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[摘要] 本文简单介绍了VOIP技术基本原理及在大客户通信的应用情况，阐述了VOIP协议及传输过程，分析了某集团大客户语音通讯需求及网络现状，利用VOIP技术设计了连接集团大客户语音内网、PSTN网的语音网络平台。
[关键词] VOIP原理 语音网络 设计 应用
引言
某集团大客户，2003年已建成覆盖全市各区县、直属单位完备的网络平台，主要是采用基于SDH链路技术进行组网，实现了数据、语音、视频三位一体的综合业务平台；由于综合接入设备老化，语音、数据、视频通信已无法满足信息化建设的需要，因此决定才用基于ＩＰ技术的光线网络对该集团客户进行电路提速改造，由于传送网络改为ＩＰ技术的光线网络，VOIP语音技术已经成熟，所以我们对原有采用２Ｍ电路ＰＢＸ语音交换机改造采用VOIP语音解决方案。
1.VOIP基本原理
VoIP(Voice over IP) 是通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包,经过IP 网络把数据包传输到接收地,再把这些语音数据包串起来,经过解码解压处理后,恢复成原来的语音信号,从而达到由IP 网络传送语音的目的。
1.1 VoIP的基本传输过程
传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s。而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。
为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能的设备组成，这一设备通过一个IP网络连接。VoIP的传输过程分为语音-数据转换、原数据到IP转换 、 传送 、IP包-数据的转换 、数字语音转换为模拟语音这几个阶段。
语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。整个过程如图1所示。
1.2 VOIP协议介绍
VoIP网络包括H.323、SIP、MGCP、MeGaCo／H.248多种语音信令，这些信令间存在竞争关系。
H.323：由ITU-T制定，它定义了无QoS保证在Internet或其他分组网络上进行多媒体通信的协议和规程。H.323是一个协议族，包括H.225、H.245、H.450系列、T.120系列、H.235、H.261、G.711、G.723、G.729等。H.323结构体系由H.323终端、网关、关守和多点控制单元MCU组成。
SIP：IETF提出的基于文本的应用层控制协议，能建立、调整和终止多媒体的呼叫和会话，协议简单，易于实现。
MGCP：IETF提出是媒体网关和媒体网关控制器之间的协议，它针对H.323在VoIP上应用的缺点进行了改进。
MeGaCo／H.248：IETF、ITU-T制定的媒体网关控制协议，用于媒体网关控制器和媒体网关之间的通信。MeGaCo／H.248将逐步取代MGCP。
目前由于H.323协议较成熟，国内多采用H.323协议，但其支持IP业务的能力弱，在灵活性、可扩展性上都存在缺陷。SIP简单灵活，与IP结合紧密，业务能力强，但其协议不够完善，厂商间的互通性差，实际应用少。业界多数厂商仍然推荐采用基于H.323协议体系的VoIP解决方案。
1.3 VOIP网络语音通信与传统语音通讯技术相比的优势
IP电话（VoIP），能够承载更多的业务，更为有效地利用带宽和设备，降低了电话网传送的费用，节省了综合的话音和数据网络费用，而且可以提高来自各种增值新业务的费用，这对于运营商和用户来说是非常有吸引力的。
2.某集团大客户VOIP语音方案
2.1某集团大客户通信网现状
某集团大客户通信网络主要是采用基于SDH链路技术进行组网，实现了数据、语音、视频三位一体的综合业务平台；只能提供窄带功能，传输资源效率低下，设备开销较大，运营费用较高，并且综合接入设备老化，语音、数据、视频通信已无法满足信息化建设的需要。
2.2大客户通信网络改造方案
