VOIP基本原理与技术
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VoIP的基本原理与技术
山凌云 shanlingyun@cstnet.cn
提纲
• 电话网和IP网的基本概念 • VoIP的基本原理 • VoIP的基本结构 • VoIP在中国科技网
第2页
电话网和IP网的基本概念
第wenku.baidu.com页
电话网的简单回顾
最早的点对点电话
点对点电话的问题－扩展性差
第4页
电话网的简单回顾
引入交换 — 接线员
自动交换 — 电话交换机
电路交换
第5页
电话网的简单回顾
汇接局
端局
端局
电话交换的一个例子
第6页
分组交换
Packet 分组
分组交换
IP = Internet Protocal 是指网络间的互连 基于IP技术的网络是应用最广泛的分组网络
第7页
分组交换
4 5 2 1
3
分组网
Internet 是最大的IP网络 IP的最大特点是“尽力而为”（Best Effort）
第31页
常见客户端
802.11 Phone
PDA with Softphone
802.11 Voice Client
Laptop with Softphone
Desktop IP Phone with 802.11 Ethernet Client
Data Collection Device with Softphone
Applications Call Processing
Call Processing PSTN
GK
Directory
Infrastructure
IP Network
• PSTN gateways • Analog phone support • DSP farms
Clients
IP SoftPhone
第33页
典型企业应用
公司一国外总部
VoIP
远程注册
PSTN/ PLMN
公司二国外总部
本地注册、远程注册， 短号互拨，快速便捷 内部通讯，大大节省市 话、长话、国际长途费用 多种用户互通，IP、 PSTN、移动电话 计费码，授权码有效呼 叫权限和计费帐户管理 移动办公，一号通 视频会议
公司一 国内办事处
第8页
电话网和IP网络的比较
• 电话网像铁路交通
– 线路专用 – 有保证 – 可能效率低 – 面向连接
第9页
电话网和IP网络的比较
• IP像公路交通
– 线路公用 – 没有保证 – 效率高一些 – 不面向连接
第10页
VoIP的基本原理
第11页
模拟传输的问题
300－3400 Hz
模拟电话
第12页
带宽
64kbps 5.6kbps 6.4kbps 32kbps 16kbps 8kbps
IP带宽占用
80kbps 16.27kbps 17.07kbps 48kbps 32kbps 24kbps
第16页
VoIP基本原理 • 就是在IP分组上承载话音
3
0101101
2
0101101
1
0101101
第17页
模拟传输的问题
衰减
噪声
第13页
数字化
+127
10101111…01101101
+0
数字传输的优点
-127
便宜 质量高
缺点
延迟
第14页
VOIP的实现原理
A
压缩语音 数据编码
TCP/IP
IP网络
解压恢复 语音信号
B
第15页
常用的编码格式
Codec算法
G.711 G.723.1 G.726 G.728 G.729(A) PCM ACELP MP-MLQ ADPCM LD-CELP CS-ACELP
公司二 国内办事处
宾馆远程 办公室
PC/ softphone/ POTS/ video phone
第34页
第35页
第23页
VoIP系统的主要分类
• H.323系统 • SIP系统 • MGCP的系统 • 其他专用系统：如Skype
第24页
H.323系统组成
Gatekeeper MCU
GW
软终端
网关
终端
终端
第25页
SIP系统组成
重定向服务器
媒体服务器
代理服务器
GW
软终端
网关
SIP终端
SIP终端
第26页
MGCP系统组成
第32页
主要功能
视频通讯：点对点视频通信和视频会议。 语音通讯：电话会议和语音通讯，与传统电话的互联互通。 即时消息：实时文字交流。 数据共享：可以共同进行动态文件修改。 文件传输：用户之间进行文件点对点传输。 电子白板：通过电子白板进行工程技术、学术交流。 协同浏览：同步浏览多个文件、网页，同步点播视频等等。 统一消息：整合Email、电话留言、语音邮件、传真等服务，方便 用户使用，提高办公效率。 全球漫游：用户在世界的任何地方通过网络连接，可以进行网络 多媒体通信，全世界任意漫游。 用户自服务系统：用户可以对所有业务功能进行个性化设置。
VoIP的优点 节省费用 地理无关和号码漫游 将语音网络和数据网络有机结合 更多的功能，如视频通话、多方通话、视频会 议、统一消息 • 交互式电子商务、呼叫中心、企业传真、多媒 体视讯会议、智能代理等应用及服务 • • • •
第18页
VoIP语音质量的问题
a) “包丢失”（packet loss） b) 延时（Delay） c) 抖动（Jitter ，delay variation)
MGC 媒体服务器
GW
软终端
MGC网关
MGCP终端
MGCP终端
第27页
VoIP在中国科技网
第28页
中国科技网VoIP系统情况
第29页
VOIP系统实现图
E-phone 公 共 电 话 网
二号VOIP试验系统
外部网络连接
集线器
可视话机
一号VOIP试验系统
IAD 普通电话机 SIP手机
第30页
成熟的用户界面
第19页
和传统电信的比较 VoIP 实现方法 成本 控制协议 功能性 占用空间 融合性 互联网 低，新技术 开放标准 易扩展 无 促进网络融合 传统电话 “铜芯线” 高，旧技术 私有 难扩展 有 单一网络
第20页
VoIP的基本结构
第21页
VoIP 协议栈
第22页
VoIP网络的基本组成
Collaboration Intelligent ICM Contact Manager Voice Mail, UMS IP IVR, IP AA Apps Engine Video Voice Portal
