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IP语音网关范文

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来源：火烈鸟

作者：开心麻花

2025-09-18

IP语音网关范文（精选9篇）

IP语音网关第1篇

关键词：NGN,软交换,媒体网关,QoS

0引言

目前,随着Internet的蓬勃发展,电信业正处于从现有网络向下一代网络(NGN)演变的巨大变革之中,NGN泛指以IP为中心,可以支持语音、数据和多媒体业务的融合或部分融合的全业务网络。NGN体系采用开放的网络架构,将传统交换机的功能模块分离成独立的网络构件,各个构件可按相应的功能划分,各个独立发展。媒体网关是将一种网络中的媒体格式转换成另一种网络所要求的媒体格式的设备,媒体网关在NGN中扮演着重要的角色,许多业务都需要媒体网关进行数据转换和接入实现,媒体网关的主要功能包括:用户或网络接入功能、核心媒体网络接入功能、媒体流的映射功能、受控操作功能、管理和统计功能等。本文介绍一种IP媒体网关设计实现方案。

1系统设计

媒体网关采用3层以太网交换体制,以10/100/1 000 Mbps以太网接口作为承载接口,具有E1网关板、话音接口板和以太网接口板,完成电路、话音和IP业务的综合接入。采用多槽位背板结构,可以灵活配置各种接口板卡的数量。各业务接入板卡通过背板的以太网接口总线连接到交换单元板,进行业务和控制信令的传输。网关的控制和协议处理软件加载在主控处理器中,完成网关系统的工作。

媒体网关主要分为:主控交换板、E1网关板、话音用户板、以太网接口板和背板等,媒体网关系统组成框图如图1所示。

1.1主控交换板设计

主控交换板是媒体网关的控制和数据处理中心,媒体网关整机的控制及管理软件加载在该板上,实现对媒体网关内部各电路板的配置、监测与控制以及高层IP路由协议处理等。同时,实现与各业务单元间业务数据交换,控制信息的交换功能。主控交换板采用Freescale公司生产的MPC82xx系列通信处理器,该处理器采用双处理器构架,CPU处理器部分采用PowerPC 603e内核,运行控制、管理和协议软件;通信处理模块(CPM)处理器用于各种通信接口和底层协议的处理,分担CPU处理器的工作压力。主控交换板采用Broadcom公司的56xx系列交换芯片,具有全线速无阻塞的3层交换能力,并具有多层交换和过滤功能,支持流量控制、管理,支持基于COS的优先级队列,保证业务的服务质量(QoS)。该交换芯片具有24个10/100-Mbit和2个10/100/1 000-Mbit以太网接口,其中,10/100-Mbit以太网接口用于连接各业务板卡,10/100/1 000-Mbit以太网接口作为承载接口,连接到IP网络。

1.2接口板设计

话音用户板实现本地话音用户的接入,完成呼叫控制、话音编解码、格式转换、抖动消除、回波抵消及RTP协议等功能。话音用户板主要由MPC82xx系列通信处理器和话音编解码DSP组成。通信处理器主要实现呼叫控制、用户信令处理和编解码资源控制等功能。编解码DSP芯片采用AudioCodes公司高集成度群路编解码芯片,具有G.729A/B、PCM、传真以及带内数据等功能,针对每一路话路可以任意设置。该芯片PCM端是TDM接口,G.729A/B端是HPI接口,且该HPI接口所输出/入的包格式是MAC/IP格式。话音用户板逻辑图如图2所示。

E1网关板与PSTN网络的E1接口进行连接,用于把电路交换机的业务接入媒体网关,从而通过IP网络进行传送。每块E1网关板支持4个E1接口,120路话音/传真/数据。E1网关板主要由E1接口电路、MPC82xx系列通信处理器和话音编解码DSP组成。E1接口电路实现时钟恢复、数据提取、HDB3编解码、去抖动以及远端环回功能;通信处理器主要实现板卡管理、信令处理和编解码资源控制等功能。

以太网接口板,完成对接入的IP数据和SIP终端等业务的接入。以太网接口板如只有一般功能要求可直接利用主控交换板的10/100 Mbit以太网接口直接扩展,如需要功能增强,则需要引入通信处理器等其他功能模块实现。

2软件设计

媒体网关负责各种用户或各种接入网络的综合接入,如普通电话用户、以太网用户接入、SIP终端和PSTN网络接入。同时媒体网关要接受媒体控制服务器的控制,绝大部分的动作,特别是与业务相关的动作都是在控制服务器控制下完成的,如编码、压缩算法的选择,呼叫的建立、释放、中断,资源的分配和释放,特殊信号的检测和处理等。媒体网关和媒体网关控制器之间采用MGCP或H.248作为控制协议。MGCP由IETF定义,实现相对简单,早期应用比较多,但目前的趋势则是转向了由ITU-T定义的H.248标准。

2.1功能描述

媒体网关软件完成不同种类网络间的媒体流格式的转换;接受媒体网关控制器的控制命令,按要求控制硬件完成事件生成;向媒体网关控制器报告相应的数据和资料。在局域网出口侧与局域网相连,发送或接收H.248消息;在媒体网关内部与硬件接口模块相连,完成对硬件的控制。

媒体网关通过信令适配转换技术实现H.248信令到硬件控制信令的适配,实现对硬件的控制。信令处理软件划分成了几个功能模块:媒体网关侧H.248协议、信令收发、交换接续和释放、决策部分。

媒体网关侧H.248协议模块是H.248协议软件的一部分,与媒体网关控制器软件一起完成协议流程。信令收发模块负责用户信令的接收,并产生合适的信令回送给用户。它通过调用硬件适配模块提供的API来控制用户动作。决策部分接收信令收发模块的信息,当它根据媒体网关控制器提供的收号规则收全用户号码后,通过消息队列送到媒体网关的H.248软件处理部分,由H.248软件处理部分与媒体网关控制器部分进行交互。交换接续和释放模块负责交换矩阵和收发号器的连接和释放。

2.2模块划分

媒体网关软件分布于设备内部各板卡的处理器中,采用分布式负荷分担的机制,提高整机的软件处理效率。从功能模块划分大致可分为:操作系统软件模块、底层驱动软件模块、IP适配软件模块、网关管理软件模块、信令处理模块、信令传输控制软件模块和业务适配模块,如图3所示。

2.2.1 操作系统软件模块

媒体网关的操作系统采用实时操作系统,VxWorks操作系统是美国Windriver公司的先占式实时操作系统,具有丰富的BSP支持,并提供配套的Tornado开发平台,以其稳定性和高效性,占有商用实时嵌入式操作系统得主导地位。

2.2.2 底层驱动软件模块

完成各硬件板卡处理器和各种功能芯片的初始化、管理和控制,并实现与上层软件的接口。

2.2.3IP适配软件模块

实现TCP/IP协议和UDP/IP协议,完成信令消息和接入业务与IP网之间的格式转换。

2.2.4 网关管理软件模块

负责对网关的维护管理,主要网关参数配置,状态监测,对路由和链路状态的管理,对各接口是否正常的检测和管理等。

2.2.5 信令处理模块

从硬件线路上接收信令消息单元或向硬件线路发送信令消息单元,完成信令消息的适配处理,并对收到的信令消息进行预处理;

