1、IP 电话技术,Internet发展原因,IP的简单性和健壮性，是Internet发展必备的基础；Internet是第一个世界级的、基于包交换的、上升到网络层互联的通信网。每一种先进的网络技术(路由算法，网络结构的规划与设计，分布计算等)都可在国际互联网得到大规模的试验和应用。,IP电话产生的背景Internet发展原因,Internet近年来发展迅速，成为第二大国际通信网络。一方面，用户容量增长迅速、网络覆盖范围不断扩大、网络渗透的密度与深度不断加大、网络业务不断繁荣发展；另一方面，网络本身传输容量不断扩大、网络技术不断得到创新与发展。,Internet发展迅速,IP电话产生的背景Inter
2、net发展迅速,由于Internet自身的诸多优势，当前Internet的应用也日益广泛。特别是目前骨干网和接入网的速率的不断增长，因而Internet上的业务正在从窄带走向带宽，非实时走向实时。,Internet应用广泛,IP电话产生的背景Internet应用广泛,一方面传统电话特别是长途电话的费用居高不下，另一方面网络技术、处理器技术的飞速发展，网络通信的速度的提高，通信费用的降低。巨大的市场需求促进了VOIP技术的高速发展。,IP电话的需求,VOIP (Voice Over IP 又称IP电话)通过对语音信号进行数字化编码、语音压缩，然后转换为IP数据包在IP网络上进行传输，从而达到在I
3、P网络上进行语音通信的目的。IP电话极大的改进了网络带宽的利用率，大大降低了通信的费用，它的广泛应用也促进了宽带多媒体应用的发展。,IP电话概念,IP电话概念,以8kHz采样频率接收来自PSTN的模拟话音信号，通过PCM(Pulse Code Modulation)编码生成64kbps的数字流。,PCM,10110101 11010011 11001001 00100100 00111100 10010011 11100001 00100100 00111100 10010011 10110101 11010011 11001001 00100100 00111100 10010011 111
4、00001 00100100,如图所示，PCM流流入编码器(Codec)进行语音压缩并创建语音帧。各种语音压缩算法的性能不同。比如，G.729a算法的压缩率是8kbps，每帧有10ms长，可包含10个字节的“通话”，算法延时有15ms。,语音压缩,011000111010110011100101100 11010 11010 10010 01001,PCM流,语音帧,CODEC,从CODEC流出的语音帧，进行下面的分组化：RTP(实时传输协议)封装：多个语音帧封装在一个数据包内，再加上12个字节的 RTP头而形成RTP包，RTP头部提供序列号和时戳。,语音打包(Packet Voice),UD
5、P/IP封装： 在RTP包外加上8个字节的UDP头部和20个字节的IP头部，形成IP包。,IP电话网总体框架,IP电话网总体框架主要由IP电话网关、IP承载网络、IP电话网络管理设备(网守、RADIUS服务器、结算中心、网管等)以及传统SCN接入部分组成。,IP电话网总体框架,IP电话网总体框架,IP电话网总体框架,IP电话网总体框架,IP承载网络：用于传送IP电话的承载网，它可以是公网/专网。IP电话网关：完成对来自PSTN的语音业务流的编解码功能，并将压缩编码后的语音业务流打成包，通过IP承载网传给目的网关。IP电话网络的管理层面：主要由网守、用户数据库、结算系统组成，负责用户的接入认证、
6、地址解析、计费和结算等工作。传统电路交换网的接入部分：包括电话网、ISDN和数字移动通信网。,模拟语音通过网关数字化，语音分组可在帧中继、DDN、ATM、SDH、WDM、CATV等多种低层网络(公用/专用)上传输。 IP telephony over Intranet：目前许多机构已建有自己的IP网络(Intranet)，Intranet是有控制的网络环境，Intranet的各个子网间一般用专线连接，因此语音分组的选路简单，延时不明显。由于传输线路的租用费固定，所以IP电话业务与企业数据传输业务的叠加，可为企业节省额外的话费。IP telephony over Extranet：Extrane
