o i pt c p i p分 包交换 语音踟羚关：) ；占音网络q o s 实验网 k 沙i p 电话实验网实现技术 一一 a b s t r a c t r e c e n t 】yt h er a p i ds p e e do f n t e r n e t c a n n o tb ed e s c r i b e da sd o u b y i n c r e a s e di tisin c r e a s e da sg e o m e t r i cp r o g r e s s i o n w h i 1ei pp h o n e ，o n e o ft h ei n t e r n e tt e c h n iq u e sb r i r i g s f o r w a r d v i g o r o u s c h a ll e n g et o t r a d i t i o n a t e i e g r a p h yt e c h n o l o g y t h is p a p e rr e s p e c t iv e l y m a k e s d e t a il e de l a b o r a t i o no t h ed e v e l o p m e n tt r e n d so f i pp h o n e ，i pn e t w o r k ， t h e p r e s e n t e x is t e n t p r o b l e ma n dt e c h n i q u e s o l g t io na n dt h eg r o w in g f o r e g r o u n do fi pp h o n e i n c h a p t e r3 ( ( c h a n g s h ai pp h o n et e s t n e t w o r k a u t h o rcl e a r l yi n t r o d u c e st h ea r c h it e c t u r a ls t r u c t u r e ，t h e n e t o r k c o n s t i t u t i o nt h ef u n d a m e n t a lp r i r e i p l ea n db o n dt e c h n iq u ei nc h a n g s h li p p h o n et e s tn e t w o r k i nc h a p t e r4a u t h o rm a k e sad e e pa n a l y s i sa n dr e s e a r c h o nt h ep r e s e n te x is t e n tp r o b ie ma n dt e c h n iq u es o lu t i o ni nc h a n g s h al i l p h o n et e s tn e t w o r k a tl a s t ，a u t h o rh e l d sa no p t i m is t ica tl i t u d eo nt h e p r o s p e c t o fi pp h o n e k e yw o r d s ： i pp h o n ei n t e r n e t g a t e w a y v o i pt c p i pp a c k e ts w i t c h v o ic eo a t e w a y g a t e k e e p e r v o ic en e t w o r k q o s t e s tn e t w o r k ：i pu 【i 史a = h j 救术 第一章绪论 1 1l p 网络和l p 业务 、i p 业务出现背景 随着人们对信息需求的不断增加，出现了数掘、视频、音频等多种综合信息 交n 业务。有很多网络构造方式能够达到这些业务的要求，其中包括基于jp 协 议的计算机网络，而我们常说的1 n i e r n e7 r ( 国际互联网) i n t r a n e t ( 企业内部网) 就属于这类计算机网络。而这类网络也称为i p 网络。随着l p 网络的普及和商 用化，出现了i p 业务。 二、i p 业务 般来说，i p 业务是指运行于基于i p 协议的计算机网络上的各种、也务。 三、i p 业务的种类 最初，【p 业务主要包括在i n t e r s e t 或者是在各部门、企业的内部网上 发送电子邮件、w w w 服务、f t p 等在内的数掘业务。山于大量新技术在i i ， 网络上的应用，导致了多种新型i p 业务形式的出现。现有的1 p 业务不仅包 括传统的数据传输交互业务，更重要的是声频、视频的传输交互业务( 如： f p 电话、i p 传真、t p 视频会议、高清晰度数字电视等) 。