通信工程師考試IP電話(huà)的系統(tǒng)組成

4.7.1 IP電話(huà)

IP電話(huà)是利用Internet作為傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、普通電話(huà)與普通電話(huà)、計(jì)算機(jī)與普通電話(huà)之間進(jìn)行語(yǔ)音通信的技術(shù)。IP電話(huà)的實(shí)現(xiàn)原理是先將公共電話(huà)網(wǎng)（PublicSwitchedTelephoneNetwork,PSTN）傳來(lái)的電話(huà)語(yǔ)音轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)語(yǔ)音壓縮算法對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼處理，然后把這些語(yǔ)音數(shù)據(jù)按TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打包，通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)（包括Internet、Intranet、ATM、巾貞中繼等）和其他種類(lèi)的數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)、E-mail、視像、圖片等）一同傳送，在接收端經(jīng)過(guò)重組把這些語(yǔ)音數(shù)據(jù)包串起來(lái)、解壓、解碼，轉(zhuǎn)換為正常的實(shí)時(shí)語(yǔ)音，通過(guò)PSTN送到最終接收方。

　　1.IP電話(huà)的系統(tǒng)組成

IP電話(huà)系統(tǒng)由終端設(shè)備（TE）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）、多點(diǎn)控制單元（MCU）和網(wǎng)閘（Gatekeeper）

　　4個(gè)基本組件組成。

（1）終端設(shè)備是指IP電話(huà)的客戶(hù)終端，可以是軟件（如Microsoft的Netmeeting）或硬件（如電話(huà)機(jī)），它們直接連接在IP網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)時(shí)語(yǔ)音和多媒體通信。

（2）網(wǎng)關(guān)是一臺(tái)專(zhuān)門(mén)運(yùn)行編碼軟件用于控制語(yǔ)音呼叫的打包、壓縮和解壓縮的機(jī)器。它具備與PSTN或者PBX相連的電路接口，以及配有與LAN相連的網(wǎng)絡(luò)接口卡。此外還有專(zhuān)門(mén)的軟件負(fù)責(zé)進(jìn)程管理，網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)守之間的通信。

網(wǎng)關(guān)通過(guò)模擬一個(gè)典型的電話(huà)網(wǎng)來(lái)欺騙PBX.當(dāng)用戶(hù)撥完號(hào)碼開(kāi)始呼叫時(shí)，信號(hào)被送到PBX,然后PBX將開(kāi)始信息送到本地網(wǎng)關(guān)。之后，本地網(wǎng)關(guān)查表得到遠(yuǎn)端網(wǎng)關(guān)的IP地it,兩個(gè)網(wǎng)關(guān)建立一個(gè)連接，而接收端的網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求當(dāng)?shù)氐腜BX來(lái)完成這個(gè)呼叫，然后電話(huà)振鈴，受話(huà)方摘機(jī)。隨著電話(huà)接通，開(kāi)始發(fā)話(huà)的網(wǎng)關(guān)將來(lái)話(huà)流量送入編碼系統(tǒng)編碼，之后將這些包通過(guò)Intranet或者Internet發(fā)送到接收的網(wǎng)關(guān)。

接收的網(wǎng)關(guān)執(zhí)行逆向的過(guò)程，重新排列并解壓、封包，再將們傳送到接收者那里。它完成實(shí)時(shí)語(yǔ)音壓縮，將64kbit/s的語(yǔ)音信號(hào)壓縮成低碼率語(yǔ)音信號(hào)；網(wǎng)關(guān)具有路由管理功能，完成尋址和呼叫控制。它把各地區(qū)電話(huà)區(qū)號(hào)映射為相應(yīng)的地區(qū)網(wǎng)關(guān)IP地址，這些信息存放在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)接續(xù)處理軟件將完成呼叫處理、數(shù)字語(yǔ)音打包、路由管理等功能。在用戶(hù)撥打長(zhǎng)途電話(huà)時(shí)，網(wǎng)關(guān)根據(jù)電話(huà)區(qū)號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)資料，確定相應(yīng)網(wǎng)關(guān)的IP地址，并將此IP地址加入IP數(shù)據(jù)包中，同時(shí)選擇最佳路由，減少傳輸時(shí)延，IP數(shù)據(jù)包經(jīng)Internet到達(dá)目的地的網(wǎng)關(guān)。在一些Internet尚未延伸到或暫時(shí)未設(shè)立網(wǎng)關(guān)的地區(qū)，可設(shè)置路由，由最近的網(wǎng)關(guān)通過(guò)長(zhǎng)途電話(huà)網(wǎng)轉(zhuǎn)接，實(shí)現(xiàn)通信業(yè)務(wù)。