为了适应集团客户信息化建设需要，解决TDM数字电路由于带宽低，设备老化、故障多，光线资源利用低的问题，基于“网络的高带宽、网络的安全性网络的易扩展、网络的实用性、设备的兼容性”考虑，为集团客户提供了基于ＩＰ技术的光线网络为通路的语音、数据、视频多媒体解决方案。改造后通信网结构图如下：
2.3 IP承载网
作为 VOIP通讯的基础是IP网络，因此IP网络方案结合语音、数据、视频会议统一进行的；IP网络组网方案如下：市局采用华为S6506-POE交换机作为核心交换，采用6台华为S3952-EI交换机作为汇聚层交换机，采用双路由1000M光线上联至核心交换机，接入交换机采用华为S3952-EI、S2403H-HI、S2008H-HI（具备有光口，便于网络升级）交换机通过100M光猫与汇聚交换机相连；
6个县分局各采用1台华为S3952-EI交换机作为汇聚层交换通过100M光猫双路由与核心交换机相连，各接入交换机采用华为S3952-EI、S2403H-HI、S2008H-HI交换机通过100M光猫与汇聚交换机相连。
为了确保IP网络上语音、数据业务等通信独立可靠性，我们对交换机进行vlan划分，语音为vlan为vlan1000数据业务为vlan2000，并启用QOS保证协议。
2.4 VOIP语音方案
本次工程采用是华为公司生产的SoftCo9500 IP语音交换机和IAD132E-T IA替代综合复用设备，SoftCo9500 IP语音交换机是华为企业通信产品及解决方案的核心交换控制设备，可以与接入网关IAD、IP终端、PC软终端等混合组网，因此终端类型可以支持模拟电话、IP电话、视频电话、软终端；信令协议支持PRI、NO.7（ISUP/TUP）、N0.1、Q.SIG 、SIP、H.248、H.323； 编解码格式 G.711/G.723/G.729。
在市局采用SoftCo9500设备建设一套统一通信系统，系统内部相当于一个局域网，局域网内部通过内部IP网络连接到SoftCo9500系统内进行IP语音通信，部署2台SoftCo9500，采用10条E1链路通过SS7连接至PSTN网络实现内部IP语音网络与PSTN公网的无缝链接，其他所有的用户都通过IAD注册到SoftCo上。县级和市局分局的传统PBX，用8条E1通过CNO1和2台SoftCo9500对接。主控板是互为备份的，电源也都有一个备份模块。
2.4.1用户的分配
市区的用户注册到SoftCo9500 A上，其他县市用户注册到SoftCo9500 B上，实现设备的有效分担。
2.4.2信令的分配
2台SoftCo9500之间通过内部IP网络采用sip协议虚拟中继相连，IAD采用sip协议注册到SoftCo，每台SoftCo9500上承载5路E1的SS7与PSTN对接，SoftCo9500 A承载3路CNO1（和传统PBX对接，包括、QY分局和WX分局 MZ分局各1条、）。SoftCo9500 B承载3路CNO1（和传统PBX对接，包括WZ分局、BA分局、XW分局各1条，市局2条）。
2.5节点带宽计算
由于节点之间采用IP专网作为语音承载网，因此需要对各节点的承载网出口带宽需求进行计算。VOIP语音带宽计算公式如下：
带宽＝包长度×每秒包数
＝包长度×（1/打包时长）
＝（Ethernet头＋IP头＋UDP头＋RTP头＋有效载荷）×（1/打包时长）
＝（208bit ＋160bit＋64bit＋96bit ＋有效载荷）×（1/打包时长）
＝（528bit＋（打包时长×每秒的比特数））×（1/打包时长）
＝( 528 / 打包时长 ) ＋ 每秒比特数
1.市局带宽计算
主要是市局用户和其它分局用户互拨时，媒体流占用带宽。
市局用户数 * 出局概率 * 编解码占用带宽 * 1.2(IP余量)
2.分局带宽计算
主要是分局用户和市局以及其他分局用户互拨，媒体流占用带宽。
分局用户数 * 出局概率 * 编解码占用带宽 * 1.2(IP余量)
基于目前用户的网络现状，完全可以满足VOIP通信的带宽要求。
备注：目前传真只支持G.711传真透传，故采用G.729或G.723，传真业务无法实现，所以本次工程采用G.711.
