IPPBX基础知识培训课程

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,Huawei Confidential,英文标题,:32-35pt,颜色,: R153 G0 B0,内部使用字体,:,FrutigerNext LT Medium,外部使用字体,: Arial,中文标题,:30-32pt,颜色,: R153 G0 B0,字体,:,黑体,英文正文,:20-22pt,子目录,(2-5,级,) :18pt,颜色,:,黑色,内部使用字体,:,FrutigerNext LT Regular,外部使用字体,: Arial,中文正文,:18-20pt,子目录,(2-5,级,):18pt,颜色,:,黑色,字体,:,细黑体,配色参考方案：,建议同一页面内不超过四种颜色，以下是组配色方案，同一页面内只选择一组使用。,（仅供参考）,客户或者合作伙伴的标志放在右上角,.,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Thank You,Page,1,企业语音,IP PBX,基础知识培训教材,Page,2,目 录,1,、,IP PBX,基本概念和发展趋势,2,、语音通信基础概念,3,、,VoIP,概述,4,、,VoIP,关键技术,Page,3,PBX,和,IP PBX,什么是,PBX,？,PBX (,有时也叫,PABX,，,Private,（,Automatic,）,Branch eXchange,，专用交换机，俗称小交）简而言之就是集团电话，它被广泛地运用在企业办公机构中，极大地提高了企业的办事效率。,什么是,IP PBX,？,IP PBX是一种基于IP的,集团电话系统。这个系统可以完全将语音通信集成到公司的数据网络中，从而建立能够连接分布在全球各地办公地点和员工的统一语音和数据网络。,IP PBX,最显著特征是成为一个集成通信系统，通过电信网和互联网，仅需要单一设备即可为用户提供语音、传真、数据和视频等多种通信方式。还可以建立中、小型的呼叫中心，并且造价低廉。通过与网络软硬件的充分结合，提高了工作效率，节约了通信成本（省时、节费）。,Page,4,三种类型,PBX,概述,传统,PBX,（,TDM PBX,）,在纯,IP PBX,及混合型,IP PBX,未推出之前，使用的都是,PBX,，也俗称小交。容量大小由几十线到上千线不等，通过用户插板来接入模拟用户。当用户量比较大时，接入用户会占用非常大量机房空间。,PBX,仅提供语音业务的功能，无法提供视频及基于,IP,应用的各类业务，在一些对业务要求不是很高的企业，传统的,PBX,都采用的是专用技术，缺乏开放性和标准性，难以实现扩展有业务的开展。,纯,IP PBX,指呼叫服务器，媒体网关，信令网关，中继网关，终端等独立出来，它们之间通过,IP,通信，为用户提供,VoIP,业务，纯,IP PBX,的呼叫服务器基于,PC,服务器平台（,IBM,，,DELL,等服务器），使用,Windows,或,Linux,操作系统。,业务功能主要是通过,IP,电话，,IAD,等,VoIP,网关为用户提供局域网内的语音，其组网灵活，可扩容性强，但基于服务器架构的纯,IP PBX,的稳定性可能达不到指定要求，往往会产生莫名其妙的崩溃问题，解决这种问题的办法一般是使用互备的两个纯,IP PBX,来工作，提高可靠性。,Page,5,三种类型,PBX,概述,混合型,IP PBX,与纯,IP PBX,的区别就在于，其一套系统能够提供软交换、中继网关、信令网关、媒体资源服务器、用户接等功能，混合型,IP PBX,设备通过插板提供各种网关功能，把整个系统固定在一个专用的盒子中。,其业务功能主要是通过,IP,电话，,IAD,等,VoIP,网关为用户提供局域网内的语音，视频，会议等业务，但也可以直接通过插入用户板接入模拟用户。其一般采用嵌入式操作系统（也有,Linux,系统的混合型,IP PBX,），这种结构的特点是稳定性好，一般不会出故障。,发展趋势,纯,IP PBX,和混合,IP PBX,交换机在逐步地替代原来的传统,PBX,，这是不可逆转的趋势，因为在,2005,年，全球的,IP PBX,销量首次超过,PBX,，成为企业语音设备市场的主导产品。而众多传统,PBX,厂商也在向,IP PBX,转型。,传统,PBX,正在进一步萎缩，当前占主导地位的是混合型,IP PBX,，形成混合型,IP PBX,与纯,IP PBX,逐渐吞食传统,PBX,市场的格局。