voip技术 G7.11

分组电话网的优点
1更高的带宽和设备使用效率，更低的传输成本
2降低网络的费用
3提高员工的生产率
4访问新的通讯设备

分组电话的关键组件
1 电话机
2 网关gateway
3 MCU多点控制单元
4 应用和数据库服务器
5 网守gatekeeper 提供两种独立的服务功能 1 呼叫路由选路   2 CAC功能
6 呼叫代理call agent 呼叫选路 地址转换 呼叫建立
7 视频端点 以实现视频呼叫或视频会议
8 DSP 负责将模拟信号转换成数字信号

网关的模拟接口
1 FXS foreign exchange station 外部交换站（端站）
2 FXO foreign exchange Office 外部交换局(局端)
3 Earth and magneto or ear and mouth

 

一个FX连接有一个端站和一个局端，局端FXO为对端FXS提供馈电 拨号音 数字集DIGIT COLLECTION 以及 铃流
网关的FXS接口连接模拟电话 传真机和调制解调器，此时网关充当PSTN CO交换机的功能
网关的FXO接口连接普通电话插座（与PSTN CO交换机相连）
网关的E&M一般为PBX之间提供模拟中继连接，一共有6种类型的E&M接口

网关的数字接口
1 BRI BRI和PRI使用CCS共路信令，其中D信道专用于承载信令消息。
2 T1/E1 可以将T1/E1接口控制器配置成ISDN PRI或信道化T1/E1，并使用CAS随路信令

电话呼叫阶段

常用的三种VOIP信令和控制协议 H.323 ITU-T    MGCP IETF    SIP会话初始协议
一个电话呼叫的三个阶段 呼叫建立 呼叫维护 呼叫拆除

模数转换的4个主要步骤 PCM (pulse code modulation)脉冲编码调制 常见模数转换方法
1采样 周期性的捕捉和记录语音信号的过程，采样结果称为PAM（脉冲调幅）信号
2量化 利用某种换算方法为PAM信号的每个采样的幅度分配不同数值的过程
3编码 以二进制格式表示每个PAM采样的量化结果的过程
4压缩（可选）

数模转换
1 解压缩
2 解码和滤波
3 重建模拟信号
模数转换和数模转换都需要使用DSP

NYQUIST定律
采样阶段每秒采样的次数称为采样率
人们说话的频率200－9000赫兹
人耳听见的频率20－20000赫兹
用来传输模拟信号的电话线工作范围300-3400赫兹
NYQUIST定律建议采样率设置为被数字化的信号最高频率的2倍，4000×2＝8000赫兹

量化
采样与量化之间存在舍入关系，所以导致接收端还原出来的信号与原始信号之间存在一定差异，这种差异被称为量化误差
主要分 线性量化（均匀分布）和对数量化（不均匀分布）

压缩
带宽需求
带来的质量下降
引入的时延
因复杂性带来的CPU开销

语音质量测试技术  

1 MOS 1最差～5非常好   2 PSQM(感知语音质量测量法) 0最好～6.5最差   3 PAMS(感知分析质量系统)     4 PESQ语音质量感知评估法

DSP数字信号处理器
DSP提供的服务

1 语音终结    2 译码transcoding 双方使用不同的编解码算法，DSP执行编解码转换工作   3 会议 （单模式会议 混合模式会议）

封装语音包
RTP提供了时间戳和序列编号.重新排序的功能
RTP运行于UDP之上，VOIP包在封装语音后还需加入IP头 UDP头 RTP头
DSP通常将10MS模拟语音封装一个包，一个IP包可以传送2个这样的包(20MS)。

IP报头 20个字节         UDP报头 8个字节           RTP报头 12字节
G.711 20MS数字化语音 64000bit/s×20/1000s*1字节/8比特＝160字节
G.729 20MS数字化语音 8000bit/s×20/1000s*1字节/8比特＝20字节
以上没有考虑二层封装以及隧道安全技术

减少头开销CRTP
CRTP （COMPRESSED RTP）必须同时应用于链路两端，能大大减小RTP UDP IP头在内所有开销 采用逐链路的应用方式（LINK-BY-LINK）
CRTP工作前提 对同一个数据包流中的各个元素来说，IP,UDP,RTP头中许多字段都一样。在初始数据包的所有头部发送出去后，接下来改数据包流中的其它数据包只需要携带与这40字节头部相对应的哈希数就可以。   数据包不同报头主要差别就是头部校验和UDP校验和    CRTP使用校验和，头部开销从40字节降低为4个字节；不使用，头部开销从40字节降低为2个字节。
CRTP使用前考虑因素
1
2
3
4

带宽计算
DSP使用编解码算法：带宽                10MS
G.711        64000bit/s*10/1000s=640bit=80字节
G.726 R32    32000bit/s*10/1000s=320bit＝40字节
G.726 R24    24000bit/s*10/1000s=240bit＝30字节
G.726 R16    16000bit/s*10/1000s=160bit＝20字节
F.728        16000bit/s*10/1000s=160bit＝20字节
G.729        8000bit/s*10/1000s=80bit＝10字节

封装VOIP包的二层尺寸与下列因素有关：
1 包速率
2 IP开销 40字节
3 数据链路层开销 以太网的数据链路层开销为18字节（802.1Q 为22字节） 帧中继和MLP 6字节
4 隧道开销

编解码算法
G.711 是PCM 8000次采样/秒 8比特/采样 PCM每秒产生64Kbit/s
G.726 是ADPCM （adaptive differential pulse code modulation自适应差分脉冲编码调制）
G.722 是宽带语音编码标准
G.728 LDCELP low delay code exited linear prediction低时延码激励线性预测
G.729 CS-ACELP conjugate strucure algebraic code exited linear prediction共婉结构代数码激励线性预测

 

常见安全和隧道协议
协议          隧道头大小
GRE           24字节
L2F和L2TP     24字节
PPPOE         8字节
802.1Q隧道    30～37 38～53 50～57/58～73
MPLS          4字节

计算VOIP呼叫的全部带宽的作用
设计和规划链路容量
部署CAC
部署QOS

计算VOIP呼叫的全部带宽的步骤
1确定编解码算法和打包周期
2确定各种链路相关信息
3计算包大小
4计算整帧尺寸
5计算包速率
6计算全部带宽

A字节 数字化语音

B字节（IP+UDP+RTP头或CRTP头）

C字节 可能的安全头

D字节 可能的隧道头

E字节 二层头

F=整帧尺寸（比特）＝8×（A+B+C+D+E）

R=包速率1/以秒为单位的打包周期
每路VOIP呼叫的带宽（kbit/s）＝F*R/1000

VAD的带宽效应
VAD是语音网络中的一个功能特性，它可以检测静音和单向音频，并不为静音和单向音频产生数据。（PSTN中没有VAD机制）

部署CISCO VOIP设计的主要电话组件 1语音网关 2网守 3 CISCO UNIFIED CALLMANAGER和 4 CISCO IP电话机

CAC的概念
CAC call admission control呼叫接纳控制
CAC机制可以限制并发呼叫数，CAC是QOS配置的补充。

企业IP电话部署模型
1单站点部署
2集中式呼叫处理的多站点部署
3分布式呼叫处理的多站点部署
4跨越WAN的集群部署