cisco VoIP.ppt

2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.1VoIP 2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.02IP Phone IP（Internet Protocol）电话是一种数字电话，是技）电话是一种数字电话，是技术创新的一种通信服务业务。术创新的一种通信服务业务。它把语音、压缩编码、打包分组、分配路由、存储交换、它把语音、压缩编码、打包分组、分配路由、存储交换、解包解压等交换处理在解包解压等交换处理在IP网或互联网上实现语音通信。网或互联网上实现语音通信。它促进了网络资源利用，降低语音业务成本。它促进了网络资源利用，降低语音业务成本。因此在全球范围内得到了迅速的发展，可以说是当仿世因此在全球范围内得到了迅速的发展，可以说是当仿世界上发展最快、普及最快的一门应用服务技术之一，也界上发展最快、普及最快的一门应用服务技术之一，也是计算机网络界关注的热点之一。是计算机网络界关注的热点之一。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.03IP电话迅速迅速发展的背景展的背景 从最初的从最初的Internet联应用到可以利普通电话实现联应用到可以利普通电话实现通话，通话，IP电话在短短的几年间得到了非常迅速的电话在短短的几年间得到了非常迅速的发展。发展。IP电话为什么会在这样短的时间里引起全电话为什么会在这样短的时间里引起全球电信界的关注，并且正在或将要对传统的通信球电信界的关注，并且正在或将要对传统的通信方式产生巨大的冲击？这除了方式产生巨大的冲击？这除了IP电话采用语音压电话采用语音压缩和统计复用技术节约宽带从而造成运营成本降缩和统计复用技术节约宽带从而造成运营成本降低外，还有以下两个原因。低外，还有以下两个原因。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.04第一，第一，电话业务历来都是各国管制最为严格的电话业务历来都是各国管制最为严格的业务，但对于业务，但对于IP电话各国大多采取宽容甚至是扶电话各国大多采取宽容甚至是扶植的态度。植的态度。第二，各国国际长途电话费存在着严重的不平第二，各国国际长途电话费存在着严重的不平衡性，且国际长途电话业务在很多国家都是垄断衡性，且国际长途电话业务在很多国家都是垄断经营的。这样，国际话费低的国家电信运营者可经营的。这样，国际话费低的国家电信运营者可以利用各国对以利用各国对IP电话的政策优惠，通过电话的政策优惠，通过IP电话向电话向国际话费高的国家渗透，直接或间接进入电信市国际话费高的国家渗透，直接或间接进入电信市场中尚未开放国家的国际长途业务经营领域场中尚未开放国家的国际长途业务经营领域。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.05IP电话在技在技术上大致上大致经历这样的几个的几个阶段段 1.技术突破期（技术突破期（1995-1996）IP电话最早是作为电话最早是作为Internet上的联机应用出现的，那时只要通放上的联机应用出现的，那时只要通放双方拥有同样的客户端应用软件就可以在双方拥有同样的客户端应用软件就可以在Internet上进行实时通话了，当然语音质量存上进行实时通话了，当然语音质量存在很多问题。在很多问题。2.发展期（发展期（1996-1999）逐渐地，电信公司开始）逐渐地，电信公司开始认识到利用认识到利用Internet实现语音业务的巨大潜在实现语音业务的巨大潜在市场，他们开始考虑如何将市场，他们开始考虑如何将Internet和已有的和已有的PSTN结合起来，从而更加广泛的普通电话用结合起来，从而更加广泛的普通电话用户提供业务。户提供业务。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.06IP电话在技在技术上大致上大致经历这样的几个的几个阶段（段（cont.）成熟期（成熟期（2000）也许再过几年，）也许再过几年，IP电话将步入成熟期，届时电话将步入成熟期，届时IP电话电话将具有以下特点：将具有以下特点：1）技术成熟。技术成熟。2）统一标准。统一标准。3）全球网络实现互通。全球网络实现互通。4）语音质量良好。语音质量良好。5）大部份传统电信运营公司开始提供大部份传统电信运营公司开始提供IP电话业务。电话业务。6）向向IP传输多媒体业务过渡。目前，传输多媒体业务过渡。目前，IP电话正处于发展期，各电话正处于发展期，各个设备制造商纷纷推出个设备制造商纷纷推出IP电话网关产品，众多电信运营公司开始经营电话网关产品，众多电信运营公司开始经营IP电话业务，电话业务，IP电话正以强大的吸引力吸引着传统和新型的电信公司。电话正以强大的吸引力吸引着传统和新型的电信公司。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.07VoIP的原理及技的原理及技术 通过因特网进行语音通信是一个非常复杂的系通过因特网进行语音通信是一个非常复杂的系统工程，其应用面很广，因此涉及的技术也特别统工程，其应用面很广，因此涉及的技术也特别多，其中最根本的技术是多，其中最根本的技术是VoIP(Voice over IP)技术，可以说，因特网语音通信是技术，可以说，因特网语音通信是VoIP技术的一技术的一个最典型的、也是最有前景的应用领域。因此在个最典型的、也是最有前景的应用领域。因此在讨论用因特网进行语音通信之前，有必要首先分讨论用因特网进行语音通信之前，有必要首先分析析VoIP的基本原理，以及的基本原理，以及VoIP中的相关技术问中的相关技术问题。题。