2.2.6 信令传输控制软件

完成PSTN信令在IP网可靠传输,使用确认方式进行无差错无重复传送用户数据,并根据通路的MTU(消息传输单元)的限制进行用户数据的分段并在多个流上保证用户消息的顺序递交。

2.2.7 业务适配模块

完成从IP硬件线路上接收业务的编码转换或向IP硬件线路发送解码转换的数据。

3QoS保证设计

QoS一直是具有VoIP功能的网关设备中的关键因素。虽然大多数QoS机制采用某种形式的服务标签或队列来实现峰值业务条件下的数据包优先等级传输,但事实上QoS机制有很多种。IP媒体网关的主要任务是确保语音包有比数据包更高的优先级,因为语音包对延迟特别敏感,如果它们延迟到达,语音质量将严重受损。另外,对延迟敏感的视频业务也是接入业务中的一部分,必须确保视频业务不完全占据最高的优先级队列而影响到语音业务。

3.1QoS保证方式

保证QoS,实质上就是要提高网络的传输条件。如高质量的语音通信,就是依赖于带宽、时延和抖动这3个要素。一般而言,网络提供QoS保证的途径有:过度配置、优先级、队列、避免拥塞和传输整形等。

3.1.1 过度配置

这是最简单的一种QoS途径,通常应用在局域网,是靠提供大量带宽来满足用户的业务需求。广域网中,由于带宽成本,过度建设这一方法目前还不可能占主导地位。

3.1.2 优先级

该方法是对每个IP分组的级别进行分类,不同级别的分组在网络进行带宽分配、通过顺序、时延抖动和丢包等方面的处理时,所受到的待遇是不同的,这样可以确保诸如语音和图像等对实时性要求比较高的分组享受高的级别,从而提高其传输的质量。

3.1.3 队列

队列和队列调度算法是在已经应用了优先级的前提下采用的一种QoS方案。队列实际上是路由器或交换机内部的一块缓冲区,用来存储带有优先级别的IP分组。队列调度算法则用来确定存储在队列中的分组的发送顺序,为优先级高的分组提供更好的服务。

3.1.4 避免拥塞

拥塞控制与避免机制是QoS的另一个重要方面。拥塞控制使在网络在负载达到某一限度时降低传输流速度。但拥塞控制本身并不能保证QoS。只有与拥塞避免功能同时存在时,拥塞控制才能发挥作用。随机早期检测(random early detection,RED)技术是标准的拥塞避免方法。每当队列满时,RED就随机地丢弃一些分组,使队列不出现溢出。

3.1.5 传输整形

传输整形是一种处理和修改分组长度以保证QoS的技术,例如分组分段。ATM网络提供高QoS的原因之一就是它采用了固定长度的短信元。任何信元可以被延时的上限是传输一个信元所需的时间。

3.2QoS保证方案

具有QoS保证的网络,其QoS系统应是将优先级、队列和消除拥塞等几种技术集成在一起的整体,形成一种基于策略的管理系统。下面介绍具体实现方式。

3.2.1 保证交换和承载带宽的方式

媒体网关的交换和承载接口不做完备的QoS系统,但保证交换和承载接口的带宽足够大,把传输带来的数据质量下降通过业务适配模块来消除。这是一种过度配置的保证方式。

3.2.2 承载接口完成流量管理

在承载接口实现流量管理功能,保证上行的话音等实时业务的带宽和优先级,同时,对下行业务也进行队列控制,消除对业务接入端的冲击。

3.2.3 采用具有QoS保证的交换

采用高性能3层交换芯片实现网关的核心交换,交换芯片支持优先级、队列管理和包过滤等功能。通过对不同业务制定相应的优先级策略和带宽保证策略,可以控制业务适配端和交换对业务流进行相应的包优先级等配置,为实现系统QoS提供硬件支持能力。

3.3QoS保证方案比较与选择

上述几种方式中,第1种严格意义上属于尽力而为的处理方式,对不同网络环境的适应能力差,同时没有对于网络攻击的防范能力,安全性亦较差。第二种和第三种在这2个方面都有较强的处理能力,同时,在第2种和第3种基础上可以设计多种不同的QoS策略。第2种和第3种比较,由于设计的复杂性,第2种的流量管理功能不可能设置在所有接口,只在上行接口设置,这样不能实现端到端的QoS保证,同时网关内部的业务质量不能保证,第3种则从核心交换实现QoS保证,使本地业务接口、中继网关接口和上行承载接口的业务流都受控,利于QoS的实现。因此,选择采用高性能3层交换芯片实现网关的核心交换,交换芯片支持优先级、队列管理、避免拥塞功能。通过对不同业务制定相应的优先级策略和带宽保证策略,可以控制业务适配端和交换对业务流进行相应的包优先级等配置,实现系统QoS硬件支持能力。

4结束语

本文简要分析了媒体网关的体系结构和发展现状,详细介绍了系统的软、硬件模块设计和实现方案。特别介绍了网关设备对QoS的保证方式并提出了几种QoS实现策略,经过分析和比较,给出了设计建议。

参考文献

[1]刘韵洁,张智江.下一代网络[M].北京:人民邮电出版社,2005.

[2]朗为民.下一代网络技术原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3]ITU-T H.248.1 v3 Gateway Control Protocol:Version 3[S],2005.

IP语音网关第2篇

我公司因业务不断发展，业务覆盖地域广泛，为实现更好的语音通信效果的同时降低通信费用，我公司决定对现有的语音通信系统进行升级。现在我公司面向社会进行公开招标采购,诚邀各位有实力的供应商参与投标。

一、技术要求

具体的技术要求参考附件《武汉统一（集团）股份有限公司IP语音通信项目技术要求》。

二、基本入围条件

1、本项目整体打包对外招标，不单独接受单项投标，要求设备提供、运营、实施三方组合投标。投标单位应提供相关资质等级证书及同类工程质量实绩，符合性评审、技术性评审以及商务性评审不符合规定的标书视为无效投标。

2、投标人应具备通讯线路（电信、移动、联通）运营商的施工建设经验，需承担过专业的通讯设计、安装调试1000门以上电话的实施经验。具有良好的与通讯线路（电信、移动、联通）运营商协调、处理问题的资源及共同调试的能力。

3、工程分开报价，单独列明每期的设备报价、施工费用。本项目工程计划使用年限为十年，以十年为标准列明每年的运维费用和相关培训费用。

4、能提供本地化的服务，能满足我公司年增300门电话的发展需求，列出每增加一门电话的费用。

三、相关事宜

1、本次招标不设标的，以最佳解决方案和性价比最高的设备、最佳的售后服务服务、最低的报价等作为评标的依据。

2、投标文件中含义不明确的内容，投标人可以进行澄清，但不得改变投标文件的实质性内容。澄清要通过书面方式在评标委员会规定的时间内提交。澄清后满足要求的按有效投标接受。

3、招投标结束后，中标人应及时组织人力，在10-15天内进行施工。中标人在施工过程中接受我公司相关部门监督。

4、项目完成后，我公司组织相关部门对该项目在一月内进行初步验收，三个月后复验。

四、投标截止时间

截止时间：2011年11月 10日17（时）25（分)前，统一发送至武汉统一（集团）股份有限公司行政采购部收，必须在报价上加盖公章，注明联系人及电话，密封投递，否则无效。逾期收到或不符合规定的投标文件恕不接受。

