VoIP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
VoIP系統(tǒng)的基本組件：終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守、網(wǎng)管服務(wù)器、記帳服務(wù)器等,下面介紹一下各個(gè)組件的功能:
圖1 VoIP系統(tǒng)構(gòu)成
（1）終端（Terminal）
VoIP的終端可以有多種類型，其中包括傳統(tǒng)的語(yǔ)音電話、ISDN終端、PC，也可以是集語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖象于一體的多媒體業(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(gè)網(wǎng)絡(luò)上傳輸，這就要由網(wǎng)關(guān)或者是通過一個(gè)適配器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)包。在未來，終端的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)當(dāng)是標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格統(tǒng)一的，以減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換帶來的開銷。
（2）網(wǎng)關(guān)(Gateway)
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(jià)的長(zhǎng)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(yǔ)音編碼壓縮、呼叫控制、信令轉(zhuǎn)換、動(dòng)態(tài)路由計(jì)算等功能。
當(dāng)前普遍采用的網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)如圖6所示。網(wǎng)關(guān)由公用電話網(wǎng)PSTN中繼接口、數(shù)字信號(hào)處理板DSP、主處理器、全局RAM、以及以太網(wǎng)卡等設(shè)備組成。
圖2
VoIP網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)
PSTN中繼接口連接電話網(wǎng)，利用中繼線（如El或T1）承載用戶數(shù)據(jù)，主要接續(xù)呼叫信息及承載用戶的語(yǔ)音信息。
DSP處理板是網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)中必不可少的設(shè)備。由于ITG要處理實(shí)時(shí)的語(yǔ)音信號(hào)壓縮、DTMF信號(hào)的檢測(cè)與產(chǎn)生、回波消除等工作，若所有的工作都由主機(jī)CPU來完成，則負(fù)擔(dān)過重，實(shí)時(shí)性能受到影響，會(huì)造成語(yǔ)音質(zhì)量下降，且同時(shí)通信的會(huì)話數(shù)較少，不能滿足大量用戶通信的要求。采用DSP的好處是所有上述工作都由DSP來實(shí)時(shí)完成，減輕了主機(jī)CPU的負(fù)擔(dān)，并且DSP能同時(shí)提供多個(gè)話路，能夠完成雙工的操作。正是DSP的這種作用，才使得網(wǎng)關(guān)為普通用戶提供服務(wù)成為可能。
快速時(shí)分復(fù)用總線（MVIP或SC總線）用于連接PSTN中繼接口和DSP處理板，完成兩者之間信息的快速傳遞。MVIP和SC都是公用總線，支持多個(gè)不同的時(shí)隙，實(shí)現(xiàn)同時(shí)的通信。
全局RAM主要用于緩存語(yǔ)音信息和信令報(bào)文，便于順序重組發(fā)送方發(fā)送過來的語(yǔ)音信息，使得接收方能夠接收到連續(xù)的報(bào)文，合成連續(xù)的語(yǔ)音，減少了語(yǔ)音抖動(dòng)的現(xiàn)象，使接收方聽到比較舒服的聲音信號(hào)。
（3）、網(wǎng)守（Gatekeeper）（或稱關(guān)守、網(wǎng)閘）：
網(wǎng)守是一個(gè)能夠?qū)钟蚓W(wǎng)或廣域網(wǎng)的H.323終端、網(wǎng)關(guān)或一些多點(diǎn)控制單元提供地址解析、訪問控制、身份驗(yàn)證、安全檢查、域管理、呼叫控制信令以及呼叫管理等的H.323實(shí)體，有時(shí)它也具有帶寬控制和管理、路由控制和計(jì)費(fèi)等功能。在一個(gè)由關(guān)守管理的域內(nèi)，對(duì)所有的呼叫來說，關(guān)守不僅提供呼叫控制業(yè)務(wù)并且起到了中心控制點(diǎn)的作用，在許多場(chǎng)合下可稱之為一個(gè)虛擬交換機(jī)。
根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，VOIP的網(wǎng)守可分為三層，它們分別是二級(jí)網(wǎng)守、一級(jí)網(wǎng)守與頂級(jí)網(wǎng)守。
圖3
網(wǎng)守及計(jì)費(fèi)認(rèn)證中心的分層結(jié)構(gòu)