7、t是一种称为企业Internet的网络，是IP VPN，它不同于无管理的Internet，是虚拟的Intranet。企业可在Extranet上获得足够的通信容量、安全性和高质量，因此在Extranet上搭载语音有很好的发展前景。IP telephony over Internet：虽然目前Internet的安全性和传输质量尚不能满足电信级IP 电话的业务需求，但是随着Internet骨干网的带宽增加，IPv6和H.323协议的推广应用，高带宽、高质、支持实时语音、数据、图像等多种业务的Internet将成为一个功能强大、经济的通信网络。,IP电话网总体框架,IP电话系统的参考模型,IP电话系统
8、的参考模型,IP电话系统的参考模型,参考点A：H.323终端或网关与最低级网守间的参考点，采用RAS协议，主要完成终端用户的地址解析，认证和计费信息的传送。 参考点B：H.323终端/网关与H.323终端/网关间的参考点，采用H.225和H.245协议，主要完成用户之间的呼叫建立、释放和语音流传送等功能。 参考点C：网关与电路交换网间的参考点，可采用ISUP、TUP、DSS1以及中国一号信令，完成至电路交换网的呼叫或接收来自电路交换网的呼叫。,IP电话系统的参考模型,参考点D：本级网守与上一级网守间的参考点，采用RAS协议，主要传送用户地址解析信息和结算信息。 参考点E：本级网守与本级计费/认
9、证中心间的参考点，采用RADIUS协议，向计费/认证中心传送计费采集信息和认证信息。 参考点F：下级结算中心与上级结算中心的参考点，完成计费信息的上报。,IP电话系统的参考模型,参考点G：顶级网守之间的参考点，采用H.323 Annex G，完成不同运营者IP电话网之间的互通、地址交换功能。 参考点H：网关与顶级网守之间的参考点，采用Q.931，完成国际呼叫的呼叫建立功能。,IP电话国内业务,原则上，我国IP电话业务应实现IP电话来、去话全覆盖。 IP电话路由应尽量遵守近端入IP网，远段端出IP网的原则。 IP电话业务应能够与现有的PSTN、ISDN、和GSM互通，接口信令优选No.7 ISU
10、P信令。,IP电话国际业务,我国IP电话国际业务均由顶级网守负责管理。开放IP电话国际业务有多种方案。如：在国外新建网关；与其它国家合作，利用他国已经建立的IP电话网络开放国际业务。,顶级网守,一级 网守,一级 网守,运营者A,对方国,IP电话业务类型,按照IP电话记帐方式，IP电话业务分为两种：记帐卡方式IP电话：用户在DTMF电话机、数字移动终端上进行电话呼叫，并把费用记在预定的帐号上。,卡类：A类(按月付费) B类(预先付费) C类(一次付费) 卡编号：我国IP电话记帐卡卡号长度为18位，格式如下：8986X1X2YZ1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z1189 电话业务标志86
11、中国国家代码X1X2 发行机构识别码，以区别不同IP电话运营者Y 业务类别码，Y=3为IP电话记帐卡业务；Z1 Z11 用户个人帐号，其中Z1Z3为地区识别码。,IP电话业务类型,记帐卡方式IP电话的拨号程序 1.用户拨打“179X1X2X3 ”； 2.选择提示语言：普通话按“1”，英语按“2”； 3.按录音提示拨卡号； 4.按录音提示进行密码操作：A)按提示要求输入密码。B)按录音提示拨打被叫用户号码：国内长途为0+长途区号+本地号码+#国际长途为00+对方国家代码+国内有效号码+# 5.查询余额(只适用于B类和C类用户)拨1； 6.修改密码；对B、C类用户：拨2，按录音提示输入新密码。对A
12、类用户：拨1，按录音提示输入新密码。 7.用户在输入信息过程中，发现输入错误，拨“*”后，此次输入内容无效，系统将重新提示用户输入，,IP电话业务类型,IP电话业务类型,主叫号码方式IP电话：用户在任何一部已经申请该业务的电话机(包括移动电话)上进行呼叫，并根据主叫号码进行计费。 主叫号码方式电话到电话的拨号程序1.用户拨打“179X1X2X3 ”；2.选择提示语言：普通话按“1”，英语按“2”；3.按录音提示拨被叫用户号码；4.当主叫用户完成拨号等待被叫应答时，可听到让主叫用户等待的录音通知。,IP电话业务类型,按照IP电话通话方式，IP电话业务有三种形式(基本应用模式)：PC机到PC机PC
