VoIP技术在企业应用的研究

陈国久

CHEN Guo-jiu

（江苏广播电视大学，南京 210036）

0 引言

近年来，IP技术及其业务的迅速发展，对传统电信业务造成了很大冲击。同时，IP向传统电信业务的渗透和传统电信技术与IP技术的融合速度也已大大加快。现代企业无论是生产型还是服务型，信息部门必须在技术上给以有力的保障。那么有什么样的技术我们可以考虑采用呢？VoIP技术是目前可以采用的有力手段之一。

1 VoIP技术概述

VoIP（Voice over Internet Protocol）俗称IP电话，指的是在IP网络上传输语音信号。VoIP最初的英文解释是：承载语音的IP网络通讯解决技术。现在VoIP的含义已经大大超越了它最初所被定义的内容，并且在许多方面都有很大的应用。例如VoIP网已大量部署于企业网中或已作为电信骨干网。但是它的基本作用没有改变，就是利用IP网络技术大幅度地降低企业和个人在进行沟通方面的成本，使之成为便捷、高效的工具。

2 VoIP技术平台

2.1 关键技术

VoIP的关键技术包括信令技术、编码技术、分组传输技术、服务质量（QoS）保证技术、以及网络传输技术等。本文只简述三种最典型技术。

2.1.1 编码技术

目前，话音和图像压缩技术发展十分迅速，已经研究开发出很多高效率的压缩编码技术。如先进的以码本激励线性预测（CELP）原理为基础的G.728、G.729（A）、G.723（1）话音压缩编码技术。其中G.729（A）、G.723（1）为主流算法。图像编码方面有IP网络会议系统采用的H.261（活动图像编码）和H.263（低速率活动图像编码）。

2.1.2 信令技术

信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，目前被广泛接受的VoIP控制信令体系包括ITU.T的H.323系列和IETF的会话初始化协议SIP（Session Initiation Protoco1）。ITU的H.323系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。H.323为基于网络的通信系统定义了4个主要的组件：终端（Termina1）、网关（Gateway）、关守（Gatekeeper）、多点控制单元（MCU）。其中终端是分组网络中能提供实时、双向通信的节点设备，也是一种终端用户设备，可以和网关、多点接入控制单元通信。所有终端都必须支持语音通信，视频和数据通信可选。

2.1.3 分组传输技术

在IP网中传输层有两个并列的协议：TCP和UDP。TCP是面向连接的，它提供高可靠性服务；UDP是无连接的，它提供高效率的服务。高可靠性的TCP用于一次传输要交换大量报文的情况，高效率的UDP用于一次交换少量的报文或实时性要求较高的信息。

2.2 试验系统

在该系统投入使用前，采用了先实验后投入的方式，当时使用了华为公司的相关设备与电信运营商互连的方式。通过华为NE80核心路由器利用边界网关路由协议（BGP）进到Internet数据网络，IP电话语音网关IPBX2600_I型和IPBX2600_II型分别位于近端和远端。

图1 PSTN和Internet通过IPBX连接

从图1所示，IP网络电话的信息流通路有如下3种：

1）从IP虚通道进入到PSTN物理通路，即IP数字电话拨打PSTN固定电话；

2）从IP虚通道到IP虚通道．即IP数字电话拨打IP数字电话；

3）从PSTN物理通路进入到IP虚通道，即PSTN固定电话拨打IP数字电话。如图所示：

3 VoIP技术在企业中应用的难点及解决方案

在企业中应用时，语音交换网主要由生产部门和行政部门两个交换网组成，语音交换网目前主要采用电路交换方式进行组网。目前企业语音交换网的主要问题有组网方式单一。如果组网方式单一，网络的可靠性肯定很差，只要网络任何一处发生故障或者人为操作失误都有可能造成语音中断，严重的甚至会造成整个语音交换网络瘫痪，所以迫切需要新的组网方式来充实传统组网方式，但两种不同的网络如何在一个平台下保持良好互通则是一个应用难点。

