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                        Home > 電話會議新聞動態 > 技術文檔 > 利用VoIP構建校園IP電話系統的研究與實現

                        利用VoIP構建校園IP電話系統的研究與實現

                        2014/05/13 Tang

                        1 引言
                        VoIP(Voice over Internet Protoco1)是一種以IP電話為主,并推出相應的增值業務的技術。簡而言之就是將模擬聲音訊號(Voice)數字化,以數據封包(Data Packet)的型式在IP數據網絡(IP Network)上做實時傳遞,VoIP采用國際電信聯盟(ITU_T)制定的標準協議族H.323。從本質上說,VoIP電話與電子郵件,即時訊息或者網頁沒有什么不同,它們均能在經過了互聯網連接的機器問進行傳輸。自1995以色列VocalTec公司推出“IPhone1.0”,全球第一款Internet語音傳輸軟件誕生。隨著1996美國IDT公司發布Net2phone單工測試版,則全球第一款可撥打電話的VOIP電話誕生,接著該公司正式發布Net2phone全雙工版。1997開始傳人中國。局域網IP電話系統是一種基于以太網技術的IP電話系統。目前,大部分校園都把以太網技術作為內部局域網的組網技術。局域網IP電話系統可利用現有的以太網來傳輸話音,并能提供與PBX相同的或更好的服務。通過使用局域網IP電話系統不僅可以使內部的數據網和話音合一,而且可以使電話使用費用大幅度降低。校園網是運用現代網絡通信技術、多媒體技術和計算機技術等建立起來的計算機網絡,為學校的教學、管理、辦公、信息交流和通訊等提供綜合的網絡應用環境。下面就如何利用VolP技術將校園網與IP電話系統結合,構建校園IP電話系統做一研究。

                        2 校園IP電話系統組成
                        局域網IP電話系統為提供與傳統的PBX系統功能相當或者功能更為完善的服務,就必須配備各種基于局域網的組件Ⅲ ,如:網絡系統、關守、終端、PSTN接入設備,每個組件都有各自特定的功能。一個基本的局域網IP電話系統如圖1所示。

                        局域網IP電話系統

                        2.1 網絡系統
                        以太網技術是一種面向無連接的技術,實踐證明,這項技術對數據傳輸所采取的“盡力而為”的方式是適合用于傳輸話音等實時業務的。認為以太網肯定不如PBX網絡安全可靠的觀點是不正確的。在過去的20多年中,以太網在提高它的可靠性方面取得了很大的進展。用于連接以太網設備的雙絞線的質量也得到了很大的提高,有的以太網還選用光纖來連接設備,這使得以太網的傳輸帶寬大大增加,使得以太網變成了一個性能良好的網絡。目前對以太網技術的研究主要集中在如何減少網絡擁塞和使網絡能夠支持傳輸實時業務方面。以太網由于采用了交換機、虛擬網、高速連接和優先級等技術,因而可以為VolP業務提供一個低時延、高帶寬的傳輸環境,它是適合于傳輸語音信息的。

                        2.2 話機和網關
                        局域網IP電話系統的第二個重要組成部分是話機??梢杂肞C機來作為局域網IP電話系統的 “虛擬話機”;也可以使用普通的模擬電話來作為局域網系統的話機,但必須通過一個轉換網關把模擬電話接入到局域網IP電話系統;還可以使用從外型上看幾乎和模擬話機一模一樣的以太網話機作為局域網IP電話系統的話機。下面主要討論模擬話機和網關。

                        2.2.1 話機
                        電話是最常用的終端設備,基本功能是用于在發送端將人的聲音信號轉換成電信號,或在接收端把電信號還原成聲音信號。電話的種類很多,基本有以下幾種:模擬固定電話、數字固定電話、模擬移動電話、數字移動電話。

                        2.2.2 網關
                        在IP電話網絡體系中,網關是重要的組成部分之一,是實現IP電話的關鍵。利用IP網關來打電話是十分容易的,就像普通的商業電話一樣,可以通過一個用戶交換機或普通電話來進行IP網關呼叫,IP網關處理呼叫建立的所有功能:包括管理、IP地址映射、向IP路由器提供信息等。當一個電話機發出“呼叫”信號時,這個信號從用戶電話發出,并通過用戶交換機傳送?!昂舫觥毙盘栠M入網關中的模擬或者數字的IP語音接口卡,根據進入的數字(號碼),IP網關進行呼叫設置。IP的電話數據庫將目的地號碼“映射”成遠端IP地址,IP網關在遠端網關間建立通話信道。然后,網關就給這個呼叫分配網絡帶寬,這樣電話就接通了。在談話過程中,話音信號經數字化并被壓縮成數據包,稱為數據集。數據集被封裝成為IP包,IP包從IP語音接口卡出發,通過PC的網絡接口卡和局域網傳送到路由器,如果路由器支持協議RSVP或者其他優先權協議,路由器將這些包作為優先順序的IP流量處理并將這些包送到廣域網絡。電話終止了, IP網關自動回收分配的帶寬,并將上述呼叫記載于呼叫用戶記錄中,并準備下一次呼叫。