13、机到电话：用户在任何一部PC机上进行电话呼叫，并把费用记在规定的帐号上(帐号可通过预付卡或主叫PC号识别的方式获得)。电话到电话,IP电话业务类型,PC用户编号PC号码格式可采用以下方法：1）为每个PC用户统一分配E.164的号码，即：长途区号+用户号码。2）直接利用PC用户的IP地址作为其编号，即：202.112.2.1 202112002001,IP电话的基本应用模式,1) PC-PC在PC机上配置双声道声卡，送、受话器以及IP电话软件。要求双方网络互通，主叫方通过软件呼叫另一方，即可进行通信，如图：,目前，用户使用的IP电话软件大致有五种：1) IPHone -带视频的PC-PC多媒体通
14、话软件。2) NetMeeting-带视频的PC-PC多媒体通话软件。3) IRIS Phone-带视频的PC-PC多媒体通话软件。 4) Video Voxphone-可多人通话并带视频的PC-PC、PC-电话的通话软件。 5) MediaRing Talk99-一种新型的PC-PC、PC-电话的通话软件。,2) PC-电话主叫用户通过PC接入IP电话网关，呼叫在PSTN网络中的另一方，如图：,IP电话的基本应用模式及组成结构,3)电话-电话通信双方都是公用电话网（PSTN）的用户，主叫方通过本地PSTN拨打IP电话网关（大部分情况是网关通过账号、密码进行身份认证）来呼叫异地PSTN网络中的
15、另一方。本方式应用最为普遍。如图：,IP电话的基本应用模式及组成结构,VOIP的工作原理,以电话-电话模式为例进行阐述。假设图中北京(010)用户1呼叫上海(021)用户2，工作流程如下：,IP电话的工作原理,(1) 用户1拨打当地IP电话网关1的特服号码(如179*)，一般情况下，IP电话网关1通过提示音提示用户1输入账号和密码进行身份认证，认证通过以后，网关将给出二次拨号音提示用户1输入需要拨打的电话号码，此时用户1输入“02168888888“； (2) IP电话网关可根据前缀识别国际和国内电话；根据国家代码识别哪个国家；根据长途区号识别哪个城市。本例中网关1识别到前缀“021“以后，通
16、过查找电话区号与IP地址的对应表把电话地址转换为IP地址；,IP电话的工作原理,IP电话业务接入码(特服号):我国电话业务接入码采用6位编码，具体格式： 179X1X2X3。电信17900联通17910吉通17920网通17930移动17951,(3) 网关1根据目的地IP地址通过自己所在路由器的路由表进行路由选择，获得一条到达IP网关2的路由，利用TCP报头封装IP数据包（包括用户2的电话号码等）发送，获取传输的可靠性；(4) IP网关2通过上海PSTN2网络呼出号码“68888888“，同时利用TCP封装IP包向用户1发送回铃音；,IP电话的工作原理,(5) 用户2摘机，双方通话。此时两个
17、网关间IP包的封装改为UDP，以保证传输的实时性。话音信号在发话端的网关进行编码、压缩后打成IP数据包，经由IP网络传送至受话端网关，网关进行解码，解压缩后还原成的语音通过受话端的PSTN送到受话人； (6) 通话完毕，双方挂机，网关传送挂机信号，PSTN拆线，整个通话过程结束。,IP电话的工作原理,IP电话网组成 网关,IP电话网除IP网外主要由6大类设备组成：网关、网守、受理终端、计费认证中心、结算中心和网管。 IP电话网关IP电话网关跨接在电路交换网和IP网之间的设备，主要功能：(1)完成PSTN、ISDN、PLMN侧的呼叫建立和释放，以及IP网络侧的呼叫建立和释放。(2)完成语音编码和
18、打包、回声消除、静音检测并提供收端缓存等功能。(3)完成语音编码方式的转换和信令协议的转换。,IP电话网组成网关,(4)能在通话开始时采集计费信息，并在通话结束时或定期向计费/认证中心传送计费信息。 (5)能够自动识别语音、传真业务。 (6)实现H.323、H.225、H.245、RTP、RTCP、ISUP、TUP、DSS1、中国一号等协议。 (7)能够支持多种语音编码，包括G.711、G.723.1、G.729等。 (8)提供用户交互信息和查询。 (9)具有与网管设备的接口，完成配置、统计、故障查询、告警等功能。 (10)具有外同步接口，与现有同步网连接。,IP电话网组成网守,IP电话网守I
