华为UC统一通信HCNA认证IHUCA第二章VOIP网络及技.ppt

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1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Security Level:Slide title:40-47pt Slide subtitle:26-30ptColor:white Corporate Font:FrutigerNext LT MediumFont to be used by customers and partners:A第二章 VOIP网络及技术介绍Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 2前言lIP语音（VoIP）指通过IP数

2、据网络传输电话呼叫的一种方式：可以是互联网、也可是企业自己的内部网络。lVoIP的主要魅力之一在于它允许通过数据网络（而不是电话公司的网络）传输电话呼叫，从而帮助公司降低了成本。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 3目标l学完本课程后，您将能够:p了解VoIP网络架构；p了解VoIP基础知识；p了解VoIP信令和媒体传输协议。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 4目录第第第第一一一一节节节节 什什

3、什什么是么是么是么是VOIPVOIP第二节 VOIP协议Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 5VoIP概述lVOIP（Voice over Internet Protocol）是指将模拟声音讯号数字化，经过压缩和封包之后，以数据封包（Data Packet）的形式在IP网络上传输语音讯号。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 6VoIP网络介绍l长途旁路是VoIP网络的最经典应用。PBX传真电话终端

4、电话终端深圳公司深圳公司北京公司北京公司PBX传真电话终端电话终端IP NetworkPSTNCopyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 7模数转换l模数转换是将模拟性质的语音讯号转换成数字方式。l模数转换包含：抽样、量化、编码三个阶段。时间幅度时间幅度抽样抽样量化量化127-127001010010编码编码Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 8模数转换l抽样是把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽

5、样信号。l量化是把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字信号。l编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 9语音压缩算法l语音压缩：在数模转换中，为降低编码速率和提高语音质量而采用一些优化编码技术来进行语音编码的过程。l语音编码的意义p提高通话质量(数字化+信道编码纠错)p提高频谱利用率(低码率编码)p提高系统容量(低码率、语音激活技术)Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All righ

6、ts reserved.Page 10语音压缩算法l语音编码分类:p波形编码n将时域的模拟话音的波形信号经过取样、量化、编码而形成的数字话音信号。p参量编码（音源编码）n基于人类语言的发音机理，找出表征语音特征参量，对特征参量进行编码。p混合编码n混合编译码是结合波形编译码和参量编译码之间的优点。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 11语音压缩算法编解码算法编解码算法调制技术调制技术抽样包大小（抽样包大小（ms）净带宽净带宽KbpsG.711PCM0.12564G.726ADPCM0.12532

7、G.723.1CELP305.3G.728LD-CELP1516G.729CS-ACELP108iLBCCELP30/2013.3/15.2Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 12DSPlVoIP的关键部件是DSP，数字信号处理器（Digital Signal Processors）是语音编码器和调制解调器的核心部件。lDSP特点是体积比较小、功率消耗少、运算速度快。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Pa

8、ge 13IP电话通过网线接入系统拥有独立的IP 地址和IP-PBX服务器之间用标准VOIP协议建立呼叫支持TFTP/HTTP 等多种IP 应用协议基于TCP/IP 协议语音被封装成IP数据包进行传输Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 14IP-PBXlIP PBX是从PBX的概念发展而来的，是一种基于IP协议的的公司电话系统。PSTN企业企业VOIP传真模拟电话IP电话IP-PBX用户接入网关Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All righ

9、ts reserved.Page 15IP-PBX优势PSTN电话电话公网公网IP PBX电话终端电话终端主叫方（发起呼叫）主叫方（发起呼叫）IP PBX电话终端电话终端上海上海北京北京 IP 方式一：电信长途，话费昂贵方式二：利用运营商的IP网络将PBX组网，通过IP走长途，话费相对较低Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 16IP-PBX优势IP-PBXRouter/GWRouter/GWIPIP-PBXTDM PBXTDM PBXPSTNSite ASite BCarrier Network

10、经济：降低布线和维护成本便利：号码/终端/网络的移动性效率：业务丰富，与应用整合性强Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 17IP-PBX接入方式IPPBX模拟电话AGIADIADH.248SIPVoIP网关接入2SIPIMS网络接入5移动IMS网络SS7/PRI/QSig/CN01/AT0PSTN接入4模拟电话用户电缆模拟终端接入13IP电话IP 电话接入SIPCopyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page