                        2.3 關守
                        關守( GK)是IP電話通信網絡中的重要組件,相當于網絡中的智能集線器,把各個網關智能地集合在一起,進行統一管理、維護、配置和開發。局域網IP電話系統關守的一個主要功能就是建立呼叫。完成呼叫建立的第一步是地址解釋。當主叫拿起以太網話機撥打被叫號時,被叫號碼就傳到關守,關守通過這個號碼去查詢號碼地址數據庫(數據庫可內置也可由特定的服務如LDAP來提供),從而決定如何建立這個呼叫。如果被叫位于本局域網內,查詢將返回本局域網內的IP地址;如果被叫位于通過廣域網或Internet才能到達的異地城市,查詢將返回那個城市的網關的IP地址;如果找不到與被叫號碼相關的網關或電話時,查詢將不返回任何結果,在這種情況可能需要利用PSTN網進行呼叫轉接。

                        2.4 PSTN接入設備

                        將來可能所有的語音信息都以IP數據包的形式從發送者到接收者,但目前仍有不少的語音信息必須通過PSTN網進行轉接,所以局域網IP電話系統必須具有連接PSTN網的功能。PSTN接入網關在整個局域網IP電話系統中起著非常關鍵作用。它不僅使用局域網IP電話系統能夠連接至IP網絡的用戶,而且能夠增加整個局域網IP電話系統的可靠性,使得局域網IP電話系統具有處理緊急呼叫的能力。PSTN接入網關除了具有接通被叫的功能外,還具有把來自PSTN的呼叫接續到局域網IP電話系統的功能。

                        3 利用VoIP構建校園IP電話系統的實現
                        3.1分析
                        隨著學校教學規模的不斷擴大,校區已不再是以往的一個地區,校區間雖然現在網路互通,但是大家還是習慣于電話語音進行交流,話費支出越來越多。因此,采用VoIP技術構建校園IP電話系統勢在必行。要實現校園.VoIP網絡,基于現有的校園網,只要在其中適當得添加帶有實現VoIP所需功能模塊的設備(本實驗采用銳捷路由器),還有普通的模擬電話機即可。結合校區情況設計結構如圖2所示。學校分為兩個校區,并且兩校區通過英特網互通。校區分為實驗樓、宿舍、行政樓、教學樓、圖書館等。在本部中,網絡中心位于實驗樓,在實驗樓中放置著一個實現IP電話通信的網關,整個校園網是通過網絡中心的三層交換機連接到當地電信局,再由電信局連接到Internet上去的。把三層交換機上的路由器作為關守( GK),同時也是網關。因行政樓分布的電話比較多,因而選擇一個小型電話交換機 (PBX)。各電話號碼是由路由器的各個端口確定。在校區內加人PSTN接人設備。就能實現IP網絡電話和普通家庭電話通信。號碼編制規則是:校區號1位+機構號l位+建筑樓號2位+房間號3位,共計7位阿拉伯數字組成。

                        利用VoIP構建校園IP電話系統

                        3.2 實現
                        校園構建VoIP網絡,需要用GK Server(關守)方式進行動態的電話號碼和IP地址的解析。路由器既具有網關的功能模塊也具有關守的功能模塊,使用時只要啟用相應的功能模塊就可以了。如果有一臺路由器已經啟動了關守,我們就將該臺路由器配置GK Server,而在該校區內的所有其他的路由器配置成GK Client,一般我們將關守這臺路由器既配置成GK Server又配置成GK Server在配置GK Server時,要考慮該關守是只實現在一個校區內通話,還是要實現通過Internet進行兩校區問的通信。在一個校區內通話,只要進人局域網接口配置就可以了intfastethernet 0;在兩校區或多校區內通話,則是進入廣域網接口進行配置,并在該接口上采用encapsulation PPP協議,同時要配置時鐘頻率,clock rate 2000000。我們現在要實現兩校區間能進行通話,所以GK Server要對廣域網接口進行配置,當然這種配置也是可以實現一個校區內的通話的。如圖3所示,將兩校區中標有“網關/關守”的路由器既配置成GK Server又配置成GK Clint。而將各校區樣園網內標有“網關”的路由器配置成GK Client。本部關守和異地關守的配置類似,本地GK Client和異地GK Client的配置類似。各臺路由器都分配相應的IP地址子網掩碼為24位bit,這樣便于GK Server進行地址解析。設置本部關守的IP地址為1 92.168.12.1,設置異地關守的IP地址為172. 16.25.1。本部GK Client是指向本部關守進行查詢的,而異地GK Client是指向異地關守進行查詢的,電話號碼和地址解析方式通過RAS方式解析。例如,要實現教學樓506辦公室,實驗樓405辦公室,還有異地校區201辦公室之間通話。教學樓辦公室電話是1403506,實驗樓電話是1101405,異地校區電話是2401201。

                        通話示意圖

                        IP電話, VOIP技術, 網關

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