19、P电话网中的网守位于IP网内，它的主要功能为： (1)地址解析：网守根据用户拨打的号码，寻找被叫用户所在网关。 (2)支持H.323、H.225、H.245、RADIUS协议。 (3)与计费/认证中心交互计费和认证信息。 (4)带宽管理：网守可以控制允许同时接入到网络的H.323终点的数量。,IP电话网组成网守,(5)呼叫控制：网守可以支持直接端点呼叫信令方式(direct mode)网守转发呼叫信令方式(routed mode)。 (6)提供安全性管理 (7)提供路由管理 (8)QoS管理功能 (9)操作维护功能：网守应具有与网管设备的接口，完成配置、统计、故障查询、告警等功能。,IP电话网
20、组成网守,IP电话网组成网守,顶级网守的主要职责： (1)管理该运营者的一级网守。 (2)负责一级网守之间的地址解析和认证。 (3)负责不同运营者IP电话网之间的互通和地址交换。 (4)负责与国际呼叫的建立与拆除。,IP电话网组成网守,一级网守的主要职责：管理该一级网守所管辖的全部二级网守间的地址解析工作。二级网守的主要职责：负责所属区域内用户的地址解析和认证；向网关提供路由信息；完成PC到电话业务的呼叫建立、释放和计费信息的采集等。,IP电话网组成受理终端,受理终端 受理终端是营业受理点的营业员与计费/认证中心的接口，营业员通过受理终端完成用户帐号登记和注销的管理。受理终端还要负责网关设备的
21、登记和注销。受理终端与计费/认证中心以B/S模式工作。,网关设备登录流程 网关在运行初期通过受理终端向网守登记注册。,IP电话网组成受理终端,网关注销流程,IP电话网组成受理终端,用户登记流程用户申请IP电话业务，由受理终端负责录入用户信息，数据集中存放在RADIUS服务器的数据库。,IP电话网组成受理终端,用户注销流程,IP电话网组成受理终端,IP电话网组成计费/认证中心,计费/认证中心(RADIUS服务器)计费/认证中心负责接收计费采集点采集的用户计费信息，根据费率生成计费帐单，接受由网守发起的用户接入认证请求，对用户使用IP电话的权限进行认证并支持卡号用户的漫游认证。,IP电话网组成计费
22、/认证中心(接入认证),接入认证体系IP电话的接入认证体系包括三个部分：网关、网守和RADIUS服务器(如图)。二级计费认证中心只包含它对应的二级网守所辖区域的用户信息。一级计费认证中心应包含一级网守所辖区域全部用户的信息。对于单个运营者来说，顶级网守不参与用户的认证过程，用户的漫游认证由一级计费/认证中心完成。对于不同运营者经营的IP电话网，用户漫游认证也是如此。,IP电话网组成计费/认证中心(接入认证),IP电话网组成计费/认证中心(接入认证),参考点A：网关和二级网守之间的认证过程采用RAS消息。 参考点I：二级网守和二级计费/认证中心之间的认证过程采用RADIUS协议。 参考点J：二级
23、计费/认证中心和一级计费/认证中心之间采用RADIUS协议进行通信，解决不同二级网守之间的用户的漫游认证。 参考点K：一级计费/认证中心之间采用RADIUS协议进行通信，解决不同一级网守所辖区域用户的漫游认证。 参考点L：一级计费/认证中心和其它运营者一级计费/认证中心之间采用RADIUS协议进行通信，解决跨运营者的用户的漫游认证。,IP电话网组成计费/认证中心(接入认证),参考点M：一级网守和一级计费/认证中心之间采用RADIUS协议进行通信。,IP电话网组成计费/认证中心(接入认证),接入认证与授权流程系统采用分散受理、集中管理的接入认证和授权管理体系。用户数据由各营业管理点录入，数据集中
24、存放在计费/认证中心(RADIUS服务器)的数据库中，用户的接入认证由各自的网关向网守请求，网守向相连的计费/认证中心进行用户认证。,IP电话网组成计费/认证中心(接入认证),利用计费中心进行接入认证的通信流程,地址解析流程接入认证和地址映射缓冲区 发端网关可以设定接入认证和地址映射表缓冲区，也可以不设定，如果设定有，则需要先利用缓冲区的数据进行接入认证和地址解析，失败时需再向网守发出接入认证和地址解析请求。网关可以一次性收集用户帐号、密码、被叫号码等，利用ARQ一次性进行接入认证和地址解析，也可以分两次进行。,IP电话网组成地址解析,IP电话网组成地址解析,IP电话网组成计费与结算,计费和结