2.6拨号解决方案
2.6.1编号方式
系统内的VOIP用户与PSTN采用统一编号，PSTN编号7位PQXABCD;内部采用5位号码编号。5位号码为XABCD，X为每个分局的编号，ABCD为节点内用户内部短号。
编号计划表
节点 内部短号 对应PSTN编号 出局（PSTN）
A XABCD - XZZZZ PQXABCD - PQXZZZZ 0
B RABCD - XZZZZ PQRABCD - PQRZZZZ 0
2.6.2拨号方式
VOIP用户用户拨打PSTN时，公网号码前加拨0，对外显示七位PSTN号码；拨打本节点或不同节点VOIP用户直接拨5位号码, 与系统内PBX用户之间采用5位号码直接互拨。PSTN用户拨打节点内VOIP用户时，采用直接拨入方式。
为了方便号码路由管理，市局的SoftCo起到号码路由的作用。该设备上维护号码路由表，各个分节点之间的互拨均通过市局，由市局进行号码定位。后续用户扩容新的局点，只需要在市局添加一条号码路由项即可。
2.7 呼叫路由
1、VOIP用户之间呼叫
VOIP（IAD）用户-SOFT9500- VOIP（IAD）用户
2、VOIP用户与PSTN用户之间呼叫
VOIP（IAD）用户-SOFT9500 -PSTN 用户
3、VOIP用户与PBX用户之间呼叫
VOIP（IAD）用户-SOFT9500-PBX交换机-PBX用户
3.结束语
由于VoIP语音网络的运营成本低，价格低廉，并能够提供一些传统电话不具备的服务功能，所以该项服务已经开始逐步赢得了用户的认可；基于IP技术的光线网络voip语音解决方案，解决了大客户四级网设备设备老化、故障频发影响大客户基层办公的问题，为大客户提供一个高速、可靠的传输交换平台，提高了大客户信息化、现代化水平；同时为我们运用VOIP技术改造大客户语音网络提供了宝贵经验。
参考文献：
[1]《华为SoftCo IP语音综合交换机技术手册》.
作者简介
薛培延，工程师，现工作于中国联通焦作分公司网络管理中心。
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
[关键词] VOIP原理 语音网络 设计 应用
引言
某集团大客户，2003年已建成覆盖全市各区县、直属单位完备的网络平台，主要是采用基于SDH链路技术进行组网，实现了数据、语音、视频三位一体的综合业务平台；由于综合接入设备老化，语音、数据、视频通信已无法满足信息化建设的需要，因此决定才用基于ＩＰ技术的光线网络对该集团客户进行电路提速改造，由于传送网络改为ＩＰ技术的光线网络，VOIP语音技术已经成熟，所以我们对原有采用２Ｍ电路ＰＢＸ语音交换机改造采用VOIP语音解决方案。
1.VOIP基本原理
VoIP(Voice over IP) 是通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包,经过IP 网络把数据包传输到接收地,再把这些语音数据包串起来,经过解码解压处理后,恢复成原来的语音信号,从而达到由IP 网络传送语音的目的。
1.1 VoIP的基本传输过程
传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s。而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。
为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能的设备组成，这一设备通过一个IP网络连接。VoIP的传输过程分为语音-数据转换、原数据到IP转换 、 传送 、IP包-数据的转换 、数字语音转换为模拟语音这几个阶段。
语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。整个过程如图1所示。
1.2 VOIP协议介绍
VoIP网络包括H.323、SIP、MGCP、MeGaCo／H.248多种语音信令，这些信令间存在竞争关系。
