IP网络电话实现方法

1.3.1  IP网络电话应用结构
 

       如前所述，以PS1N为代表的传统电信网能够提供高质量的通信服务，具有良好的安全性能，已经建立覆盖全球的电话网络和业务体系，经过100多年的不断改进，它所提供的电话服务和管理体制已相当完善。但是，其业务扩展灵活性较差，尽管自80年代引入智能网结构后有所改善，然而本质上仍是一个封闭体系，新业务的推出还是要依赖于电信运营商。此外，在传统电信网上实现多媒体通信始终是步履艰难，呈现多种业务网络重叠并存的复杂格局。

       与此相对照的是，以IP技术为基础的Internet具有开放式的业务创建环境和分布式的业务管理机制，已形成一个全球统一的网络平台，并且在本质上是一个可以传送多种媒体信息的网络体系，终端用户可以通过配置和应用编程实现所需的业务类型和特性。其需要改进的是网络安全性和服务质量。

       鉴于上述考虑，通信界和计算机界力图将这两个网络的优点结合起来，推出新型的网络结构和信息服务，其突破口依然是具有最大用户群的电话业务。该项研究有两个方向。一个方向是仍然将PSTN作为信息媒体传送网络，但是将呼叫发起控制权移至Internet用户，这就是IETF的PSTN/lnternet互通(PINT——PSTN/lnternetIn­terworking)工作组研究的课题，后由ITU-T扩展为Internet和智能网互通研究。另一个研究方向是直接将Internet作为信息媒体传送网络，在其上部署电话业务，这就是IP网络电话，其主要技术就是ITU-T的H.323和IETF的SIP系统。

       从应用角度分析，IP电话有如下几种使用情况：

I.PC-PC通信：经由Internet或Intranet。

       这里，PC泛指装有1P电话软件的计算机或1P电话终端。这是IP电话的技术基础，包括网络部件结构、媒体信息封装、呼叫控制协议以及网络和用户管理。是H.323和SIP技术要解决的主要问题。

2.电话一电话通信：经由1P网络。

       其网络结构如图1.6所示。图中，SCN 为电路交换网，可为PSTN、ISDN或PLMN。和上述第1种情况相比，由于涉及不同网络，因此需增设互通功能，即网关设备。这就是目前公众网正在推行的IP电话。它需要解决的主要技术问题包括：网关功能结构；PSTN和IP电话系统的信令互通，特别是7号信令互通功能；拨号方式（二次或一次拨号）；最小成本选路，即如何选定网关。

图1.6 SCN-IP-SCN通信

3.PC—电话通信

        其网络结构如图1.7所示，亦包含互通功能。这是IP电话进一步发展后需要支持的应用。它要解决的主要技术问题包括：最小成本选路；PC(IP电话终端）的E.164电话号码分配；E.164地址至IP地址的转换；漫游IP电话用户的处理；经不同网络后的QoS保证等。

图1.7SCN-IP通信

4.IP用户控制的电话—电话通信

        其网络结构如图1.8所示。图中通信双方A和B都是PSTN用户（如电话或传真机），话路连接也由PSTN全程提供，和普通电话呼叫不同的是，此呼叫是由Internet用户C控制发起的。其应用背景是，Web用户上网浏览时需要和网站单位人员通话获取进一步的信息，此时可点击发出命令，建立A和B之间的呼叫连接。该结构中的互通功能仅为控制平面的互通。它要解决的主要技术问题包括：

图1.8 IP控制的电话通信

       IP网络中的控制协议；IP至SCN的控制信令转换；控制网关发起至两方的呼叫建立机制。此应用需要智能网的支撑。

       从逻辑结构上分析，还应有PC-PC通信：经由SCN的情况，此时电信网作为1P网的中介网络，需要解决如何经由SCN用1P地址和远端用户通信的问题。此类情况尚未见实际应用背景，但是欧洲电信标准协会(ETSI)也将其列为一种应用情况予以研究。

1.3.2   IP网络电话协议
 

I.H.323系统

        H.323是ITU-T研究开发的IP网络实时多媒体通信标准协议簇。它由呼叫控制、媒体编码、管理控制、网络安全和会议通信等一系列协议组成，不但包括1P电话应用，而且还包括1P视频和数据应用以及多媒体会议应用。其主要目的是实现位于不同网络中的终端之间的音视交互通信，这些网络可以是具有QoS保证的（如SCN、ATM等），也可以是没有QoS保证的（如LAN等）。其定义的最重要的两类网络部件是网关(gateway)和网闸(gatekeeper)。前者负责不同网络之间的信令和控制信息转换以及媒体信息变换和复用，后者负责网络管理、带宽管理、地址翻译和不同管理域之间的互操作。凡遵从H.323标准的IP终端称为H.323终端。

        H.323的第1版本(Vl)于1996年通过，名为“用于QoS无保证的LAN上的声像系统和设备”。其第2版本(V2)于98年通过，更名为“分组多媒体通信系统”，在安全性会议通信和补充业务等方面作了补充和修订。目前还在继续进行第3版本的开发研究。