IP语音网关第3篇

随着NGN (Next Generation Network) 网络的不断发展, 作为用户终端设备的终端数量越来越多、分布越来越广。据计世资讯 (CCW Research) 最新预测数据显示, 到2008年, 国内IP语音通信市场规模将达到51亿元人民币, 而从2008年到2012年, 未来五年的时间里, 国内IP语音通信市场将保持较快的增长趋势, 其年复合增长率将达到46.4%, 截至2012年, 国内IP语音通信市场的规模将达到212亿元人民币。

据预测, 在电信级运营市场中, 为了最大弱化IP语音通信给用户带来的差异性, IP语音通信终端在2008年将主要以语音网关的方式存在;而在企业级市场, 则将是智能化的IP语音话机和普通语音网关并重的局面。但不管怎样, 如此众多的终端设备, 势必而且已经给运营商或者企业带来了顾虑, 智能化、功能丰富的网管系统已经成为规模部署IP语音通信终端的首要条件。终端设备运行的好坏、运行的质量, 直接关系到运营商或者企业用户的切身利益。主动进行设备管理、故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和拓扑管理等等, 使得设备7X24小时良好运作, 已成为用户最重要的要求。

1.1 网络结构图

SVMS的网络结构图如图1.1所示:

1.2 硬件连接

SVMS由服务器与客户端组成, 通过局域网或广域网完成相互间的通信。支持本地接入和远程接入, 支持多用户同时操作。SVMS的客户端可以远程登录到服务器上, 对终端设备进行管理。

客户端负责用图形化方式的人机接口显示各种网络管理信息, 响应网管人员提交的各种管理操作并将请求提交到服务器层;服务器层负责具体业务的逻辑实现, 完成客户端提交的管理操作。

SVMS的硬件连接关系如图1.2所示:

1.3 软件结构

SVMS采用多进程、模块化的体系结构和面向对象的设计, 各模块通过统一的消息分发中心进行交互数据库备份工具提供了对SVMS的维护手段。SVMS通过SNMP (Simple Ne tw ork Manage m e nt Protocol) 协议对终端设备进行管理。系统的软件结构如图1.3所示。

2. 产品功能

系统主要包括以下功能模块:设备管理、实时监控、配置管理、自动配置、故障管理、升级/加载程序管理、安全管理、维护测试管理。SVMS的系统功能用例图如图2.1:

3. 功能描述

3.1 设备管理

由于一个SVMS系统需要管理的设备很多, 因此SVMS采取树形结构来实现对终端设备的管理, 有利于对设备分权分域、重点监控、批量升级等功能的实现。设备管理功能用例图如图3.1:

3.2 实时监控

SVMS系统提供对设备状态、端口状态、故障的实时监控, 并把这些监控功能集中在一个视觉区域中进行显示, 以便网管人员快捷地对终端设备进行监控。包括设备状态实时监控、端口状态实时监控和故障监控。

3.3 配置管理

SVMS拟通过一种灵活的配置手段来实现网管对各种型号的终端设备的配置, 而与具体的设备型号无关。网管服务器通过读取终端的MIB定义库来实现对设备的配置管理。

网管人员需要对终端进行远程配置管理时, SVMS首先根据设备型号及版本号读取该终端设备的MIB定义库, 然后根据前四步中定义的MIB分类及哪些项需要配置自动生成配置界面。

配置完成后, SVMS把该终端设备的配置结果保存在数据库中, 并通过相关的网络协议把配置结果传输给终端设备。

3.4 自动配置

随着下一代网络NGN的不断发展, 作为NGN网络中应用最广泛的产品之一的综合接入设备IAD数量越来越多, I-AD投入运营前的配置工作量也大幅度增加。如何实现IAD设备投入运营前的自动配置, 减少IAD投入运营的成本, 已经成为运营商迫切的需求。

自动配置实现IAD终端设备可运营前的初始化。也就是在IAD终端设备投入运营前, 自动完成IAD终端设备必须进行的一些基本数据配置, 并加入到SVMS的设备树中, 接受SVMS的管理。

3.5 故障管理

SVMS处理终端设备故障需经历“设置告警属性→获取告警信息并通知→分析告警→确认与恢复告警→经验总结”五个阶段。在SVMS中对告警原因、告警类别、告警等级可以进行自定义设置。

故障管理功能如图3.2所示:

3.6 升级/加载管理功能

升级/加载管理功能包括软件版本升级 (终端版本维护、配置升级向导、监控升级过程、查看升级历史记录) 和配置数据管理 (配置数据加载、配置数据备份、配置数据恢复) 这两大块内容。

升级/加载管理功能如图3.3所示:

3.7 安全管理

安全管理包括用户管理和日志管理两大部分。用户管理包括用户管理、用户组管理、权限管理、用户登录控制、用户在线状态查询。日志管理包括日志记录、终端日志自动上传、自动配置历史记录查询、日志备份导出删除等功能。

安全管理功能如图3.4所示:

3.8 测试管理

SVMS提供对终端设备的维护测试功能, 主要包括启动Ping设置、用户内线测试、用户外线测试这三种手段。

4. 系统设计

本系统采用面向对象设计方法进行设计, 对进程结构、线程结构都做了合理的划分。

4.1 进程结构

SVMS客户端进程, 负责向服务端获取数据, 把信息展现给客户;

SVMS服务端进程, 负责接收受管设备的报文, 报文中的信息写入数据库, 或者通知客户端;

数据库服务进程, 负责执行服务端提交的数据库命令;

受管设备SNMP服务进程, 负责发送SNMP事件报文和处理服务端发来的SNMP命令。

4.2 线程结构

客户端内有三种线程:

界面主线程, 负责响应界面事件以及更新界面控件的状态;

后台请求线程, 负责处理要和服务端交互请求;

RPC数据接收线程, 负责接收主动请求的结果数据, 和触发服务端发上来的事件。

服务端内有五种线程:

客户端连接监听线程, 负责接受客户端发起的连接;

客户端数据接收线程, 负责处理客户端发来的请求;

SNMP报文接收线程, 负责接收受管设备发来的报文;

SNMP报名处理线程, 负责处理SNMP报文, 该线程存在于一个线程池中。

5. 安全性分析及实现方案

整个系统是基于IP网络设计的, IP协议的开放性和公用性也使IAD不可避免地受到黑客或病毒程序的攻击或干扰, 存在着如用户仿冒、IP地址盗用、破坏服务 (如DOS攻击) 、抢占资源等安全问题。

在接入安全上的解决思路是采取认证注册的方式, IAD是靠近用户端的局供设备, 在投入使用前需要进行配置 (包括网管的IP地址、软交换的IP地址等) 。

对付恶意攻击的做法, 可以通过物理安全来保证接入端口不被非法访问, 同时在统筹规划整个NGN交换网络建设中, 适当地考虑相关设备的安全保障机制, 部署专门的VPN承载NGN业务, 与Internet逻辑上隔离开, 提高网络安全性。

在管理认证方面主要对IAD进行认证注册。设备注册时发起一个带有设备MIB信息的SNMP注册报文, SVMS系统在接收到TRAP报文时, 会分析报文内容, 判断设备的型号是否属于本系统所属的通信设备, 如果有, 那么就给予注册;否则就在系统日志中记录异常。

6. 结束语

下一代网络是面向服务的网络系统, 对于IAD的统一网络管理由来已久, 虽然争议颇多, 但是统一的网管势在必行。综上所述, SVMS系统通过对实现对IAD的统一管理, 不仅仅是分担了软交换网络在业务承载方面的负荷, 提高了网络资源利用率, 而且进一步提高运营商的服务质量, 降低维护费用, 有利于进行集中化的管理。

参考文献

[1]中华人民共和国信息产业部.基于软交换的综合接入设备管理系统 (IADMS) 总体技术要求.2006.