11、18IP语音质量l语音质量评价方法：MOS(Mean Opinion Score)测试。级别级别MOS分值分值用户体验用户体验优5.0非常好，听得很清楚，如同面对面地交流良4.0不错，听得清楚，延迟小，有点杂音中3.0还可以，听不太清楚，有一定延迟，有杂音，有失真差2.0勉强，听不太清楚，有较大杂音或断续，失真严重劣1.0极差，静音或完全听不清楚，杂音很大编码算法编码算法G.711G.726G.723.1G.728G.729iLBCMOS值值4.13.853.653.613.73.9Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights re

12、served.Page 19IP语音质量l影响语音质量的因素主要包含：信号失真、丢包、延时、抖动。编解码网络传输网络拥塞路由/交换信号失真丢包延时抖动语音质量Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 20IP语音质量l提高话音质量的措施p回声消除（EC）p语音活动检测（VAD）p舒适背景噪音（CNG）Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 21QoSlQoS是Quality of Service（服务质量）

13、的简称，其目的是针对各种业务的不同需求，为其提供端到端的服务质量保证。lQoS技术在当今的互联网中应用越来越多，其作用越来越重要。如果没有QoS技术，业务的服务质量就无法保证。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 22时延时延带宽带宽抖动抖动丢包率丢包率单向时延不超过150200ms平均抖动不应超过30ms每个呼叫需要21106kb/s的保证优先带宽丢包率不超过1%语音业务QoS需求Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights rese

14、rved.Page 23QoS功能l服务质量(QoS)提供了下述功能：p流分类和标记p网络拥塞管理p网络拥塞避免p流量监管和流量整形Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 24QoS技术l优先级标记l流量监管l端口限速l队列调度p高低优先级调度p严格优先级调度p加权轮循调度p最大时延加权轮循调度Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 25QoS-优先级标记未未标标记记的的流流已标记的流已标记的流l优先级标

15、记的作用：QoS实施差别服务的基础l优先级标记方法：IP优先级、TOS优先级、DSCP优先级和802.1p优先级Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 26QoS-流量监管No.丢弃或缓存进入设备的所有数据流令牌桶令牌桶继续发送按规定的速度向桶中存放令牌令牌足够？Yes.转发Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 27QoS-端口限速lLR（Line Rate）,物理接口总速率限制。须由此端口发送的数据流

16、分类分类队列1队列2队列3队列4超标，则将超标的报文队列的状态改为不可调度，等端口空闲再调度此队列 调度令牌桶令牌桶符合，转发出队列Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 28QoS技术-PQ（严格优先级调度）lPQ(Priority Queue)队列调度机制，PQ对报文进行分类，对于IP网络，可以根据报文的IP优先级、DSCP优先级、五元组等条件进行分类，然后按报文的类别将其送入相应的队列。l在报文出队时，PQ首先让高优先队列中的报文出队并发送，直到高优先队列中的报文发送完，然后发送中优先队列中的

17、报文，直到发送完，然后是正常优先和低优先队列。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 29华为路由器/交换机的QoS技术U1980U19xxIP话机话机IP话机话机总部总部SBCPC客户端客户端WANUC服务器服务器InternetSVN远程办公远程办公分支分支支持802.1p/q媒体、信令和管理数据划分不同VLAN支持Diffserv流量优先级控制支持iLBC编解码，在低带宽下提供高质量语音支持节点间的编解码更改和呼叫量控制支持802.1p/q支持语音和数据VLAN支持Diffserv流量优先级控

18、制支持iLBC编解码，在低带宽下提供高质量语音IP终端终端IP PBX实时监控网络状况，并及时调整路由和编解码策略网络网络Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 30总结l简述VoIP网络架构。l描述VoIP语音处理流程和语音质量。l描述IP PBX功能和基本特性。l简述QoS技术。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 31目录第一节 什么是VOIP第二节第二节第二节第二节 VOIP VOIP协议协议协

19、议协议Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 32VoIP常用协议lIP分组信令为语音/视频媒体流建立虚电路，它独立与媒体信息流传输。H323SIPMGCPMegacoH248Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 33H.323lH.323 是由ITU 制定的通信控制协议，用于在分组交换网中提供多媒体业务。l呼叫控制是其中的重要组成部分，它可用来建立点到点的媒体会话和多点间媒体会议。l目前最新的H.32

20、3 版本是V4。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 34H.323实体lH.323 定义了如下实体：pGateway：介于电路交换网和分组交换网之间的H.323 网关pGateKeeper：用于地址翻译和访问控制的网守pMCU：多点会议控制单元pTerminal：分组交换网络中能提供实时、双向通信的节点设备pMC：提供多点控制的多点会议控制器pMP：提供多点会议媒体流混合的多点处理器Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights res

