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VoIP技術(shù)的組網(wǎng)運用

2008/12/16

1、引言

　　當前，電信運營(yíng)方式正面臨著(zhù)巨大的變革，傳統的電信業(yè)務(wù)在概念、技術(shù)、業(yè)務(wù)、投資、管理和服務(wù)等方面正在發(fā)生深刻變革。新的通訊模式將統一到IP上來(lái)，VoIP(VoiceoverIP)是利用語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)、分組實(shí)時(shí)傳送技術(shù)和控制協(xié)議(RTP／RTCP)將語(yǔ)音信號通過(guò)IP網(wǎng)承載，實(shí)現話(huà)音通信的技術(shù)。VolP業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和使用打破了傳統電信網(wǎng)絡(luò )必須以TDM方式傳送語(yǔ)音信號的舊框架，體現了電路交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)融合的趨勢，成為網(wǎng)絡(luò )統一的先驅技術(shù)和業(yè)務(wù)支撐點(diǎn)。

2、VoIP網(wǎng)絡(luò )的基本構成

　　2.1 基本構成要素

　　一般來(lái)說(shuō)，構成VoIP網(wǎng)絡(luò )的基本要素包括網(wǎng)關(guān)(GW)、網(wǎng)守(GK)、認證計費和綜合訪(fǎng)問(wèn)管理中心(CAMS)、網(wǎng)管系統和終端設備。

　　網(wǎng)關(guān)位于公共電話(huà)網(wǎng)(PSTN／ISDN／GSM)與IP網(wǎng)的接口處，完成公共電話(huà)網(wǎng)和IP網(wǎng)間的橋接任務(wù)。主要功能包括：實(shí)現兩側網(wǎng)絡(luò )間電話(huà)／傳真信令、媒體流、管理信息和同步信號之間的轉換；完成PSTN／ISDN／GSM側的呼叫建立釋放、IP網(wǎng)絡(luò )側的呼叫建立釋放以及網(wǎng)絡(luò )QoS的測試；支持包括ITU-TG.711、G.723和G.729等多種語(yǔ)音編碼；實(shí)現ITU-TH.323、H.225、H.245、RTP、RTCP、ISUP、TUP、DSS1和SS7信令等。具有專(zhuān)線(xiàn)、Modem、ISDN、IPPhone、IPFax、WAP用戶(hù)接入功能，并實(shí)現大量增值業(yè)務(wù)。

　　網(wǎng)守完成網(wǎng)關(guān)注冊管理、路由管理、呼叫控制和業(yè)務(wù)控制等功能，支持網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)關(guān)、PC到網(wǎng)關(guān)的呼叫業(yè)務(wù)，可對已登錄的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)終端進(jìn)行規劃、監控及管理事項，使整個(gè)VoIP網(wǎng)絡(luò )系統通話(huà)運作正常，達到網(wǎng)絡(luò )電話(huà)的保密安全性、品質(zhì)穩定性。

　　認證計費和綜合訪(fǎng)問(wèn)管理中心采用大型關(guān)系數據庫系統，通過(guò)IP網(wǎng)與網(wǎng)守相連，使用RADI[JS協(xié)議接受網(wǎng)守發(fā)起的用戶(hù)接人(漫游)認證請求進(jìn)行身份認證，并負責接收計費采集點(diǎn)采集的用戶(hù)計費信息，生成通信費用帳單。

　　網(wǎng)管系統完成對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的管理，降低網(wǎng)絡(luò )管理難度、提高網(wǎng)絡(luò )運行管理效率。對VoIP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行配置管理、故障管理、性能管理、計帳管理、安全管理和用戶(hù)管理等。終端設備通常包括與IP網(wǎng)直接相連的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)、可視電話(huà)和通過(guò)小型VoIP網(wǎng)關(guān)接入到IP網(wǎng)的普通電話(huà)。這些終端符合H.323／SIP協(xié)議體系。

　　2.2 VoIP網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)音信令

　　VoIP網(wǎng)絡(luò )包括H.323、SIP、MGCP、MeGaCo／H.248多種語(yǔ)音信令，這些信令間存在競爭關(guān)系。

　　H.323：由ITU-T制定，它定義了無(wú)QoS保證在Internet或其他分組網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行多媒體通信的協(xié)議和規程。H.323是一個(gè)協(xié)議族，包括H.225、H.245、H.450系列、T.120系列、H.235、H.261、G.711、G.723、G.729等。H.323結構體系由H.323終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守和多點(diǎn)控制單元MCU組成。

　　SIP：IETF提出的基于文本的應用層控制協(xié)議，能建立、調整和終止多媒體的呼叫和會(huì )話(huà)，協(xié)議簡(jiǎn)單，易于實(shí)現。

　　MGCP：IETF提出是媒體網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器之間的協(xié)議，它針對H.323在VoIP上應用的缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)。

　　MeGaCo／H.248：IETF、ITU-T制定的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，用于媒體網(wǎng)關(guān)控制器和媒體網(wǎng)關(guān)之間的通信。MeGaCo／H.248將逐步取代MGCP。