二級(jí)網(wǎng)守是VoIP管理層的基礎(chǔ)，它完成用戶的接入論證；在本二級(jí)網(wǎng)守管理范圍內(nèi)的地址解析，和向上級(jí)網(wǎng)守發(fā)起超出本二級(jí)網(wǎng)守管理范圍的地址解析請(qǐng)求；實(shí)現(xiàn)對(duì)本網(wǎng)守管理范圍內(nèi)的資源及資源分配，管理本二級(jí)網(wǎng)守管理范圍內(nèi)網(wǎng)關(guān)的每一個(gè)呼叫；二級(jí)網(wǎng)守是VoIP網(wǎng)中的計(jì)費(fèi)采集點(diǎn)。
一級(jí)網(wǎng)守是VoIP網(wǎng)中管理層的中間層，它的任務(wù)是完成在本網(wǎng)守管理范圍內(nèi)的地址解析，一旦它的下層二級(jí)網(wǎng)守發(fā)現(xiàn)所要求解析的地址已超出它的范圍，二級(jí)網(wǎng)守即向它主管一級(jí)網(wǎng)守發(fā)起地址解析請(qǐng)求，一級(jí)網(wǎng)守在收到二級(jí)網(wǎng)守解析請(qǐng)求后，如確定在它可以的解析范圍內(nèi)，它立即完成解析（如不考慮網(wǎng)關(guān)資源的平衡問題，一級(jí)網(wǎng)守直接完成地址解析功能；如要考慮網(wǎng)關(guān)資源平衡問題，則轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)二級(jí)網(wǎng)守，由二級(jí)網(wǎng)守解析后，再逐層轉(zhuǎn)發(fā)，但從實(shí)際出發(fā)，網(wǎng)關(guān)端口的資源平衡不應(yīng)由網(wǎng)守來處理），然后將結(jié)果回傳給二級(jí)網(wǎng)守以完成本次地址解析。如一級(jí)網(wǎng)守確認(rèn)該地址解析請(qǐng)求已超出其解析范圍，則向其頂級(jí)網(wǎng)守發(fā)出解析請(qǐng)求，如果其快速存儲(chǔ)器（cache）中存有能解析該地址的網(wǎng)守地址，則一級(jí)網(wǎng)守可向相應(yīng)網(wǎng)守（可以是其它一級(jí)網(wǎng)守，也可以是其它二級(jí)網(wǎng)守）發(fā)出地址解析請(qǐng)求。
頂級(jí)網(wǎng)守是VoIP網(wǎng)中管理層的最高層，它的主要作用完成本運(yùn)行者中最高層地址解析，當(dāng)?shù)刂吩谝患?jí)網(wǎng)守?zé)o法實(shí)現(xiàn)解析時(shí)，一級(jí)網(wǎng)守將向頂級(jí)網(wǎng)守發(fā)起地址解析請(qǐng)求，如果是同一運(yùn)行者之間的地址解析，頂級(jí)網(wǎng)守將向發(fā)出請(qǐng)求的一級(jí)網(wǎng)守傳送可以完成該次地址解析網(wǎng)守地址（可以是一級(jí)網(wǎng)守，也可以是二級(jí)網(wǎng)守），如果要解析地址不是同一運(yùn)行者之間的地址則回傳本頂級(jí)網(wǎng)守地址，呼叫將迂回（頂級(jí)網(wǎng)守）進(jìn)行。頂級(jí)網(wǎng)守除了要實(shí)現(xiàn)頂級(jí)地址解析外，還要負(fù)責(zé)不同運(yùn)行者之間（包括國(guó)內(nèi)與國(guó)外）呼叫迂回處理，即它要具有呼叫處理和計(jì)費(fèi)的能力。頂級(jí)網(wǎng)守向另一個(gè)運(yùn)行者的頂級(jí)網(wǎng)守請(qǐng)求地址解析，另一個(gè)運(yùn)行者將向發(fā)出請(qǐng)求的頂級(jí)網(wǎng)守傳送可以完成該次地址解析的網(wǎng)守地址，從而實(shí)現(xiàn)地址解析過程。
同樣，根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，用戶接入認(rèn)證也可分為三級(jí)，二級(jí)認(rèn)證中心是VoIP網(wǎng)中最下層的認(rèn)證機(jī)構(gòu)，一般來說它與二級(jí)網(wǎng)守配合，完成二級(jí)網(wǎng)守覆蓋范圍內(nèi)的用戶接入認(rèn)證。接入認(rèn)證分為二類，一類為儲(chǔ)值卡用戶的接入認(rèn)證，這一般與發(fā)卡范圍相適配，發(fā)卡機(jī)構(gòu)一般擁有用戶認(rèn)證中心；另一類用戶為主叫記費(fèi)用戶，二級(jí)認(rèn)證中心一般與二級(jí)網(wǎng)守所管范圍的電話用戶數(shù)據(jù)庫(kù)相配合，在二級(jí)認(rèn)證中心完成認(rèn)證的用戶是本地用戶；在二級(jí)認(rèn)證中心無(wú)法完成認(rèn)證的用戶為漫游用戶。一級(jí)認(rèn)證中心是二級(jí)認(rèn)證中心的上一級(jí)認(rèn)證中心，當(dāng)二級(jí)認(rèn)證中心中無(wú)法完成認(rèn)證的用戶，則由二級(jí)認(rèn)證中心向一級(jí)認(rèn)證中心發(fā)起認(rèn)證請(qǐng)求，一級(jí)認(rèn)證中心管理著若干個(gè)二級(jí)認(rèn)證中心，同時(shí)它也匯集這一些二級(jí)認(rèn)證中心的全部用戶數(shù)據(jù)，只要用戶的認(rèn)證范圍在一級(jí)認(rèn)證中心匯集用戶數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)，一級(jí)認(rèn)證中心即可完成用戶的認(rèn)證。