H.323：由ITU-T制定，它定义了无QoS保证在Internet或其他分组网络上进行多媒体通信的协议和规程。H.323是一个协议族，包括H.225、H.245、H.450系列、T.120系列、H.235、H.261、G.711、G.723、G.729等。H.323结构体系由H.323终端、网关、关守和多点控制单元MCU组成。
SIP：IETF提出的基于文本的应用层控制协议，能建立、调整和终止多媒体的呼叫和会话，协议简单，易于实现。
MGCP：IETF提出是媒体网关和媒体网关控制器之间的协议，它针对H.323在VoIP上应用的缺点进行了改进。
MeGaCo／H.248：IETF、ITU-T制定的媒体网关控制协议，用于媒体网关控制器和媒体网关之间的通信。MeGaCo／H.248将逐步取代MGCP。
目前由于H.323协议较成熟，国内多采用H.323协议，但其支持IP业务的能力弱，在灵活性、可扩展性上都存在缺陷。SIP简单灵活，与IP结合紧密，业务能力强，但其协议不够完善，厂商间的互通性差，实际应用少。业界多数厂商仍然推荐采用基于H.323协议体系的VoIP解决方案。
1.3 VOIP网络语音通信与传统语音通讯技术相比的优势
IP电话（VoIP），能够承载更多的业务，更为有效地利用带宽和设备，降低了电话网传送的费用，节省了综合的话音和数据网络费用，而且可以提高来自各种增值新业务的费用，这对于运营商和用户来说是非常有吸引力的。
2.某集团大客户VOIP语音方案
2.1某集团大客户通信网现状
某集团大客户通信网络主要是采用基于SDH链路技术进行组网，实现了数据、语音、视频三位一体的综合业务平台；只能提供窄带功能，传输资源效率低下，设备开销较大，运营费用较高，并且综合接入设备老化，语音、数据、视频通信已无法满足信息化建设的需要。
2.2大客户通信网络改造方案
为了适应集团客户信息化建设需要，解决TDM数字电路由于带宽低，设备老化、故障多，光线资源利用低的问题，基于“网络的高带宽、网络的安全性网络的易扩展、网络的实用性、设备的兼容性”考虑，为集团客户提供了基于ＩＰ技术的光线网络为通路的语音、数据、视频多媒体解决方案。改造后通信网结构图如下：
2.3 IP承载网
作为 VOIP通讯的基础是IP网络，因此IP网络方案结合语音、数据、视频会议统一进行的；IP网络组网方案如下：市局采用华为S6506-POE交换机作为核心交换，采用6台华为S3952-EI交换机作为汇聚层交换机，采用双路由1000M光线上联至核心交换机，接入交换机采用华为S3952-EI、S2403H-HI、S2008H-HI（具备有光口，便于网络升级）交换机通过100M光猫与汇聚交换机相连；
6个县分局各采用1台华为S3952-EI交换机作为汇聚层交换通过100M光猫双路由与核心交换机相连，各接入交换机采用华为S3952-EI、S2403H-HI、S2008H-HI交换机通过100M光猫与汇聚交换机相连。
为了确保IP网络上语音、数据业务等通信独立可靠性，我们对交换机进行vlan划分，语音为vlan为vlan1000数据业务为vlan2000，并启用QOS保证协议。
2.4 VOIP语音方案
本次工程采用是华为公司生产的SoftCo9500 IP语音交换机和IAD132E-T IA替代综合复用设备，SoftCo9500 IP语音交换机是华为企业通信产品及解决方案的核心交换控制设备，可以与接入网关IAD、IP终端、PC软终端等混合组网，因此终端类型可以支持模拟电话、IP电话、视频电话、软终端；信令协议支持PRI、NO.7（ISUP/TUP）、N0.1、Q.SIG 、SIP、H.248、H.323； 编解码格式 G.711/G.723/G.729。
在市局采用SoftCo9500设备建设一套统一通信系统，系统内部相当于一个局域网，局域网内部通过内部IP网络连接到SoftCo9500系统内进行IP语音通信，部署2台SoftCo9500，采用10条E1链路通过SS7连接至PSTN网络实现内部IP语音网络与PSTN公网的无缝链接，其他所有的用户都通过IAD注册到SoftCo上。县级和市局分局的传统PBX，用8条E1通过CNO1和2台SoftCo9500对接。主控板是互为备份的，电源也都有一个备份模块。