,Page,6,呼叫控制,VoIP,应用,PBX,市场趋势,企业语音用户线出货量（百万）,纯,IP PBX,用户接入,PSTN,接入,传统,PBX,混合,IP PBX,Page,7,IP PBX,与,TDM PBX,相比的优点,安装和配置较专用电话系统简单许多,由于其使用基于网络的配置界面，因此管理起来十分方便,不需另外铺设电话线,用户可以在办公室任何地点以热插拔方式连接电话,-,用户只需拔下电话，重新插入离其最近的以太网接口即可，还可以保留他们的现有电话号码！,方便漫游,-,由于其,SIP,协议特点，可以将来电转接到世界上的任何地点,由于利用了因特网，可以大幅度降低成本,SIP,标准省却了昂贵的专用电话,可以扩缩规模基于软件,license,的扩容,可以更好地报告,可以更好地了解系统状态和来往电话,Page,8,统一通信,统一通信,是指，把计算机技术与传统通信技术融合一体的新通信模式，既融合计算机网络与传统通信网络在一个网络平台上，实现电话、传真、数据传输、音视频会议、,呼叫中心,、,即时通信,等众多应用服务。而在,融合通信,中，网络电话,(,VoIP,),是其中的重点。,统一通信进一步发展了,IP,通信的概念，通过使用,SIP,协议,(Session Initiation Protocol),和包括移动解决方案，真正地实现了各类通信的统一和简化,不受位置、时间或设备的影响。通过统一通信解决方案，用户可按照喜好随时进行彼此通信，并可使用任意设备通过任何媒体进行通信。统一通信将我们常用的多个电话和设备,以及多个网络,(,固定、互联网、有线、卫星、移动,),结合在一起，以实现独立于地理位置的通信，促进通信与业务流程的集成，简化运行并提高生产率和利润。,Page,9,信息与通信技术的演进,VoIP,IP,融合,统一通信,融合的网络,Voice,over IP,Video,over IP,Data,over IP,融合的通信,Converged,Business Process,降低建设与运营成本,提升沟通效率,VoIP,邮件,手机消息,即时消息,融合的业务流程,提高生产力与竞争力,状态感知,移动办公,联络中心,协同工作,Fax,over IP,Page,10,统一通信实现价值、成就未来,降低,20%,降低,45%,提高生产效能,1%,至,5%,网络成本,维护成本,生产率提高,数据来源：,Nemertes Research,TCO,收益,IT,过程改进,业务流程改进,竞争优势,语音会议,IP,通信,即时消息,统一通信,统一协作通信,Page,11,目 录,1,、,PBX,基本概念,2,、语音通信基础概念,3,、,VoIP,概述,4,、,VoIP,关键技术,Page,12,接口,在语音通信系统中，常见的接口类型有模拟接口：,FXS,接口和,FXO,接口，数字接口如,E1,接口，以及,IP,以太网接口。,FXS,接口用来连接模拟电话机,，普通模拟电话机连接上语音设备的,FXS,口之后，可以从语音设备获取电流与拨号音。,FXS,的另外一个功能，就是连接传真机，或者连接其它语音设备的,FXO,接口。,FXO,接口用来连接如电信原有的电话线,，实现模拟中继的功能。,FXO,接口与,FXS,接口相对应，一个,FXO,接口的另一端一定是,FXS,接口，反之亦然。,E1,接口,欧洲的,30,路脉码调制,PCM,简称,E1,，速率是,2.048Mbit/s,。我国采用的是欧洲的,E1,标准。,E1,接口用做两个语音设备之间的中继连接,，如放置的企业侧的,IP PBX,语音设备的,E1,接口可以连接至从前置机上的,E1,线路上。,E1,的一个时分复用帧共划分为,32,个时隙，时隙,0,用作帧同步用，时隙,16,用来传送信令，剩下的,30,个时隙用作,30,个话路，所以,一对,E1,支持,30,路话音,。,IP,以太网接口,包括传统以太网接口（速率为,10Mbps,）、快速以太网接口（速率为,100Mbps,）、千兆以太网接口（速率为,1000Mbps,）。,Page,13,信令和协议,信令：,在网络中传输着各种信号，用来专门控制电路为建立通话所必需的控制信号称之为信令。,在,FXS,接口和,FXO,接口之间传输的信号为模拟信令，如语音设备向被叫电话机送的振铃信号通知即为模拟信令；在,E1,数字链路上或者,IP,链路上传输的信令也称为协议，如在,E1,上传输的,PRI,，,SS7,协议，在,IP,上传输的,SIP,，,H.248 VoIP,协议。,协议：,用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为协议。