企业VoIP的实现方式与网络组织

1 引言
    随着信息技术，特别是光纤技术和Internet技术的发展，使企业有能力建设IP宽带网络，用于语音、数据和图像的综合传送。如何实现现有语音业务在IP网络上的传送，成为企业进行网络建设或改造时的一个重要问题。VoIP技术为解决这个问题提供了一条解决的途径。从技术上讲，VoIP有两种基本实现方式：IP分机方式和VoIP网关方式。所谓IP分机方式是指语音网络中的每一部能够享受IP服务的话机自身就是一部专用独立的IP电话机，这种话机本身就是一部小的计算机，多数VoIP操作如语音编码、压缩、拆打包等都由话机设实现；另一种是VoIP网关+模拟话机方式，话机为普通的话机，所有VoIP操作均通过网关设备来实现。目前，两种方式均主要基于H.323实现，IP语音质量相同。IP分机方式尽管在建筑物综合布线和作为综合业务终端方面具有较大的优势，但在信令处理、CTI技术集成、标准开放平台提供等方面都存在较大的技术空白，支持的厂商少，以及目前尚无法解决的不间断供电问题等原因，使其在目前条件下的应用受到较大的限制，而VoIP网关+模拟话机方式以其成熟的技术、节省投资、便于运行维护和充分利用企业用户现有语音系统等优势，使其成为国内外众多企事业单位IP语音方案的首选。本文主要讨论VoIP网关+模拟话机的企业内部VoIP网络的实现方式与网络组织方案的制定问题。
    2 VoIP网关+模拟话机语音系统的实现方式
    典型的VoIP网关+模拟话机语音系统一般由电话终端、网关（GW）、多点接入控制单元（MCU）和网守等四大部分构成，基于H.323协议族所定义的协议模型。网关的主要功能是进行信令处理、H.323协议功能、语音编解码和路由协议处理等，网关对外分别提供与PSTN连接的中继接口和与IP网络连接的接口；网守的主要功能是用户认证、地址解析、带宽管理、安全管理和区域管理。在网络规模不大的情况下，网守也不是必须的设备，这样，可以节约大量的建设资金，使企业IP电话网的建设变得十分容易。
    企业用户通过话机发出呼叫后通过企业小交换机或直接接续到网关上；网关根据呼叫的接入码触发相应的业务流程，进而与用户进行交互，获得被叫号码信息；网关在获得被叫号码信息后，与网关上已经设置好的路由数据进行比较：如果被叫号码对应的号首已经有相应的路由数据，则网关将直接和对端网关之间建立起IP通信，如果被叫号码对应的号首没有相应的路由数据，则呼叫失败，网关可以提示用户不能接通，并允许用户重新拨打被叫号码；两个网关之间的呼叫建立起来后，被叫侧网关将向被叫用户所在的PSTN交换机或PBX发起呼叫建立请求（或直接接通被叫分机），如果被叫号码存在且空闲，则被叫话机将振铃；被叫在振铃后摘机，主被叫用户通过IP电话网关和IP网络可以通话，其中语音从交换机（或直接）传送到网关上以后，网关将对语音进行压缩，然后将压缩后的语音包打成IP包的形式并通过Internet/Intranet传送给对方网关；对方网关对接收到的数据包进行解包，恢复成压缩后的语音包并进行解压，使其恢复成正常的语音包，并让用户能够通话。
3 企业VoIP网络方案制定
    3.1 对企业现有电话网络的兼容和过渡
　　
VoIP网关+模拟话机方式的各种组网方案均能兼容企业现有的电话交换网络，实现传统电话网络向IP网络的逐步过渡。在已有或拟建的数据网络基础上增加语音网关设备即可。增加IP语音网关后，对企业原有电话网络无任何影响，企业用户的电话呼叫可以根据需要选择出局通路，可通过IP网关进行IP呼叫，也可接入PSTN走传统的电话呼叫路由。接受过程也是如此，可以接受来自IP网的呼叫，也可接受来自PSTN的呼叫。对用户来说均没什么区别。
    3.2 媒体编码技术的选择
