課程目的

• 理解VoIP基本概念
• 了解MGCP媒體網(wǎng)關控制協(xié)議在VoIP中的作用
• 認識IP會議服務器。

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)絡傳遞話帶業(yè)務（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)議實現(xiàn)傳統(tǒng)的電話應用。

　　 下面，我們將首先回顧傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡上的話音傳遞，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

　　 圖1給出了傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡PSTN的組織結構圖。它是目前規(guī)模最大的電話業(yè)務網(wǎng)絡，通過標準的信令控制網(wǎng)絡（SS7），成為覆蓋全球的大型電話網(wǎng)絡。這個網(wǎng)絡和Internet互聯(lián)網(wǎng)有著驚人的相似，它們都采用級聯(lián)結構，具有易于擴展的特性。

PSTN傳送話音業(yè)務的特點：

優(yōu)點：

• 具有良好的服務質量（QoS）保證；
• 延遲極低（≤(1-2)毫秒）。

缺點：

• 基于電路交換的結構，使得PSTN電路數(shù)量龐大，結構復雜，成本高，補充新業(yè)務復雜（SS7的應用已使得PSTN向智能網(wǎng)發(fā)展，但硬件的改造仍很復雜）；
• 計費復雜，交換機間互通性問題嚴重；
• 也由此帶來業(yè)務提供商間互聯(lián)困難；

2. VoIP技術

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

IP電話有三種典型應用方式：

• PC機用戶-PC機用戶間通過IP網(wǎng)絡進電話或傳真通信，這是最初的應用；
• PC機用戶與PSTN或PBX用戶通過IP網(wǎng)絡進行電話或傳真通信；
• PSTN或PBX用戶通過IP網(wǎng)絡進行電話或傳真通信。

　　 技術發(fā)展到今天，目前主要有兩種VoIP實施標準：ITU-T標準和IETF標準。參見標準匯編。

(1) ITU-T標準：H.323

　　 H.323是最早被采納的VoIP標準。H.323協(xié)議體系規(guī)定了基于分組網(wǎng)進行兩點/多點實時媒體通信的系統(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)關控制器Gateway Controller）、多點控制單元（MCU）、網(wǎng)關（Gateway，位于網(wǎng)絡邊緣）、代理（Proxy）。其中的網(wǎng)關用于完成PSTN和IP網(wǎng)間的橋梁作用。

　　 圖2a給出了一個對等網(wǎng)關下的組織結構和消息流結構；圖2b則給出了一個多網(wǎng)關結構和相應的消息流程，其中的網(wǎng)守可以集中控制各個網(wǎng)關。

　　 從PSTN來的呼叫被H.323網(wǎng)關受理，把其中的話音流轉換成IP數(shù)據(jù)包經(jīng)過IP網(wǎng)絡傳到目的網(wǎng)關下的指定電話終端；同時受理IP網(wǎng)絡來的呼叫（可以來自電腦終端或另一個PTT網(wǎng)絡）轉向PSTN目的終端1。

2.) 核心協(xié)議結構

3.) H.323協(xié)議的特點

• 基于網(wǎng)守的概念使得H.323網(wǎng)絡是集中控制的便于統(tǒng)一維護管理；但由此，
• 一個明顯的缺點是，呼叫處理時延大；
• 網(wǎng)絡規(guī)模也因此受到極大的限制；

(2) IETF標準：MGCP

　　 該協(xié)議體系是由Level3、Bellcore和Cisico發(fā)起的業(yè)務提供商/廠商共同體提出并由IETF（Internet工程任務組：Internet Engineering Task Force）開發(fā)形成的。MGCP最初是為了開發(fā)一個比H.323簡單且易于擴展的VoIP協(xié)議，后來SGCP和IPDC協(xié)議的結合形成了MGCP。ITUT也在同時進行與此類似的計劃：莫尼卡（Moniker）計劃，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、組織結構和信令流圖。

　　 從圖4中我們可以看出，這個網(wǎng)絡模型的特點是協(xié)議體系的功能徹底分解，每一組功能由相應的邏輯組件完成，而且嚴格按照服務器-客戶端（Client/Server）模式設計。

　　 圖5描述了該模型中各個組件間的Client/Server模式關系圖。

a)軟交換機（Softswitch）與媒體網(wǎng)關控制器（Media Gateway Controller）通過MGCP或Megaco/H.248構成服務器/客戶端關系，而媒體網(wǎng)關控制器有作為服務器同樣通過MGCP等協(xié)議控制媒體網(wǎng)關設備（Media Gateway）；

b)軟交換機（Softswitch）與控制信令網(wǎng)關（Signaling Gateway）也通過MGCP協(xié)議以Client/Server模式進行通信，而信令網(wǎng)關和應用服務器則通過SIP（會話初始化協(xié)議）以Client/Server模式進行通信。軟交換機之間和應用服務器間的通信協(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

　　 由于VoIP采用了基于統(tǒng)計時分復用的IP網(wǎng)絡為基礎進行電話業(yè)務傳送，并采用了先進的數(shù)字信號處理技術進行語音編碼、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)絡更具優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在以下機幾點：

• 符合三網(wǎng)合一的發(fā)展方向
  
  以高效率進行數(shù)據(jù)業(yè)務的IP網(wǎng)絡上進行話音、傳真甚至視頻業(yè)務傳送已成必然之勢，IP網(wǎng)絡已遍布全世界，這無疑是三網(wǎng)合一的可靠途徑。
  
  
• 充分利用網(wǎng)絡資源
  
  先進數(shù)字信號處理技術的采用，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目的地，一方面可以充分利用網(wǎng)絡資源，一方面提高了可靠性。
  
  
• 價格低廉的服務
  
  正因為數(shù)字信號處理技術和統(tǒng)計時分復用的結合使得通過VoIP進行電話業(yè)務傳送的成本遠遠低于傳統(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，所有均按時間或流量計費的，所以在長途業(yè)務上更具競爭力。