PSTN到VOIP 企业语音转换全攻略(一)

从某种意义上而言，企业很可能是第一个网络电话（Voice over IP）以及其他一些基于IP网络相关服务的受益者。在VOIP到来之前，企业一般是通过基于电路交换的PSTN网络来进行实时语音通话和传真业务，而数据通信业务则是基于拨号上网，X.25，帧中继，ATM，IP等等。在企业中，IEEE标准制定的802.3协议或者基于以太网的局域网都是应用极其普遍的数据通信网络。

在此，我们将小企业，中型企业，还有大企业分别定义如下：

小型的家庭式办公室（SOHO）通常支持少量的电话线路（不超过8个）和一个小型的局域网（不超过16个端口）。而小型企业通常支持少量的电话线路（不超过16个）和一个小型的局域网（不超过32个端口）。他们一般只限于部署1个到4个地理位置。

中型企业通常需要好几十个电话线路，一个路由器，每个地方都部署多个基于局域网的以太网交换（中型局域网包括32到64个端口）。很显然，他们在多个地理位置上开设了若干办公室。

大型国有企业通常需要几十甚至上百的电话线路，每个地方都要部署多个基于交换机和路由器的以太局域网。很显然，他们在多个地理位置上开设了好几十个办公室。

在企业中引入VOIP，不仅使得多个不同的网络可以融合到同一个物理基础设施上并且只需要执行一个协议（即IP协议），而且还使得网络得以开放，从而可以向企业员工和客户提供各种新兴的基于IP的业务与应用。这一系列新的业务包括基于IP的传真，多方会议，统一标准的消息接发，find-me/follow-me业务，基于Web的呼叫/接触中心，电子商务，客户支持业务，支持虚拟或远程工作者等等。

尽管操作维护上和基础设施部署上的成本节省是企业引入VOIP服务的主要动机，但是还有其他一些因素使得企业坚定了这个选择。这些因素包括：

A、在整个企业使用统一的业务和网络管理平台，即全IP化。
B、使得业务创建和维护更具灵活性，例如，使用一个Web工作站接口来进行管理维护。
C、使得企业内部的终端设备的添加，转移，改变之类的管理更加简单。

而且一般来说，对于中型或大型企业而言，对VOIP的投资成本通常在数月内就可以收回。

企业的IP网络或者企业内部网必须得以合理的设计，从而符合甚至超过分组包传输时延、抖动、丢包率等服务质量的限制。这样就可以保证企业内部任何地方VOIP服务的质量、有效性和可靠性都合符要求。

本文主要讨论了一些在企业内部部署VOIP所必须的网络终端、接口和网络元素。而且文中还介绍了一些网络场景，可以帮助企业完成从以前传统的面向企业员工的、基于电路交换的电话业务（例如centrex，PBX等），向同时面向客户（例如电子商务应用）和企业内部员工的、基于IP和VOIP的先进的融合网络和业务的转换。

1、基于IP的终端设备：PC机和会议电话系统

IP电话是基于个人计算机、智能数据处理器、以及实时操作网络软件/系统的类似简易老式电话业务或综合业务数字网络的电话设备。这种设备可以用于处理来自任何通信应用业务提供商（CASP）的实时语音通信，并且在基于IP的分组通信网络上传输实时话音信号。虽然第一代的IP电话只能支持基于G.711的语音编码，并且采用私有的或基于H.323/MGCP的信令和呼叫控制，但是目前的IP电话能够支持基于G.729、G.726、G.723的语音编码选择，更主要的还能使用开放的SIP协议进行呼叫控制和信令控制。现在许多IP电话已经建立在多口以太网集线器上以支持局域网的无缝连通，而且还能够通过连接到以太网局域网集线器/交换器上，来使用相同的以太网电缆（1个级别5个电缆）以获得电力支持。现在IP电话和SIP电话可用的特征和功能包括呼叫转移、电子邮件、即时通信（IM）、离线消息、一键通（Click-to-Dial）等等，这表明IP和SIP电话能够支持许多在商业通信环境中经常需要用到的高效的特征和功能。而且，自从客户或终端可以通过IP的动态主机配置协议（DHCP）进行动态注册和地址分配，IP电话就变得更加便利了，也使得客户或终端的添加、移动和改变都非常简单。最后，由于IP电话也是使用相同的数据网络基础设施和相同的技术，使得企业网络的进化和管理更加无缝化，成本更加低廉。