[2]中国移动通信集团公司.中国移动IP电话网网管系统技术规范.2005.

IP语音网关第4篇

网卡eth0IP修改为 102.168.0.1

ifconfig eth0 102.168.0.1 netmask 255.255.255.0

网关修改为 102.168.0.254

route add default gw 102.168.0.254

Linux命令行修改DNS

echo “nameserver 202.202.202.20 ”>> /etc/resolv.conf

重启网络服务

service network restart

或

IP语音网关第5篇

由于越来越多的基于互联网的增值业务正在改变传统电信市场的格局, 以IP为核心的互联网极大地加快了传统电信技术和业务被淘汰的步伐。IP城域网是互联网业务运营的重要基础网络, 在IP城域网的业务运营中, 业务控制网关肩负着网络用户的认证、计费、带宽和流量控制、QoS控制等职责, 是个人业务、家庭业务、大客户业务接入的控制点, 是运营商网络运营的重要关口。随着IP城域网的发展, 业务控制网关也在不断演进。

IP城域网业务控制网关

IP城域网是位于用户驻地网和IP省网骨干网之间 (CMNet网、IP专网) 的网络。

IP城域网的业务控制网关, 基本可分为两类:BRAS和业务路由器, 分别对个人家庭类用户和大客户类用户进行接入控制。

BRAS即为宽带接入服务器, 主要功能是宽带用户进行二层终结、认证计费和管理, 是宽带用户在IP上的下一跳网关。目前IP技术成为城域网主流, 主要提供GE/FE和各种POS接口。ATM架构的BRAS现在基本已经被淘汰, 当前的BRAS都是以IP为基础结构的BRAS产品。当城域网宽带用户发展一定的规模之后, 进入用户密集阶段, 原先的BRAS集中式侧挂就成为城域网性能瓶颈, 因此BRAS分布直挂端局就成为城域网组网发展必然的选择。

业务路由器处在IP网络边缘, 负责接入用户业务, 而相对应地, 核心 (骨干) 路由器处在IP网络核心位置, 主要负责中继流量调度转发。最早的业务路由器就是专线接入路由器和MPLS VPN PE路由器合一的产物。随着宽带业务的兴起, NGN、IPTV以及3G等业务都需要在城域网内承载, 因此业务路由器不再仅仅只面向大客户开展专线接入和VPN互连功能, 还需要面向商业用户甚至个人用户承载IPTV、NGN业务, 业务路由器的需要被大大扩展了。

BRAS和业务路由器未来如何在网络中部署, 如何实现对不同业务的接入, 依然是IP城域网发展的一个焦点问题。

直面业务转型的挑战

业务转型对电信运营商提出这样一个课题, 那就是综合业务层、统一核心层和传送层, 拓展接入层的网络融合以及业务融合能力, 打造一张具有综合支撑能力的新一代电信网络, 为企业的业务转型提供支撑, 使独立分离、层级繁多的复杂网络向功能融合、架构扁平、用户和业务可控的简单网络转变。这要求整合现有网络资源, 形成扁平化的网络架构, 使之具备强大的综合支撑能力;要求对现有技术和网络进行融合;要求开放业务平台;要求向家庭网络、企业内部网络延伸, 基于同一网络向所有用户提供综合信息服务。

IP网络不仅可以承载各类业务, 而且由于其业务传送是基于带宽共享的分组交换, 其传送成本要远远低于基于电路交换的传统电信网。为了实现电信企业的业务转型, 将各类业务向IP网络迁移, 需要解决现有IP网络在业务的安全性、可靠性、服务质量以及可运营性上所面临的一系列问题, 将IP网络向电信级网络转型。转型的目标是要构建一张商业IP网络, 在运营性和可靠性上与传统电信网具有可比性。在商业化的IP网络上, 除了承载Internet业务之外, 还可以承载从传统电信网上所迁移过来的语音和大客户专线业务, 同时还可提供视频、多媒体、游戏、娱乐、P2P点对点的通信业务, 使网络运营商从基础网络供应商向综合信息网络业务供应商方向转变, 实现IP网络对业务的可知性、可管性、可营性和可靠性。

为了满足目前IP网络对多业务承载所面临的安全、QoS和业务可营可管等方面的要求, 需要在目前的IP网络上部署多种业务网关 (包括:BRAS、SR、SBC、GGSN等设备) 。在全业务运营模式下, 若建设网络仍按照传统的业务网关建设模式, 即随业务发展不断叠加相应的业务网关, 将导致运维成本增高、网络结构也业务部署复杂化等问题。

多业务控制网关的关键技术

为了解决目前IP网络对多业务承载所面临的安全、QoS和业务可营可管等方面的问题, 运营商需要整合现有网络资源, 统一核心层和传送层, 拓展接入层的网络融合以及业务融合能力, 形成扁平化的网络架构, 使独立分离、层级繁多的复杂网络向功能融合、架构扁平、用户和业务可控的简单网络转变。同时, 在网络中部署业务控制节点, 在网络边缘对各类业务进行聚合、合法性检验、业务感知和区分服务, 使之具备强大的综合业务支撑和运营管理能力。这就催生了新一代IP城域网架构, 如图1所示。

在边缘对多业务网汇聚后进入IP核心网时, 运营商需要对业务实施安全、QoS控制策略, 保证各类业务以合法的身份、明确的QoS要求, 安全地接入到IP核心网, 使IP核心网按照边缘设备的指示, 对各类业务提供相应的QoS服务, 从而达到对综合业务的支撑和运营管理的目的。这些功能是通过在核心网边缘部署多业务控制网关来实现。

多业务控制网关需支持以下技术。

核心网边缘智能化。核心网边缘与现有IP网络的边缘路由器类似, 需要具有一定的交换容量, 提供多种接口类型, 接入其他各种业务网络的业务。但由于现有边缘路由器是为承载Internet业务, 采用尽力而为的服务模式, 无法担当IP网络向电信级网络转型的重担。故需强化核心网边缘, 对业务终端进行接入认证、进行业务的感知分类, 对汇聚进来的业务流经过业务内容的深度分析、安全检测和QoS控制之后, 再进入IP核心网, 从而确保用户业务的可信度和网络资源分配的有序性, 并对每一种业务按照商业规则和服务契约进行控制、QoS服务保证和业务的运营计费。

多种业务网关合一化。在网络边缘的业务控制层, 放至可灵活升级、能够实现多种业务网关 (包括:BRAS、SR、SBC、GGSN等设备) 功能的多业务控制网关, 对接入的多种业务统一进行业务控制。