这些新型的1 p 业 务能够为人们提供全新的、便捷的商务手段、娱乐方式、交流途径。 四、i p 业务的实现 要实观i p 业务需有软件、硬件两方面的支持 2 8 ： 软件 各公司纷纷开发、研制支持具有 电话软件，以色列v o c a l 。t e c 公司的 的一种。 i p 业务的应用软件。如现在已有多种i p i n t e r n e tp h o n e 5 0 就是其中较成熟 硬件 一般的数据业务基于一般的i p 网络，对于音频、视频等新型的1 p 业 务除了需要i p 网络支持之外，还需要如：语音网关、路由交换机、v p n 等。 大量新型i p 业务会造成大容量的信息数据流。传统的i p 网络组网技术 4 矗搿& 囊瀛鑫霭，錾蕊蠢 长沙l p 电话实验阀实现技术 将不再适应它们在网络上可靠、完整、准确传输的要求。有多种方式对主干 网络升级，例如宽带i p 网就是其中的一种，臣采用于兆位路由交换机在s d h 网上运行i p 来构成千线网。新型i p 组网技术还有很多，各有各的优势与4 i 足，但都具有一个共同的特点他们都运行i p 协议。 丘、i p 业务的特点 由于j p 业务由i p 网络提 ： ；，它具有自己的一些特点： 网络环境为数据网络，而传统的电信业务网络为电话网( p s t n i s d n ) 和 蜂窝移动网； 与传统的电路交换模式比较，i p 业务由于使用i p 协议，是面向无连接 的分组数掘传送； 对各种业务全透明，将任何要传递的信息均作为i | ) 数折：包来处理： 变化的q o s ，这是由于使用i p 防议所带来的结果。 i p 业务重点介绍 在上述这些i p 业务中，下而重点介绍几种常见的1 p 业务。 ( i ) 电子商务 电子商务( e l e c t r o n i c c o m m e r c e ) 就是在网络j 二并通过计算机进行业务通信和 交易处理，按者最严格的定义，电子商务是通过数据通信来进行商品、服务 的买卖，以及资金的传送。电子商务发展到今天，主要经过了两个阶段，即 电子商情发布、网上电子交易。 电子商务的原理 电子商务从其原理上来讲，就是利用i p 网络进行网上交易，如网上购 物等。无论从时间还是费用节省上与传统的商务处理过程比较都有优势。 电子商务的关键 电子商务发展到目前已进入第二阶段即网上电子交易阶段，因此安全 问题是其首耍问题。为了保证同上交易的安全，我们采取了诌：多有效的办法， 如电予商务胁会( e i e c t r o n i cc o f l l l n e r c ea s s o c i a t i o n ) 、电子文件授权 ( e 1 e c t r o n i cd o c u m e n t & u t h o r i z a tl o n ) 等，其核心是所谓的安全认证 c a ( c e r t i f i c a t i o ra u t h o r i t y ) 体系。 ( 2 ) 电子邮件 电子邮件是以电子形式从一台计算机向另一台计算机传送信息的系统，这 些信息主要是由用户生成的文本信息。可以况，电子邮件是一种最流行的i p 业务。 ( 3 ) 其它 i p 业务还订其它许多种类，如i p 传真、电子日 版、电子掺名、网 ：点 播等等。 1 2 i p 电话的兴起 1 9 9 5 年2 月，以色列的v o c a l t e c 公司推出了在ia n 上使用的客户端i p 网络电话软件i n e r n e tp h o n e ，1 p 网络电话首次出现在人们的眼前。尽管 i n t e r n e tp h o n e 没能完整地诠释用i p 传输话音的概念，但v o c a t e c 由此成为 第一个成功地将i p 网络电话商业化并使之走向市场的公司。 ip 电话最初只是指通过tcp i p 办议网络、采用ip 数据包传送实叫 语音，开始只是作为i n t e r n e t 增值服务的一种应用，但由于一些著名的数掘网 络设备制造商、电话交换设备制造商，以及国际电信联盟i t u 、国际化标准组织 i s o 、欧洲电信标准协会es ti ，甚至著名的国际电信运营商的纷纷加入，使 其发展成为一种能够使电话网络和数掘网络无缝连接的一项重要技术手段，即 v o i c eo v e ri p ( v o i p ) 。v o i p 技术的发展，使得全球互通ip 网络电话成为可 能，通过ip 网络提供全球电舌长途业务成为现实，为电信服务提供者创造了搬 好的商业机会。 i n t e r n e t 电信市场不容忽视。掘保守估计，在2 0 0 1 年，国际i n t e r n e t 电信市场的收入将在l o 亿美元以上。其中，国际呼叫价格差价将从目前的每分 钟1 1 4 美分变化到每分钟1 0 美分，国内呼叫价格差将从目前的每分钟8 5 美 分变化到每分钟2 5 美分。因此，在这段时间内国内服务竞争会相当激烈；而 这段时间以后，国内市场将变得比较平稳，主要的市场机会在国际市场 3 。 