企業(yè)網(wǎng)中的VoIP實現(xiàn)

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。