25、算系统IP电话网的计费和结算系统由结算中心、计费中心、计费采集点组成。单个运营者的IP电话网的结算中心体系原则上采用两级结构，即顶级结算中心、一级结算中心，根据不同地区的业务需要也可增设二级结算中心。,IP电话网组成计费与结算,顶级结算中心 1）接受一级结算中心递交的漫游用户资费清单，并转至其开户地所在一级结算中心。 2）负责所辖各一级结算中心之间的资费结算。 3）完成与传统电话网的结算。 4）完成不同运营者之间的结算。 5）负责整网的国际业务结算。,IP电话网组成计费与结算,一级结算中心 1）一级结算中心负责对所辖各二级结算中心之间的资费结算。 2）将在本区发生的异地开户的漫游用户资费清单交
26、至顶级结算中心。 3）接收顶级结算中心转交的其它一级结算中心提供的本地区开户的漫游用户的异地资费清单。 4）完成与传统电话网的结算。,IP电话网组成计费与结算,二级结算中心 完成与传统电话网的结算。,IP电话网组成计费与结算,二级计费中心 1）二级计费中心接收计费采集点发送的用户使用IP电话的起始和终止时间等计费信息，生成原始记录数据（CDR Call Detail Record）,根据费率生成帐单。 2）对于记帐卡用户，二级计费中心还要根据用户帐号，将余额转换成用户使用IP电话的最大时长并送到计费采集点，以免用户透支。 3）二级计费中心还负责将本区发生的漫游用户资费清单交至二级结算中心。,I
27、P电话网组成计费与结算,一级计费中心 一级计费中心的功能同二级计费中心的功能。,IP电话网组成计费与结算,计费采集点 在“电话到电话”的情况下，计费采集点设在发端网关，在“PC到电话”的情况下，计费采集点设在相应的网守。计费采集点(主叫)负责采集用户使用IP电话的起始时间和终止时间等信息送给相应的计费中心。对于记帐卡用户，计费采集点还要接收相应计费中心送来的用户使用IP电话的最大时长，并实时监测用户的通话时间，以免用户透支。,IP电话网组成计费与结算,计费方式 IP电话实行对主叫计费。IP电话的费用包括普通电话网的使用费和IP电话网的使用费。 IP电话以时长(对普通用户)或流量(如对专线用户)
28、计费。 IP电话的费用=费率时长（或流量）对于费率，各运营商可根据实际需要，在不违反其它法规的前提下灵活调节。,IP电话网组成计费与结算,计费和结算流程（针对二级结构的结算系统）1）主叫号计费用户的计费流程在用户接入授权认证通过并开始通话时，由计费采集点启动计费计数器，在用户拆线或网络拆线时终止计费计数器，并将计费采集点采集的数据送到一级计费中心。由一级计费中心生成CDR，根据费率生成帐单，并汇总上交给一级结算中心。,IP电话网组成计费与结算,2）记帐卡用户的计费流程记帐卡用户要求实时计费，并能实时断线。对于有余额限制的情况，计费结算系统应具备计费监视功能。在用户接入授权认证通过后，一级计费中
29、心应从用户数据库(漫游用户应在其开户地计费中心查找)提取余额信息并折算成最大可通话时间传给计费采集点，计费采集点启动相应的定时器以免用户透支。开始通话时由计费采集点启动计费计数器，在用户拆线或网络拆线时终止计费计数器，由计费采集点将采集的数据送到一级计费中心，由一级计费中心生成CDR，,IP电话网组成计费与结算,一级计费中心根据费率生成用户帐单并扣除记帐卡用户的一定的余额。（对漫游用户应将帐单送到其开户地一级计费中心，由它负责扣除记帐卡用户的一定的余额），并汇总上交给一级结算中心。,IP电话网组成计费与结算,DRQ：退出请求 DCF：退出确认 电话主叫的计费结束指示的通信流程,IP电话网组成计
30、费与结算,计费结束指示流程,PC用户主叫的计费结束指示的通信流程,IP电话网组成计费与结算,计费内容 主叫号码方式的计费采集点到一级计费中心计费清单的主要内容。 记帐卡的计费采集点到一级计费中心计费清单的主要内容。 单个运营者内结算中心之间的结算信息 不同运营者之间的结算信息。,IP电话网组成计费与结算,IP电话网组成网管中心,网络管理 网管接口协议由于目前大部分与IP有关的设备只支持SNMP协议，网管接口选择SNMP协议。 网管接口信息模型网管中心和被管设备之间的网管信息模型采用一致的MIB库，详细内容参见H.341。 网络管理功能配置管理、性能管理、故障管理、安全管理、业务管理。,IP电话