1 3i p 电话的基本特征 、1 p 网络电话 l 、i p 电话的定义 、碡熊蕊。穗籀； 简单来说i p 电话是i p 网上语音信息的一种应用，它通常被称作 i n t e r n e t 电话或l p i t o n e ，顾名思义，就是利用i n t e r n e t 打电话。但如从广 义上说，它还应该包括在其它i p 网络上( 如i n t r a n e t 、e x t r a n e t 等) 打电 话。1 p 语音呼叫过程基本上是，声音从某一点通过i p 网络( l a n 、 w a n 或 j 眦e f r l e l ) 进行传输。这种语音传输与普通电话是完全不同的。 当话音( 模拟信号) 抵达网荚服务器时，首先被转换成数字信弓：然后破 捆绑成数据包，以保证话音及时、准确、同步和高质量地传送至目的地：接着把 数士【i ：包压缩成更便于网络传输的数据包；最后通过i n t e f n p t 把数掘包传送到目 的地的网关服务器。到达对方网关服务器后，再以相反的过程解压缩、解包、数 模转换，直到送至对方的话筒 1 3 。其结构如图i 一1 ： 图1 1 2 、i p 电话的实现原理 i n t e r n e t 的i p 技术与传统电活技术的相遇产生了1 p 电话技术。与传 统的电信通话方式比较，i p 电话通话的基本过程首先是出用户语音信启、转 化为i p 网络语音包，再通过i p 网络发送变化后的语音，然后将语音包变回 到语音信息。最初的i p 电话如同联机应用一样，必须通过p c 机来实现，不 过要为p c 机配备声蕾、麦克风、音箱、摄像头( 可选) 和用户端的i p 电话软 件。它的实现原理是： i p 电话软件将话音压缩、分组、分送到1 p 网上传输， i p 话音分组根据对方的地址到达目的地，再由对方的软件将分组重组成顺序 信息，解压缩，恢复成原始的话音信号，最后经过音箱播放出来。 但是这种p c 到p c 的方式有其局限性。诸如i p 的用户数有限，打i p 电话比较复杂，而且不同公司开发的软件之问不兼容，业务商不利于将它作 为一项业务来丌发。 随新网络技术的发腱， l i 电话的厂商丌始考瞎能否使用普通的f u 讵饥 柬拨打i p 电话，要实现这一想法，必须有种设备把传统的电话网p sr 和 i p 网连接起来，这样本地的话音走p s t 、，而长途的话音经过i i ) 刚柬传输， 这种设蕾就足网关( g a t e w a y ) 。通过网关，【以实现p c 到p c 、电话到r 乜i 、 p c i j f n 话、r u 话0p c 的通i 方式。 一、1 p 的问、境 这罩所指的j | ) ( i e r n e tp r o t o c o l ) 足为w a x ( w i d e a r e a n e f w o r k $ ) 发汁的 删络 业标准协议。与电信网中些技术相比较， i j ) 协议的特点是面向无连接， 在交换数掘前不需要建立会话。在i p 网上，信息根据i p 协议被打成一个个的 组( 数据包) 进行传输，每个数据包上都有e j 的地址和数据包的顺序号。数据包呵 以沿不同的路径到达目的地，然后在目的地将数据包重新组装成原来的信息 2 8 。 运行和使用p 协议需要一定的_ l = 1 = 境，包括软件j = f = 境、硬什环境。 软件环境 l p 协议是一系列计算机网络工业标准协议中的一种。这些协议运行于f c p i p 网络模型的不同层次。i p 协议处于其中的网络层。( 如图1 2 ) l p 在刚络模型中所处的位置： 硬件环境 图l 一2 i p 存商于网络环境中， * _ 7 i l l ，i 1 ，的硬件环境办即其网络珂、境。i p 网络在 硬件组叫方式上有多种。包括现有的i n t e r n e t ( 国际互联网) 、 x t r a n i i t ( 企 业内部网) 、h x t i | a n e r ( 企业问互联网) 等。( 如图1 3 ) 图j 一3 二、 i p 刚络电话与普通电话有何区别? i p 阳和p s t 网都可以实现电话应用。但两者在许多方面有区别。 p s i 电话网为每一次成功的呼叫都提供6 4 k b p s 的固定信道，只耍辛叫 不挂机，即使没有人说话或是语音的停顿期问，这条6 4 k b p s 的信道始终不能 被别的呼叫使用。而i p 嘲络电话则不同，话音信息不占用固定的信道，而且 是有信息时才传送。另外，】p 网络电话使用的压缩技术可以将话音信启、压 缩到6 8 k b p s 以下，并以数据包的方式寻找各自的路山，从而节省了带宽 使i p 网络电话的带宽利用率远高于现有电话。二二者的区别详见表1 1 。 