近来一些新近开发的IP电话已经能够具备了支持多方会议的特征和功能，而这些功能正是过去在昂贵的传统专用分组交换机（PBX）中，或者某些只被购买来作为核心电话系统的部分的电话中才能够得到的。这些IP电话可以提供全双工的音视频功能和诸如语音邮件，姓名簿索引，呼叫加入、放弃和转移，多方会议的交互连接等服务。此外，这些IP会议电话系统可以通过以太网的接入，作为IP-PBX的客户端接入TDM和IP融合的企业网络。

现在不少大的网络公司，包括思科，Pingtel，Polycom，西门子，已经开始带着他们研制的终端和会议电话向高端住宅区和企业的大市场进军。

2 、IP-PBX, IP CENTREX 和 基于IP的PBX专用线路

IP-PBXs属于PBX设备，支持以下设备和功能：

a.多样化的IP电话和/或VOIP电话功能特征；
b.呼叫处理/控制和维护传统的电路交换PBX；
c.一个或多个以下类型的电话：模拟电话，数字电话，ISDN-BRI电话，IP电话等等。

d.一个或多个T1/E1-CAS/PRI链路和数字用户线路（DSL）接入公共交换电话网络（PSTN）和IP中继线本地和/或广域数据/分组网络。IP中继线可用于一个企业的IP专用电话交换机的内部连接，在一个基于IP的企业虚拟专用网络（VPN）之上的不同地理位置之间的连接。

IP-PBX的应用不仅降低了维护和部署成本，增强了企业通信的能力，而且还大大简化了软件升级以及综合的语音和数据的基础设施的管理。另外，IP专用线路或IP中继线还能够用IP-PBX在不同地理位置的内部互连。IP专用线路的使用可以带来两大好处：一是使得公司总部的高级呼叫控制能力对于远程部门的员工同样可用；二是允许员工在不同的地理位置上进行IP电话会议，却避免了长途电话的开销。

IP-PBXs 能够同等地提供传统模拟中央交换机（analog Centrex）和综合业务数字网络中央交换机（ISDN Centrex）所能提供的服务。在模拟中央交换机和综合业务数字网络中央交换机中，负责呼叫控制功能的组件是装置在位于中心办公室的CLASS-5交换机上，例如，从用户角度来看，每23（T1-PRI）或24（T1-CAS）个电话终端就需要一条专用线路T1。这种系统不仅维护成本高，还可能仅能提供一个功能有限的或私有的中央交换机组件。

相反，在传统的PBX或新兴的IP-PBX中，这些功能模块通常配置在用户侧的网络元素上，而且通过一条或多条专用线路T1（传统PBX）或DSL（新兴PBX）连接到中心办公室，用PSTN的连接。图1说明了PBX和Centrex服务的区别。而且，DSL还能在相同的链路支持语音和数据的传输，而且维护链路的成本也远远小于维护T1所需的代价。另外，由于呼叫控制能够在本地装载，而IP-PBX能够支持Internet连接，因此每23（T1-PRI）或24（T1-CAS）个电话终端就不再需要一条专用线路T1的支持了

随着VOIP的出现，和当前基于IP网络的无处不在的可用性，模拟中央交换机和综合业务数字网络中央交换机正逐渐向基于IP的中央交换机（IP Centrex）过渡。为了提供基于IP的中央交换机服务，运营商需要能够为用户提供高质量（能够有QoS保证）的宽带（基于DSL，T1，以太网等）IP链路，而不是只提供昂贵的TI专用线路来支持语音传输。这样，企业级用户能够使用宽带IP链路同时承载话音和数据业务，以向员工提供更为丰富和多样的应用。为了支持传统电话和传真机，还需要在用户侧部署IP-PSTN网关，这种网关能够提供从传统的时分复用（TDM）域向IP域的信令和媒体的转换。这种转换有效利用了服务提供商的IP网络的一些诸如IP-PSTN GW，VOIP CC软交换等等的网络元素，从而实现了基于全IP的互通和融合。IP PBX和IP中央交换机还提供了一套模拟中央交换机和综合业务数字网络中央交换机服务的扩展集。

