2012年網(wǎng)絡(luò)管理員教程之IP Phone

　　IP Phone

　　1.IP Phone 簡介

　　隨著因特網(wǎng)的日益擴大，基于 IP 技術(shù)的各種應(yīng)用迅速發(fā)展。其中 IP Phone 就是近幾年興起的、極具挑戰(zhàn)性的實用技術(shù)。IP Phone 也稱為網(wǎng)絡(luò)電話、IP 電話、VoIP、Internet Telephone等，它是建立在因特網(wǎng)基礎(chǔ)上的新型數(shù)字化傳輸技術(shù)，是 IP 網(wǎng)上通過 TCP/IP 協(xié)議實現(xiàn)的一種電話應(yīng)用。IP Phone 最早的產(chǎn)品可以追溯到 1995 年，當(dāng)時開發(fā)商們推出了一些基于計算機平臺的軟件產(chǎn)品。如 Vocaltec 的 IP Phone(即 Internet Phone)、Netspeak 公司的 Web Phone，以及后來 Netscape 的 Cooltalk 等。IP Phone 可以在因特網(wǎng)上實現(xiàn)實時的語音傳輸服務(wù)，和傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)相比，它具有巨大的優(yōu)勢和廣闊的市場前景，現(xiàn)在，IP Phone 不僅可以提供 PC-to-PC的實時語音通信，而且可以提供 PC-to=Phone、Phone-to-Phone 的實時語音通信，并在此基礎(chǔ)之上還可以實現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)合一的實時多媒體通信。和傳統(tǒng)的 PSTN 相比，IP Phone 具有以下優(yōu)點：

　　(1)能夠更加高效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。IP Phone 采用了先進的數(shù)字信號處理技術(shù)，可以將64kbps(bit/s)的話音信號壓縮成 8kbps 或更低碼率的數(shù)據(jù)流，能夠在同一條線路上傳輸比采用模擬技術(shù)時更多的呼叫，而且 IP Phone 采用的是分組交換技術(shù)，可以實現(xiàn)信道的統(tǒng)計復(fù)用，使得網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率更高。

　　(2)可以提供更為廉價的服務(wù)。由于 IP phone 是以數(shù)字形式作為傳輸媒體，所以占用資源小，成本很低，價格便宜�，F(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有一些電信運營商開始提供 IP Phone 服務(wù)，價格可以比傳統(tǒng)的電話低 40%~70%。

　　(3)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有更大的兼容性。IP Phone 不僅包含傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)，還涵蓋了其他一些多媒體實時通信業(yè)務(wù)，同時還提供了許多方便的增值業(yè)務(wù)，如呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等候、呼叫阻塞、主叫號碼顯示等。

　　(4)符合三網(wǎng)合一的發(fā)展方向。IP 技術(shù)是通信領(lǐng)域的新潮流，它符合未來三網(wǎng)合一(電話網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng))的發(fā)展方向，因而其市場潛力十分可觀。

　　2.IP Phone 的基本原理

　　IP電話系統(tǒng)把來處普通電話的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機可連入因特網(wǎng)的傳送的數(shù)據(jù)包，同時也將收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成聲音的模擬電信號。IP電話系統(tǒng)是由一系列組件構(gòu)成的，其中包括：終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守、網(wǎng)管服務(wù)器、計費服務(wù)器等。因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)提供因特網(wǎng)和電話網(wǎng)之間的接口，用戶通過PSTN本地環(huán)路連接到因特網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并壓縮打包，成為可以在因特網(wǎng)上傳輸?shù)姆纸M語音信號，然后通過因特網(wǎng)傳送到被叫用戶的網(wǎng)關(guān)端，由被叫端的網(wǎng)關(guān)進行分組數(shù)據(jù)的解包、解壓和解碼，還原為可被識別的模擬語音信號，再通過 PSTN 傳到被叫方的終端。這樣，就完成了一個完整的電話到電話的 IP 電話的通信過程。

　　(1)終端(Terminal)：IP 電話的終端可以有多種類型，其中包括傳統(tǒng)的語音電話、ISDN終端、PC,也可以是集語音、數(shù)據(jù)和圖像于一體的多媒體業(yè)務(wù)終端。由于不同種類的終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)源結(jié)構(gòu)是不同的，要在同一個網(wǎng)絡(luò)上傳輸，這就要由網(wǎng)關(guān)或者是通過一個適配器進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成統(tǒng)一的 IP 數(shù)據(jù)包。未來終端的發(fā)展趨勢應(yīng)當(dāng)是標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格的統(tǒng)一的，這樣可以減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換帶來的開銷。

　　(2)網(wǎng)關(guān)(Gatekeeper)：網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)提供 IP 網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的 PSTN 接口，從而提供廉價的長途通信業(yè)務(wù)。網(wǎng)關(guān)可以支持多種電話線路，包括模擬電話線、數(shù)字中繼線和 PBX 連接線路，并提供語音編碼壓縮、呼叫控制、信令轉(zhuǎn)換、動態(tài)路由計算等功能。