表l 一1 ：i p 网络电话与现在电话的比较 i p 网络电话 普通电话 承载网络i p 网 p s t n 交换方式 分组交换电路交换 每个呼叫所需带宽 1 0 k b p s 以下6 4 k b p s l 带宽利用率品低 l 话音质量低 j 使h j 赀 低 提供的功能 多少 四、i p 网络电t 苫的主要优点 用户i 以使抖| ip 网络电话的许多附加功能，如：呼叫转移、呼叫等候、 呼1 1l | 阻塞、王叫弓码显示等。最吸引人的地方是其使用费低，尤其是旧际k 途电话赞，仅为现有电话赞的血分之 ， 至更低。i p | t q 络f n 话的优越性可 从如下儿种小同的堵度来看。 ( 1 ) 从用户角度。 i p 网络电话便直； i p 网络电话可以使用p c 作为电话机，具有更多智能而且更灵； ； 多个呼叫都能送到正确的地方： i p 网络电话可能使无数方便的增值业务激增，用户可得到更多的服 务。 ( 2 ) 从网络角度 从网络角度看，语音通过i p 网络进行传输是一种简洁有效的方式： i p 网络造价低廉，并且能够从所有的终端同时进行扩展，而不* j 要 中央管理和组织： 一个l p 子网甚至可以 抖| 有路由的能力， i p 数掘包可以根掘同的地 址进行自动寻址。 ( 3 ) 从运营商角度 i p 网络电话为i s p 提供了电话、传真网络增值业务： t p 网络电话为新兴的电信公司提供了进入电信运营的新机遇： i p 网络电话为老的传统电信公司提供了灵活多样的数掘语音综合 电信服务； i p 网络电话使得原有的固际电信经营模式被打破，使得国际电信市 场在个更高的层次上变得无序，引发了新一轮的竞争。 ( 4 ) 从技术角度 电话包交换的传输模式比传统的电路交换模式提高了网络资源的利 用率，降低了远营成本。虽然目前i n t e r n e t 的传话质量不如传统电话， k 沙i p 吣5 实验刚实现技术 但是由于l p 网络电话采用的是话音分组包交换和高压缩比共享带宽传输 技术，与传统电话独占 乜路带宽的方式相比，有着不可比拟的优势。 1 4i p 网络电话的发展 i ) 网络电话从1 9 9 5 年诞生至今不过4 年的时划，但其发展之迅速 远远超出了人们的预料，i p 网络电话经历了以下几个阶段的发展 j ： p c p c p c p h o n e p h o n e p h o n e b s b s 1 p c p c 阶段：i p 网络电话的起步 最切的l p 网络r m # 仅能在i n t e r n el 上使片| ，凶此那叫人们通常把它硝： 作i n t e r n e t b 话。用户必须利用p c 机上二网，并使j j 号硐的i l l l e i i l el 电话软件。这时也出现了大批客户端软件的丌发商和相应的软件，比 较有名的除了i n t e r n e tp h o n e 以外，还有微软的k e l e e t l p g 、i d t 的 n e t 2 p h o n e 、n e t s p e a k 的w e b p h o n e 和英特尔的f n t e r n e lv i d e op h o n e 等。 使用i n t e r n e tp h o n e 之类软件时，用户必须捌有多媒体p c ，先与 其i s p 建立连接，执行i n t e r n e tp h o n e 客户软件，并搜寻线上使用同佯 软件的其它用户，然后彳+ 可以通过i n t e r n e t 打电话给另一位使用多媒体 p c 的用户。 这可算是j p 网络电话的一个突破，1 l l 存在许多_ i 足。例如，人多数 f j 户( 尤其足在家使用时) 没有固定的i p 地址，向是在琶录时山服务器动 态分配。这使得寻找目标十分困难。此步 ，相互通信的两台计算机都必 须丌机运行ij ) 网络电话软件，这意味着通话必须事先安排。面目，早 期的软件只支持半双工传输，通话感觉不好。虽然后来的版本支持全双 工传输，话音质量仍然远不如电话公司提供的服务。另外i p 网络电话软 件互不兼容，这意味着双方必需使用相同的软件产品。由于这些原因，i p ：、，- f f ，r “i o ) f i 0 ，_ j 址f 、 嘲络电话还无法真n 地实现商业化虚h | ，丌发商1 人议刮必须利用现有的 公辟j 交换电话网络( p s i n ) 并与电信公司合作。 2 p c p h o n e 阶段：网关的小现 为了克服啊与p cz f u j j t i p 网络电话的缺点，i p 网络电话公司r p 女f it l ：发一 砷称f 1 小日天的产，研，有了网天，也会就1 i 再必需壹台f c 机而只要通过已有的 m h l 就列以通过i n 。t 递，jf 叭 呼i 】u 。第个网关产f 叭现拍： 9 9 6 咿l 、。 存刚荚的一边是p s 9 n ，另一边是h t 。r n 。以p c 到电话的方式通话，町 发起口删i f ，并先将语音吖吉号数字化，再经过胍缩、打包，然后送到网关一卜占，网 关将信号模拟化，电话信号再通过p s t x 传输到达被叫电话。电活到p c 的过程则 反向进行。 