陳國久

CHEN Guo-jiu

（江蘇廣播電視大學(xué)，南京 210036）

0 引言

近年來，IP技術(shù)及其業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，對傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)造成了很大沖擊。同時，IP向傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的滲透和傳統(tǒng)電信技術(shù)與IP技術(shù)的融合速度也已大大加快?，F(xiàn)代企業(yè)無論是生產(chǎn)型還是服務(wù)型，信息部門必須在技術(shù)上給以有力的保障。那么有什么樣的技術(shù)我們可以考慮采用呢？VoIP技術(shù)是目前可以采用的有力手段之一。

1 VoIP技術(shù)概述

VoIP（Voice over Internet Protocol）俗稱IP電話，指的是在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸語音信號。VoIP最初的英文解釋是：承載語音的IP網(wǎng)絡(luò)通訊解決技術(shù)。現(xiàn)在VoIP的含義已經(jīng)大大超越了它最初所被定義的內(nèi)容，并且在許多方面都有很大的應(yīng)用。例如VoIP網(wǎng)已大量部署于企業(yè)網(wǎng)中或已作為電信骨干網(wǎng)。但是它的基本作用沒有改變，就是利用IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大幅度地降低企業(yè)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(shù)平臺

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

VoIP的關(guān)鍵技術(shù)包括信令技術(shù)、編碼技術(shù)、分組傳輸技術(shù)、服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證技術(shù)、以及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等。本文只簡述三種最典型技術(shù)。

2.1.1 編碼技術(shù)

目前，話音和圖像壓縮技術(shù)發(fā)展十分迅速，已經(jīng)研究開發(fā)出很多高效率的壓縮編碼技術(shù)。如先進的以碼本激勵線性預(yù)測（CELP）原理為基礎(chǔ)的G.728、G.729（A）、G.723（1）話音壓縮編碼技術(shù)。其中G.729（A）、G.723（1）為主流算法。圖像編碼方面有IP網(wǎng)絡(luò)會議系統(tǒng)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(shù)

信令技術(shù)保證電話呼叫的順利實現(xiàn)和話音質(zhì)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(xié)議SIP（Session Initiation Protoco1）。ITU的H.323系列建議定義了在無業(yè)務(wù)質(zhì)量保證的因特網(wǎng)或其它分組網(wǎng)絡(luò)上多媒體通信的協(xié)議及其規(guī)程。H.323為基于網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)定義了4個主要的組件：終端（Termina1）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）、關(guān)守（Gatekeeper）、多點控制單元（MCU）。其中終端是分組網(wǎng)絡(luò)中能提供實時、雙向通信的節(jié)點設(shè)備，也是一種終端用戶設(shè)備，可以和網(wǎng)關(guān)、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(shù)據(jù)通信可選。

2.1.3 分組傳輸技術(shù)

在IP網(wǎng)中傳輸層有兩個并列的協(xié)議：TCP和UDP。TCP是面向連接的，它提供高可靠性服務(wù)；UDP是無連接的，它提供高效率的服務(wù)。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?qū)崟r性要求較高的信息。

2.2 試驗系統(tǒng)

在該系統(tǒng)投入使用前，采用了先實驗后投入的方式，當(dāng)時使用了華為公司的相關(guān)設(shè)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(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（BGP）進到Internet數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，IP電話語音網(wǎng)關(guān)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(wǎng)絡(luò)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(shù)字電話撥打PSTN固定電話；

2）從IP虛通道到IP虛通道．即IP數(shù)字電話撥打IP數(shù)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(shù)字電話。如圖所示：

3 VoIP技術(shù)在企業(yè)中應(yīng)用的難點及解決方案

在企業(yè)中應(yīng)用時，語音交換網(wǎng)主要由生產(chǎn)部門和行政部門兩個交換網(wǎng)組成，語音交換網(wǎng)目前主要采用電路交換方式進行組網(wǎng)。目前企業(yè)語音交換網(wǎng)的主要問題有組網(wǎng)方式單一。如果組網(wǎng)方式單一，網(wǎng)絡(luò)的可靠性肯定很差，只要網(wǎng)絡(luò)任何一處發(fā)生故障或者人為操作失誤都有可能造成語音中斷，嚴(yán)重的甚至?xí)斐烧麄€語音交換網(wǎng)絡(luò)癱瘓，所以迫切需要新的組網(wǎng)方式來充實傳統(tǒng)組網(wǎng)方式，但兩種不同的網(wǎng)絡(luò)如何在一個平臺下保持良好互通則是一個應(yīng)用難點。