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.081、VoIP的基本传输过程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，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所要求的传输宽带为64kbit/s。而所谓的。而所谓的VoIP是以是以IP分组交换网络为传输平台，对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的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。协议进行传输。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.09为了在一个为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。素和功能。VoIP设备是如何把是如何把语音信号音信号转换为IP数据流，并数据流，并把把这些数据流些数据流转发到到IP目的地，目的地，IP目的地又把它目的地又把它们转换回到回到语音信号。音信号。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.0101、1 语音音-数据数据转换 语音信号是模拟波形，通过语音信号是模拟波形，通过IP方式来传输语音，方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，都要不管是实时应用业务还是非实时应用业务，都要首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行模拟语音信号进行8位或位或6位的量化，然后送入到位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择。码的要求选择。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.0111、2 原数据到原数据到IP转换 一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码。大部份的编码器都有特定的帧定的帧长进行压缩编码。大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用长，若一个编码器使用15ms的帧，则把从第一来的的帧，则把从第一来的60ms的包分成的包分成4帧，并按顺序进行编码。每个帧合帧，并按顺序进行编码。每个帧合120个语音样点（抽样率为个语音样点（抽样率为8kHz）。编码后，将）。编码后，将4个压缩的个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。网络处理器帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。网络处理器为语音添加包头、时标和其它信息后通过网络传送到另为语音添加包头、时标和其它信息后通过网络传送到另一端点。语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接一端点。语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接（一条线路），并在端点之间传输编码的信号。（一条线路），并在端点之间传输编码的信号。IP网络网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地。地。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.0121、3 传送送 在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间（接收语音包，然后在一定时间（t）内将其传送）内将其传送到网络输出端。到网络输出端。t可以在某全范围内变化，反映可以在某全范围内变化，反映了网络传输中的抖动。网络中的同间节点检查每了网络传输中的抖动。网络中的同间节点检查每个个IP数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路数据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持可以是支持IP数据流的任何拓结构或访问方法。数据流的任何拓结构或访问方法。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.0131、4 IP包包-数据的数据的转换 目的地目的地VoIP设备接收这个设备接收这个IP数据并开始处理。网络级数据并开始处理。网络级提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。其次，解码器将经编码的语音包解压缩后产生新的语音其次，解码器将经编码的语音包解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以按帧进行操作，完全和解码器的长包，这个模块也可以按帧进行操作，完全和解码器的长度相同。度相同。若帧长度为若帧长度为15ms，是，是60ms的语音包被分成的语音包被分成4帧，然帧，然后它们被解码还原成后它们被解码还原成60ms的语音数据流送入解码缓冲的语音数据流送入解码缓冲器。在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保器。在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的原数据，然后把这个原数据提供给解码器。留原始的原数据，然后把这个原数据提供给解码器。