随着ii ，网络电话的优点为更多的人所认识，很多电信公司的注意力都投 向了这一应用。他们认识到仅仅通过pc 机束实现是远远币够的，因为这些用户 毕竟是少数，他们将目光投向了众多的p s t n 电话用户。于是“i p 网络电话网关” 出现了，它将p s i 、与i p 网连接起来，这样普通的电话用户也可以打ip 嘲络 乜 活，而费用仅为本地的电话费劫l 上很少的服务费。刚关的出现使1 p 网络电话的 f l 】场迅速光明起来。i p 网络电话进入了快速的发展阶段。 l l ，网络电话的软、 硬件产品不断更新，功能也越来越强大服务提供商争相建立网络提供业务， i p 嗣络电话业务已经在全球很多地方行展起来。 网关的出现是 网络电话最大的成就。它的出现使得p c 年u 老式电诵之i 埔1 通信成为可能，免除了配有声 、音箱和麦克风的多媒体pc 的必要性，成为j 目 通以数据包为基础的i n t e r n e t 和传统电路交换电话设施之问的桥梁。网关可用 在不同的场所，如办事处和电话局，可直接连接网关和p c ，也可通过p s t x 连接 电话机。 网关最早用于p c p h o n e 的通话，随着技术的发展， p h o n e p h o n e 通话也 可以通过i p 网络电话网关实现了。 3 p h o n e p h o n e 阶段：i p 网络电话服务提供商( i t s p ) 的出现 在电话到电话的通话方式中，呼叫首先通过p s t n 传输到网关：然厉，信号 在j n t e r n e t 上传输并到达距离被叫方最近的一个网关：网关再将它通过ps fn 传送到被叫电话机上。这种通话方式需要一神新的业务提供商，因此j n e r n 。t 电话业务提供商( i t s p ) 应运而生。 这螳l t s p 主要来自i s p 、电信公司甚至肯线电视公司。其实，在i p 刚络电 话发展到p c p h o n e 的阶段，i t s p 就已经出现了，但是，只有当p h o n e l h o n e 通话 i p 上成为町能叫， l l s pd 获甜了真i l ：的大发展，_ 丌始向广大的普通 川j 1 ，提供丛小电信服务。1 1 s f ，4 真n ：地“热”了起来。这个时期大约足在1 9 町 qf 、r 年。 1 9 9 7 年7 月，提供i n t e l m t 长途电话业务的( ：l o b a le x c h a n g ec d e l - 公c j 】 和1 1 个i s p 宣布要建立一个全球的网络，提供j 网络 乜话j 叱务。这个嘲络覆 盖很多个圈家，包括美国、英国、瑞士、德国、澳大利亚、新西兰、n 本、韩闱 和以色列。 同样在1 9 9 7 年7 月， i t x c ( ire e ln e t 电话交换运营公司) 成立，它将为ir s f 提供服务。 t x c 将建立自己的i n t v 3c l e t ，允许i p 网络电话网关通过专用线与它 连接。来自网关的话音信号经过打包并通过it xc 的i p 网络发送到距离被叫办 最近的一个网关。由于话音业务在 t x c 的专用i p 网络上传输( 它将专门用于传 送i p 话音业务) ，而1 j 是在公共的i n t e r n e t 上，话音信号的质量会好一些。 在这一阶段，ip 网络电话的主要用户是公世和电信公司，他们已成为越来 越重要的市场。发展到了p h o e p h o n e 的阶段，i p 网络电话市场的竞争态势 就形成了，竞争反过来又促进了i p 网络电话v o i p 技术的发展。 4 b s b s 阶段；出现移动i p 网络电话 1 p 网络电话也进入了移动通信领域，国外许多移动通信公司在移动基站( t j a s e s t a t i o n ) 之问采用i p 链路，而不再租用电话线路。目前，1 p 网络电话的发展 已经从i p p s t n 的互联互通发展到1 p 网同移动通信技术的结合，实现了移动1 p 网络电话。 1 5 i p 电话带来的商机和i t s p 面临的挑战 i p 电话最初只是指通过t c p i p 网络，采用i p 数据包传送实时语音的一种 作为i n t e r n e t 增值服务的应用，但由于一些著名的电信设备制造商、数据网络 设备制造商、i t u 国际电信联盟、i s o 国际标准化组织、e s t i 欧洲电信标准 、，1 pl 【o i - o “、迎! ：f 、 1 办会，甚至“老牌” = l 信运营商的纷纷加入，使之发展成为一种能够使电话网络 和数掘网络无缝连接的重要的技术手段，即v o i c eo v e ri p ( v o i p ) 。 i t 电话技 术的发展，使得全球互通i i ，网络电话成为可能，通过i p 刚络提供全球电话长途 业务成为现实，为电信服务提供商创造了极好的商业机会 6 。 1pf n 话具有远大的发展i 】u 景，它的市场份额正在以指数绂迅速膨胀。