山凌云 shanlingyun@cstnet.cn
提纲
• 电话网和IP网的基本概念 • VoIP的基本原理 • VoIP的基本结构 • VoIP在中国科技网
第2页
电话网和IP网的基本概念
第wenku.baidu.com页
电话网的简单回顾
最早的点对点电话
点对点电话的问题－扩展性差
第4页
电话网的简单回顾
引入交换 — 接线员
自动交换 — 电话交换机
电路交换
第5页
电话网的简单回顾
汇接局
端局
端局
电话交换的一个例子
第6页
分组交换
Packet 分组
分组交换
IP = Internet Protocal 是指网络间的互连 基于IP技术的网络是应用最广泛的分组网络
第7页
分组交换
4 5 2 1
3
分组网
Internet 是最大的IP网络 IP的最大特点是“尽力而为”（Best Effort）
第31页
常见客户端
802.11 Phone
PDA with Softphone
802.11 Voice Client
Laptop with Softphone
Desktop IP Phone with 802.11 Ethernet Client
Data Collection Device with Softphone
Applications Call Processing
Call Processing PSTN
GK
Directory
Infrastructure
IP Network
• PSTN gateways • Analog phone support • DSP farms
Clients
IP SoftPhone
第33页
典型企业应用
公司一国外总部
VoIP
远程注册
PSTN/ PLMN
公司二国外总部
本地注册、远程注册， 短号互拨，快速便捷 内部通讯，大大节省市 话、长话、国际长途费用 多种用户互通，IP、 PSTN、移动电话 计费码，授权码有效呼 叫权限和计费帐户管理 移动办公，一号通 视频会议
公司一 国内办事处
第8页
电话网和IP网络的比较
• 电话网像铁路交通
– 线路专用 – 有保证 – 可能效率低 – 面向连接
第9页
电话网和IP网络的比较
• IP像公路交通
– 线路公用 – 没有保证 – 效率高一些 – 不面向连接
第10页
VoIP的基本原理
第11页
模拟传输的问题
300－3400 Hz
模拟电话
第12页
带宽
64kbps 5.6kbps 6.4kbps 32kbps 16kbps 8kbps
IP带宽占用
80kbps 16.27kbps 17.07kbps 48kbps 32kbps 24kbps
第16页
VoIP基本原理 • 就是在IP分组上承载话音
3
0101101
2
0101101
1
0101101
第17页
模拟传输的问题
衰减
噪声
第13页
数字化
+127
10101111…01101101
+0
数字传输的优点
-127
便宜 质量高
缺点
延迟
第14页
VOIP的实现原理
A
压缩语音 数据编码
TCP/IP
IP网络
解压恢复 语音信号
B
第15页
常用的编码格式
Codec算法
G.711 G.723.1 G.726 G.728 G.729(A) PCM ACELP MP-MLQ ADPCM LD-CELP CS-ACELP
公司二 国内办事处
宾馆远程 办公室
PC/ softphone/ POTS/ video phone
第34页
第35页
第23页
VoIP系统的主要分类
• H.323系统 • SIP系统 • MGCP的系统 • 其他专用系统：如Skype
第24页
H.323系统组成
Gatekeeper MCU
GW
软终端
网关
终端
终端
第25页
SIP系统组成
重定向服务器
媒体服务器
代理服务器
GW
软终端
网关
SIP终端
SIP终端
第26页
MGCP系统组成
第32页
主要功能
视频通讯：点对点视频通信和视频会议。 语音通讯：电话会议和语音通讯，与传统电话的互联互通。 即时消息：实时文字交流。 数据共享：可以共同进行动态文件修改。 文件传输：用户之间进行文件点对点传输。 电子白板：通过电子白板进行工程技术、学术交流。 协同浏览：同步浏览多个文件、网页，同步点播视频等等。 统一消息：整合Email、电话留言、语音邮件、传真等服务，方便 用户使用，提高办公效率。 全球漫游：用户在世界的任何地方通过网络连接，可以进行网络 多媒体通信，全世界任意漫游。 用户自服务系统：用户可以对所有业务功能进行个性化设置。
VoIP的优点 节省费用 地理无关和号码漫游 将语音网络和数据网络有机结合 更多的功能，如视频通话、多方通话、视频会 议、统一消息 • 交互式电子商务、呼叫中心、企业传真、多媒 体视讯会议、智能代理等应用及服务 • • • •
第18页
VoIP语音质量的问题
a) “包丢失”（packet loss） b) 延时（Delay） c) 抖动（Jitter ，delay variation)
MGC 媒体服务器
GW
软终端
MGC网关
MGCP终端
MGCP终端
第27页
VoIP在中国科技网
第28页
中国科技网VoIP系统情况
第29页
VOIP系统实现图
E-phone 公 共 电 话 网
二号VOIP试验系统
外部网络连接
集线器
可视话机
一号VOIP试验系统
IAD 普通电话机 SIP手机
第30页
成熟的用户界面
第19页
和传统电信的比较 VoIP 实现方法 成本 控制协议 功能性 占用空间 融合性 互联网 低，新技术 开放标准 易扩展 无 促进网络融合 传统电话 “铜芯线” 高，旧技术 私有 难扩展 有 单一网络
第20页
VoIP的基本结构
第21页
VoIP 协议栈
第22页
VoIP网络的基本组成
Collaboration Intelligent ICM Contact Manager Voice Mail, UMS IP IVR, IP AA Apps Engine Video Voice Portal