課程目的

• 理解VoIP基本概念
• 了解MGCP媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議在VoIP中的作用
• 認(rèn)識IP會(huì)議服務(wù)器。

第一課 VoIP基本概念

　　 VoIP就是俗話說的IP電話，就是利用Internet/Intranet（IP）網(wǎng)絡(luò)傳遞話帶業(yè)務(wù)（包括話音/傳真/話帶數(shù)據(jù)等），即在分組交換網(wǎng)上通過（TCP/）IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的電話應(yīng)用。

　　 下面，我們將首先回顧傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)上的話音傳遞，然后介紹VoIP的基本概念和VoIP中的重要協(xié)議MGCP/SIP。

1. 傳統(tǒng)話音技術(shù)

　　 圖1給出了傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)PSTN的組織結(jié)構(gòu)圖。它是目前規(guī)模最大的電話業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，通過標(biāo)準(zhǔn)的信令控制網(wǎng)絡(luò)（SS7），成為覆蓋全球的大型電話網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)和Internet互聯(lián)網(wǎng)有著驚人的相似，它們都采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有易于擴(kuò)展的特性。

PSTN傳送話音業(yè)務(wù)的特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

• 具有良好的服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證；
• 延遲極低（≤(1-2)毫秒）。

缺點(diǎn)：

• 基于電路交換的結(jié)構(gòu)，使得PSTN電路數(shù)量龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，補(bǔ)充新業(yè)務(wù)復(fù)雜（SS7的應(yīng)用已使得PSTN向智能網(wǎng)發(fā)展，但硬件的改造仍很復(fù)雜）；
• 計(jì)費(fèi)復(fù)雜，交換機(jī)間互通性問題嚴(yán)重；
• 也由此帶來業(yè)務(wù)提供商間互聯(lián)困難；

2. VoIP技術(shù)

　　 由于PSTN網(wǎng)絡(luò)中線路資源固定分配方案的低效率和IP網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展，人們早就考慮利用分組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電話業(yè)務(wù)，這就是IP電話。

IP電話有三種典型應(yīng)用方式：

• PC機(jī)用戶-PC機(jī)用戶間通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)電話或傳真通信，這是最初的應(yīng)用；
• PC機(jī)用戶與PSTN或PBX用戶通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電話或傳真通信；
• PSTN或PBX用戶通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電話或傳真通信。

　　 技術(shù)發(fā)展到今天，目前主要有兩種VoIP實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)：ITU-T標(biāo)準(zhǔn)和IETF標(biāo)準(zhǔn)。參見標(biāo)準(zhǔn)匯編。

(1) ITU-T標(biāo)準(zhǔn)：H.323

　　 H.323是最早被采納的VoIP標(biāo)準(zhǔn)。H.323協(xié)議體系規(guī)定了基于分組網(wǎng)進(jìn)行兩點(diǎn)/多點(diǎn)實(shí)時(shí)媒體通信的系統(tǒng)邏輯組件、消息定義和通信過程。

1.)邏輯組件

　　 H.323邏輯組件包括網(wǎng)守（Gatekeeper，又稱網(wǎng)關(guān)控制器Gateway Controller）、多點(diǎn)控制單元（MCU）、網(wǎng)關(guān)（Gateway，位于網(wǎng)絡(luò)邊緣）、代理（Proxy）。其中的網(wǎng)關(guān)用于完成PSTN和IP網(wǎng)間的橋梁作用。

　　 圖2a給出了一個(gè)對等網(wǎng)關(guān)下的組織結(jié)構(gòu)和消息流結(jié)構(gòu)；圖2b則給出了一個(gè)多網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的消息流程，其中的網(wǎng)守可以集中控制各個(gè)網(wǎng)關(guān)。

　　 從PSTN來的呼叫被H.323網(wǎng)關(guān)受理，把其中的話音流轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)包經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)傳到目的網(wǎng)關(guān)下的指定電話終端；同時(shí)受理IP網(wǎng)絡(luò)來的呼叫（可以來自電腦終端或另一個(gè)PTT網(wǎng)絡(luò)）轉(zhuǎn)向PSTN目的終端1。

2.) 核心協(xié)議結(jié)構(gòu)