乱小久 的将求，1 ，电话州络实现全球网络互通，大的 乜信运营商提供l p 电i 业务 ip r 乜话将得到广泛的j 立川，最终实现话音、数据、视频等三种信息均通过以i c p 叻、 义为基础的h 络传输，达到“三刚融合”的“雌界大同”! 有了巨人的潜在市场，有了先进成熟的技术，并不意味着每一个运营商都可 以成为成功的l p 电话服务提供商i t s p 。在i t s p 领域里，还涉及到i p 电话业务 承载网络系统、i p 电话运营网络系统、网络支撑系统、结算系统等的建设问题。 1 i p 电话业务承载网络 i p 电话业务对i p 电话业务承载网络的建设提出了这样一个要求：如何在保 持i p 网络的可管理性、可综合性、可扩展性的前提下，提供必要的服务品质保 障能力。j p 电话业务对i p 电活业务的承载删络的带宽、时延、路出的要求挪 是很高的，建设电信级的】p 电话运营网络，需要建设电信绒的i p 乜话业务承城 网络，采用负载分担、路由备份等技术来保障承载刚络的可靠性、可用性以及服 务质量。 2 i p 电话运营网络 i p 电话运营网络的建设涉及到i p 网络的建设、同本地电话网的接入，同i p 网络互联的问题、同电路交换网络互联的问题( 电信信令的处理) 和i t s p 网络互 联的问题等。总之需要多方面的知i = 和技术，专业化程度很高。 3 i p 电话网络运维支撑系统 i p 电话网络运营维护支撑系统是i p 电话服务运营商提供i p 电话服务的关 键和基础。主要的管理与运营维护支撑系统有：i p 电话网关守护系统 ( g a t e k e e p e r ) 、用户认证与授权系统、目录服务系统、客户管理系统、预付卡 服务管理、计费系统、客户服务系统、网络管理系统等。对于ip 电话汁费系统 来说，实时计费、可伸缩性和可扩展性是它的主要特点，实时计费是ip 电话网 络远营维护支撑系统的基本技术要求和ip 电话运营商开展远营的基础，可伸缩 1 一i p l l i i * 州、j 、! i1 、 一 性是i p 电话运营商发展的必然要求，可扩展性足适应快速发腱的i p 电话运营商 市场的需要。剥i p 电话网络管理系统来说管理i p 、p s i 、混合网络是它的 人特包和丰要挑战。 4 结锋系统 + i i ，i t z i 网络朽租i7 f 多的运营网络，这是1 ) 电活运营商发髓剑列莳阶段的 个特点。许多运苗商在起步阶段，尚无能力在全球甩j 署犬规摸的i p 电话网络， 纯 址在个州家或地区发展起米，逐步向全球扩展。这就造成了同f 讨全球r f n 硝- f 百个i i ，电话运舒网络。r b f h , 、| k 务的经营又要求i p 电话运营商能够向客户提 供全球的网络连通性，即客户可以通过i p 电话返营商给全i ：界打电话，这就要 求运营商之问必须要实现互联，以扩大网络的覆盖面，满足客户的要求。因此，i p 电话网络就带来网间计费与结算的业务要求。【p 电话网络网问汁费与结算的 ： 要业务是：提供运营商之间的结算服务、路由管理、网络管理与监控，提供给用 户的囤际漫游服务等。 i p 电话服务大规模推向用户的时候已经离我们不远了，但是i p 电i i 运营 商只有建立了可靠的1 p 电话运营网络及其承载刚绍和与之州适应的运维支撑系 统，建立第三方结算体系，通过提供服务、发展刷r 1 ，_ 能使i p 电话真| f 走同 商业化。 1 6 本文研究工作 本文的研究工作主要有以下几个方面： 一、论述i p 电话的特点及其优越性： 通过对i p 网络电话与普通电话的比较以及1 p 网络电话的发展论证，阐述了 1 p 乜话的山柬、环境、i p 业务以及i p 网络的主要优点。 二、论述i p 电话网络 通过对i p 电话的基本原理、实现的关键技术的论证，详细阐述了1 p 电话的 软、硬件组网方案。 二= 、长沙i p 电话实验网的实现 结合本人参与的长沙i p 电话电话实验网的实验工程，对长沙网的总体办案、 l5 【、1 ，i pi u 【、“：。：1 、 网路组织的实现进仃了洋细闸述。 旧、探讨长沙i p 实验网目河存在的问题及解决力案 引对长沙局在建设中发生的问题进行了详细分析，并提h 了技术解决方案。 b i 、研究工作总结及i p 网的应川展望 刈水：欠 】究自1 ，鬯； | iz j 1pf 删的发展展女! 。 l 附f1 i ，电话全匝】深入的理论例究的刚时，参与了k 沙网建发的个过挂。 第二章i p 电话网络 2 1i p 电话技术 i i n 话就是利用i i 技术通过i 1 t e l l i l o l 1 1 1 t i i r q 【l ：x a n cl j 【u i l i ， l 体有以f j l ； f 方式 1 【 ： 1 从计算机到计算机 早期的i p 电话采用从计算机到汁算机的方式，刨通话的双方部需要台多 媒体计算机( 含声卡、音箱、话筒等) 以及联网的相关配件( 如州卡、m o d f s i ) ，还 嵩要相应的通话软件如in t e r n e tp h o n e 5 0 等。