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      企業(yè)網(wǎng)中的VoIP實現(xiàn)

      2011-10-23 09:08:48
      中國現(xiàn)代教育裝備 2011年12期
      關(guān)鍵詞:IP電話網(wǎng)關(guān)路由器

      周 莉

      企業(yè)網(wǎng)中的VoIP實現(xiàn)

      周 莉

      一、VoIP的需求

      隨著IP應(yīng)用的日益廣泛以及企業(yè)對通信投入效益的日益關(guān)注,VoIP技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。如果企業(yè)在兩個地點之間有頻繁的長途電話通訊,或者有多個辦事處、分公司,這樣的企業(yè)一般都有其內(nèi)部網(wǎng),通過VPN或?qū)>€將各城市的分支機構(gòu)互連。如果能夠通過企業(yè)網(wǎng)提供的帶寬,在完成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同時實現(xiàn)電話、傳真等通訊,既能充分利用資源,又可以大幅度地節(jié)省話費,還可以將語音與數(shù)據(jù)這兩種目前企業(yè)最重要的通信手段有機結(jié)合起來,提高交流效率,簡化內(nèi)部管理,甚至可以創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)。

      我們可以利用企業(yè)網(wǎng),通過搭建內(nèi)部VoIP網(wǎng)的形式,實現(xiàn)各地區(qū)間“長途電話變市話”,內(nèi)部通信“零話費”。

      二、VoIP工作原理

      VoIP(Voice over Internet Protocol)俗稱IP電話、VoIP網(wǎng)絡(luò)電話或者網(wǎng)絡(luò)IP電話。它是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)電話為主,并推出相應(yīng)增值業(yè)務(wù)的應(yīng)用技術(shù)。

      VoIP系統(tǒng)的基本組件有終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守(H.323)、網(wǎng)管服務(wù)器、記賬服務(wù)器。

      (1)VoIP的基本架構(gòu)是將語音、傳真模擬信號,通過電話機、傳真機或PBX(電話交換系統(tǒng))傳至語音網(wǎng)關(guān)。

      (2)語音、傳真信號經(jīng)過編碼轉(zhuǎn)換成IP封包,通過數(shù)據(jù)專線、Frame Relay(幀中繼)、 ATM或ISDN等廣域網(wǎng)絡(luò)傳至遠程的語音網(wǎng)關(guān)。

      (3)遠程的語音網(wǎng)關(guān)再將IP的封包反解成語音、傳真模擬信號后,傳至電話機、傳真機,或再由PBX送至用戶者終端。

      VoIP技術(shù)可以被看做是完成一定功能的幾組協(xié)議,分別是:信令、路由和傳輸。我們一般所說的基于哪種協(xié)議的VoIP網(wǎng)絡(luò)是指基于哪種信令的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。VoIP信令協(xié)議用于建立和取消呼叫,實現(xiàn)話務(wù)控制功能,主要有H323、會話初始協(xié)議(SIP)、媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(MGCP)三種。

      三、VoIP在企業(yè)中的實現(xiàn)

      1.基本需求分析

      某企業(yè)現(xiàn)有3個分支機構(gòu),每個機構(gòu)使用各自的PBX(小交),構(gòu)成傳統(tǒng)的內(nèi)部電話交換網(wǎng),并各自與當?shù)豍STN(傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng))相連,每個小交有其當?shù)毓W(wǎng)總機號,同時,還為各自的內(nèi)部電話分配號碼?,F(xiàn)在每個分公司均有本地互聯(lián)網(wǎng)出口,通過VPN將各城市的分支機構(gòu)互連?,F(xiàn)有的主要問題是長途話費居高不下, 我們可以在原有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上搭建企業(yè)中的VoIP網(wǎng)絡(luò),降低話費。

      2.基本需求的解決方案

      公司的內(nèi)部電話由PBX提供, PBX與電信局通過E1相連,一般使用ISDN PRA(30B+D)或R2協(xié)議, 一條E1可以支持30個同時進行的外線呼叫。PBX仍屬于傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)。語音由獨占的話路通道(時隙)進行傳送,進行時分和空分交換(如圖1所示)。