业务请求的CAC。CAC是对用户的业务请求 (呼叫) 进行控制。当网络资源不足, 无法对业务作出QoS承诺时, 拒绝业务的请求, 只有当网络资源足够时, 接纳用户的业务请求或呼叫。没有呼叫控制, 就是没有服务承诺。所以呼叫控制是IP网络向电信运营级网络转型的一个关键特征。在CAC机制中, 在业务层和承载层之间需要有一个控制层面, 称为承载控制层, 通过承载控制层将业务层和承载层关联, 使业务层感知到承载层的网络资源以及对业务的承载能力和QoS的承诺能力, 对用户的业务请求作出拒绝或者接纳的响应。

业务可靠性。整个IP网络对承载的业务需要实现零损失级的保护和倒换, 保证运营收入和用户业务体验的无损失。业务的可靠性需要网络设备的可靠性和网络可靠性来保证。在设备层面要求设备本身在交换网、主控板、电源等关键部件上需要采用冗余设计, 主控板和重要的业务板之间能够热备份。在网络层面需要支持BFD、MPLS OAM、LDP/MPLS FRR、RPR等, 保证链路和网络的可靠性, 局部的链路或网络故障, 不会造成用户业务的中断。

安全保证。公众用户的各类业务终端接入到IP网络后, 终端、业务和网络所面临的安全问题必须要有相应的对策。一方面需要将非法用户拒之门外, 运营商网络对于合法接入的终端, 需要保证其业务的安全。另一方面需要抑制合法用户的非法活动, 包括故意的 (如恶意网络攻击) 和非故意的 (如病毒等) 活动, 防止对网络资源的非法占用。

多业务控制网关的部署

部署于IP核心网边缘的多业务控制网关, 支持传统业务网向IP迁移, 将业务汇聚到IP/MPLS核心网进行统一传送, 在传送过程中保证业务的QoS、安全和可靠性, 使IP网络从承载Internet数据业务向承载多业务方向演进, 大大提升了多业务承载网对多业务的汇聚、业务的安全控制和QoS区分服务的能力, 协助助网络运营商实现IP网络向可运营电信级网络的成功转型。

在网络边缘部署了多业务控制网关后, 从接入到核心的网络架构非常简洁、高效。

部署多业务控制网关, 简化网络后, 提高了IP网络面临多业务承载所面临的安全、QoS和业务可营可管等方面的能力。随着运营商全业务运营的深入发展, 在网络建设伊始, 就可以网络上部署多种业务网关。在全业务运营下, 部署多业务控制网关后, 能够给运营商网络建设带来优化网络结构、简化网络层次、方便增加新业务特性、边缘成本降低等好处。

多业务控制网关是业务控制网关的发展趋势, 随着运营商全业务运营的发展, 业界各主要厂家也针对运营商IP网络承载多业务的需求, 推出了多业务控制网关设备以满足要求, 包括以BRAS为基础架构的综合业务网关 (华为、爱立信等) 和以业务路由器为基础架构的综合业务网关 (上海贝尔等) 。从目前的产业链看, 以BRAS为基础的综合网关发展的相对较早, 以业务路由器为基础的综合网关发展的相对滞后, 但目前基于这两个架构的技术和设备都在迅速发展中。

对于运营商而言, 未来的全业务将基于IP网络来展开。IP网络的业务控制点设备, 关系到整个IP网络的运营, 是IP网络建设的重要环节。基于多业务控制网关的网络平台如图2所示。

作为城域业务的重要控制设备, 多业务控制网关必须采用大容量、高性能、稳定成熟的设备。

(1) 容量方面的要求:当单台设备失效时, 所有用户均要切换到备用的设备上来, 单台设备承载用户数量骤然增加一倍 (对单台设备的并发用户数要求高) ;目前BRAS已经随着网络扁平化及光进铜退向20/40G平台演进, 并发用户数从128k提升至256k。

(2) 视频承载的要求:为承载IPTV业务, 多业务控制网关对组播技术/HQoS/频道的快速切换技术 (FCC) /丢错包重传等要求较高。

(3) 可靠性的要求:随业务类型、用户数量的不断增加, 可靠性要求逐步从从单机内热备到跨机箱热备升级, 支持不同业务/不同等级业务的多场景备份方案, 有效保证关键业务的可靠性及用户体验。

(4) 融合演进的要求:多业务网关对IPv6、WLAN AC、DPI等都全面支持, 由常规的BRAS产品升级为光接入和视频承载时代的多业务控制网关, 后续逐步融合PDSN&WAG功能。

多业务控制网关的引进

随着业界各厂家设备的不断成熟, 运营商在网络建设上应择机适时引入多业务控制网关。在具体引入策略上, 可考虑以下方式。

(1) 密切跟踪多业务控制网关技术和相关产品的发展。

(2) 在现有业务网关的选择上, 建议选择具备向多业务控制网关演进能力的设备。

(3) 在部分区域可先进行试点, 验证多业务控制网关的功能和性能, 检验成熟后再逐步推广。

移动语音网IP化改造中的关键问题第6篇

在语音网IP化改造中, 由于以IP方式替代传统电路交换, 因此必须注意以下几个问题, 才能保证改造的顺利完成。

1 总体原则

1.1 保持现网稳定原则

对现有的网络进行IP化改造, 这些是不能够影响正在运行的现有网络, 如果进行IP化改造的话, 就要有制定比较严格的升级改造的各项步骤和实施方案, 并且要对升级改造的每一个步骤上要做好可能出现的一些列的风险分析和遇到风险时规避的方案, 同时还要做出升级改造不成时的相应回退的方案。

1.2 业务继承性原则

进行IP化改造后的软交换设备, 就要继承现在有的一切业务, 并且在现网业务上的用户体验是不能出现降低状态, 其中现网业务包含补充业务、增值业务、智能业务、电信业务以及承载业务等。

1.3 分阶段实施原则

从类型上我们可以把IP化改造工程分为以下三种:第一, 全网范围内实施移动语音网的IP化。其中IP化改造包含了设备和系统端口的改造, 其中设备改造包含关口局、软交换长途局、端局等, 端口改造中包含了Mc、Nb、Nc这三个接口。第二, 分区域按需求实施的无线接入IP化。根据需求及投资分区域实施, 端口改造涉及Gb、Iu-Cs等接口, 设备改造涉及端局、SGSN、BSC、R NC。第三, 根据发展稍后考虑信令IP化。结合协议标准化程度及IP网建设进度考虑, 端口改造涉及C/D、E接口。设备改造涉及端局、HLR、IP STP等对于以上三类, 遵循先核心后接入, 先承载后信令, 先局部后全局的实施过程。

2 核心网的IP化改造

2.1 技术要求

(1) MSC Server。

启用N c接口, 支持B IC C消息, 对于BICC承载建立方式, 在不启用TrFO和启用TrFO的情况下都应按“前向延迟不通知方式” (delayed forward without notification) 建立承载。为了保证软交换系统的安全、正确接入, 要求软交换机MSC Server/VLR支持SCTP多归属机制。

IP化改造后的MSC Server应支持以下接口和协议:

接口支持能力:需要支持的逻辑接口包括:Nc接口、Mc接口;MSC Server需要支持的物理接口包括:FE接口、E1接口;

协议支持能力:MSC Server需要支持的协议包括:BICC、SCTP、H.248、M3UA、M2U A (可选) ;