当IP-PBX一旦投入使用，企业就可以在特定数据网络基础设备部署IP网络元件或设备，这样可以减少布线和管理的复杂度，还能够降低物理覆盖区的需求。而且，IP-PBX不仅能够支持IP电话的灵活性和有效性，还能支持局域网和广域网上的点对点VOIP服务。另外，IP域的网络元件使用开放的基于Web网站的接口标准来维护呼叫控制，业务的提供和管理。因此，它能够相对更快更简单的管理软件升级，以及为企业推出新的业务组件（例如统一标准的消息接发，find-me/follow-me业务等）。

传统PBX厂商和网络路由器制造商都正致力于IP-PBX和其他相关组件网关以及应用业务的开发和市场拓展。这些企业包括思科、Avaya、北电网络、西门子、NEC、Mitel等等。目前，这些商用的IP-PBX除了能够充分地支持传统基于PBX电路交换可支持的数十个呼叫处理功能之外，还能够支持许多新兴的业务与应用。

图2显示了从传统的中央交换机业务向基于IP的中央交换机业务转换的一个具有可行性的解决方案体系结构，这个方案尽量使得用户侧客户端对于基础设施的投资最小化，而运营商对此的投资回报则会相对较多（Internet服务提供商，ISP相对较少，而电信运营商更多)。更具体来讲，部署成本取决于设备接口和服务的需求、部署的范围、备的使用年限、现有可用的IP网络基础设施等等，因此每个具体的解决方案需要单独地核算成本。

IP中央交换机的用户不仅能够在不需要增加运营商的专用线路的前提下扩容，还能只在本地的IP网（LAN或者Intranet）添加服务器就能实现各种新的基于IP的业务与应用。许多现存的电路交换制造厂商正在致力于开发线路卡（line card）或网关设备，其中线路卡可以与现有设备完整结合以支持必需的接口功能，而网关设备可以支持IP网络、公共交换电话网络（PSTN）以及服务传输组件之间的互通。

图3示范了一个现存的基于电路交换的PBX增加了一个嵌入式的VOIP呼叫控制器和通向公共交换电话网络（PSTN）的网关线路卡之后，如何向基于IP的PBX转换的体系结构。另一种实现转换可选取的方案是使用一个分离的物理设备，这个设备具有完整的VOIP网关和一个分离的呼叫控制或呼叫代理功能。这两种实现方案的选取则取决于系统机构。

尽管现今已经有很多用于基于IP终端控制的协议存在，例如H.32.，SIP，MGCP等等，但是IETF的SIP正在凭借它的开放性与简单性，逐渐赢得了来自标准化组织和企业厂商的共同支持。而对于呼叫管理或呼叫服务器或呼叫控制器的VOIP网关设备来说，MGCP和Megaco/H.248协议正在成为最无争议的赢家。

3、IP-VPN和远程工作

虚拟专用网络（VPN）是指利用电信网络链路或者共享Internet中继线来提供点对点的专用逻辑信道，以进行数据或话音通信。IP的灵活性和普遍性已经激发了许多因特网和电信网设备制造商来投入开发基于IP的虚拟专用网络（IP-VPN）设备，用以支持在宽带IP链路上传输融合的实时通信和数据业务。如图4所示，宽带IP链路可以是一个数字用户线路，一个附装在有线电视上的线缆调制解调器（CATV），一个无线的或以太网本地环路，或异步传输模式（ATM）之上的IP，或光纤激光器之上的同步光网络（SONET）等等。

许多大公司都已经在内部建立起了他们的IP-VPN，从而方便他们的员工、呼叫中心代理和差旅人员的使用。基于IP-VPN的VOIP业务主要益处是能够方便远程工作者（在家或者其他地方）使用和公司中心部署的VOIP设施和服务。

商业级的SOHO IP-VPN设备和IP-PBX能够提供从IP网络到PSTN网络的平滑VOIP呼叫，从而使得用户能够拥有可靠服务质量的业务。同样地，本地和应急呼叫能够通过本地模拟或者BRI线路被路由到PSTN网络。这使得企业能够实现向其他端点（PSTN电话）或者公众服务接入点（PSAP）传送低成本、高效的呼叫。