      圖1

      PBX使用E1或FXO與公司網(wǎng)關(guān)路由器(Gateway)相連,進入企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)。不同分公司的網(wǎng)關(guān)路由器,通過企業(yè)內(nèi)部IP網(wǎng)絡(luò)相連。

      當一個呼叫由PBX傳入網(wǎng)關(guān)時,網(wǎng)關(guān)路由器根據(jù)號碼進行路徑選擇,指向遠端的分公司網(wǎng)關(guān)路由器,由傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)過來的語音信號,將被打成IP包,由IP網(wǎng)絡(luò)進行傳送給對端,再由IP交換轉(zhuǎn)為電路交換,進入對端的PBX,完成呼叫。這樣,語音的長途傳送完全由內(nèi)部的IP網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。

      例如,北京的內(nèi)部電話需要與上海的內(nèi)部電話進行通話,需要首先給兩地分配內(nèi)部區(qū)號。北京區(qū)號為99,上海為98,深圳為97。北京呼叫上海,只需拔98+上海分機號。

      下面要對PBX和網(wǎng)關(guān)路由器進行配置。首先,北京PBX中必須在號碼分析表中將98指向通往網(wǎng)關(guān)路由器的接口,PBX的配置在這里不作專門描述。

      在網(wǎng)關(guān)路由器中,首先要配置指向PBX端的接口,我們采用Cisco3640路由器作為網(wǎng)關(guān),要想和PBX相連,需要為路由器配置相應(yīng)的語音模塊,在語音模塊上可以根據(jù)語音端口的信號類型插入相應(yīng)的語音接口卡。Cisco路由器可支持3種基本的語音信號類型:FXO (外部交換電話局端口,可以接PBX)、FXS(外部交換工作站端口,可以接普通模擬電話)、E&M(“Receive and Transmit”端口,可以接PBX)。若擴展有NM-HDV2-1T1/E1接口,還可以支持E1與PBX相連,提供更多的語音通道。這里我們以FXO為例。

      在傳統(tǒng)電路交換接口端(POTS端),北京網(wǎng)關(guān)需要作如下設(shè)置:

      (1)dial-peer voice 1 pots (定義撥號對等體至傳統(tǒng)電路交換通道)。

      (2)destination-pattern 99... (為撥號對等體定義號碼分析,其中“.”為通配符)。

      (3)port 1/0/0 (指定電路交換語音端口)。

      如上過程,可以定義另一組撥號對等體至傳統(tǒng)電路交換通道dial-peer voice 2 pots,并指定電路交換語音端口port 1/0/1。

      在這里,接口port 1/0/0與port 1/0/1,是連接PBX的兩個FXO接口,屬于傳統(tǒng)電路交換電路,凡是被叫號碼為99...的語音呼叫都將從IP包中解出并通過這個接口進入PBX。如果采用E1連接,則接口數(shù)會達到30個,需要一一配置每個對等體。

      在VoIP端,北京網(wǎng)關(guān)的設(shè)置如下:

      (1)dial-peer voice 3 VoIP (為上海方向定義撥號對等體至VoIP語音通道)。

      (2)destination-pattern 98... (為撥號對等體定義號碼分析,其中“.”為通配符)。

      (3)指定VoIP路由。由于網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)的數(shù)量不多,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對簡單,所以可以不用引入網(wǎng)守節(jié)點,這樣,不需要通過RAS動態(tài)獲得VoIP路由的目標IP地址。直接采用靜態(tài)定義模式:

      session target ipv4:10.10.2.1

      (4)配置Qos,采用QoS集成服務(wù)的資源預(yù)留協(xié)議RSVP保證語音流的整個網(wǎng)絡(luò)的延時,利用Qos區(qū)分服務(wù),為IP語音流做IP優(yōu)先級設(shè)定,后面會對Qos作更進一步的討論。

      req-qos guaranteed-delay

      ip precedence 5

      (5)為深圳方向定義撥號對等體至VoIP語音通道(重復(fù)以上1~4步,通配符等如上所示)。

      凡是被叫號碼為98...都將被打成IP包,并發(fā)往上海網(wǎng)關(guān)路由器的IP接口10.10.2.1。IP包的傳送完全通過現(xiàn)有的IP路由來實現(xiàn)。