因此，網(wǎng)關(guān)是通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)提供電話(huà)到電話(huà)、PC到電話(huà)的語(yǔ)音通信核心與關(guān)鍵設(shè)備，是IP網(wǎng)絡(luò)與PSTN/ISDN/PBX網(wǎng)絡(luò)之間的接口設(shè)備。

決定IP電話(huà)質(zhì)量的主要因素是時(shí)延和語(yǔ)音質(zhì)量。，時(shí)延指?jìng)鬏斞訒r(shí)，它影響電話(huà)交談的節(jié)奏，并且較長(zhǎng)的時(shí)延會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的回波，使網(wǎng)關(guān)回波消除電路的功能復(fù)雜化。目前，IP長(zhǎng)途電話(huà)時(shí)延為235ms.但隨著Internet數(shù)據(jù)信道的改善，IP電話(huà)數(shù)據(jù)包的傳送延時(shí)和緩存延時(shí)將逐漸減少，將來(lái)總時(shí)延會(huì)減小到100ms左右。一般情況下，用戶(hù)可接受的時(shí)延為250ms.語(yǔ)音質(zhì)量指接收端合成語(yǔ)音的可懂度、自然度和清晰度，它反映了語(yǔ)音數(shù)據(jù)包所包括的內(nèi)容，以及語(yǔ)音受干擾的程度。語(yǔ)音質(zhì)量受兩個(gè)因素的影響：釆用低比特率語(yǔ)音編碼器和語(yǔ)音分組丟失，造成的語(yǔ)音質(zhì)量失真；長(zhǎng)時(shí)延產(chǎn)生的會(huì)話(huà)動(dòng)態(tài)損傷。隨語(yǔ)音壓縮編碼處理技術(shù)的發(fā)展和光纖數(shù)字通信技術(shù)的大量應(yīng)用，語(yǔ)音質(zhì)量將得到極大改善。此外，由于Internet傳輸信道不能保證傳輸質(zhì)量，通常在語(yǔ)音質(zhì)量和時(shí)延之間有一個(gè)折中。為提高語(yǔ)音質(zhì)量，可適當(dāng)增加時(shí)延來(lái)等待網(wǎng)絡(luò)中慢的數(shù)據(jù)包，但較大的時(shí)延又會(huì)給用戶(hù)造成不便。

需要說(shuō)明的是，IP電話(huà)采用的是分組交換方式，因此，它不可能提供像線路交換（PSTN）那樣真正意義上的實(shí)時(shí)通信，它的實(shí)時(shí)性是相對(duì)的。也就是說(shuō)，IP電話(huà)在本質(zhì)上不是實(shí)時(shí)通,信。IP網(wǎng)關(guān)提供了一種可伸展的、靈活且可靠的方法來(lái)解決電話(huà)網(wǎng)與IP網(wǎng)之間的互聯(lián)。IP網(wǎng)關(guān)以8kbit/s的帶寬將語(yǔ)音轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，但是IP網(wǎng)絡(luò)的幵銷(xiāo)通常會(huì)將帶寬占用增加到17.5kbit/So現(xiàn)在已有一種靜音抑制技術(shù)保障了只在通話(huà)雙方講話(huà)時(shí)才占用帶寬。在安靜的時(shí)

候，語(yǔ)音的帶寬自動(dòng)釋放出來(lái)供其他數(shù)據(jù)傳輸使用，這種技術(shù)在典型情況下可將帶寬的占用降低到7kbit/s.一個(gè)性能優(yōu)良的網(wǎng)關(guān)還應(yīng)具備前向糾錯(cuò)功能，以較高限度地減少數(shù)據(jù)包的損失，同時(shí)它還使用高速緩存技術(shù)來(lái)減少I(mǎi)P網(wǎng)絡(luò)的延遲。

（3）MCU使IP電話(huà)在IP網(wǎng)絡(luò)中可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信，支持如網(wǎng)絡(luò)會(huì)議的多點(diǎn)應(yīng)用。

（4）網(wǎng)守又稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)管理者，負(fù)責(zé)用戶(hù)的注冊(cè)和管理。其完成的功能包括：地址映射，將電話(huà)網(wǎng)的E.164地址映射成相應(yīng)網(wǎng)關(guān)的IP地址；呼叫驗(yàn)證和管理，對(duì)接入用戶(hù)的身份進(jìn)行認(rèn)證，防止非法用戶(hù)接入；呼叫記錄，使運(yùn)營(yíng)商有詳細(xì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收費(fèi)；區(qū)域管理，多個(gè)網(wǎng)關(guān)可由一個(gè)網(wǎng)閘來(lái)管理。

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