從而完成在一級(jí)網(wǎng)守管轄范圍內(nèi)的認(rèn)證漫游工作。當(dāng)一級(jí)認(rèn)證中心也無(wú)法完成用戶的接入認(rèn)證時(shí)，一級(jí)認(rèn)證中心將向頂級(jí)認(rèn)證中心發(fā)出認(rèn)證請(qǐng)求，頂級(jí)認(rèn)證中心不象一級(jí)認(rèn)證中心，它不存放用戶數(shù)據(jù)，而只是存放指向其它一級(jí)認(rèn)證中心的指針數(shù)據(jù)，及其它一級(jí)認(rèn)證中心要求的令牌（密鑰），頂級(jí)認(rèn)證中心根據(jù)一級(jí)認(rèn)證中心的請(qǐng)求確定能完成認(rèn)證的另一個(gè)一級(jí)認(rèn)證中心，將該地址及相應(yīng)令牌（有一定有效期）發(fā)給一級(jí)認(rèn)證中心，一級(jí)認(rèn)證中心在獲得該信息后即向另一個(gè)一級(jí)認(rèn)證中心發(fā)出認(rèn)證請(qǐng)求，從而完成認(rèn)證的漫游過程。
（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(shí)現(xiàn)對(duì)VoIP網(wǎng)絡(luò)體系中各種組件的管理工作。網(wǎng)管服務(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。網(wǎng)管服務(wù)器的功能包括，設(shè)備的控制及配置，數(shù)據(jù)配給，撥號(hào)方案管理及負(fù)載均衡、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。
（5）、記帳服務(wù)器
記帳服務(wù)器的功能是對(duì)用戶的呼叫進(jìn)行費(fèi)用計(jì)算，并提供相應(yīng)的單據(jù)和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。記帳服務(wù)器可以由VoIP的制造提供，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。
關(guān)鍵技術(shù)
對(duì)于Internet這樣的無(wú)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(huì)存在分組丟失、失序到達(dá)和時(shí)延抖動(dòng)的情況。這樣，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(cuò)恢復(fù)，但會(huì)產(chǎn)生顯著的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，因而在此環(huán)境中，TCP就不可用作第三層協(xié)議。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(gè)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(shí)標(biāo)、分組序列號(hào)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(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP和實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議TRCP。主要的技術(shù)分5類：
·信令技術(shù)：包括ITU-T
H.323 和IETF會(huì)話初始化協(xié)議SIP[4]（Session Initation Protocol）兩套標(biāo)準(zhǔn)體系，還涉及到進(jìn)行實(shí)時(shí)同步連續(xù)媒體流傳輸控制的實(shí)時(shí)流協(xié)議TRSP。
·媒體編碼技術(shù)：包括流行的G.723.1、G.729，G.729A話音壓縮編碼算法和MPEG-II多媒體壓縮技術(shù)。
·媒體實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)：主要采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP。
·業(yè)務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)：采用資源預(yù)留協(xié)議RSVP和用于業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)控的實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP來避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，保障通話質(zhì)量。
·網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)：主要是TCP和UDP。
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