通信网基础

         题   目         IP电话网络        

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二Ｏ一一 年 十二 月 二十八 日

IP电话网络

摘要：本文主要介绍了IP电话的基本原理、基本方式以及IP电话的网络体系结构，还阐述了IP电话的组网方式，在整体上对IP电话网进行了描述

关键字：TCP/IP协议，IP电话系统，IP电话网络结构

1、引言

IP技术的诞生和广泛应用使得我们的信息通信模式从集中走向分布，建立了遍布全球开放而对等的，前所未有的，灵活可扩展的网络通信平台。从运行商的IP基础设施和增值应用服务、企业的电子商务应用到个人的Internet浏览，它正改变着我们的工作方式甚至生活方式。近年来，随着统一网络概念的提出和逐步深入，许多传统的信息传输和服务业务正逐步迁移甚至被以IP为基础的新一代信息业务所取代。电话业务这一存在数十年的传统业务，目前正处在IP洪流的漩涡中，它就是IP电话业务。

2、IP技术简介

2.1 TCP/IP分层体系

  TCP/IP是一种分层的协议，其设计是为了方便位于两台不同计算机之上的两个应用程序之间进行通信。在IP领域中，应用程序负责将数据格式化为对等体可以理解的形式。应用程序使用传输层协议，该协议可为运行在一个机器上的多个应用程序提供通信能力。另外，传输层协议可以提供可靠的服务，或者有序的投递服务。传输层协议还可以为应用层数据加上校验，以保证数据的正确的接收。图为TCP/IP协议栈 

2.2 IP路由技术

  IP路由的基本原理：同网IP分组直接将IP分组送到网络上，对方就能接收到；不是同一个子网的IP分组送给路由器，由路由器负责把IP分组送到目的节点。路由器转发IP分组时，判定路由器端口是否有目的节点的子网，如果有就通过该端口送到该子网上去，否则选择下一个路由器来传送分组。对于不知道往哪里送的IP分组，路由器将该IP分组送给“缺省”网关路由器处理。

典型的路由选择方式分：静态路由和动态路由。主要由以下协议：

(1) RIP路由协议

采用距离向量算法，路由器根据距离选择路由，相邻路由器用RIP协议互通路由信息

(2)OSPF路由协议

 一种基于链路状态的路由协议，需要每个路由器向其同一管理域的所有其他路由器发送链路状态的广播信息。分区内和区间路由选择

(3)BGP和BGP-4路由协议

BGP是为TCP/IP互联网设计的外部网关协议，用于多个自治域之间，它的主要功能是与其他自治域交换网络可达信息。

3、IP电话的基本原理

3.1 IP电话的发展简史

  从最初的Internet联机应用到可以利用普通电话机实现通话，IP电话在短短的几年间取得了非常迅速的发展。这主要有一下几个原因：（1）IP电话采用语音压缩和统计复用技术，节约带宽从而降低了运行成本；（2）电话业务历来都是各国管制最为严格的业务，但是对于IP电话，各国采取宽容甚至扶植态度，让IP电话业务有了良好的发展的环境；（3）各国国际长途电话费存在着严重的不平衡性，这让IP电话更具竞争力。

  IP电话也经历了多个发展阶段。IP电话最早是作为Internet上的联机应用出现的，那时只要通话双方拥有同样的客户端应用软件就可以在Internet上进行实时通话，但是语音质量存在很多问题。逐渐地，电信公司认识到利用Internet实现语音业务的巨大潜在市场，他们考虑将Internet和PSTN的网关结合起来，从而更加广泛地向普通电话用户普及。为了更好地提供服务，很多业务商建立了专用的IP网或者在Internet网上构建VPN来提供语音业务，提供较好的语音质量。

3.2 IP电话的四种形式

（1）PC到PC：初期采用的一种方式，以多媒体技术为基础。

（2）电话到PC/PC到电话：由网关来完成IP地址和电话号码的对应和翻译，以及话音编解码和打包。

（3）电话到电话：是一种最易被接受的一种IP电话，技术背景最复杂。最主要的形式是利用IP电话网关服务器进行通话。

3.3 IP电话系统的组成

  目前电信IP电话系统一般由IP电话终端、网关、关守、网管系统、认证计费系统等几部分组成

4、IP电话网络结构

4.1 网络体系结构

  网络体系结构对网络建设具有重要影响。IP电话网络目前倾向于采用将网络分成若干等级的方式，这样可以使网络具有良好的可扩展性。

4.2IP电话网组网方式

  目前，许多IP电话运营商，特别是一些较大的IP电话运营商在扩建自己的网络过程中，都在考虑如何向上述网络体系结构靠近，但由于受到设备性能、种类和功能等原因的，目前各运营商的组网方式多种多样，归纳起来共分为四大类，即集中式、半分布式、分布式和多域式。

1)集中式结构：集中式表示全网是一个域，由一个关守集中管理。

2)半分布式结构：半分布式表示全网设置多个网关关守，但用户数据库、计费 /结算中心、网管中心统一进行管理，如图4.8b所示。

3)分布式结构：分布式表示全网设置多个网关 /关守，每个网关/关守管理着各自的数据库，自行完成计费。

4)多域式结构：多域式表示全网分成多个域，每个域内由一个关守负责本域的数据库管理和计费。

  目前大多数运营商采用集中式结构的组网方式，这种方式的优点是网络组织简单，管理集中、方便、能容易地完成用户漫游功能，但随着用户的增多，网络规模的不断扩大，全网中唯一的关守将成为瓶颈，不便于扩展。从发展的眼光来看，多域方式是很有发展前途的。

5、结论

  IP电话可以使电话物理网络和Internet或IP物理数据网络合二为一，有效地简化通信系统降低系统成本和管理成本；利用IP分布式的、灵活而可扩展的通信方式，以及VoIP所提供的新功能可以使企业、雇员、合作伙伴和客户更灵活而有效的沟通；VoIP可以使话音应用与原有的数据业务应用有机的融合在一起，开创新一代业务应用。但同时也存在一些问题需要解决，随着IP电话的发展，IP电话终端越累越来称为IP电话发展的一种牵制因素，终端设备的研发与制造若不能跟上其技术的发展的脚步，将会使得IP电话的发展受限；同时，IP网关是实现IP电话语音的关键，同样需要更进一步的研究。

参考文献：

[1]唐宝民，江凌云等. 通信网基础.北京：机械工业出版社，2004

[2]王承恕. 通信网基础.北京：人民邮电出版社，1999下载本文