　　目前由于H.323協(xié)議較成熟，國內多采用H.323協(xié)議，但其支持IP業(yè)務(wù)的能力弱，在靈活性、可擴展性上都存在缺陷。SIP簡(jiǎn)單靈活，與IP結合緊密，業(yè)務(wù)能力強，但其協(xié)議不夠完善，廠(chǎng)商間的互通性差，實(shí)際應用少。業(yè)界多數廠(chǎng)商仍然推薦采用基于H.323協(xié)議體系的VoIP解決方案。

3、VoIP的組網(wǎng)運用

　　3.1 VoIP網(wǎng)絡(luò )的組織與運用

　　VoIP網(wǎng)絡(luò )的組織可根據網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍和用戶(hù)群的大小確定組網(wǎng)形式。在實(shí)際中，可以采用對等區域結構、二級或多級樹(shù)狀區域結構構建網(wǎng)絡(luò )。這里僅以二級樹(shù)狀區域結構來(lái)說(shuō)明VoIP的網(wǎng)絡(luò )組織運用。

　　二級樹(shù)狀區域結構通常包括一級結點(diǎn)、二級結點(diǎn)和接人到各結點(diǎn)的用戶(hù)終端。一級結點(diǎn)位于整個(gè)結構的頂端，負責不同二級區域間的通話(huà)調度與管理。二級結點(diǎn)負責本區域內VoIP電話(huà)終端及PSTN接人間的通話(huà)、調度與管理，并將需要跨區域或跨網(wǎng)絡(luò )的通話(huà)發(fā)送到一級結點(diǎn)。這里，二級結點(diǎn)是實(shí)現本區域功能的主體，它通過(guò)網(wǎng)關(guān)與PSTN和用戶(hù)終端建立連接。

　　在設備配置上，一級結點(diǎn)配置電信級或企業(yè)級VoIP網(wǎng)關(guān)接入IP網(wǎng)絡(luò )，二級結點(diǎn)和分支單位配置中小型VoIP網(wǎng)關(guān)。一級結點(diǎn)配置網(wǎng)守，網(wǎng)守采用主備用方式組織保證其可靠性。二級結點(diǎn)根據具體情況選擇是否配置網(wǎng)守。如果結點(diǎn)支持的接人設備數量不大，網(wǎng)守可采用專(zhuān)用硬件平臺保證其可靠性減小維護難度。一級結點(diǎn)配置網(wǎng)絡(luò )管理服務(wù)器，一級和二級結點(diǎn)配置網(wǎng)絡(luò )管理終端。

　　3.2 VoIP電話(huà)的呼叫建立

　　VoIP電話(huà)的傳輸有PC到PC、PC到電話(huà)、電話(huà)到PC、電話(huà)到電話(huà)等多種方式。這里主要介紹電話(huà)到電話(huà)的基本呼叫過(guò)程。

　　3.2.1 區域內基本呼叫過(guò)程

　　區域內呼叫過(guò)程如圖2所示(VoIP電話(huà)的區域內呼叫過(guò)程在圖中已用序號標出)，具體呼叫過(guò)程為：主叫用戶(hù)摘機，聽(tīng)到撥號音后撥VoIP電話(huà)接入碼，通過(guò)主叫網(wǎng)關(guān)啟動(dòng)VoIP電話(huà)業(yè)務(wù)；主叫VoIP網(wǎng)關(guān)獲得用戶(hù)權限信息，并將呼叫請求發(fā)送到網(wǎng)守和CAMS服務(wù)器進(jìn)行權限驗證，確認用戶(hù)有呼叫權限，待權限驗證通過(guò)后，主叫VoIP網(wǎng)關(guān)與用戶(hù)進(jìn)行交互，獲得用戶(hù)需要接續的被叫指示，請求網(wǎng)守進(jìn)行地址解析；網(wǎng)守進(jìn)行地址解析，得到與被叫相連的網(wǎng)關(guān)的IP地址，并將該地址送到主叫VoIP網(wǎng)關(guān)；主叫VoIP網(wǎng)關(guān)向被叫所在的VoIP網(wǎng)關(guān)發(fā)起基于IP的呼叫接續請求；被叫VoIP網(wǎng)關(guān)接收到IP呼叫請求，向網(wǎng)守發(fā)送接入請求消息；網(wǎng)守驗證被叫VoIP網(wǎng)關(guān)的接人請求，通過(guò)后，向被叫VoIP網(wǎng)關(guān)返回確認消息；被叫VoIP網(wǎng)關(guān)在確認被叫用戶(hù)空閑的情況下，向被叫用戶(hù)發(fā)起基于PSTN的呼叫請求，被叫摘機，主被叫進(jìn)行通話(huà)，在電話(huà)和該側的網(wǎng)關(guān)之間使剛PSTN話(huà)路接續，在兩個(gè)主被叫網(wǎng)關(guān)問(wèn)使用IP通道接續。