VoIP解決方案是以最大限度的利用專網(wǎng)現(xiàn)有的語音、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源為原則，在盡可能不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)同樣的品質(zhì)和可靠性為目標(biāo)，提供全方位的話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，逐步將傳統(tǒng)程控交換網(wǎng)承載的通信業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到VoIP網(wǎng)絡(luò)。VoIP解決方案使專用通信網(wǎng)既可以保持原有PSTN網(wǎng)的穩(wěn)定可靠性，同時又可以享受VoIP軟交換系統(tǒng)帶來的多種增值業(yè)務(wù)，提高辦公自動化程度，并且語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)統(tǒng)一由IP網(wǎng)絡(luò)承載，提高網(wǎng)絡(luò)利用率，能夠保持技術(shù)的先進性，在條件成熟時可以快速地過濾到下一代NGN網(wǎng)絡(luò)。

這個方案中，下面如何保證VoIP網(wǎng)絡(luò)的QoS服務(wù)質(zhì)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(yōu)化解生成信息素初值，利用蟻群算法獲取最優(yōu)解，此算法主要可以分為四個部分：

（1）預(yù)處理部分分為兩步：A、為了簡化問題，將節(jié)點上的特性疊加到鏈路上，只考慮鏈路而不考慮節(jié)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(yōu)化解，進而轉(zhuǎn)換成蟻群算法的信息素初值，為蟻群算法部分求取最優(yōu)路由做好準(zhǔn)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(yōu)路由。

（3）判斷遺傳算法和蟻群算法融合的適當(dāng)時機。結(jié)合QoS路由的特殊性，設(shè)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(shù)：

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

2）QoS是如何實現(xiàn)的

為了確保VoIP的質(zhì)量，重新定義了VoIP的協(xié)議棧，該棧分為數(shù)據(jù)層和信令層：數(shù)據(jù)層主要面向VoIP業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)所需的協(xié)議，信令層主要包括采用SIP（Session Initiation Proctoco1）協(xié)議支撐呼叫控制信令所需的協(xié)議。VoIP應(yīng)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(shù)方案來保證QoS：

（1）IntServ 終端采用RSVP協(xié)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(chuàng)建獨立的服務(wù)連接，不同的服務(wù)連接被打上不同的標(biāo)簽，這使得VoIP包在核心網(wǎng)上快速轉(zhuǎn)發(fā)。

此外，還涉及了以下方式，來保障端到端的QoS：

（1）調(diào)度優(yōu)先級：承載語音和SIP的服務(wù)連接被給予最高的調(diào)度優(yōu)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(wǎng)絡(luò)的頻譜效率。因此，IP頭壓縮技術(shù)顯得至關(guān)重要。RoHC（Robust HeaderCompression）技術(shù)，最多可以將RTP/UDP/IP包頭壓縮至2字節(jié)，大大增加了頻譜效率

（3）無PPP封裝：這可使BSC在發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)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(jié)。

盡管VoIP技術(shù)讓網(wǎng)絡(luò)電話得以應(yīng)用，但目前依然存在很多不足，如就初期的投入成本高、培訓(xùn)員工等高額預(yù)算，總體維護和管理費用也很高，導(dǎo)致VoIP在企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀上不夠強勢。但是它畢竟是在現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機技術(shù)、光傳輸技術(shù)、電視技術(shù)等基礎(chǔ)上建立并根據(jù)當(dāng)代人與人之間溝通需求發(fā)展起來的技術(shù)。但它方便、快捷的服務(wù)于人類的作用與特性不容忽視，相信隨著IP技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)體制的完善，VoIP越來越多走向更多的企業(yè)。

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