当需要通活时，双方都必颈 暇剑i q 络上( i n t e r n e t i n t r a n e t e x tr a r er ) ，同时运行i n t e r n e tp h o n e 软 什，并加入同一联刚用户纽，这样通过点击对方或呼叫对方的i p 地址即可进行 通话。它是通过j n t e r n e tp h o n e 软件将语音信号压缩分组成系列的1p 数扭： 包，i p 数据包再通过1 r o f i i ol i n t r a n e t e xlf a r t e r 网络传送剑对方汁斡： l ， 再由对方in t e r n e tp h o n e 进行解包、解胍，恢复成语音f 膏号从而实现语占传 递的。 2 从计算机到电话及从电话到电i 计算机端作为呼叫方时，与上种方式类似，而住被叫方需增加一个网关， 把电话接到网关上，当计算机端呼叫对方时，运行通话软件( 如n e t 2 p h o n e ) 输 入对方的电话号码并点击拨号后即可接通对方电话。 还有种方式，也是最重要的方式，就是从电话到电话，通话双方都不需要 计算机，只要安装网关，电话都接在刚关上，当通话时，和平时一样，只需拨叫 对方电话号码即可。 这两种方式中，网关技术是其核心技术，即v o l p ( v o ic eo v e fi p ) 技术，当 话音( 模拟信号) 抵达网关服务器时，首先被转换成数字信号，然后被捆绑成数掘 包，以保证语音信号及时、准确、同步和高速地传送到目的地，接着把数据包压 缩成更便于网络传输的i p 数据包，一般可将6 4 k b p s 的语音信号压缩成8 k b p s 左右，最后通过i n t e r n e t i n t r a n e t e x t r a n e t 把数据包传送到目的地网关服 务器( 或p c ) ，到达目的地刚戈服务器后，再以相反的过程解j k 缩和解包以及数 模转换等，￥螗州哿恢复的语音信号送至对方的电活。、0 i p 技术将标准的语音信 q 转换成经过压缩的i p 数执：包后，e 数掘网而非传统的电话网上传输，浯音信 号破封装进丁可以在本地i p 刚络或是山以太h 、帧日i 继、a t m 及s d i i 、s o i t i 、 乐找的i p 网络。 ，传输的，数j j ：i 乜。 无沦足i 卜种方式，当晤音信弓转变成ip 数据包进行传输时，郝有一个、 ! j _ 过枉，与传统的电话h 络4 i 刚的是， ipf h 话网络的寻址是采用t c p l i ，的寻 川州则与m 议，t 要仃两个力面： 1 地址解析，即完成ip 地址与网络节，电m a c 地址的映射，一一般有i 种t 方法： ( ! ) 广播 对共享媒体而言，一种简单的方法就是使用广播，如果某一个站点有目杯站， jl 的1 p 地址，但是没有其以太网地址，陔站点可以向共事媒体上的所有站点广 播一个请求，所有设备都会收到该消息，但只有该i p 地址的站点等作出响应， 将其以太网地址发送给源站点，这就是地址解忻协议( a r p ，a d d r e s sr e s 0 1l 儿l 。n i ) f o * - o c 0 1 ) ，它是t c p l p 协议组中的一个协议。 ( 2 ) 地址解析服务器 片j 于面向连接的网络，如a t m 网。 ( 3 ) 本地配置表 在简单旧络中，每一个端站，点都可以没瞢一个相应的第3 层与第2 层地址。 2 地址简化，有三种方案： ( 1 ) 动态主机配置协议( d i t c p ) 用以简化维护和管理i p 地址的工作，服务器可以按需为战备指定i p 地址。 ( 2 ) 域名系统( d n g ) 服务 就可 目标 使得用户不必知道目标站点的i p 地址，而使用易于记忆的命名方法，d x s 器可按照主机名域名的格式解析i p 地址，d n s 提供i p 地址后，端站点 以直接相互通信了。 从交换机到i p 主机地址的拨号数字转换由拨号规则映射功能完成，系统把 电话号码映射为目标i p 地址，建立连接后，对于用户而- f i ，网络就是透明 2 2 l p 电话的关键技术 、心川数据转换 支持多种i g 音编码并法，包括【n 一 i c 7 1 1 、g s m 以及v o x w a ier t 2 1 等。 包解渊为沿占。 _ _ - 、语音压缩 将浯音调制成数掘包或将数| i ! ： 采崩数字信号处理器( d s p ) 硬件语音压缩。o s p ( d i 9 1 乙。l ls l g n a lp f o c e s s ) 数字信号处理技术 1 3 ： d s p 技术主要解决语音压缩速率问题。先进的数横转换技术和压缩辩 法是缩短通活延迟、防止网络拥挤低效和音质失真的最重要技术。大部分 l 哥阀关鄙支持几种压缩方案，如( ；7 2 3 1 和g 7 2 9 a 方案。