        H.323建议标准比较成熟，现已成为IP网络电话公认的国标标准，在工业界广为使用。

2.SIP系统

        这是IETF的IP电话系统，主要包括两个协议：会话启动协议(SIP-SessionInitiationProtocol)和实时传送协议(RTP-Real-TimeTrans­port Protocol)。SIP用作IP网络电话的信令协议，其主要功能是建立和管理呼叫以及应用层地址的翻译；RTP是语音和视频数据的传送协议，其主要功能是在透明封装的基础上传递一些实时信息，供对端进行信号恢复和质量监视，它的作用类似于ATM中的适配层(AAL)功能。H.323中语音和视频信号的传送也借用IETF定义的RTP。除此以外，SIP系统还利用Internet中已定义的其它协议完成存储媒体信息传送、网关选路、计费和管理等功能。

       SIP系统和H.323系统的主要差别在于：

(1)SIP系统主要考虑的是IP网络中的电话应用，和现存网络的互通并非其研究重点。因此，它未考虑网关等部件，有关互通的功能和实现可借鉴H.323的结果。

(2)H.323系统是从LAN上电话应用为出发点逐步发展完善的，而SIP系统则是着眼于广域Internet上的电话应用。因此，它采用了Internet中广为使用的客户－服务器模型。

(3)H.323系统的呼叫信令是借鉴ISDN中的呼叫控制信令开发的，为基于消息的对等层协议。SIP协议则是基于Internet应用层协议开发的，为文本形式的客户－服务器类型非对等式协议。

(4)H.323系统对计费和管理域之间的互操作有较好的考虑，

       SIP系统对此还只有初步的考虑。

       从总体上说，H.323系统由ITU-T 开发，其结构更贴近于传统电信网，网络运营和管理也和电信业的思路比较接近。SIP系统由I­ETF而开发，其结构和思路完全源自于Internet。目前H.323标准比较成熟，SIP标准正在加紧制订之中。鉴Internet 日益增强的影响力和1ETF在Internet中的领导地位，对于这两个标准体系都必须予以充分重视。事实上，以CISCO公司为代表的主要数据通信制造厂商已经推出SIP网络产品和SIP电话终端，并已在美国应用，H.323 和SIP系统的互通网关也正在研究之中。

3.PINT系统

        PINT系统是IETF的PINT工作组研究开发的PSTN/lntemet互通协议标准，主要协议就是PINT。其主要功能是在Internet服务器和控制网关之间传送呼叫请求信息和必要的媒体数据（如传真等）。它的基础协议是SIP和会话描述协议(SOP-SessionDescriptionProtocol)，前者传送呼叫请求和响应信息，后者传送必要的补充控制信息和少量的媒体信息。协议也采用客户－服务器模式。在PSTN一侧，则需要智能网的配合，相应地，智能网网元功能和智能网应用部分(IN­AP:--lntelligentNetworkApplication Part)协议需要增强。目前ITU-T正在与IETF积极配合进行标准制定工作。

        PINT协议已经成熟，99年已经推出第2版本。PINT典型业务已经由不少电信业厂商开发，并推出市场。

        除了上述三大协议体系外，为了保证IP电路的Q0S，必须考虑网络资源保留和业务调度问题。在这方面，H.323 和SIP系统都未专门考虑，而是利用IETF其它工作组，如综合业务(Inter-serv)工作组和区分业务(diff-serv)工作组提出的协议和机制，目前讨论得比较多的是RSVP协议及其各种变型以及区分业务调度机制。本书第6章将对此进行讨论。

 

1.3.3   IP网络电话结构模型和实现
 

综合以上所述，可以给出IP网络电话的结构模型如图1.9 所示。它包含如下几类信息流：

（1）PC-PC：实现PC至PC通信，包括会议电话。

（2）GW-GW：实现经由1P网络的电话－电话通信。

图1.9  IP网络电话结构模型

（3）PC-GW：实现PC－电话通信。

（4）PC-Web服务器－GW：实现PC控制的电话－电话通信(PINT服务）。

（5）GW数据库－SCP：配合实现PINT服务。

（6）GW-MIB：实现网络管理。

       IP 电话的实现有两类方法：

1.桌面方法

       桌面方法就是PC机间直接通话。每个桌面配备VOiP终端，可以进行远程直接通信。这可视作IP电话的初级阶段，可用于企业内部，不涉及计费和权限问题。

2.服务器方法

       服务器为网络共享设备，完成用户权限、计费、资源管理等功能，由此可以构成IP电话运营系统。在H.323系统中，网闸就是服务器，也可以置于网关中；在SIP系统中，定义和使用了若干种不同功能的服务器。

图1.10  ITS系统示例

        现以朗讯公司的因特网电话服务器(ITS-InternetTelephonyServ­er)系统为例说明服务器方式的实现原理。图1.10为其网络示意图，其中服务器兼作网关，ITS系统提供了电话和传真通信的第二条通路。设其用于专用网，则PBX可以根据最小成本选路原则自动选择ITS系统；或者由用户加拨前缀选定ITS系统；也可以通过PBX设定选路方式，如传真机终端一律使用ITS系统，话音通信则可以使用ITS或电路交换网。

       当用户A拨号呼叫用户B时，PBX将其接至服务器l。该服务器通过Internet呼叫服务器2，后者再将呼叫接至B所在的交换机。其后通话过程和普通电话相同，用户使用过程和常规电话相同，感觉不到是在使用IP电话系统。如果IP网络的服务质量低于预定门限值，则可自动返回PSTN系统。