　　(3)關(guān)守(Gatekeeper)：關(guān)守實際上是IP電話網(wǎng)的智能集線器，是整個系統(tǒng)的服務(wù)平臺，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、配置和維護。關(guān)守提供的功能有撥號方案管理、安全性管理、集中服務(wù)管理、數(shù)據(jù)庫管理和備份、網(wǎng)絡(luò)管理等。

　　(4)管理服務(wù)器：管理服務(wù)器是為網(wǎng)絡(luò)管理人員提供的管理工具，可以實現(xiàn)對 IP 電話網(wǎng)絡(luò)體系中各種組件的管理工作。管理服務(wù)器提供良好的用戶界面，使網(wǎng)管人員可以方便地控制所有的系統(tǒng)組件，包括網(wǎng)關(guān)、關(guān)守等。管理服務(wù)器的功能包括設(shè)備的控制及配置、數(shù)據(jù)配給、撥號方案管理及負(fù)載均衡、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。

　　(5)計費服務(wù)器：計費服務(wù)器的功能是對用戶的呼叫進行費用計算，并提供相應(yīng)的單據(jù)和統(tǒng)計報表。計費服務(wù)器可以由 IP 電話的制造商提供，也可以由第三方廠商制作，前提是 IP制造商開放其軟件的數(shù)據(jù)接口。

　　3.IP Phone 的關(guān)鍵技術(shù)

　　對于因特網(wǎng)這樣的無連接數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是沒有業(yè)務(wù)質(zhì)量保障的，必然會存在分組丟失、失序到達(dá)和時延抖動的情況。這時，就必須采取特殊的步驟來保障一定的業(yè)務(wù)質(zhì)量。例如，高層協(xié)議 TCP 提供了流控和差錯恢復(fù)，但會產(chǎn)生顯著的時延和時延抖動，因而在此環(huán)境中，TCP就不可用作第三層協(xié)議。基于多媒體數(shù)據(jù)與一般計算機數(shù)據(jù)不同，它能容忍一定程度的差錯，而不會明顯地影響通話或圖像質(zhì)量。因此，多媒體數(shù)據(jù)傳輸都采用 UDP 傳輸協(xié)議。由于 UDP只是提供了一個基本的傳輸手段，而多媒體傳輸應(yīng)用需要多媒體編碼類型、同步時標(biāo)、分組序列號等參數(shù)，以及一定程度的業(yè)務(wù)質(zhì)量保障，因而提出了實時傳輸協(xié)議 RTP 和實時傳輸控制協(xié)議 RTCP.主要的技術(shù)分 5 類：

　　(1)信令技術(shù)，包括ITU-T H.323和IETF會話初始化協(xié)議SIP[4](Session Initiation Protocol)兩套標(biāo)準(zhǔn)體系，還涉及到進行實時同步連續(xù)媒體流傳輸控制的實時流協(xié)議 TRSP.

　　(2)媒體編碼技術(shù)，如以碼本激勵線性預(yù)測原理為基礎(chǔ)的 G.729\G.723(G723.1)話音壓縮編碼技術(shù)。以 G.729 為例，它可將經(jīng)過采樣的 64kbps 話音以幾乎不失真的質(zhì)量壓縮至 8kbps.話音壓縮編碼技術(shù)是 IP 電話技術(shù)的一個重要組成部分。圖像編碼方面的 IP 網(wǎng)絡(luò)會議系統(tǒng)采用的 H.261(活動圖像編碼)和 H.263(低速率活動圖像編碼)。

　　(3)媒體實時傳輸技術(shù)，主要采用實時傳輸協(xié)議 RTP.RTP 為端到端的實時數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。TRP 位于 UDP 之上，它們共同完成傳輸層的功能。RTP 本身并不向被傳數(shù)據(jù)提供時間和質(zhì)量上的保證，它既不保證傳輸?shù)目煽啃�，也不保證下層網(wǎng)絡(luò)是可靠的，而是依靠下層網(wǎng)絡(luò)提供此功能。它主要用于媒體點播與交互式通信。RTCP 是管理傳輸質(zhì)量和提供 QoS(服務(wù)質(zhì)量)信息的實時控制協(xié)議，主要監(jiān)視時延和帶寬。一旦所傳送的多媒信息流的帶寬發(fā)生變化，則通知發(fā)送方，改變符號識別碼和編碼參數(shù)。

　　(4)業(yè)務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)，采用資源預(yù)留協(xié)議 RSVP 利用于業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)控的實時傳輸控制協(xié)議 RTCP 來避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，保障通話質(zhì)量。

　　(5)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，主要是用 TCP 和 UDP.在 I 網(wǎng)上傳輸層有兩個并列的協(xié)議：TCP和 UDP.TCP 是面向連接的，它提供高可靠性服務(wù);UDP 是無連接的，它提供高效率的服務(wù)。高可靠性的 TCP 用于一次要交換傳輸大量報文的情況，高效率的 UDP 用于一次交換少量的報文或交換實時性要求較高的信息。

　　此外還涉及到分組重建技術(shù)和時延抖動平滑技術(shù)、動態(tài)路由平衡傳輸技術(shù)、網(wǎng)關(guān)互聯(lián)技術(shù)(包括媒體互通和控制信令互通)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)以及安全認(rèn)證和計費技術(shù)等。

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