VoIP技術在企業應用的研究

陳國久

CHEN Guo-jiu

（江蘇廣播電視大學，南京 210036）

0 引言

近年來，IP技術及其業務的迅速發展，對傳統電信業務造成了很大沖擊。同時，IP向傳統電信業務的滲透和傳統電信技術與IP技術的融合速度也已大大加快?，F代企業無論是生產型還是服務型，信息部門必須在技術上給以有力的保障。那么有什么樣的技術我們可以考慮采用呢？VoIP技術是目前可以采用的有力手段之一。

1 VoIP技術概述

VoIP（Voice over Internet Protocol）俗稱IP電話，指的是在IP網絡上傳輸語音信號。VoIP最初的英文解釋是：承載語音的IP網絡通訊解決技術?，F在VoIP的含義已經大大超越了它最初所被定義的內容，并且在許多方面都有很大的應用。例如VoIP網已大量部署于企業網中或已作為電信骨干網。但是它的基本作用沒有改變，就是利用IP網絡技術大幅度地降低企業和個人在進行溝通方面的成本，使之成為便捷、高效的工具。

2 VoIP技術平臺

2.1 關鍵技術

VoIP的關鍵技術包括信令技術、編碼技術、分組傳輸技術、服務質量（QoS）保證技術、以及網絡傳輸技術等。本文只簡述三種最典型技術。

2.1.1 編碼技術

目前，話音和圖像壓縮技術發展十分迅速，已經研究開發出很多高效率的壓縮編碼技術。如先進的以碼本激勵線性預測（CELP）原理為基礎的G.728、G.729（A）、G.723（1）話音壓縮編碼技術。其中G.729（A）、G.723（1）為主流算法。圖像編碼方面有IP網絡會議系統采用的H.261（活動圖像編碼）和H.263（低速率活動圖像編碼）。

2.1.2 信令技術

信令技術保證電話呼叫的順利實現和話音質量，目前被廣泛接受的VoIP控制信令體系包括ITU.T的H.323系列和IETF的會話初始化協議SIP（Session Initiation Protoco1）。ITU的H.323系列建議定義了在無業務質量保證的因特網或其它分組網絡上多媒體通信的協議及其規程。H.323為基于網絡的通信系統定義了4個主要的組件：終端（Termina1）、網關（Gateway）、關守（Gatekeeper）、多點控制單元（MCU）。其中終端是分組網絡中能提供實時、雙向通信的節點設備，也是一種終端用戶設備，可以和網關、多點接入控制單元通信。所有終端都必須支持語音通信，視頻和數據通信可選。

2.1.3 分組傳輸技術

在IP網中傳輸層有兩個并列的協議：TCP和UDP。TCP是面向連接的，它提供高可靠性服務；UDP是無連接的，它提供高效率的服務。高可靠性的TCP用于一次傳輸要交換大量報文的情況，高效率的UDP用于一次交換少量的報文或實時性要求較高的信息。

2.2 試驗系統

在該系統投入使用前，采用了先實驗后投入的方式，當時使用了華為公司的相關設備與電信運營商互連的方式。通過華為NE80核心路由器利用邊界網關路由協議（BGP）進到Internet數據網絡，IP電話語音網關IPBX2600_I型和IPBX2600_II型分別位于近端和遠端。

圖1 PSTN和Internet通過IPBX連接

從圖1所示，IP網絡電話的信息流通路有如下3種：

1）從IP虛通道進入到PSTN物理通路，即IP數字電話撥打PSTN固定電話；

2）從IP虛通道到IP虛通道．即IP數字電話撥打IP數字電話；

3）從PSTN物理通路進入到IP虛通道，即PSTN固定電話撥打IP數字電話。如圖所示：

3 VoIP技術在企業中應用的難點及解決方案

在企業中應用時，語音交換網主要由生產部門和行政部門兩個交換網組成，語音交換網目前主要采用電路交換方式進行組網。目前企業語音交換網的主要問題有組網方式單一。如果組網方式單一，網絡的可靠性肯定很差，只要網絡任何一處發生故障或者人為操作失誤都有可能造成語音中斷，嚴重的甚至會造成整個語音交換網絡癱瘓，所以迫切需要新的組網方式來充實傳統組網方式，但兩種不同的網絡如何在一個平臺下保持良好互通則是一個應用難點。