2.4.1用户的分配
市区的用户注册到SoftCo9500 A上，其他县市用户注册到SoftCo9500 B上，实现设备的有效分担。
2.4.2信令的分配
2台SoftCo9500之间通过内部IP网络采用sip协议虚拟中继相连，IAD采用sip协议注册到SoftCo，每台SoftCo9500上承载5路E1的SS7与PSTN对接，SoftCo9500 A承载3路CNO1（和传统PBX对接，包括、QY分局和WX分局 MZ分局各1条、）。SoftCo9500 B承载3路CNO1（和传统PBX对接，包括WZ分局、BA分局、XW分局各1条，市局2条）。
2.5节点带宽计算
由于节点之间采用IP专网作为语音承载网，因此需要对各节点的承载网出口带宽需求进行计算。VOIP语音带宽计算公式如下：
带宽＝包长度×每秒包数
＝包长度×（1/打包时长）
＝（Ethernet头＋IP头＋UDP头＋RTP头＋有效载荷）×（1/打包时长）
＝（208bit ＋160bit＋64bit＋96bit ＋有效载荷）×（1/打包时长）
＝（528bit＋（打包时长×每秒的比特数））×（1/打包时长）
＝( 528 / 打包时长 ) ＋ 每秒比特数
1.市局带宽计算
主要是市局用户和其它分局用户互拨时，媒体流占用带宽。
市局用户数 * 出局概率 * 编解码占用带宽 * 1.2(IP余量)
2.分局带宽计算
主要是分局用户和市局以及其他分局用户互拨，媒体流占用带宽。
分局用户数 * 出局概率 * 编解码占用带宽 * 1.2(IP余量)
基于目前用户的网络现状，完全可以满足VOIP通信的带宽要求。
备注：目前传真只支持G.711传真透传，故采用G.729或G.723，传真业务无法实现，所以本次工程采用G.711.
2.6拨号解决方案
2.6.1编号方式
系统内的VOIP用户与PSTN采用统一编号，PSTN编号7位PQXABCD;内部采用5位号码编号。5位号码为XABCD，X为每个分局的编号，ABCD为节点内用户内部短号。
编号计划表
节点 内部短号 对应PSTN编号 出局（PSTN）
A XABCD - XZZZZ PQXABCD - PQXZZZZ 0
B RABCD - XZZZZ PQRABCD - PQRZZZZ 0
2.6.2拨号方式
VOIP用户用户拨打PSTN时，公网号码前加拨0，对外显示七位PSTN号码；拨打本节点或不同节点VOIP用户直接拨5位号码, 与系统内PBX用户之间采用5位号码直接互拨。PSTN用户拨打节点内VOIP用户时，采用直接拨入方式。
为了方便号码路由管理，市局的SoftCo起到号码路由的作用。该设备上维护号码路由表，各个分节点之间的互拨均通过市局，由市局进行号码定位。后续用户扩容新的局点，只需要在市局添加一条号码路由项即可。
2.7 呼叫路由
1、VOIP用户之间呼叫
VOIP（IAD）用户-SOFT9500- VOIP（IAD）用户
2、VOIP用户与PSTN用户之间呼叫
VOIP（IAD）用户-SOFT9500 -PSTN 用户
3、VOIP用户与PBX用户之间呼叫
VOIP（IAD）用户-SOFT9500-PBX交换机-PBX用户
3.结束语
由于VoIP语音网络的运营成本低，价格低廉，并能够提供一些传统电话不具备的服务功能，所以该项服务已经开始逐步赢得了用户的认可；基于IP技术的光线网络voip语音解决方案，解决了大客户四级网设备设备老化、故障频发影响大客户基层办公的问题，为大客户提供一个高速、可靠的传输交换平台，提高了大客户信息化、现代化水平；同时为我们运用VOIP技术改造大客户语音网络提供了宝贵经验。
参考文献：
[1]《华为SoftCo IP语音综合交换机技术手册》.
作者简介
薛培延，工程师，现工作于中国联通焦作分公司网络管理中心。
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”