      在上海、深圳的網(wǎng)關(guān)路由器上,也需要做對應(yīng)的配置,原理與配置方法與北京相同。上海網(wǎng)關(guān)接到來自北京的呼叫,被叫號碼98...將被指向傳統(tǒng)電路交換接口FXO,發(fā)往上海的PBX,完成通話。深圳被叫號碼97...。

      以上配置是將傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),電話終端都是傳統(tǒng)電話。通過搭建VoIP網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)了傳統(tǒng)內(nèi)部電話的異地VoIP互連,節(jié)省了長途費用,提高了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)利用率。下面討論另一種情況及其可能帶來的擴展需求。

      3.擴展需求

      如果企業(yè)的某些小型分支機構(gòu)沒有PBX,希望直接利用IP電話技術(shù)構(gòu)成自己的內(nèi)部電話網(wǎng),并能實現(xiàn)異地互連。對于這樣的需求,我們依然可以利用路由器,構(gòu)建這樣的IP電話網(wǎng)絡(luò)。

      顧名思義,IP電話是基于IP技術(shù)的電話機, IP電話直接通過以太網(wǎng)線與接入網(wǎng)的二層交換機相連。語音在IP電話中被直接打成IP包經(jīng)過接入網(wǎng)到達呼叫管理中心。管理中心的功能可由路由器來實現(xiàn)。語音連接的建立由語音控制協(xié)議H.323或SIP來控制完成。

      這里的IP電話可以是真正的IP電話實體,也可以在計算機中裝載IP電話軟件,相當于在計算機中運行一個IP電話終端,這樣,每一臺計算機都可以成為一個企業(yè)內(nèi)部電話分機,這些IP電話也可以和傳統(tǒng)電話網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)路由器互連。

      4.擴展需求的解決方案

      在圖1的基礎(chǔ)上,我們將為網(wǎng)絡(luò)添加IP電話,將網(wǎng)關(guān)路由器作為呼叫管理器,用一個以太網(wǎng)口連接二層交換機,將新擴展的IP電話(或IP電話主機)連接在交換機上。這樣,我們就可以在北京、上海和深圳部署IP電話。具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

      圖2

      我們分別將6...,7...,8...的號碼段分給北京、上海、深圳三地。北京的IP電話號碼范圍是600到699。上海為700到799,深圳為800到899。

      現(xiàn)在我們來配置北京的網(wǎng)關(guān)路由器(呼叫管理器):

      (1)定義電話服務(wù)

      telephony-service

      max-ephones 50 (設(shè)置最大電話的數(shù)量)

      max-dn 50 (最大目錄數(shù))

      keepalive 15

      system message VOIP

      create cnf-f les

      ip source-address 10.10.1.5 port 2000 (設(shè)置IP及端口)

      (2)設(shè)置IP電話。

      ephone-dn 1 (第一個電話)

      number 601 (設(shè)置電話號碼)

      name hostA (電話名稱)

      exit

      ephone-dn 2 (第二個電話)

      number 602 (設(shè)置電話號碼)

      name hostB (電話名稱)

      exit

      (3)IP電話綁定

      ephone 1 (對應(yīng)dn1)

      mac-address 00E0.4CB6.B884 (IP電話MAC地址)

      type cIPC (類型是cisco IP電話)

      button 1:1 (第一個電話)

      exit

      ephone 2 (對應(yīng)dn2,操作如上,button 1:2)

      ......