　　3.2.2 區域間基本呼叫過(guò)程 　　

　　區域間呼叫過(guò)程如圖3所示，具體呼叫過(guò)程如下：主叫用戶(hù)摘機，聽(tīng)到撥號音后撥VoIP電話(huà)接入碼，通過(guò)主叫網(wǎng)關(guān)啟動(dòng)VoIP電話(huà)業(yè)務(wù)；主叫VoIP網(wǎng)關(guān)與用戶(hù)交互，獲得用戶(hù)權限信息，請求本地網(wǎng)守或AAA服務(wù)器進(jìn)行權限驗證。權限驗證過(guò)后，主叫VoIP網(wǎng)關(guān)與用戶(hù)進(jìn)行交互，獲得需要接續的被叫指示，請求網(wǎng)守進(jìn)行地址解析；本地網(wǎng)守不能找到被叫電話(huà)用戶(hù)所對應的網(wǎng)關(guān)，將請求地址解析的消息傳到上級網(wǎng)守；上級網(wǎng)守將請求地址解析的消息傳到被叫網(wǎng)守；被叫網(wǎng)守獲得被叫信息，進(jìn)行地址解析，得到與被叫相連的VoIP網(wǎng)關(guān)的IP地址，并將該地址送到上級網(wǎng)守；上級網(wǎng)守將得到的被叫網(wǎng)關(guān)的IP地址送到主叫網(wǎng)守；主叫網(wǎng)守將被叫網(wǎng)關(guān)地址送到主叫VoIP網(wǎng)關(guān)；主叫VOIP網(wǎng)關(guān)向被叫所在的VoIP網(wǎng)關(guān)發(fā)起基于IP的呼叫接續請求；被叫YoIP網(wǎng)關(guān)接收到IP呼叫請求，向被叫網(wǎng)守發(fā)送接人驗證請求消息；被叫網(wǎng)守驗證被叫VoIP網(wǎng)關(guān)的接入請求，驗證通過(guò)后，向被叫網(wǎng)關(guān)返回確認消息；被叫VoIP網(wǎng)關(guān)在確認被叫用戶(hù)空閑的情況下，向被叫用戶(hù)發(fā)起基于PSTN的呼叫請求，被叫摘機，主被叫進(jìn)行通話(huà)，在電話(huà)和該側的網(wǎng)關(guān)之間使用PSTN話(huà)路接續，在兩個(gè)主被叫網(wǎng)關(guān)間使用IP通道接續。

4、VoIP網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)的安全策略

　　VoIP是基于IP網(wǎng)絡(luò )建立起來(lái)的，網(wǎng)絡(luò )固有的開(kāi)放性影響了VoIP網(wǎng)絡(luò )的安全。為了保證VoIP網(wǎng)絡(luò )的組網(wǎng)安全，必須在網(wǎng)絡(luò )設備、用戶(hù)、計費和數據保護上建立有效的安全策略。

　　系統的安全策略包括：網(wǎng)管系統提供對系統管理員的安全管理，允許授權的系統管理員在網(wǎng)絡(luò )中不同地點(diǎn)對系統信息進(jìn)行備份；VoIP網(wǎng)關(guān)利用系統本身提供的防火墻功能，對IP報文進(jìn)行過(guò)濾，拒絕非法用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)提供非法號碼過(guò)濾、拒絕不受歡迎用戶(hù)登錄等多種安全策略；網(wǎng)守對不合法注冊(例如：未知或未通過(guò)驗證)的網(wǎng)關(guān)和終端，拒絕其注冊或強制離線(xiàn)，并不允許離線(xiàn)設備發(fā)起或接受呼叫。終端用戶(hù)可采用帶有加密功能的終端設備，確保通信內容的可靠和安全。用戶(hù)的安全策略包括：利用系統提供的安全策略，保障合法用戶(hù)安全接入網(wǎng)絡(luò )；啟動(dòng)黑名單制度；系統根據主叫或被叫號碼啟動(dòng)對呼叫的跟蹤，抵御來(lái)自?xún)炔炕蛲獠康墓簟?
　　認證計費的安全策略包括：提供多種訪(fǎng)問(wèn)控制和加密措施，采用硬件防火墻，過(guò)濾非法報文；對角色和管理員的權限進(jìn)行管理，限制不同級別管理員的操作權限；限定用戶(hù)從指定IP地址的機器訪(fǎng)問(wèn)，通過(guò)認證計費系統提供的訪(fǎng)問(wèn)控制功能，有效控制和屏蔽非法用戶(hù)連接。

　　網(wǎng)絡(luò )數據的安全策略為采用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò )存儲技術(shù)，對數據備份和災難恢復，確保數據安全性。

5、結束語(yǔ)

　　VoIP網(wǎng)絡(luò )的構建是一個(gè)復雜的系統工程。在組網(wǎng)過(guò)程中，必須對網(wǎng)絡(luò )運用對象、覆蓋范圍作出準確分析，并在此基礎上合理選擇組網(wǎng)方式、設計網(wǎng)絡(luò )結構和安全策略，確保在VoIP網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍內用戶(hù)的正常使用。諸如信令和協(xié)議的選擇、業(yè)務(wù)的QoS保證、提供的服務(wù)類(lèi)型對網(wǎng)絡(luò )結構和性能的影響等，也需要在VoIP網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)過(guò)程中綜合考慮。

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