VoIP技术的组网运用

1 引言
　　
　　当前，电信运营方式正面临着巨大的变革，传统的电信业务在概念、技术、业务、投资、管理和服务等方面正在发生深刻变革。新的通讯模式将统一到IP上来，VoIP(Voice over IP)是利用语音压缩编码技术、分组实时传送技术和控制协议(RTP／RTCP)将语音信号通过IP网承载，实现话音通信的技术。VolP业务的产生和使用打破了传统电信网络必须以TDM方式传送语音信号的旧框架，体现了电路交换网和分组交换网融合的趋势，成为网络统一的先驱技术和业务支撑点。

2 VoIP网络的基本构成

　　2.1基本构成要素

　　一般来说，构成VoIP网络的基本要素包括网关(GW)、网守(GK)、认证计费和综合访问管理中心(CAMS)、网管系统和终端设备。

　　网关位于公共电话网(PSTN／ISDN／GSM)与IP网的接口处，完成公共电话网和IP网间的桥接任务。主要功能包括：实现两侧网络间电话／传真信令、媒体流、管理信息和同步信号之间的转换；完成PSTN／ISDN／GSM侧的呼叫建立释放、IP网络侧的呼叫建立释放以及网络QoS的测试；支持包括ITU-TG.711、G.723和G.729等多种语音编码；实现ITU-TH.323、H.225、H.245、RTP、RTCP、ISUP、TUP、DSS1和SS7信令等。具有专线、Modem、ISDN、IP Phone、IP Fax、WAP用户接入功能，并实现大量增值业务。

　　网守完成网关注册管理、路由管理、呼叫控制和业务控制等功能，支持网关到网关、PC到网关的呼叫业务，可对已登录的网络电话终端进行规划、监控及管理事项，使整个VoIP网络系统通话运作正常，达到网络电话的保密安全性、品质稳定性。

　　认证计费和综合访问管理中心采用大型关系数据库系统，通过IP网与网守相连，使用RADI[JS协议接受网守发起的用户接人(漫游)认证请求进行身份认证，并负责接收计费采集点采集的用户计费信息，生成通信费用帐单。

　　网管系统完成对整个网络系统的管理，降低网络管理难度、提高网络运行管理效率。对VoIP网络进行配置管理、故障管理、性能管理、计帐管理、安全管理和用户管理等。 终端设备通常包括与IP网直接相连的网络电话、可视电话和通过小型VoIP网关接入到IP网的普通电话。这些终端符合H.323／SIP协议体系。

　　2.2 VoIP网络的语音信令

　　VoIP网络包括H.323、SIP、MGCP、MeGaCo／H.248多种语音信令，这些信令间存在竞争关系。

　　H.323：由ITU-T制定，它定义了无QoS保证在Internet或其他分组网络上进行多媒体通信的协议和规程。H.323是一个协议族，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结构体系由H.323终端、网关、关守和多点控制单元MCU组成。

　　SIP：IETF提出的基于文本的应用层控制协议，能建立、调整和终止多媒体的呼叫和会话，协议简单，易于实现。

　　MGCP：IETF提出是媒体网关和媒体网关控制器之间的协议，它针对H.323在VoIP上应用的缺点进行了改进。

　　MeGaCo／H.248：IETF、ITU-T制定的媒体网关控制协议，用于媒体网关控制器和媒体网关之间的通信。MeGaCo／H.248将逐步取代MGCP。

　　目前由于H.323协议较成熟，国内多采用H.323协议，但其支持IP业务的能力弱，在灵活性、可扩展性上都存在缺陷。SIP简单灵活，与IP结合紧密，业务能力强，但其协议不够完善，厂商间的互通性差，实际应用少。业界多数厂商仍然推荐采用基于H.323协议体系的VoIP解决方案。

3 VoIP的组网运用

　　3.1 VoIP网络的组织与运用

　　VoIP网络的组织可根据网络覆盖范围和用户群的大小确定组网形式。在实际中，可以采用对等区域结构、二级或多级树状区域结构构建网络。这里仅以二级树状区域结构来说明VoIP的网络组织运用。

　　二级树状区域结构通常包括一级结点、二级结点和接人到各结点的用户终端。一级结点位于整个结构的顶端，负责不同二级区域间的通话调度与管理。二级结点负责本区域内VoIP电话终端及PSTN接人间的通话、调度与管理，并将需要跨区域或跨网络的通话发送到一级结点。这里，二级结点是实现本区域功能的主体，它通过网关与PSTN和用户终端建立连接。

　　在设备配置上，一级结点配置电信级或企业级VoIP网关接入IP网络，二级结点和分支单位配置中小型VoIP网关。一级结点配置网守，网守采用主备用方式组织保证其可靠性。二级结点根据具体情况选择是否配置网守。如果结点支持的接人设备数量不大，网守可采用专用硬件平台保证其可靠性减小维护难度。一级结点配置网络管理服务器，一级和二级结点配置网络管理终端。