和所有的基于IP的业务一样，通过基于Internet逻辑私有网络管道提供IP-VPN和相关业务的主要问题有两个方面：

a)安全性
b)服务质量保证

为了满足安全性的需求，我们需要为终端提供完善的鉴权、加密解密、隧道和防火墙机制。同样地，为了满足服务质量的需求，我们有必要对通过网络的IP分组进行接入控制和带宽分配。因此，任何实际可行的IP-VPN设备都必须同时通过嵌入的软硬件支持安全性和服务质量。

目前，国际互联网工程任务组（IETF）和国际电信联盟（ITU）已经制定了系列的标准和草案来实现基于IP的安全性和服务质量控制。例如：

a)基于PKI (Public Key Infrastructure)的数字认证，用户鉴权、授权和计费的Diameter和Radius协议等都可以用于用户和终端的鉴权。

b)IETF的IPSec采用了基于多路数字加密标准（DES，三重DES比较常用）的消息加密机制，通常提供128位键字（key）。

c)基于包头压缩和加密的点到点隧道协议（PPTP），二层隧道协议（L2TP）等提供信息隧道技术。

d)基于TCP/UDP端口、IP地址、协议类型、业务、接口等的分组包过滤机制、有状态的分组包检测、服务登录、网络地址转换（NAT）等机制可以被用作构建防火墙服务。

为了支持服务质量保证，IETF的区分服务（Diff Serv）、综合服务（IntServ）、以及结合二者优点的资源预留协议（RSVP），多协议标记交换（MPLS）已经趋于成熟。

4、基于WEB的呼叫中心

基于Web的呼叫中心不仅实现了商用和运营级的VOIP服务，而且继承了IP电话的灵活性等天生优势。传统的基于电路交换的PBX和自动呼叫分发（ACD）的呼叫中心系统能够通过添置VOIP网关和相应软件来升级为支持VOIP和基于Web的管理控制。因此，需要传统PBX和ACD设备场上，例如Avaya、北电网络、NEC等已经在市场上投放了这类基于Web的呼叫中心相关的产品设备。

在呼叫中心支持IP电话和VOIP业务使得添加、移动和改变工作站，以及远程呼叫代理员接入变得简单可行。此外，通过使用ANI/DNIS和基于IP网络的用户信息实时检索，呼叫中心代理员能够低成本、个性化地和客户进行交流。特别是对于在不同时区和地理位置的部署多个呼叫中心站点的情况，通过IP进行互连互通，能够实现高效低成本的管理和维护。此外，由于IP电话支持各种开发的应用程序接口（API），例如智能网络Java API（JAIN）、Paraly/OSA、TAPI/JTAPI，因此许多被电子商务应用所需要的销售自动化、库存管理、故障记录单和计费软件包等可以被低成本地开发，同时还将提供用户资源管理（CRM）等配套设施。而为了保证电子交易等事务的私有性和安全性，在上一节所讨论的鉴权、加密和防火墙机制将能派上用场。

基于Web的呼叫控制和ACD管理同时还能够平滑地实现智能控制、路由和任何位置的智能呼叫管理，无论是在企业内部还是在IP-VPN远程。这些特性实现了基于全IP的业务融合－话音、数据/电子邮件、传真等等，并且都统一到多媒体终端或者PC机上。因此，Web呼叫的引入对于企业而言使得他们更加容易开发和发布各种新的基于IP的业务与应用。这些业务包括基于Web的内部协作（呼叫中心代理员之间）和外部协作（呼叫中心代理员和客户之间）、基于浏览器的网络和业务管理、聊天和即时消息、基于Web的点击拨号（Click-To-Dial）等等。

基于Web的呼叫中心还可以被用来构建虚拟呼叫中心，以支持更为高级的呼叫控制和业务交付。这样的呼叫中心不仅可以在地理位置上跨越全球不同的时区，而且还可以低成本地实现不间断客户服务（24小时/天、365天/年）。例如，美国东部时间（EST）临晨1：25到达波士顿呼叫中心的呼叫可以通过协同的IP-VPN被路由到北京的呼叫中心，当时正是下午13：25。 同时，还可以统一地对于全球呼叫中心代理员进行培训，使得他们对于某方面的业务有所专注，这样客户到达的呼叫可以按照类别被路由到合适的代理员处。