21、erved.Page 35H.323体系架构MCU多点控制单元Gateway网关TerminalH.323终端Gatekeeper网守Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 36H.323协议族Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 37H.323呼叫过程GK终端终端A终端终端BARQACFSetupARQACFCall ProceedingAlertingConnectaudiocapabilities

22、 exchangemaster-slave determinationOpenLogicalChannelEndSessionCommandEndSessionCommandRealseCompleteDRQDCFDRQDCFRAS MessageCall Signaling MessageH.245 messageCopyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 38SIPl会话发起协议（Session Initiation Protocol）是由IETF提出并研究的一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控

23、制协议。lSIP被用来创建、修改和终结一个或多个参加者参加的会话进程。lSIP所支持的功能：p基本会话p多用户之间的会话p交互的媒体应用Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 39SIP在协议栈中的位置 EthernetIPTCPUDPSDPcodecsRTP应用层应用层传输层传输层网络层网络层物理物理/数据数据链路层链路层SIPCopyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 40SIP实体之间的基本呼叫流程AC

24、K200-OKINVITE:sip:18.18.2.4“Calls”18.18.2.4180-RingingRings200-OKAnswersBYEHangs upRTPTalkingTalkingUser AUser BCopyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 41SIP实体之间的呼叫流程-B2BUAB2BUASIP PhoneASIP PhoneBINVITE7100 Trying8180 Ringing9180 Ringing10200 OK12200 OK11INVITE1100 Tryin

25、g2RTPCopyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 42MGCPlMGCP 定义了一种呼叫控制结构，在该结构中，呼叫控制与业务承载分离。lMGCP是一个主/从协议，MG需要执行MGC发出的命令。MGCMG信令媒体Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 43H.248lH.248协议，也叫MeGaCo协议，一种媒体网关控制协议，是一项ITU-T与IETF合作制定的新标准。lH.248协议是在MGCP协议的基础

26、上，结合其它媒体网关控制协议特点发展而成的一种协议。l与MGCP相比，H.248有以下优点：p支持更多类型的接入技术并支持终端的移动性p支持更大规模的网络应用和协议扩充，灵活性更强Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 44RTPl实时传输协议（RTP，Real-time Transport Protocol）提供带有实时特性的端对端数据传输服务。lRTP运行在UDP之上，每一个RTP报文封装在一个UDP数据报之中。应用层RTPUDPIP子网socketRTP在在Internet中的位置中的位置 C

27、opyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 45RTPlRTP在VoIP中的作用为：p实时传输媒体信息p消除抖动p排序p丢包p在一定场合下可以传输DTMF信号，信号音和信令Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 46RTP起源加入序号加入序号-处理无序和重复处理无序和重复交付交付加入时间戳加入时间戳-标记该分组数标记该分组数据应在何时被播放据应在何时被播放使用缓冲使用缓冲-对抖动进行补偿对抖动进行补偿语音视频传

28、输特点：语音视频传输特点：数据量大保证连续性实时性传统的电话网交换：传统的电话网交换：电路交换方式输出和输入以及中继均时序同步等时的体系结构基于基于IP的互联网结构：的互联网结构：分组交换IP分组可重复、无序、延迟到达或者丢失，并存在抖动Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 47RTCPlRTCP（Real-time Transport Control Protocol）和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。l在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包。lRTCP包中含有已发送的数据包的数

29、量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。lRTCP报文封装在UDP中进行传输，并且发送时使用的端口号比它们所属的RTP数据流端口号大1。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 48DTMFlDTMF（Double Tone Multi Frequency，双音多频）作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术，具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，迅速取代了传统转盘式电话机使用的拨号脉冲信令。l一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。C

30、opyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 49DTMFlDTMF在VOIP传送方式:p带外传送n将DTMF消息封装到协议中进行传送，如H.323协议中可以通过Q.931和H.245进行传送DTMFp带内传输n在RTP媒体传输中携带DTMF信号。该方法是将DTMF信号和媒体流一样，用RTP包来传输，因而没有DTMF信号和媒体流不同步的问题，而其中又分透明传送和RFC2833两种l带内带外的本质区别在于是否在媒体流中传输DTMF。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,

31、Ltd.All rights reserved.Page 50FAX over IPlIP传真（Fax over IP，FoIP）是通过Internet来发送和接收传真的技术。l根据传输协议的不同，可以分为透传和T.38两大类。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 51FAX over IP-传真透传Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 52FAX over IP-T.38传真Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 53总结l简述VoIP常用协议。l描述各种协议的基本功能和工作原理。Copyright 2012 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 54第二章总结lVoIP基础知识pVoIP组网架构pVoIP常用技术lVoIP信令协议pSIP，H.323pMGCP，H.248Thank