,语音通信系统中，,E1,链路上常用的协议有,PRI,、,R2,（中国一号）、,SS7,（中国七号），,Q.SIG,等，,IP,链路上常用的协议有,SIP,、,H.323,、,H.248,、,MGCP,等,VoIP,协议。,Page,14,线缆接口,RJ11,接口,：,FXS,和,FXO,口上所连接的线缆为,RJ11,接口，即普通模拟电话机上所提供的接口，,RJ11,接口用来连接电话线。,RJ45,接口,：指由,IEC(60)603-7,标准化，使用由国际性的接插件标准定义的,8,个位置（,8,针）的模块化插孔或接头。,RJ45,接口主要用在网卡接口上，也可以用在,E1,接口上。,E1,所使用的线缆类型有：,BNC 75,同轴电缆,SMB 75,同轴电缆,RJ45 120,双绞线电缆,DB25,接口：,Page,15,目 录,1,、,PBX,基本概念,2,、语音通信基础概念,3,、,VoIP,概述,4,、,VoIP,关键技术,Page,16,概述,什么是,VoIP,？,VoIP(Voice Over IP),指通过IP数据网络传输电话呼叫的一种方式,：可以是互联网、也可是企业自己的内部网络。,VoIP的主要魅力之一在于它允许通过数据网络（而不是电话公司的网络）传输电话呼叫,，从而帮助公司降低了成本。,VoIP,的最大的优势是能广泛地采用,Internet,和全球,IP,互连的环境，提供比传统语音业务更多、更好的服务。,VoIP,可以在,IP,网络上便宜的传送语音、传真、视频、和数据等业务，如统一消息、虚拟电话、传真邮箱、查号业务、电视会议、电子商务、传真存储转发和各种信息的存储转发等。,Page,17,VoIP,发展历程,技术突破期（,1995,1996,）：,PC-PC,，,Internet Phone,、,NetMeeting,、,Net2Phone,发展期（,1996,1999,）：,1997,：,PC-Phone,，开始出现各类网关产品,1998,：,Phone-Phone,，出现专用,IP,网,成熟期（,2000,至今）：,技术成熟、标准统一、语音质量良好、开始向多媒体业务过渡,Page,18,VoIP,与传统电话的比较,VoIP,传统电话,承载网络,IP,网,PSTN,交换方式,分组交换,电路交换,网络利用率,高,低,语音质量,低,高,费用,低,高,提供得功能,多,少,组网方式,灵活,不灵活,Page,19,VoIP,技术综述,VoIP,的典型应用在于,IP,侧和,PSTN,侧之间的媒体网关中，下图为,VoIP,的典型层次图：,Page,20,推动,VoIP,发展的动力,DSP,VoIP,的关键部件是,DSP,：,DSP (Digital Signal Processor ),：数字信号处理器 ，,是语音编码器和调制解调器的心脏，特点是体积比较小、功率消耗少、运算速度快。,分组语音需要计算密集型运算（需要在短时间内完成大量的乘、加运算）和特殊处理。,而一般微处理器不能胜任这些运算。,D S P,是进行语音分组和压缩的关键部件，,D S P,用于语音压缩、语音激活检测、回声抵消、时延抖动处理和时钟同步。,Page,21,目 录,1,、,PBX,基本概念,2,、语音通信基础概念,3,、,VoIP,概述,4,、,VoIP,关键技术,Page,22,VoIP,技术,VoIP,关键技术,信令技术,语音压缩编码技术,动态语音检测,舒适噪音生成,回声抵消技术,话音实时传输,QoS,Page,23,IP,分组信令概述,信令（,H.323,、,SIP,）,IP,网,电话机,电话机,传输,（实时传输协议）,在传统电话系统中，一次通话从建立系统连接到拆除连接都需要一定的信令来配合完成。同样，在,IP,电话中，如何寻找被叫方、如何建立应答、如何按照彼此的数据处理能力发送数据，也需要相应的信令系统，一般称为协议。,IP,分组信令为语音,/,视频媒体流建立虚电路，它独立与媒体信息流传输,目前常见的,IP,信令技术：,H.323,SIP,MGCP,H.248,Page,24,IP,分组信令,H.323,H.323,组网中有,4,种组件：网守、,MCU,、网关、终端,网守（,GateKeeper,）,地址翻译、带宽管理、呼叫控制、区域管理及其他辅助功能。,多点控制单元（,MCU,）,为三方或更多端点间的多方通信提供支持，完成音频混合和视频图像交换组合及相关的控制功能。,网关,在,H323,和非,H323,终端（如电路交换网上的电话）之间提供通信的服务。,终端,提供音频、视频信号的输入及输出，完成实时、双向的多媒体传输。