通信工程師考試IP電話的系統(tǒng)組成

4.7.1 IP電話

IP電話是利用Internet作為傳輸介質(zhì)實現(xiàn)計算機(jī)與計算機(jī)、普通電話與普通電話、計算機(jī)與普通電話之間進(jìn)行語音通信的技術(shù)。IP電話的實現(xiàn)原理是先將公共電話網(wǎng)（PublicSwitchedTelephoneNetwork,PSTN）傳來的電話語音轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)過語音壓縮算法對語音數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼處理，然后把這些語音數(shù)據(jù)按TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打包，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)（包括Internet、Intranet、ATM、巾貞中繼等）和其他種類的數(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)過重組把這些語音數(shù)據(jù)包串起來、解壓、解碼，轉(zhuǎn)換為正常的實時語音，通過PSTN送到最終接收方。

　　1.IP電話的系統(tǒng)組成

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

　　4個基本組件組成。

（1）終端設(shè)備是指IP電話的客戶終端，可以是軟件（如Microsoft的Netmeeting）或硬件（如電話機(jī)），它們直接連接在IP網(wǎng)上進(jìn)行實時語音和多媒體通信。

（2）網(wǎng)關(guān)是一臺專門運(yùn)行編碼軟件用于控制語音呼叫的打包、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。此外還有專門的軟件負(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)通過模擬一個典型的電話網(wǎng)來欺騙PBX.當(dāng)用戶撥完號碼開始呼叫時，信號被送到PBX,然后PBX將開始信息送到本地網(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,兩個網(wǎng)關(guān)建立一個連接，而接收端的網(wǎng)關(guān)請求當(dāng)?shù)氐腜BX來完成這個呼叫，然后電話振鈴，受話方摘機(jī)。隨著電話接通，開始發(fā)話的網(wǎng)關(guān)將來話流量送入編碼系統(tǒng)編碼，之后將這些包通過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。它完成實時語音壓縮，將64kbit/s的語音信號壓縮成低碼率語音信號；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)電話區(qū)號映射為相應(yīng)的地區(qū)網(wǎng)關(guān)IP地址，這些信息存放在一個數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)接續(xù)處理軟件將完成呼叫處理、數(shù)字語音打包、路由管理等功能。在用戶撥打長途電話時，網(wǎng)關(guān)根據(jù)電話區(qū)號數(shù)據(jù)庫資料，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，同時選擇最佳路由，減少傳輸時延，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)通過長途電話網(wǎng)轉(zhuǎn)接，實現(xiàn)通信業(yè)務(wù)。

因此，網(wǎng)關(guān)是通過IP網(wǎng)絡(luò)提供電話到電話、PC到電話的語音通信核心與關(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電話質(zhì)量的主要因素是時延和語音質(zhì)量。，時延指傳輸延時，它影響電話交談的節(jié)奏，并且較長的時延會產(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長途電話時延為235ms.但隨著Internet數(shù)據(jù)信道的改善，IP電話數(shù)據(jù)包的傳送延時和緩存延時將逐漸減少，將來總時延會減小到100ms左右。一般情況下，用戶可接受的時延為250ms.語音質(zhì)量指接收端合成語音的可懂度、自然度和清晰度，它反映了語音數(shù)據(jù)包所包括的內(nèi)容，以及語音受干擾的程度。語音質(zhì)量受兩個因素的影響：釆用低比特率語音編碼器和語音分組丟失，造成的語音質(zhì)量失真；長時延產(chǎn)生的會話動態(tài)損傷。隨語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，通常在語音質(zhì)量和時延之間有一個折中。為提高語音質(zhì)量，可適當(dāng)增加時延來等待網(wǎng)絡(luò)中慢的數(shù)據(jù)包，但較大的時延又會給用戶造成不便。

需要說明的是，IP電話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時通信，它的實時性是相對的。也就是說，IP電話在本質(zhì)上不是實時通,信。IP網(wǎng)關(guān)提供了一種可伸展的、靈活且可靠的方法來解決電話網(wǎng)與IP網(wǎng)之間的互聯(lián)。IP網(wǎng)關(guān)以8kbit/s的帶寬將語音轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，但是IP網(wǎng)絡(luò)的幵銷通常會將帶寬占用增加到17.5kbit/So現(xiàn)在已有一種靜音抑制技術(shù)保障了只在通話雙方講話時才占用帶寬。在安靜的時

候，語音的帶寬自動釋放出來供其他數(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.一個性能優(yōu)良的網(wǎng)關(guān)還應(yīng)具備前向糾錯功能，以較高限度地減少數(shù)據(jù)包的損失，同時它還使用高速緩存技術(shù)來減少IP網(wǎng)絡(luò)的延遲。

（3）MCU使IP電話在IP網(wǎng)絡(luò)中可實現(xiàn)多點通信，支持如網(wǎng)絡(luò)會議的多點應(yīng)用。

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

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