(2) MGW。

Nb接口基于IP承载, MG W支持在软交换机的控制下完成分组语音编解码之间的转换和互通, 包括AMR、AMR2编码语音与G.711编码语音之间的转换。为了保证软交换系统的正确接入, 要求Mc接口支持SCTP多归属机制。

MGW内置SG应采用M3UA (代理或转接方式) 转接BSSAP/RANAP及互通ISUP信令。对于已采用M2UA代理方式的设备, 应积极改造以支持M3UA。当BSC/RNC支持多目的信令点功能时, 要求MGW内置SG优选M3 U A转接点方式转接B SS A P/R A NA P信令。

IP化改造后的MGW应支持以下接口和协议:

接口支持能力:需要支持的逻辑接口包括:Mc接口、Nb接口;MGW需要支持的物理接口包括:FE接口、GE接口、E1接口、POS接口、ATM接口。

协议支持能力:MGW需要支持的协议包括:SCTP、H.248、M3UA、M2UA (可选) 、R TP、RTCP、N bU P、U DP;MGW需要支持的编解码:AMR2 (优选) 、AMR、G.711、可选支持G.729、GSM FR、GSM HR。

(3) GMSC Server和GMGW。

即软交换关口局的软交换机和媒体网关。主要负责疏通端局与他网的互连互通话务和本地网内IP化的端局和未IP化的端局间的互通话务。

GMSC Server启用Nc接口, 支持BICC消息, 对于BICC承载建立方式, 采用“前向延迟不通知方式” (delayed forward without notification) 建立承载。要求Mc接口支持SCTP多归属机制。

GMGW具备内置信令网关SG, 支持其它TDM网元与该GMGW所归属的GMSC Server互通, ISU P信令基于SIGTRA N方式的转接。支持在软交换机的控制下完成分组语音编解码之间的转换和互通, 包括AMR、AMR2编码语音与G.711编码语音之间的转换。

IP化改造后的软交换关口局应支持以下接口和协议:

接口支持能力:需要支持的逻辑接口包括:Nc接口、Mc接口、Nb接口;?GMSC Server需要支持的物理接口包括:FE接口、E1接口;GMGW需要支持的物理接口包括:FE接口、GE接口、E1接口、POS接口。

协议支持能力:GMSC Server需要支持的协议包括:BICC、SCTP、H.248、M3UA、M2U A (可选) ;G M G W需要支持的协议包括:SCTP、H.248、M3UA、M2UA (可选) 、RTP、RTCP、NbUP、UDP;GMGW需要支持的编解码:AMR2 (优选) 、AMR、G.711、可选支持G.729、GSM FR、GSM HR。

(4) CMN (Call Mediation Node) 。

即呼叫协调节点, 负责全网被叫号码分析及省际、省内软交换机之间信令链路的汇聚。现有的TMSC Server已经支持C MN。移动网进行语音IP化改造时, 现网TMS C Serv er将兼做C MN转接 (G) M SC Server间的BICC信令。对于目前没有建设TMSC Server的省份, 其BIC C消息的转接暂由现在负责该省的大区TMSCServer/CMN负责。

2.2 接口协议要求

(1) Nc接口。

MSC Server之间、GMSC Server之间、GMSC Server与MSC Server之间、CMN与 (G) MSC Server之间、以及CMN之间通过Nc接口连接。该接口基于IP承载, 接口协议栈为BICC/M3UA/SCTP/IP。对于BICC承载建立方式, 在不启用TrFO和启用TrFO的情况下都应按“前向延迟不通知方式” (delayed forward w ithout notification) 建立承载。Server的Nc接口应采用SCTP多归属机制。目前TMSC Server/CMN的Nc口没有采用SC TP多归属, 要求TMSC Server/CMN与 (G) MSC Server间Nc接口采用SCTP多归属, IP化改造初期TMSC Server/CMN间Nc接口暂不进行SCTP多归属改造, 下一阶段在由集团统一组织改造。

(2) Mc接口。

MSC Server与MGW之间、GMSC Server与GMGW之间通过Mc接口连接。该接口基于IP承载, 接口协议栈为H.248/SCTP/IP, H.248/M3UA/SCTP/IP (可选) 。

Mc接口应采用SCTP多归属机制。

(3) Nb接口。

Nb接口是MGW之间、MGW与GMGW之间的接口。该接口基于IP承载, 语音编解码采用AMR2 12.2k, 接口承载协议栈为RTP/UDP/IP。Nb接口承载层采用全网扁平化组网模式, 任意两个MGW之间的媒体流直接通过IP直达。在编解码列表中, 要求AMR2编解码优先级高于G.711编解码。在移动网内使用时, 端局、关口局、长途局的G.711语音业务编解码格式统一要求采用支持模式, 缺省打包时长为5 ms, 20 ms为补充项。

2.3 软交换设备总体路由原则

(1) 对于TDM发起且TDM落地的本地及长途话务, 维持现有疏通方式。 (2) 对于IP端到端本地及长途话务, 媒体流采用直达方式。呼叫控制信令则根据本地、省内、省际长途, 分别采用直达或经由CMN转接方式进行疏通。话务和信令均承载在IP承载网上。 (3) 改造过程中需支持TDM、IP共局向, 支持主备方式, 以实现平滑过渡。在IP化的软交换设备之间能够设置按比例分配TDM和IP话务。 (4) 新建IP承载软交换局不采用TDM电路备份机制;现网改造的软交换局, 对于长途业务, 在现有TMSC、TMG端口允许的情况下, 可以暂时保留改造的软交换端局至TMSC、TMG的TDM电路作为备份电路。

3 信令网的IP化改造

3.1 BICC/ISUP信令

IP化的软交换设备之间通过BICC信令互通, 长途通过CMN转接。对于未IP化的软交换设备和IP化的软交换设备之间的B ICC/ISU P互通, 采用以下原则。

(1) 本地网内部:通过ISUP信令互通, 可启用MGW内置SG功能, 通过M3UA转接方式将IS U P/T D M转换成I SU P/M 3 U A/SCTP/IP, 以避免MSC Server出TD M端口;也可由MSC Server采用TDM端口连接至本省STP。

(2) 省内/省际长途:可通过互通网元 (IP关口局或TMSC Server) 将ISUP/TDM转换成BICC/M3UA/SCTP/IP后和IP软交换互通。

3.2 MAP/CAP信令

MSC Server/V LR与HLR/AuC/SCP、

GMSC Server与H LR/A uC/SCP之间信令维持现有MAP/CAP信令方式, 继续采用TDM信令, 暂不考虑MAP/CAP信令的SIGTRA N演进。

3.3 BSSAP信令

IP语音网关第7篇

信息隐藏技术是将有用的信息隐藏到一个载体中, 让人难以发觉, 使窃取者无法获得正确有效的信息资源, 从而保障信息在传输过程中的隐密性和安全性。信息隐藏所使用的载体通常包含文字、图像、声音等。

信息隐藏技术包含信息隐藏技术和信息隐藏分析技术。一个安全可靠的语音信号信息隐藏系统应具备鲁棒性、隐藏性、安全性等特性。当前, 常见的语音隐藏技术实现方式包含以下几种:相位编码法、最低频谱变换法、有效性 (LSB) 方法、回升隐藏法等。