　　3.2 VoIP电话的呼叫建立

　　VoIP电话的传输有PC到PC、PC到电话、电话到PC、电话到电话等多种方式。这里主要介绍电话到电话的基本呼叫过程。

　　3.2.1区域内基本呼叫过程

　　区域内呼叫过程为：主叫用户摘机，听到拨号音后拨VoIP电话接入码，通过主叫网关启动VoIP电话业务；主叫VoIP网关获得用户权限信息，并将呼叫请求发送到网守和CAMS服务器进行权限验证，确认用户有呼叫权限，待权限验证通过后，主叫VoIP网关与用户进行交互，获得用户需要接续的被叫指示，请求网守进行地址解析；网守进行地址解析，得到与被叫相连的网关的IP地址，并将该地址送到主叫VoIP网关；主叫VoIP网关向被叫所在的VoIP网关发起基于IP的呼叫接续请求；被叫VoIP网关接收到IP呼叫请求，向网守发送接入请求消息；网守验证被叫VoIP网关的接人请求，通过后，向被叫VoIP网关返回确认消息；被叫VoIP网关在确认被叫用户空闲的情况下，向被叫用户发起基于PSTN的呼叫请求，被叫摘机，主被叫进行通话，在电话和该侧的网关之间使刚PSTN话路接续，在两个主被叫网关问使用IP通道接续。

　　3.2.2区域间基本呼叫过程

　　区域间呼叫过程过程如下：主叫用户摘机，听到拨号音后拨VoIP电话接入码，通过主叫网关启动VoIP电话业务；主叫VoIP网关与用户交互，获得用户权限信息，请求本地网守或AAA服务器进行权限验证。权限验证过后，主叫VoIP网关与用户进行交互，获得需要接续的被叫指示，请求网守进行地址解析；本地网守不能找到被叫电话用户所对应的网关，将请求地址解析的消息传到上级网守；上级网守将请求地址解析的消息传到被叫网守；被叫网守获得被叫信息，进行地址解析，得到与被叫相连的VoIP网关的IP地址，并将该地址送到上级网守；上级网守将得到的被叫网关的IP地址送到主叫网守；主叫网守将被叫网关地址送到主叫VoIP网关；主叫VOIP网关向被叫所在的VoIP网关发起基于IP的呼叫接续请求；被叫YoIP网关接收到IP呼叫请求，向被叫网守发送接人验证请求消息；被叫网守验证被叫VoIP网关的接入请求，验证通过后，向被叫网关返回确认消息；被叫VoIP网关在确认被叫用户空闲的情况下，向被叫用户发起基于PSTN的呼叫请求，被叫摘机，主被叫进行通话，在电话和该侧的网关之间使用PSTN话路接续，在两个主被叫网关间使用IP通道接续。

4 VoIP网络组网的安全策略

　　VoIP是基于IP网络建立起来的，网络固有的开放性影响了VoIP网络的安全。为了保证VoIP网络的组网安全，必须在网络设备、用户、计费和数据保护上建立有效的安全策略。

　　系统的安全策略包括：网管系统提供对系统管理员的安全管理，允许授权的系统管理员在网络中不同地点对系统信息进行备份；VoIP网关利用系统本身提供的防火墙功能，对IP报文进行过滤，拒绝非法用户的访问，同时提供非法号码过滤、拒绝不受欢迎用户登录等多种安全策略；网守对不合法注册(例如：未知或未通过验证)的网关和终端，拒绝其注册或强制离线，并不允许离线设备发起或接受呼叫。终端用户可采用带有加密功能的终端设备，确保通信内容的可靠和安全。 用户的安全策略包括：利用系统提供的安全策略，保障合法用户安全接入网络；启动黑名单制度；系统根据主叫或被叫号码启动对呼叫的跟踪，抵御来自内部或外部的攻击。

　　认证计费的安全策略包括：提供多种访问控制和加密措施，采用硬件防火墙，过滤非法报文；对角色和管理员的权限进行管理，限制不同级别管理员的操作权限；限定用户从指定IP地址的机器访问，通过认证计费系统提供的访问控制功能，有效控制和屏蔽非法用户连接。

　　网络数据的安全策略为采用先进网络存储技术，对数据备份和灾难恢复，确保数据安全性。

5 结束语

　　VoIP网络的构建是一个复杂的系统工程。在组网过程中，必须对网络运用对象、覆盖范围作出准确分析，并在此基础上合理选择组网方式、设计网络结构和安全策略，确保在VoIP网络覆盖范围内用户的正常使用。诸如信令和协议的选择、业务的QoS保证、提供的服务类型对网络结构和性能的影响等，也需要在VoIP网络组网过程中综合考虑。