      (4)定義撥號對等體至上海VoIP語音通道

      dial-peer voice 5 VoIP

      description "TO SHANGHAI"

      destination-pattern 7..

      session target ipv4:10.10.2.1 (VoIP 路由指定,不采用RAS)

      req-qos guaranteed-delay

      ip precedence 5 (IP 優(yōu)先級)

      (5)定義撥號對等體至深圳VoIP語音通道(過程與4相似)

      上海和深圳網(wǎng)關(guān)路由器的配置方法與北京相同。

      在上面的設(shè)定中,每一個IP電話都有唯一的MAC地址供系統(tǒng)識別,并綁定一個電話號碼。如果是運行在計算機中的軟IP電話,其MAC地址就是計算機網(wǎng)卡的MAC地址。路由器作為呼叫管理中心,當本地的IP電話互撥時,可直接在LAN中互通,如果呼叫外地的IP電話,則通過VoIP類型的Dial-peer通過IP網(wǎng)絡(luò)指向目標路由器。通過以上配置,三地的IP電話和傳統(tǒng)電話都能通過企業(yè)內(nèi)部IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互通。

      四、方案實施過程中主要問題的解決—語音質(zhì)量問題

      為了保證VoIP通話的要求,系統(tǒng)需要為其保證帶寬,盡量避免丟包的發(fā)生。由于語音通話是實時進行的,需要對系統(tǒng)產(chǎn)生的延遲有嚴格的要求。網(wǎng)絡(luò)中延遲的產(chǎn)生主要由以下4個部分構(gòu)成:傳播延遲、轉(zhuǎn)發(fā)延遲、隊列延遲、接口延遲。大網(wǎng)絡(luò)的延遲主要來自于排隊,即隊列延遲,這會造成語音包在隊列中停留的時間長短不均勻,使語音流傳送忽快忽慢,形成聲音的抖動。所以為了解決隊列問題,就需要采用隊列的優(yōu)先級設(shè)定技術(shù),使語音流得到優(yōu)先傳送。

      為保證上述要求,需要采用QoS服務(wù)質(zhì)量機制。

      在明確了網(wǎng)絡(luò)的QoS需求之后,下一步是選擇一個適當?shù)姆?wù)模型。有3個可選擇的服務(wù)模型:盡力、集成、區(qū)分。解決語音質(zhì)量問題的方法可以從使用QoS集成服務(wù)和區(qū)分服務(wù)兩個方面去考慮。

      1.集成服務(wù)解決方案

      在集成服務(wù)中,我們最常用的就是帶寬以及延遲保證功能。在我們上面的方案設(shè)計中,就在VoIP對等體中使用了此功能。除了帶寬及延遲保證功能,CISCO的QoS系統(tǒng)還提供了呼叫準入控制(CAC)功能,這個功能能夠人工限制同時存在的語音呼叫個數(shù),如果超過門限,則系統(tǒng)限制新的呼叫建立。這個功能可以有效控制VoIP話務(wù)占整個網(wǎng)絡(luò)帶寬的比重,避免影響其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),也可以避免系統(tǒng)過度擁塞,造成語音質(zhì)量的下降。CAC功能可用以下指令配置并激活:

      max-conn 20 (CAC功能激活,最大同時呼叫連接數(shù)限制為20)

      這樣,如果同時存在呼叫個數(shù)超過20,則系統(tǒng)將不再接通新的呼叫。

      2.區(qū)分服務(wù)解決方案

      區(qū)分服務(wù)由于其原理簡單,實現(xiàn)方式靈活,所以是最常用的QoS實現(xiàn)方式。區(qū)分服務(wù)的實現(xiàn)主要通過以下3個步驟來實現(xiàn)。

      ①流量分類

      將不同類型應(yīng)用的IP流進行分類和標記,分類的方法有很多種,如通過匹配特定的IP ACL或MAC ACL來分類,也可根據(jù)來自不同的輸入接口來區(qū)分,還可以根據(jù)數(shù)據(jù)包的COS,DSCP等優(yōu)先級標記來做區(qū)分,甚至可以根據(jù)應(yīng)用層特性來進行分類。設(shè)置方法如下:

      class-map cisco-VoIP (定義一個流量類別)

      match access-group name IPPHONES (match命令定義了所允許的流量)

