pstn voip

第一课 VoIP基本概念

　　 VoIP就是俗话说的IP电话，就是利用Internet/Intranet（IP）网络传递话带业务（包括话音/传真/话带数据等），即在分组交换网上通过（TCP/）IP协议实现传统的电话应用。

　　 下面，我们将首先回顾传统PSTN网络上的话音传递，然后介绍VoIP的基本概念和VoIP中的重要协议MGCP/SIP。

1. 传统话音技术

　　 图1给出了传统电话网络PSTN的组织结构图。它是目前规模最大的电话业务网络，通过标准的信令控制网络（SS7），成为覆盖全球的大型电话网络。这个网络和Internet互联网有着惊人的相似，它们都采用级联结构，具有易于扩展的特性。

PSTN传送话音业务的特点：

优点：

 

缺点：

 

 

2. VoIP技术

　　 由于PSTN网络中线路资源固定分配方案的低效率和IP网络的蓬勃发展，人们早就考虑利用分组网络进行电话业务，这就是IP电话。

IP电话有三种典型应用方式：

 

　　 技术发展到今天，目前主要有两种VoIP实施标准：ITU-T标准和IETF标准。参见标准汇编。

(1) ITU-T标准：H.323

　　 H.323是最早被采纳的VoIP标准。H.323协议体系规定了基于分组网进行两点/多点实时媒体通信的系统逻辑组件、消息定义和通信过程。

1.)逻辑组件

　　 H.323逻辑组件包括网守（Gatekeeper，又称网关控制器Gateway Controller）、多点控制单元（MCU）、网关（Gateway，位于网络边缘）、代理（Proxy）。其中的网关用于完成PSTN和IP网间的桥梁作用。

　　 图2a给出了一个对等网关下的组织结构和消息流结构；图2b则给出了一个多网关结构和相应的消息流程，其中的网守可以集中控制各个网关。

　　 从PSTN来的呼叫被H.323网关受理，把其中的话音流转换成IP数据包经过IP网络传到目的网关下的指定电话终端；同时受理IP网络来的呼叫（可以来自电脑终端或另一个PTT网络）转向PSTN目的终端1。

2.) 核心协议结构

3.) H.323协议的特点

 

(2) IETF标准：MGCP

　　 该协议体系是由Level3、Bellcore和Cisico发起的业务提供商/厂商共同体提出并由IETF（Internet工程任务组：Internet Engineering Task Force）开发形成的。MGCP最初是为了开发一个比H.323简单且易于扩展的VoIP协议，后来SGCP和IPDC协议的结合形成了MGCP。ITUT也在同时进行与此类似的计划：莫尼卡（Moniker）计划，H.gcp（H.248）。

1.) 逻辑组件

　　 下面的图4给出了MGCP协议体系中的逻辑组件、组织结构和信令流图。

2.) Client/Server的模式结构

　　 从图4中我们可以看出，这个网络模型的特点是协议体系的功能彻底分解，每一组功能由相应的逻辑组件完成，而且严格按照服务器-客户端（Client/Server）模式设计。

　　 图5描述了该模型中各个组件间的Client/Server模式关系图。

a)软交换机（Softswitch）与媒体网关控制器（Media Gateway Controller）通过MGCP或Megaco/H.248构成服务器/客户端关系，而媒体网关控制器有作为服务器同样通过MGCP等协议控制媒体网关设备（Media Gateway）；

b)软交换机（Softswitch）与控制信令网关（Signaling Gateway）也通过MGCP协议以Client/Server模式进行通信，而信令网关和应用服务器则通过SIP（会话初始化协议）以Client/Server模式进行通信。软交换机之间和应用服务器间的通信协议没有作硬性规定，但建议采用SIP协议。

　　 后面我们将对MGCP/SIP的功能作介绍。

3. VoIP的优点

　　 由于VoIP采用了基于统计时分复用的IP网络为基础进行电话业务传送，并采用了先进的数字信号处理技术进行语音编码、语音压缩、话音静默检测/消除等，比固定传送速率、固定电路分配的PSTN网络更具优势。主要表现在以下机几点：

 

• 符合三网合一的发展方向
  
  以高效率进行数据业务的IP网络上进行话音、传真甚至视频业务传送已成必然之势，IP网络已遍布全世界，这无疑是三网合一的可靠途径。
  
  
• 充分利用网络资源
  
  先进数字信号处理技术的采用，使得一路话音传送所需的带宽从原来的64kbps减小到8kbps甚至更低，从而使得在同一条线路上可以8-10倍的呼叫；同一呼叫的IP包可以通过不同的路由到达目的地，一方面可以充分利用网络资源，一方面提高了可靠性。
  
  
• 价格低廉的服务
  
  正因为数字信号处理技术和统计时分复用的结合使得通过VoIP进行电话业务传送的成本远远低于传统PSTN，这也是它的最大优势和最大的好处。单纯从带宽的节约上，IP电话（VoIP）的成本就只有传统PSTN的1/10；且IP电话没有长途概念，所有均按时间或流量计费的，所以在长途业务上更具竞争力。

• 基于网守的概念使得H.323网络是集中控制的便于统一维护管理；但由此，
• 一个明显的缺点是，呼叫处理时延大；
• 网络规模也因此受到极大的限制；

• PC机用户-PC机用户间通过IP网络进电话或传真通信，这是最初的应用；
• PC机用户与PSTN或PBX用户通过IP网络进行电话或传真通信；
• PSTN或PBX用户通过IP网络进行电话或传真通信。

• 基于电路交换的结构，使得PSTN电路数量庞大，结构复杂，成本高，补充新业务复杂（SS7的应用已使得PSTN向智能网发展，但硬件的改造仍很复杂）；
• 计费复杂，交换机间互通性问题严重；
• 也由此带来业务提供商间互联困难；

• 具有良好的服务质量（QoS）保证；
• 延迟极低（≤(1-2)毫秒）。