31、的协议-H.323协议簇, H.323协议簇ITU-T 第16研究组 多媒体会议系统H.323是一个框架性协议，是由系列协议组成H.323是基于分组网的多媒体通信系统H.225.0分组多媒体通信系统的呼叫信令协议和媒体分组化H.245多媒体通信的控制协议G.711话音频率的脉冲编码调制G.723.1多媒体通信5.3/6.3kbps双速率语音编码器。H.323系统由终端、网关、多点控制单元(MCU)、网守等单元组成。,IP电话的协议-H.323协议栈,H.323协议栈,IP电话的协议-H.225.0协议,H.225.0协议 H.225.0协议主要有两大功能： (1)RAS信令功能：采用RAS消息
32、实现网关向网守的注册(Registration)、接入认证(Admission)和状态(Status)报告。 (2)呼叫信令功能：呼叫信令功能采用H.225.0呼叫信令在H.323端点之间建立连接，包括呼叫的建立和拆除等流程。,IP电话的协议-H.245协议,H.245协议 H.245协议主要功能：H.245控制信令用来传送终端到终端的控制消息，包括主从判别、能力交换、打开和关闭逻辑信道、模式参数请求、流控消息和通用命令与指令等。H.245控制信令信道建立于两个终端之间，或是一个终端与一个网守之间。,IP电话的协议- H.323电话系统的通信流程, IP电话系统的通信流程,采用RAS(H.32
33、3v3)协议和RADIUS协议，网关与SCN的接口信令以ISUP为例，介绍IP电话通信流程： 呼叫建立流程 电话到电话的呼叫建立流程 快速与非快速呼叫建立建议采用快速呼叫建立过程，对于无法做到的情况下，也可采用非快速建立方式，发送快速呼叫建立请求时，如果对方不支持快速呼叫，发端必须能够倒换成非快速连接。,1）快速连接的呼叫建立流程,IP电话的协议- H.323电话系统的通信流程,）非快速连接的呼叫建立流程,IP电话的协议- H.323电话系统的通信流程,PC到电话的快速呼叫建立流程PC到电话的呼叫建立需要经过网守。,IP电话的协议- H.323电话系统的通信流程,IAM：初始地址消息 ACM：
34、地址全消息 ANM：应答消息 PROG：进展消息,(4)接入认证、地址解析:如果网关1的地址映射缓冲区中无被叫号码，PC/网关1向网守请求用户接入认证和地址解析(参考点A)。网守把用户接入信息(用户名、口令、主叫号、被叫号等)送RADIUS服务器认证(参考点E)，必要时需向其它RADIUS服务器进行漫游认证(参考点F)；网守进行地址解析，必要时向上级网守请求地址解析(参考点D)。解析数据写入网关1的地址映射缓冲区，在接入认证和地址解析结果中还应包含记帐卡用户的余额和最大通话时长。ARQ: 接入请求ARJ：接入拒绝LRQ: 地址解析请求LCF：地址解析确认LRJ：地址解析拒绝,IP电话的协议-
35、H.323电话系统的通信流程,语音通信(通话)完成呼叫建立过程以后，A、B双方进入通话状态。在通信过程中，通过SCN发送端用户将语音不断传送到发送端网关，发送端网关对语音进行压缩、编码、打包，送入IP网，接收端网关接收来自IP网的语音包，拆包、解码，通过SCN网传送到接收方。在通话过程中，网关1和网关2之间相互发送RTCP包，以测试网络环境情况(如：网络丢包率、通断情况)。,IP电话的协议- H.323电话系统的通信流程,呼叫释放流程呼叫释放应采用互不控方式，分两种情况：1）主叫用户先挂机2）被叫用户先挂机,IP电话的协议- H.323电话系统的通信流程,IP电话的协议- H.323电话系统的
36、通信流程,主叫方发起的呼叫释放(拆线)流程,IP电话的协议- SIP协议, SIP协议(Session Initiation Protocol,RFC 2543) 是IETF提出的在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议。SIP可实现会话的发起、建立和释放，并支持单播、组播和移动性。动态调整和修改会话属性。SIP简单、灵活。SIP协议目前不够完善。,IP电话的协议- SIP网络体系,SIP网络体系SIP网络采用C/S工作方式，包含两类组件： 用户代理(User Agent UA)用户代理客户端(UAC)：负责发起SIP呼叫请求。用户代理服务器(UAS)：负责对呼叫请求做出响应。 网络服务器(