3.) H.323協(xié)議的特點(diǎn)

• 基于網(wǎng)守的概念使得H.323網(wǎng)絡(luò)是集中控制的便于統(tǒng)一維護(hù)管理；但由此，
• 一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是，呼叫處理時(shí)延大；
• 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也因此受到極大的限制；

(2) IETF標(biāo)準(zhǔn)：MGCP

　　 該協(xié)議體系是由Level3、Bellcore和Cisico發(fā)起的業(yè)務(wù)提供商/廠商共同體提出并由IETF（Internet工程任務(wù)組：Internet Engineering Task Force）開發(fā)形成的。MGCP最初是為了開發(fā)一個(gè)比H.323簡單且易于擴(kuò)展的VoIP協(xié)議，后來SGCP和IPDC協(xié)議的結(jié)合形成了MGCP。ITUT也在同時(shí)進(jìn)行與此類似的計(jì)劃：莫尼卡（Moniker）計(jì)劃，H.gcp（H.248）。

1.) 邏輯組件

　　 下面的圖4給出了MGCP協(xié)議體系中的邏輯組件、組織結(jié)構(gòu)和信令流圖。

　　 從圖4中我們可以看出，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型的特點(diǎn)是協(xié)議體系的功能徹底分解，每一組功能由相應(yīng)的邏輯組件完成，而且嚴(yán)格按照服務(wù)器-客戶端（Client/Server）模式設(shè)計(jì)。

　　 圖5描述了該模型中各個(gè)組件間的Client/Server模式關(guān)系圖。

a)軟交換機(jī)（Softswitch）與媒體網(wǎng)關(guān)控制器（Media Gateway Controller）通過MGCP或Megaco/H.248構(gòu)成服務(wù)器/客戶端關(guān)系，而媒體網(wǎng)關(guān)控制器有作為服務(wù)器同樣通過MGCP等協(xié)議控制媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備（Media Gateway）；

b)軟交換機(jī)（Softswitch）與控制信令網(wǎng)關(guān)（Signaling Gateway）也通過MGCP協(xié)議以Client/Server模式進(jìn)行通信，而信令網(wǎng)關(guān)和應(yīng)用服務(wù)器則通過SIP（會(huì)話初始化協(xié)議）以Client/Server模式進(jìn)行通信。軟交換機(jī)之間和應(yīng)用服務(wù)器間的通信協(xié)議沒有作硬性規(guī)定，但建議采用SIP協(xié)議。

　　 后面我們將對MGCP/SIP的功能作介紹。

3. VoIP的優(yōu)點(diǎn)

　　 由于VoIP采用了基于統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)進(jìn)行電話業(yè)務(wù)傳送，并采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)進(jìn)行語音編碼、語音壓縮、話音靜默檢測/消除等，比固定傳送速率、固定電路分配的PSTN網(wǎng)絡(luò)更具優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在以下機(jī)幾點(diǎn)：

• 符合三網(wǎng)合一的發(fā)展方向
  
  以高效率進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行話音、傳真甚至視頻業(yè)務(wù)傳送已成必然之勢，IP網(wǎng)絡(luò)已遍布全世界，這無疑是三網(wǎng)合一的可靠途徑。
  
  
• 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源
  
  先進(jìn)數(shù)字信號處理技術(shù)的采用，使得一路話音傳送所需的帶寬從原來的64kbps減小到8kbps甚至更低，從而使得在同一條線路上可以8-10倍的呼叫；同一呼叫的IP包可以通過不同的路由到達(dá)目的地，一方面可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，一方面提高了可靠性。
  
  
• 價(jià)格低廉的服務(wù)
  
  正因?yàn)閿?shù)字信號處理技術(shù)和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的結(jié)合使得通過VoIP進(jìn)行電話業(yè)務(wù)傳送的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)PSTN，這也是它的最大優(yōu)勢和最大的好處。單純從帶寬的節(jié)約上，IP電話（VoIP）的成本就只有傳統(tǒng)PSTN的1/10；且IP電話沒有長途概念，所有均按時(shí)間或流量計(jì)費(fèi)的，所以在長途業(yè)務(wù)上更具競爭力。