      在具體配置方案中,可以在流量類別中使用多條match語句來實現(xiàn)復(fù)雜的條件選擇,這時,我們可以使用以下兩個選項來指示如何判定這些match指令。

      class-map match-any只要滿足match列表中任何一條,即可判定為匹配。

      class-map match-all必須滿足match列表中所有條件,才能判定為匹配。

      如,我們可在連接IP電話的交換機中作如下配置:

      class-map match-any cisco-VoIP(定義一個流量類別)

      match access-group name IPPHONES

      match access-group name MACLIST

      ②指定策略

      在完成分類以后,就需要為分好類的流量制定QoS服務(wù)策略,流量策略的用途是配置應(yīng)與某些分類的流量相關(guān)聯(lián)的QoS特性。一個策略是針對一個或幾個類別的,具體策略可以是重新打上標記,限定或保證帶寬范圍,設(shè)定隊列優(yōu)先級,選擇丟棄方式等。下面就是一個策略的例子:

      policy-map policy1 (定義策略)

      class cisco-VoIP (對于類別 cisco-VoIP)

      priority percent 50 (設(shè)定低延遲隊列LLQ,并保證帶寬50%)

      set DSCP 46 (設(shè)定DSCP 標記為 46 即 ef)

      exit

      class class-default (對于未被分類的流量)

      fair-queue (加權(quán)公平隊列)

      上述策略就是對于保證語音流質(zhì)量的典型應(yīng)用,語音為了保證減少延遲,一般采用低延遲隊列,它的原理就是保證語音始終在不同的隊列中享有最高的優(yōu)先級。當流量從地方到中央時一般要經(jīng)過公共核心網(wǎng),將語音流DSCP標記為46是公共網(wǎng)的國際標準。如果是反向,即從中央到地方,則將其標記為48 (cs6)為好,在交換機中,IP層DSCP為 48正好對應(yīng)二層CoS等于5的語音幀。

      ③應(yīng)用策略

      在定義完QoS服務(wù)策略以后,需要把策略應(yīng)用在某個接口上,這樣才能在流量進入和離開該接口時得到相應(yīng)的QoS策略服務(wù)。下面就是一個策略應(yīng)用的實例:

      interface fastethernet 0/1

      sevice-policy output policy1 (當流量離開該時,使用策略policy1)

      這個實例將上面定義的服務(wù)策略,應(yīng)用在了接口fastethernet 0/1的出棧方向。

      實施了以上3個步驟,就完成了該網(wǎng)絡(luò)一端的區(qū)分服務(wù)QoS設(shè)定。通過合理的QoS設(shè)定,在實施的過程中根據(jù)實際情況不斷地調(diào)整,可以大大改善話音質(zhì)量。構(gòu)建完美的VoIP網(wǎng)絡(luò)。

      五、VoIP技術(shù)展望

      VoIP這項技術(shù)在最近十多年中得到了迅猛的發(fā)展,目前,許多通訊發(fā)達的國家已經(jīng)完成了對VoIP新技術(shù)的引進并完善著技術(shù)管理的措施。在國內(nèi),經(jīng)過一段時間的發(fā)展也出現(xiàn)了不少網(wǎng)絡(luò)電話企業(yè),這些企業(yè)在通訊成本上都得到了大幅度的降低。同時,優(yōu)秀的VoIP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商還能提供一系列的商業(yè)通訊服務(wù)。

      根據(jù)國外領(lǐng)先市場調(diào)研公司預(yù)測,到2013年全球移動VoIP用戶將超過2.78億,10年后將可能有超過一半的移動語音通信基于端到端的移動網(wǎng)絡(luò)電話。移動VoIP可以看成是網(wǎng)絡(luò)電話發(fā)展的一種必然趨勢,也是3G無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下手機移動通信的一種主流方式。在“2011年思科云景戰(zhàn)略及統(tǒng)一計算高峰論壇”中,思科展示了在虛擬桌面下更好地實現(xiàn)流媒體的流暢和電話的流暢,為VoIP電話提供了更好的環(huán)境。相信在以后網(wǎng)絡(luò)電話會越來越多地被人們所接受,逐漸成為人們生活的一部分,為大家提供方便實惠時尚的現(xiàn)代化通訊服務(wù)。

      [1] [美]Cisco Networking Academy Program Wayne Lewis,Ph. D.多層交換年(第1版)[M].北京:人民郵電出版社,2006

      [2] 蔡云剛.VoIP網(wǎng)絡(luò)淺析[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2009,12

      稿件編號:P1103218

      周莉,本科,講師。

      北京市商業(yè)學校。

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