37、Network Server)：主要为用户代理提供注册、认证、鉴权、路由等服务。分为以下三种服务器。,IP电话的协议- SIP网络体系,代理服务器(Proxy Server或Proxy)：Proxy提供路由功能，负责将SIP用户请求和响应转发到相应的下一跳。(有状态的(stateful)、无状态的(stateless) 重定向服务器：提供地址解析服务，将SIP呼叫的目的地址映射成0个或多个新地址。 注册服务器：接受终端的Register请求，记录终端的SIP地址(SIP URL)和IP地址。 定位服务器(Location Server)：提供定位服务，帮助SIP重定向和代理服务器获得被叫方的可
38、能位置信息。,IP电话的协议- SIP网络体系,SIP服务器：需通过LDAP与定位服务器通信，为终端提供号码查询服务。通过Radius协议与Radius服务器通信，为终端进行认证、鉴权。通过XML实现对业务的计费。,IP电话的协议-SIP基本功能,SIP基本功能 用户定位(User location)：决定哪个终端系统参加通信。 用户能力(User capabilities)：决定通信所采用的媒体和媒体参数。 用户可用性(User availability)：决定被叫方是否愿意加入通信过程。 呼叫建立(Call setup)：振铃、主叫方和被叫方的连接和参数的建立。 呼叫处理(Call han
39、ding)：前转或终结呼叫。,IP电话的协议-SIP系统结构,IP电话的协议-SIP电话系统的通信流程,SIP电话系统的通信流程 SIP终端注册例：用户watson打开saturn.china-主机上SIP UA， SIP UA向本地注册服务器china-注册，注册流程如下： C-S：REGISTER sip:china- sip/2.0via:SIP/2.0/UDP saturn.china-From: sip:watsonchina-To: sip: watsonchina-Call-ID:7000saturn.china-CSeq:1 REGISTERContact:Expires:72
40、00,IP电话的协议-SIP电话系统的通信流程,SIP终端注销当SIP终端想注销此注册请求时，其余字段不变，只需将Request-URL，即注册服务器的地址置为空即可。,IP电话的协议-SIP电话系统的通信流程,SIP呼叫建立流程,IP电话的协议-SIP电话系统的通信流程,SIP呼叫释放流程,IP电话的协议- H.323协议与SIP协议比较, H.323协议和SIP协议比较 H.323优点：定义较完全，成熟，H.323v2支持快速呼叫建立。 H.323缺点：成本高，不适于组建大规模网络，不能与SS7集成，扩展性弱，且没有拥塞控制机制，不保证QoS。 SIP优点：协议简单、灵活，易增加新业务，扩
41、展性强，具备终端能力检测、在线检测、支持移动性、组播等能力，且采用文本格式，易理解。 SIP缺点：不够成熟。,IP电话的协议- H.248协议与MGCP协议, H.248协议(Megaco协议)和MGCP协议随着网络开放需求的增加，提出了将H.323网关分解的方案，即把传统的IP电话网关按功能分为负责呼叫控制的媒体网关控制器(MGC)和负责资源管理以及媒体处理的媒体网关(MG)两个部分。H.248协议和MGCP是MGC与MG之间的通信协议。H.248协议是ITU-T与IETF合作结果的新标准； MGCP协议也是由IETF的Megaco工作组制定。MGCP和H.248采用通信的集中控制理念，为典
42、型的主从模式协议，呼叫控制设备集中控制终端或网关的行为或动作，终端或网关几乎没有主动性。,IP电话的协议- H.248协议与MGCP协议,MGCP协议和MGCP协议解决方案有利于网关的互连，适合构建大规模网络，由于呼叫控制与媒体处理分离，使运营商可用多个厂家的设备来构建网络。与MGCP相比，H.248可支持更多类型的接入技术并支持终端的移动性，此外，H.248比MGCP所允许的规模更大，H.248协议通过增加许多Package的定义来对协议功能进行扩展，比MGCP更具灵活性。H.248协议与MGCP协议非常类似，二者存在竞争关系，MGCP相对于H.248协议，具有成熟性的优势，但最终可能被H.