　　由于在分组交换网络中，业务质量不能得到很好保证，因而需要编码具有一定的灵活性，也就是编码速率、编码尺度的可变可适应性。应用比较广泛的有码本激励线性预测（CELP）原理为基础的G.729、G.723（G.723.1）语音压缩编码技术。 G.729原来是8kbit/s的语音编码标准，经进一步完善后，其工作范围扩展至6.4~11.8 kbit/s，语音质量也在此范围内有一定的变化，但即使是6.4 kbit/s，语音质量也很不错，很适合在VoIP系统中使用，G.723.1采用5.3/6.3 kbit/s双速率语音编码，其语音质量好，但处理时延较大，是目前已标准化的最低速率语音编码算法。在目前接入网速度普遍较低的情况下，G.723.1语音编码也大量运用于H.323会议系统中。
　　IP语音信号的时延主要来自两个方面：把语音压缩并装入数据包的时间和语音数据包在线路上传输的时间。有调查资料表明，长距离Internet通信延迟时间每年递减20%。相关的语音技术还包括静音检测技术和回声消除技术。有研究结果表明，人们在打电话时约有50%为聆听对方讲话的静默时间，10%为讲话时短暂停顿的静默时间。静音检测技术可以有效剔除静默信号，从而使语音信号占用的带宽要求进一步降低到3.5kbit/s左右；回声消除技术利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大的回声干扰，保证通话质量。这一点在时延相对较大的分组网络环境中尤为重要。
    3.3 接入方式的确定
　　由于各企业的实际应用环境和条件不同，接入方式和接入用户量会有很大区别，根据不同层次和应用环境选择不同的接入方式和设备，主要是考虑用户数量和扩容能力等。
　　对于大企业的中心节点，其用户数量较多，可以选择专用的语音网关通过高端路由器接入数据网络，通过E1中继和交换机连接，提供从几十路到上千路不等的IP电话接入，支持No.1和PRI信令方式，和其他设备配合可以提供No.7信令接入。为便于管理和实现各机构网络间的互通，可利用网守进行集中管理。
　　对于中型企业或大企业的分支用户，可以通过路由器语音网关来实现，模块化路由器可直接支持E1语音接入，通过E1中继连接交换机，通过不同型号的路由器选择以及模块配置，可支持数十路到数百路IP电话用户的接入。另外，分支机构还可通过Internet与总部利用VPN方式连接，进行VoIP通信。
　　对于小企业或大企业的远程分支，用户数量比较少的情况下，可以通过E&M中继或AT0中继来实现用户的IP语音接入，模块化路由器可以支持最多30路E&M和AT0中继接口；另外，对于更小的集团用户，模块化路由器可以直接支持AL0用户接口，可以在路由器上直接挂接电话机。
　　对于没有本地电话交换机而使用电信集团用户电话模式的组网，连接方法和上面的情况相同，只是拨号时号码不能完全自己设置，需要使用电信提供的中继线路的号码作为接入号码，相当于拨总机后再拨号而已。
    3.4 中继连接
　　大多数的IP电话网关都能提供丰富的语音接口。比如PBX中最常用到的E1数字中继、AT0二线环路中继、E/M中继等。其中数字中继大都可以支持No.1和PRI信令方式。而且，有些网关还可以直接提供POTS接口，直接接普通电话，为使用带来了很大的方便。电话网关一般通过以太网连接到IP骨干网中，也可以通过语音模块的方式内置到路由器中，直接进入IP骨干网。对于已拥有自己的用户交换机（PBX）的企业用户，在进行IP电话网的建设中，这些PBX将被保留，继续承担起用户接入的功能，而这些用户交换机之间的中继连接都将通过IP骨干网来完成。
　　IP电话是采用IP包的方式在数据网上传送语音信息的。每个数据包中都含有被叫网关的IP地址，网络设备根据这些IP地址将语音包直接发送到被叫端的网关上。所以，不存在中心局转接的问题。从逻辑上讲，网上语音交换机的地位都是对等的。所以，中心局的中继数量也可以采取端局的方式来计算，取电话用户数量的1/10就可以了。
　　通过增设IP电话网关的方式可以很容易地建立或将传统的电话网升级为IP电话网。只要在建立IP电话网的过程中，精确计算IP电话中继数量，合理利用各项技术，就可以以很小的代价，建成一个高质量的IP电话网。这将给企业用户带来很大的经济效益。