IP网络语音通信的原理

IP网络语音通信的基本原理是:模拟语音信号通过模数数据的转换、编码压缩之后, 通过规定的打包规则将压缩后的语音及逆行那个封装IP数据包, 然后再通过数据网络进行数据传输, 在接收端经过数据还原、数据解压、以及数据重新建模之后还原成为话音, 最终达到实时语音通信的效果, 如图1所示。

实现实时语音隐藏, 各路输入语音流的采样率必须相同, 对传递的语音进行附加语音内容。为了保证隐藏的语音后的语音信号能够清晰流畅, 隐藏的算法必须采用平滑技术、等相关算法, 以保证语音信息不失真。

语音信息隐藏通信系统总体设计

1、选择语音作为信息隐藏载体的原因

由于语音的数学模型可以描述为关于时间的一维函数, 在进行信息嵌入时可以减少运算和时间复杂度。在相同信息嵌入量和嵌入方法的情况下, 利用图像、视频进行信息嵌入的运算复杂度和时间复杂度远高于语音。

基于上述原因, 本文设计的隐蔽通信系统选择语音作为信息隐藏的载体, 该系统是在现有的PSTN网、Internet和无线网络通信系统基础上实现的。

2、语音信息隐藏通信系统的设计目标

本系统设计目标是以语音为载体, 充分发挥了现有语音传输的适时性和冗余特性, 将隐藏信息具有隐蔽性、安全性和可恢复性。该系统能具有较强的伪装性和保密能力, 能克服传统保密通信 (加密解密技术和隐写术) 的缺点。

3、语音信息隐藏通信系统的设计思路

首先, 对语音信号进行实时采集, 按一定的嵌入策略在采集的语音数据中嵌入需要传输的保密信息和定位信息, 经压缩打包后经信道传输嵌有信息的实时语音数据流。接收方接收到语音数据流后, 检测同步信息以确定水印嵌入运算的起始位, 随后提取嵌入在语音数据中的信息, 并将数字语音转换成模拟语音信号播放。系统的整体设计思路如2图所示。

4、语音信息隐藏通信系统的设计要求

本系统在传输实时语音的同时要传输完整的嵌入信息, 设计时需具备如下特性:

1) 信息的嵌入策略必须具有不可察觉性。

2) 信息嵌入要满足较低的运算复杂度和时间复杂度。

3) 水印的嵌入策略必须具备较强的鲁棒性, 具有较强的抗干扰、抗压缩、抗攻击能力。

4) 传输信道必须具备差错重传和纠错功能, 以满足信息完整性传输需要。

5) 同步信息嵌入策略:接收方要能提取出信息就必须准确的检测出同步信息。

IP网络实时语音隐藏通信系统实现

1、实现分析

本系统基于Windows平台来实现, 关键技术是通过网络编程控制GPRS模块实现数据收发。Windows对网络通信机制进行了封装, 因此在编程时只需要利用网络传输协议对API进行编程即可。

本文所设计的系统采用非阻塞式, 对GPRS模块的读写操作在后台进行, 并采用读写重叠操作, 减少了读写时的等待时间。

2、软件设计过程

软件设计按照前面所述的语音信息隐藏通信系统的设计思路来进行, 整个系统需要在终端机上进行语音信息的采集、静音检测、信息嵌入、压缩等处理, 并且同样是使用SOCKET套接字进行网络编程。

下面就本文系统中的GPRS模块编程进行简单分析。

1) 在使用AT命令控制GPRS模块之前, 先要对串口进行设置。本系统将串口设为方式1, 波特率为9600bps, 8位UART, 一位起始位, 一位停止位, 无奇偶校验。

2) 进行GPRS模块登录网络的基本设置:

<1>、设置网络IP地址:

<2>、设置GPRS登录用户名:

<3>、设置GPRS登陆密码:

<4>、设置GPRS MODEM类型

<5>、初始化命令:

<6>、设置域名服务器:

<7>、设置扩展码 (XRC)

3.网络连接SOCKET设置。

由于IP网络环境的不稳定性, 因此本系统将采用TCP连接, 具体发送模式如下:

<1>、建立一个TCP通信

<2>、发送数据

其中***为句柄, 后面所有的***均表示句柄, 为待发送字符串长度, 为待发送的数据。

<3>、查询SOCKET状态:

<4>、接收数据:

<5>、关闭SOCKET通道

在系统的编程实现中, 信息发送方同时启动四个线程, 分别是静音检测线程、信息嵌入线程、压缩线程和发送线程;同时还启动四个循环队列。

结论

本文在充分利用IP网路的语音传递和GSM编码算法技术特性的基础上, 设计了IP网络实时语音隐藏通信系统。该系统充分发挥了语音的冗余特性和IP网络高效稳定的传输特性, 该系统为IP网络中的隐蔽通信系统改进, 以及应用提供参考。

IP语音网关第8篇

Vo IP(Voice over IP)即IP电话，是指在IP网上传送的具有一定质量的语言业务。由于其价格便宜，使用方便，Vo IP在世界各地都获得快速发展。但是，由于传统的IP网络采用的是尽力而为的传送方式，对于实时性要求很高的语音业务，无法保障其QoS要求。IP电话的服务质量成为直接制约IP电话用户群扩展的原因之一。

1 影响QoS的主要因素

1.1 时延

时延是指通话过程中一方听到另一方说话的内容需要的时间。时延的存在对语音通信会造成很大的干扰，如引入回声，通话过程中双方实时交流障碍等。产生时延的原因比较多，如收发端PSTN网络传输时延、收发端IP网关语音编码时延，以及为防止时延抖动而设定缓冲区引起的时延等。

在实时应用中，要求端到端的延迟必须在250ms以下,一般IP电话时延如图一所示：

1.2 抖动

抖动是指语音分组到达接收端的速度不一致而产生的时延。语音数据实时性比较高，在IP网中常采用UDP协议传输，每个分组独立寻径，每个分组到达接收端的速度是不同的，因此在接收端将因时延不同产生抖动,抖动也会严重影响通话质量。

1.3 数据包丢失

由于IP网络采用的是尽力而为的传送方式，而网关为了提高语音数据分组的实时性，使用了不可靠的UDP协议，因此语音分组在IP网上传送时有可能丢失。造成网络分组丢失的原因有很多种，如传输设备故障引起的分组丢失，分组传输超时引起的网络节点的主动丢包以及网络拥塞导致数据溢出时的分组丢失等等。

2 改善VoIP网络的QoS措施

目前，改善Vo IP网络的QoS的方法主要有两种：一种是在VoIP网络终端即网络应用层采取一些技术措施;一种是在IP网络上即网络层采取相应技术。

在网络终端采取的措施包括：语音编码技术、回声消除技术、静止抑制技术、为消除抖动而采用的抖动缓冲器、为减少占用带宽而采用的RTP包头压缩以及为降低包丢失率而采用的差错控制机制等。但是，在IP网络中，提高QoS主要是通过改善网络的环境来实现的，因此，本文主要从IP网络层分析提高IP电话的QoS的措施。

2.1 资源预留协议（RSVP）与综合服务（Int-Ser)