VoIP解決方案是以最大限度的利用專網現有的語音、數據網絡資源為原則，在盡可能不改變現有網絡結構的基礎上，以傳統電話網絡同樣的品質和可靠性為目標，提供全方位的話音、數據和多媒體業務，逐步將傳統程控交換網承載的通信業務轉移到VoIP網絡。VoIP解決方案使專用通信網既可以保持原有PSTN網的穩定可靠性，同時又可以享受VoIP軟交換系統帶來的多種增值業務，提高辦公自動化程度，并且語音、數據業務統一由IP網絡承載，提高網絡利用率，能夠保持技術的先進性，在條件成熟時可以快速地過濾到下一代NGN網絡。

這個方案中，下面如何保證VoIP網絡的QoS服務質量進行了研究，我們具體做法是：

1）QoS采用何算法

采用智能算法中的GAACO_QoS算法

GAACO_QoS基本思想是將遺傳算法和蟻群算法融合，利用遺傳算法優化解生成信息素初值，利用蟻群算法獲取最優解，此算法主要可以分為四個部分：

（1）預處理部分分為兩步：A、為了簡化問題，將節點上的特性疊加到鏈路上，只考慮鏈路而不考慮節點的特性；B、分析鏈路的多個約束，先過濾掉圖G={V，E）中不滿足帶寬約束的鏈路。

（2）充分利用遺傳算法的全局搜索能力以及快速性、隨機性等特點，生成若干組優化解，進而轉換成蟻群算法的信息素初值，為蟻群算法部分求取最優路由做好準備。利用蟻群算法的正反饋機制和高效收斂的特點求取滿足約束的最優路由。

（3）判斷遺傳算法和蟻群算法融合的適當時機。結合QoS路由的特殊性，設計了適用于路由問題的融合方法。具體操作是，定義遺傳算法控制函數：

1≤l≤NG；NG為遺傳算法的迭代次數；P為常數。通過CGI+1值的變化來動態地控制遺傳算法和蟻群算法的融合時機。

2）QoS是如何實現的

為了確保VoIP的質量，重新定義了VoIP的協議棧，該棧分為數據層和信令層：數據層主要面向VoIP業務數據所需的協議，信令層主要包括采用SIP（Session Initiation Proctoco1）協議支撐呼叫控制信令所需的協議。VoIP應用包括兩種IP流：語音流和SIP流。語音流的QoS特征是低延遲、低速率，并可容忍一定程度的丟包；SIP流的QoS特征是低延遲、低速率和高可靠性。

3）QoS如何保證的

在VoIP的呼叫過程中，可以看出主要通過以下技術方案來保證QoS：

（1）IntServ 終端采用RSVP協議，請求PDSN建立過濾器，用以指示PDSN將lP包承載在哪條連接上。

（2）DiffServ AN分別為語音和SIP創建獨立的服務連接，不同的服務連接被打上不同的標簽，這使得VoIP包在核心網上快速轉發。

此外，還涉及了以下方式，來保障端到端的QoS：

（1）調度優先級：承載語音和SIP的服務連接被給予最高的調度優先級。

（2）RoHC壓縮：VoIP將語音幀被封裝在IP包中，由于一個語音幀很小，使得JP包頭開銷較大，降低了無線移動網絡的頻譜效率。因此，IP頭壓縮技術顯得至關重要。RoHC（Robust HeaderCompression）技術，最多可以將RTP/UDP/IP包頭壓縮至2字節，大大增加了頻譜效率

（3）無PPP封裝：這可使BSC在發現高空口鏈路錯誤率時，丟棄整個IP包，并使BSC可以運用RoHC功能，提高語音數據包的處理效率?；诎腞LP流基于包的RLP流用于承載語音幀，這樣可以減少RLP包頭的大小。而SIP流則基于字節。

盡管VoIP技術讓網絡電話得以應用，但目前依然存在很多不足，如就初期的投入成本高、培訓員工等高額預算，總體維護和管理費用也很高，導致VoIP在企業應用現狀上不夠強勢。但是它畢竟是在現代通信技術、計算機技術、光傳輸技術、電視技術等基礎上建立并根據當代人與人之間溝通需求發展起來的技術。但它方便、快捷的服務于人類的作用與特性不容忽視，相信隨著IP技術和網絡體制的完善，VoIP越來越多走向更多的企業。

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