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.0145、数字数字语音音转换为模模拟语音音 播放驱动器将缓冲器中的语音样点（播放驱动器将缓冲器中的语音样点（480个）取个）取出送入声卡，通过扬声器按预定的频率（例如出送入声卡，通过扬声器按预定的频率（例如8kHz）播出。）播出。简而言之，语音信号在简而言之，语音信号在IP网络上网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成字语音封装成IP分组、分组、IP分组通过网络的传送、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。分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.015推动推动VoIP的主要技术进展的主要技术进展 协议和标准协议和标准 软件软件 硬件硬件 H.323 加权公平排队法加权公平排队法 DSP MPLS标记交换标记交换 加权随机早期检测加权随机早期检测 高级高级ASIC RTP,RTCP 双漏斗通用信元速率算法双漏斗通用信元速率算法 DWDM RSVP 额定访问速成率额定访问速成率 SONET Diffserv,CAR Cisco快速转发快速转发 CPU处理功率处理功率 G.729,G.729a:CS-ACELP 扩展访问表扩展访问表 ADSL，RADSL，SDSL FRF.11/FRF.12 令牌桶算法令牌桶算法 Multilink PPP 帧中继数据整流形帧中继数据整流形 SIP 基于优先级的基于优先级的CoS Packet over SONET IP和和ATM QoS/CoS的集成的集成 2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.016宽带接入技术宽带接入技术 IP网网络的用的用户接入已成接入已成为制制约全网全网发展的瓶展的瓶颈。从从长期期发展看，用展看，用户接入的接入的终极目极目标是光是光纤到到户（FTTH）。光接入网从广）。光接入网从广义上上讲包括光数字包括光数字环路路载波系波系统和无源光网和无源光网络两两类。前者主要在美国，。前者主要在美国，结合开放口合开放口V5.1/V5.2，在光，在光纤上上传送其送其综合系合系统，显示了很大的生命力。后者主要在目本和德示了很大的生命力。后者主要在目本和德国。日本国。日本坚持不懈攻关十多年，采取一系列措施，持不懈攻关十多年，采取一系列措施，将无源光网将无源光网络成本降低至与成本降低至与铜缆和金属双和金属双绞线相相近的水平，并大量使用。近的水平，并大量使用。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.017研究研究IP电话的国际标准化组织电话的国际标准化组织 1.国际电信联盟电信标准部（国际电信联盟电信标准部（International Telecommunications Union-Telecommunications Standardization section，1TU-T）2.欧洲电信技术标准所（欧洲电信技术标准所（European Telecommunications Standards Institue，ETSI）3.因特网工程任务组（因特网工程任务组（Internet Engineer ing Task Force，IETF）4.、国际多媒体电视会议联合会（、国际多媒体电视会议联合会（IMTC）和）和INOW。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.018ITU-T ITU-T 国国际电联是世界是制定通信是世界是制定通信标准最具有准最具有权威性和影响力的威性和影响力的组织，ITU-T第第16研究研究组制定制定的的H.323协议已已经提到提到计算机算机业和和传统电信信业的的广泛支持，目前，广泛支持，目前，H.323 v2已已经完成，并已完成，并已经开开始始H.323 v2的研究的制定工作。第的研究的制定工作。第16组于于1999年年5月在智利会月在智利会议上提出上提出H.gcp草案，并开始研草案，并开始研究究MGCP与与H.gcp的的进一步融合。一步融合。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.019ETSIETSI TIPHON项目研究目研究组在在业务互操作、网互操作、网络结构、构、编号和号和寻址、服址、服务质量等方面研究得比量等方面研究得比较深入，其目的是深入，其目的是结合合电信和信和Internet技技术，提出，提出IP网上网上传输语音的音的标准，准，TIPHON将研究将研究过程分程分为四个四个阶段段。并分步。并分步实施。施。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.020IMTC和和IETF IMTC和和IETF 国国际多媒体多媒体电视会会议联合会（合会（IMTC）是）是一个非盈利性一个非盈利性组织，由大，由大约140个成个成员组成。成。IMTC目前目前与与ETSI TIPHON合作重点研究互通合作重点研究互通问题，以保，以保证设备的的互操作性；互操作性；IETF中的中的IPTEL、PINT、MEGACO等研究等研究组正在正在进行行IP电话方面厂家，主要研究方面厂家，主要研究IP电话的新的新协议（如（如MGCP、SIP等）、等）、IP电话网与网与PSTN和和IN的互通等。的互通等。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.021INOW INOW是由是由ITXC发起的。起的。ITXC是一个是一个IP电话业务批批发商，它商，它拥有一个覆盖全球的有一个覆盖全球的IP电话网，目前已网，目前已经建立建立127个网关接入点。