资源预留协议(RSVP)是IEFT在RFC2205中定义的，其基本设计思想是为指定会话中的接收方预留一部分带宽资源。RSVP类似于电路交换系统的信令协议，它向数据传输所经过的每个节点(IP路由器)发出请求，要求该节点根据用户的需要和当前网络资源的可用性为每个呼叫保留必要的带宽。RSVP资源预留请求是由接收方发出的，这是因为RSVP是为组播设计的，资源请求由接收方发出，可以最大限度保证从发送方到干线网络资源的有效利用。RSVP的工作原理如图二所示：

首先，发送方发出PATH消息，PATH消息中包含分类标识消息、TSpec和服务类型。该消息沿着所选路径逐跳传送，每经过一个路由器将更新传送路由的固有特性，如路径传播时延、路径跳数等。接收方收到PATH消息后，根据话务特性和所要求的Qo S算出需要预留的带宽资源并向发送方发送RESV消息，消息中包含的主要参数就是预留的带宽(RSec)。RESV沿原路返回，沿途各路由器收到RESV后执行资源预留操作。发送方收到RESV消息后，开始发送数据流。由于已经预留了带宽，所以该数据流的传送必定能够满足接收方的QoS要求。

综合服务(Integrated Services)是IEFT Int-Serv工作组于1990上提出的一种IP QoS结构。它使用RSVP作为其信令协议，通过RSVP确保应用数据流的端到端的时延指标，为IP应用提供端到端的QoS保证。综合服务模型由三个主要部分构成：服务类别;控制信令RSVP;网络部件功能。综合服务要求网元具备以下几个功能：

(1)警管：校核用户发送的数据流是否遵从其预先申明的TSpec，否则将对违约数据作适当处理(如丢弃)。

(2)接纳控制：确认是否有足够资源满足接收用户的QoS要求。如不能满足，拒绝此请求。

(3)分类：判别输入数据流是否属于需要QoS保证的、已预留资源的会话。

(4)排队和调度：按一定算法决策什么时候发送队列中的分组，根据QoS等级应丢弃哪些分组。

综合服务定义了三种服务类型：尽力传输服务，确保服务以及负荷受控服务。其中，确保服务的TSpec给出定量的话务特性，包括峰值速率、最大分组长度、突发长度和令牌漏桶速率，适用于要求规定带宽和时延指标的应用;而负荷受控服务适用于没有QoS指标要求的应用，该类应用所获得的服务相当于网络轻负荷时所能提供的质量，其TSpec类同确保服务，网络对其也实施接纳控制，以提供足够的资源。

通过RSVP,Int-Serv完成QoS的协商、网络资源的预留和策略管理。Int-Serv能够在支持多种业务的网络环境中通过RSVP完成与终端应用的交互，为不同的业务提供相应的服务等级。这种工作机制在理论上完全能够提供绝对的服务质量保证。但是，实际的网络应用是无法提供端到端的信令的，Int-Serv的结构在可扩展性方面存在着致命的问题。另外，RSVP的工作过程与IP网络“无连接”的特点相冲突，进一步限制了这种结构的可扩展性。因此，Int-Serv无法在全互联网部署，只能在一些小规模网络中使用。

2.2 区分服务（Diff-Ser)

基于对综合服务和RSVP的问题的分析，人们认识到需要有一个粗颗粒度的QoS模型，以避免大型IP网络为每一个应用流保存预留状态的瓶颈问题，这就是IEFT后来提出的区分服务(Differentited Services)模型。区分服务提出的目的是为了对业务的级别作区分，通过区分业务的类型来提供不同质量的服务。相对于RSVP来说，Diff-Ser并不为每个带宽请求保留一条端到端的资源预留通道，而是根据业务等级的不同来分配相应的带宽资源，这相较于综合服务而言更具有优势。

区分服务利用了IPv4包头中的TOS字节(或IPv6包头的流类型字节)，并将它重新命名为DS字节。DS字节包含了6 bit DSCP，即区分服务标记和2 bit的备用比特，如图三所示。

在网络边缘，每个数据包被赋予一个DSCP值，DSCP值决定了该数据包的转发类型，也被称做PHB(Per-Hop Bhavior)即每跳行为。同一级别的业务具有相同的DSCP值，不同的DSCP值对应不同的PHB，代表了不同的QoS要求。DSCP与PHB的映射关系如表一所示。网络根据这些QoS要求在必要时进行控制。当业务被接纳以后，中间节点根据DSCP值为业务指定相应的数据前递方法。在VoIP中，就是为非实时应用的数据包和语音包赋予不同的DSCP值，使得传送过程中的语音包被优先处理。

区分服务定义了两种PHB：加速转发(EF)和确保转发(AF)。EF是在RFC2598中定义的，它规定用一个单一的DSCP值来表示EF。利用EF可减少时延和抖动，并对集成业务提供最高等级的QoS保障，任何超出规定范围的业务都将被丢弃。而AF是在RFC2597中提出来的，它定义了4类不同的前向转发保证，每类前向转发保证又分高、中、低三种包丢弃优先级，路由器根据等级的不同分配相应的资源。当为某一等级业务分配的网络资源遇到拥塞的时候，路由器将根据包丢弃优先级丢弃数据包以保证重要数据能够获得可靠传输。

在区分服务网络中，只有边界路由器需要对每个IP流进行分类、计量和标记，核心路由器只需根据业务的优先级别来转发IP包。因此，边缘路由器比较复杂，核心路由器比较简单。相对集成服务而言，这种结构可扩展性较好，但它不能为每个单独的IP流提供端到端的质量保证。

2.3 集成服务与区分服务相结合的QoS保障方案

集成服务通过RSVP协议，虽然能够很好地保障端到端的实时数据流的QoS，但是它在扩展性方面存在致命的问题，同时，它要求沿途的每个路由器为每个数据流都维持一个“软状态”，这样势必消耗大量的路由器资源，使得它难以在全互连网部署，只能在一些小规模网络上使用。区分服务虽然在网络扩展性方面很好地解决了集成服务存在的问题，但是它将业务流分等级传输的机制却无法提供端到端的服务质量保证。若将集成服务与区分服务结合，彼此扬长避短，不失为一种较好的QoS保障方案，即Int-Serv与Diff-Serv相结合的混合模型。这种混合模型假定其周围的子网络是RSVP/Int-Serv网络，这些子网络再同Diff-Serv网络互连，位于两种网络之间的设备完成对RSVP信令的处理，如将RSVP请求映射成Diff-Serv请求，并在Diff-Serv网络内提供基于资源有效性的许可控制等。这种混和模型只在网络的有限节点上运行Int-Serv协议，保证了整个系统的可扩展性，同时又在最大程度上提供了动态的访问控制和资源预留，保证了QoS的有效性，兼顾了Int-Serv和Diff-Serv模型的优点，不失为一种较好的QoS保障方案。

3 结束语

VoIP业务的QoS保障措施是当前业界讨论较多的话题，除了本文中提到的几种措施外，还有诸如超量工程法、子网带宽管理(SMB)等等，它们在一定程度上也能改善VoIP网络的服务质量。虽然目前VoIP网络的语音服务质量还不能与传统的PSTN网络相比，但是，随着技术的不断发展，QoS问题必将得到完美解决。

摘要：本文分析了影响VoIP网络的QoS的主要原因,介绍了其主要的保障措施:Int-Serv和Diff-Ser,并阐述了Int-Serv和Diff-相结合的思想。

关键词：VoIP,QoS,集成服务,区分服务

参考文献

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