VoIP解决方案是以最大限度的利用专网现有的语音、数据网络资源为原则，在尽可能不改变现有网络结构的基础上，以传统电话网络同样的品质和可靠性为目标，提供全方位的话音、数据和多媒体业务，逐步将传统程控交换网承载的通信业务转移到VoIP网络。VoIP解决方案使专用通信网既可以保持原有PSTN网的稳定可靠性，同时又可以享受VoIP软交换系统带来的多种增值业务，提高办公自动化程度，并且语音、数据业务统一由IP网络承载，提高网络利用率，能够保持技术的先进性，在条件成熟时可以快速地过滤到下一代NGN网络。

这个方案中，下面如何保证VoIP网络的QoS服务质量进行了研究，我们具体做法是：

1）QoS采用何算法

采用智能算法中的GAACO_QoS算法

GAACO_QoS基本思想是将遗传算法和蚁群算法融合，利用遗传算法优化解生成信息素初值，利用蚁群算法获取最优解，此算法主要可以分为四个部分：

（1）预处理部分分为两步：A、为了简化问题，将节点上的特性叠加到链路上，只考虑链路而不考虑节点的特性；B、分析链路的多个约束，先过滤掉图G={V，E）中不满足带宽约束的链路。

（2）充分利用遗传算法的全局搜索能力以及快速性、随机性等特点，生成若干组优化解，进而转换成蚁群算法的信息素初值，为蚁群算法部分求取最优路由做好准备。利用蚁群算法的正反馈机制和高效收敛的特点求取满足约束的最优路由。

（3）判断遗传算法和蚁群算法融合的适当时机。结合QoS路由的特殊性，设计了适用于路由问题的融合方法。具体操作是，定义遗传算法控制函数：

1≤l≤NG；NG为遗传算法的迭代次数；P为常数。通过CGI+1值的变化来动态地控制遗传算法和蚁群算法的融合时机。

2）QoS是如何实现的

为了确保VoIP的质量，重新定义了VoIP的协议栈，该栈分为数据层和信令层：数据层主要面向VoIP业务数据所需的协议，信令层主要包括采用SIP（Session Initiation Proctoco1）协议支撑呼叫控制信令所需的协议。VoIP应用包括两种IP流：语音流和SIP流。语音流的QoS特征是低延迟、低速率，并可容忍一定程度的丢包；SIP流的QoS特征是低延迟、低速率和高可靠性。

3）QoS如何保证的

在VoIP的呼叫过程中，可以看出主要通过以下技术方案来保证QoS：

（1）IntServ 终端采用RSVP协议，请求PDSN建立过滤器，用以指示PDSN将lP包承载在哪条连接上。

（2）DiffServ AN分别为语音和SIP创建独立的服务连接，不同的服务连接被打上不同的标签，这使得VoIP包在核心网上快速转发。

此外，还涉及了以下方式，来保障端到端的QoS：

（1）调度优先级：承载语音和SIP的服务连接被给予最高的调度优先级。

（2）RoHC压缩：VoIP将语音帧被封装在IP包中，由于一个语音帧很小，使得JP包头开销较大，降低了无线移动网络的频谱效率。因此，IP头压缩技术显得至关重要。RoHC（Robust HeaderCompression）技术，最多可以将RTP/UDP/IP包头压缩至2字节，大大增加了频谱效率

（3）无PPP封装：这可使BSC在发现高空口链路错误率时，丢弃整个IP包，并使BSC可以运用RoHC功能，提高语音数据包的处理效率。基于包的RLP流基于包的RLP流用于承载语音帧，这样可以减少RLP包头的大小。而SIP流则基于字节。

尽管VoIP技术让网络电话得以应用，但目前依然存在很多不足，如就初期的投入成本高、培训员工等高额预算，总体维护和管理费用也很高，导致VoIP在企业应用现状上不够强势。但是它毕竟是在现代通信技术、计算机技术、光传输技术、电视技术等基础上建立并根据当代人与人之间沟通需求发展起来的技术。但它方便、快捷的服务于人类的作用与特性不容忽视，相信随着IP技术和网络体制的完善，VoIP越来越多走向更多的企业。

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