个网关接入点。ITXC的网的网络中采用了朗中采用了朗讯和和VocalTec两定公司的两定公司的产品。品。1986年年6月，月，ITXC、朗、朗讯和和VocalTec宣布开宣布开发可以在可以在ITXC网网络上互通上互通产品，并于品，并于1998年年11月向人月向人们公开了公开了产品品规范，目前已范，目前已经公布第二版的公布第二版的规范范书，这一一举动引引起了起了许多厂家，多厂家，标准化准化组织的的电信公司的关注。信公司的关注。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.022IP电话系系统建建设应遵循五遵循五项基本原基本原则 1、延延迟400毫秒的基本原毫秒的基本原则 能否将能否将语音音业务集成到数集成到数据网据网络中，关中，关键就是如何保就是如何保证QoS。对于于IP电话而言，而言，保保证其其QoS就怎就怎样保保证语音音传输的最低延的最低延迟及怎及怎样减少减少丢包率。据包率。据专家介家介绍，只有端到端延，只有端到端延迟降低到降低到400毫秒毫秒以下，将以下，将丢包率降低到包率降低到5%-8%，才能使，才能使IP电话与与传统电话 相媲美，相媲美，实现收收费质量量的的语音音业务，而且必，而且必须自始自始至至终保保证这两两项指指标。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.0232、99.9999%可靠可靠电信原信原则 IP网网络已成已成发展潮流，已展潮流，已成成为网网络应用的用的热点。在点。在IP有一点非常清晰：有一点非常清晰：IP网网络必必须发展与展与PSTN同同样的功能甚至超的功能甚至超过PSTN，PSTN发展展100年，年，IP网网络要走的路决不是坦途，要走的路决不是坦途，电信服信服务质量、量、通用通用业务、全球互通，、全球互通，6个个9的（的（99.9999%）可靠性、）可靠性、内容丰富的服内容丰富的服务及收及收费质量等，量等，这些要求在些要求在PSTN中中实现起来也起来也许很容易，但在以包交很容易，但在以包交换为基基础的的IP电话网网络中能中能实现吗？专家的建家的建议是，是，实现IP电话网网络的的电信信质量，在建量，在建设电信信级的的IP电话业务及承及承载网网络之外，之外，还需需采用采用负载分担，路由分担，路由备份等技份等技术来保障网来保障网络的可靠性、的可靠性、可用性及服可用性及服务质量，同量，同时还必必须保保证IP网网络的可管理性、的可管理性、可可综合性、可合性、可扩展性。看来，唯有展性。看来，唯有经过漫漫长、艰苦的苦的变革，革，VOIP才能成才能成为下一代下一代电信基信基础设施施结构的核心。构的核心。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.0243、多媒体多媒体应用用发展原展原则 IP电话影响深影响深远、引人注目，、引人注目，因因为三网合一三网合一正式开始，用正式开始，用户翘首期盼的也是首期盼的也是IP电话的更高境界的更高境界-多媒体多媒体应用。用。IP电话的的应用用领域域应该说是是十分广十分广阔的，它的，它还可提供多媒体功能和呼叫管理功能，可提供多媒体功能和呼叫管理功能，如交互式如交互式WEB商商务、呼叫中心、呼叫中心、LAN PBX、协商商计算、算、企企业传真等。最真等。最终，基于，基于IP的的业务功能将超来功能将超来PSNT，可提供一体化信息可提供一体化信息处理，在高速理，在高速线上提供多条虚上提供多条虚拟线路，路，并提供多媒体会并提供多媒体会议、智能代理（、智能代理（Intelligent Agent）及）及信息信息业务等。等。节省省费用只是用只是IP电话众多众多优点中的一小部点中的一小部份，但在目前份，但在目前IP网网络基基础设施施阶段，段，设备成本才基本成本才基本电话功能的可用性促成了功能的可用性促成了IP电话替代替代传统电话的最初的最初应用。用。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.0254、网网络的开放原的开放原则 传统的的卢信网信网络作作为专用网用网络设计，它具有封，它具有封闭式式结构的构的协议，而，而IP电话网网络则不同，它会在一个开放的不同，它会在一个开放的环境中逐步成熟。境中逐步成熟。开放的开放的环境引来众多厂商大境引来众多厂商大显身手，身手，寻求商机。求商机。目前，各厂商的目前，各厂商的IP电话还不能完全互能，如不能不能完全互能，如不能解决解决这个个问题，IP电话的的发展必将大打折扣。有展必将大打折扣。有鉴于此，国于此，国际电信信组织下促下促进各厂商使用各厂商使用标准准协议，不，不仅要使要使IP电话产品的互通，品的互通，还要使要使IP电话能与能与现有的有的传统电话很好地很好地合作合作。2003,Cisco Systems,Inc.All rights reserved.BCMSN v2.0265、后台管理的保存障原后台管理的保存障原则 在在LAN、WAN和和Internet 数据数据领域中，后方管理不用域中，后方管理不用过多考多考虑，计费是按是按统一一费率率进行的。网行的。网络管理在企管理在企业网内网内进行。随着数据和行。随着数据和语音音的的综合，从数据合，从数据领域域遗留下来的留下来的这一一问题便会成便会成为不利不利的包袱，并且成的包袱，并且成为运运营商商环境中的境中的长期障碍。大期障碍。大规模的模的语音音业务需要后方管理工具和措施以支撑其商需要后方管理工具和措施以支撑其商业运作，运作，其服其服务，内容包括用，内容包括用户管理、管理、认证授授权，异地漫游、精，异地漫游、精确到秒或字确到秒或字节的可靠的可靠计费系系统、网、网络管理和大管理和大规模的模的业务管理、管理安全性、大管理、管理安全性、大规模网模网络配置和配置和监控等，都是控等，都是运商必运商必须具具备的条件，才能提高网的条件，才能提高网络运运营效率。效率。