43、248取代。,IP电话的性能要求时延要求,时延要求 呼叫建立时间呼叫建立时间包括：- 呼叫信令穿过IP网络的时间；- 与GK进行呼叫建立的时间；- 认证、目录服务等呼叫处理时间；- GW间呼叫建立时间。,IP电话的性能要求时延要求,呼叫建立时间计算方法：情况1：当认证和地址解析过程是分两步时，即认证通过后再进行地址解析时，呼叫建立时间等于：从网关发送包含认证信息的ARQ开始，至网关收到通过认证的ACF为止的间隔时间，加上从网关发送包含地址解析的ARQ开始，至主叫用户收到PROG为止的间隔时间。,IP电话的性能要求时延要求,呼叫建立时间计算方法：情况2：当认证和地址解析过程是同时进行时，呼叫建立
44、时间等于：网关发送包含认证和地址解析信息的ARQ至主叫用户收到PROG为止的间隔时间。要求呼叫时间在5秒以内（不包括PSTN段的呼叫建立时间）,IP电话的性能要求时延要求,语音传输时延造成语音传输时延的因素有：- 发端PSTN网络传输时延- 发端IP网关语音编码时延- IP网络传输时延- 收端IP网关语音解码时延- 收端PSTN网络传输时延- 为防止时延抖动设定缓冲区引起的时延,IP电话的性能要求时延要求,语音传输时延主要包括：IP网络传输时延：主要是IP包所经过的各路由器的处理时延、包排队时延。是可变的。网关处理时延：主要取决于网关所采用的语音编解码算法，以及防止抖动设置缓冲区的大小。一般目
45、前两侧网关处理时延都在120ms左右。ITU-T G.114建议：提出对于语音通信，单向的时延门限为400ms。体制：端到端的时延必须在400ms以内：IP网络传输时延在250ms以内，两侧网关处理时延之和150ms以内。,Delay,90 ms One-Way,IP电话的性能要求丢包率要求,丢包率要求 造成网络丢包的因素有：- 网络传输中丢包- 网络拥塞时网关设备主动丢包 测量网络丢包率需要分忙时和闲时两种情况。 体制：丢包率小于10%。,IP电话的性能要求语音质量要求,语音质量要求影响VoIP业务语音质量评分的主要因素有： - 同时通过网关的数据流量 - 采样和纠错技术 - 语音的延时 -
46、 IP包在网络上的丢失 - 语音数据包抖动 - 传统问题：话音输入输出设备质量、电平、噪声、回损和ECHO PATH 延迟（产生于GSM/PSTN段）；,IP电话的性能要求语音质量要求,目前对IP电话业务语音质量评分的评价主要有三种模型：MOS模型、PSQM模型和E模型。MOS模型(MOS Mean Opinion Score平均评价分)ITU-T P.830建议根据P.830建议的要求，特定的发话者与听话者在特定的环境下，通过收集测试者在各种不同情景下的主观感受，根据P.830的分析法则得出该语音的品质。,IP电话的性能要求语音质量要求,PSQM模型(Perceptual Speech Qu
47、ality Measurement) ITU-T P.861建议 PSQM仿真实验中主观判断话音编码器的质量，通过把编码后的信号和源信号进行比较，PSQM仍以MOS的5个级别作为评估结果。PSQM方法并未摆脱原始的人类主观评估，只是作了进一步的说明。,IP电话的性能要求语音质量要求,E模型ITU-T G.107建议主要思想是将话音信号传输过程中若干因素对话质的负面影响综合为参数，用以评估该话音呼叫的主观质量。的值越大，表明话音质量越好。模型的参数由下式确定： RoIsIdIeA Ro表示噪音带来的影响 Id表示由于时延造成的质量影响 A为预期值，用以补偿由于用户采用某些带来便捷接入的设备而导致
48、的话音质量的影响。,IP电话的性能要求语音质量要求,MOS级别标准级别 用户满意度 5(优) 很好，听的清楚，延迟很小，交流流畅。 4(良) 稍差，听的清楚，延迟小，交流欠缺顺畅，有点杂音 3(中) 还可以，听不太清楚，有一定延迟，可以交流。 2(差) 勉强， 听不太清，延迟较大，交流重复多次。 1(劣) 极差，听不懂，延迟大，交流不通畅。体制：要求话音质量在3.5级以上。,Network Problems,Voice Packets are generated at a constant rate while someone is speaking. There is essentially no gap between packets.,Jitter Removal,An adaptive jitter buffer in the receiving DSP is used to smooth the playout of packets arriving from a “jittery” network,This eliminates the jitter induced distortion that would have been heard by the listener,