多种选择可以他 j | ，、选择压缩方案以满足用户特定网络环境和性能的需要。对幽瓯、电信联删 , j i i l t i 爪缩方式的支持最终将有助于厂家的设备与其竞争刈手的设符一起运行。另方 向，用压缩方式可以提供重要的性能优势。 三、a m ( k c c o u n t j n gm a n a g e r ) ：a 月j 来解决1 赞和呼叫控制问题。 四、关守( o a t e k e e p e r ) 6 a t e k e e p e r 解决整个网络的管理协调问题。其功能包括：地址翻泽、 搜索路由、用户鉴定、漫游、替宽控制、区域维护、呼叫管理等 1 2 。 带宽管理 关守可配胃用于限定自己管理区域内所容许的话务流量，当所用带宽达到姗 定的极限时，关i r 将向新的呼叫方发送线路忙信号，以确保原有呼叫i f 常通汛i 。 用户鉴别 借助关守，管理者( i t s p ) 可具体安排可使用关守业务的用户，关守可对使川 关守服务器的终端进行鉴别。只有经过鉴别的用户彳可使用关守业务。 呼叫管理 呼叫管理包括区域内呼叫管理和区域间呼叫管理，在区域内进行呼叫，父。，) 仃一个称为区：域( z o n e ) 的管理概念，发自基于h ： 1 3 标准的设备的区域呼叫被 接通到同一网关区域内的f f3 2 3 设备上。用网关进行区问呼叫时可以使用这样 种机捌：它是id z o n e c o i 1 形式的小id 。这个机制用于网关区域内部域网 父k 域之问的呼叫。使川这个机制，堆于 | 3 1 ： f 口：准的呼叫- j 以通到任何l j 3 2 3 7 毖戡1 上小考f 譬它的j 列! 域。 地址分辨 旮1p 蚓t 一添加语音兼容原_ ：i p 刚的i j 址f l $ 4 ，即动态主机眦目1 办议( d i i ( p 1 和域名系统( d x s ) ，动念、e 机配胃协议简化了维护和管理1 l 地址的1 j 作，j 以 j k 需为波备指定i p 地址。域名系统使用户小必知道目 ，下站，点的l ，地址，可 以按照这样的格式解析i p 地址。 关i ) ：提供可扩展的拨号计划映射。可将它用于找出呼叫需终接的罐佳”天或 终端，通过关守进行呼叫时，网关向关守显示曰的地号码，关守根掘前缀及k 域 确定终接呼叫的远程区域。关：r 将通过关守上的d n s 或静态配置确定远程区域， 并与这远程区域通信以确定终接呼叫的1 日应网关。 | 己帐 丰叫方通过g a t e k e e p e r 进行呼叫时， g aze k e e p e r 将把恢次呼叫的i 午细i d 求保存在g a t e k e e p e r 的服务器内，i t 录信息包括主叫力、被叫力+ 、【1 f 叫f 始、 终止问及所用带宽等。 j l 、传输部分( i p 协议) 语音包经网关后转换成i p 包，在i p 嗣上传输是基于用户数掘报( u d p ) 协 议， f i ) p 协议是面向无连接的，因为语音传输是一种实时传输业务，语音质量的 测试标准之一是延迟f l , 寸l n j ，却可以容忍丢失少量的语音色。 六、儿3 2 3 标准 1 2 n 3 2 3 是i t u t ( 固际电信联盟) 开发的召开多媒体会议的标准。 1 t u t 丌发出h 3 2 3 是要晓明一个多媒体终端在一个不保证服务质量的数据 包网络上是如何运行的简言之，就是如何在局域网、i n t r a n e t 或 i n t e r n e t 上召丌会议的。h 3 2 3 标准包括音频传输、数据会议、多路复用 和反向多路复用以及控制等领域。h 3 2 3 将u d p ( u s e rd a t a g r a m p r o t o c o i 用户数据报协议) 用于音频视频媒体，将t c p 用于数据。u d p 没有t c p 那 么t 可靠，但提供较少的等待刚f h ，使它与音频和视频流完全匹配。h 、 ! ：j 依靠u d p 进行运输，并依靠实时传输协议( r i p ) 柬处理音频和视频应用。 在1 t 3 2 3 之前，国际电信联盟( 1 。l l t ) 的电信标准挪和要求基r f ，】； 准的会汶系统公司所采纳的标准均依赖j i 比3 2 0 ，大多数与| i 3 2 0 兼容的系统 j l 垃舟 s o nb r i ( b a s i cr a t elr t ( 2 f f a c e ，甚本速率接口) 线路上工作，允 7 t ：6 4 k b p s 成12 8 k b p s 的传输速率。公司必须用j s i ) z 连接来补允现有的网络基础设施。 i i 3 2 3 作为个更强大的朽i 准呵以让公司在现有的嗍络连接【i 安装多媒 f l 、应用软件t 。在1n l e f i e t1 扩腱网络虽然带柬额外的收获，担关键的推动技术 足简印的内部设置程序，它可以在现有的基础设施上建立起一个多媒体网络。 i7 r u t 丌发