,会议终端 可视电话,PC,电话 机顶盒,EPhone,GK,Page,25,IP,分组信令,SIP,SIP,体系结构，主要包括以下几个组成部分：,用户代理,(User Agent),分为两个部分：客户端,(User Agent Client),，负责发起呼叫；用户代理服务器（,User Agent Server,），负责接受呼叫并做出响应。二者组成用户代理存在于用户终端中。,代理服务器（,Proxy Server,），负责接收用户代理发来的请求，根据网络策略将请求发给相应的服务器，并根据收到的应答对用户做出响应。它可以根据需要对收到的消息改写后再发出。,重定向服务器（,Redirect Server,），在需要时，将用户新的位置返回给呼叫方。呼叫方可根据得到的新位置重新呼叫。,注册服务器,(Registar),：接收用户端的注册请求，完成用户地址的注册,Page,26,IP,分组信令,MGCP&H.248,MGCP,最简版本的媒体网关控制协议,不支持视频和数据业务,适合应用于提供简单语音功能的初级运营商,NGN,网络。,鉴于协议业务扩展性不好，企业、行业解决方案中放弃了这种协议。,H.248,MGCP,协议升级版本,对视频和数据业务有较好支持，定义了大量的专用扩展包，方便,同,SS7,、,BICC,等,PSTN,专用信令配合使用。,但整个体系庞大复杂，适合应用于提供复杂功能的发达的运营商,NGN,网络。,两者的区别：,MGCP,与,H.248,协议不涉及,IP,电话的体系结构，只涉及网关分解问题，因而它们不仅可以用于,H.323 IP,电话系统，也可以用于,SIP IP,电话系统。由于两者的基本思路一致，目前,H.248,已经基本取代了,MGCP,，成为,MGC,与,MG,之间的协议标准了。,Page,27,H.323,和,SIP,协议的比较,H.323,是一个相对复杂的协议，,H.323,采用基于,ASN.1,和压缩编码规则的二进制方法表示其消息，通常需要特殊的代码生成器来进行词法和语法分析。而,SIP,的基于文本的协议，头域的含义是一目了然的。,H.323,中定义了专门的协议用于补充业务，如,H.450.1,、,H.450.2,和,H.450.3,等,，,SIP,并未专门定义协议用于此目的，只要充分利用,SIP,已定义的头域就很方便地支持补充业务或智能业务。,在,H.323,中，呼叫建立时间很长。在,SIP,中，会话请求过程和媒体协商过程等一起进行，只需要,1.5,个回路时延就可建立呼叫,。,H.323,沿用的是传统的实现电话信令模式，比较成熟，已经出现了不少,H.323,产品。,H.323,符合通信领域传统的设计思想，进行集中、层次控制，采用,H.323,协议便于与传统的电话网相连。,SIP,协议借鉴了其它因特网的标准和协议的设计思想，在风格上遵循因特网一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则，比较简单，但推出时间不长，协议并不是很成熟。,Page,28,VoIP,关键技术,-(,语音压缩编解码,),语音压缩编解码技术,常用的算法为：,分组语音网关使用的编解码方式有：,G711(,无损编码,),、,G729(,有损编码,),、,G723(,有损编码,),；,固定速率编码器,:,G.711:64 k bit/s,G.72,9,:,8,k bit/S,可变速率编码器,：,如 G.723.1：5.3k/6.3kbit/s,可根据需要进行选择： 编码速率高话音质量好,带宽要求高；,决定选择何种编码器依赖于很多因素。如果带宽十分宝贵，您应选择一种提供语音压缩功能的编码器。如果数字链路拥有足够大的带宽并且对音质格外地要求，您可以选择一种不带有语音压缩功能的编码器。音质是一个需要考虑的因素，如果语音经过编码和压缩，就可能意味着要在语音采样上耗费更多的处理时间，因此就会有延迟,Page,29,VoIP,关键技术,-(,语音压缩编解码,),各种编解码的带宽计算：,包长度有效载荷,RTP,头,UDP,头,IP,头,Ethernet,头帧间隔,=,有效载荷,+(12+8+20+26+12)*8bit =,有效载荷,+624bit,带宽包长度,每秒包数,=,每秒的比特数,624/,打包周期,对于,G.711,，,64kbps,，,20ms,打包：,带宽,64k,624/0.02,95200bps,对于,G.729,，,8kbps,，,20ms,打包：,带宽,8k,624/0.02,39200bps,对于,G.723.1,，,5.3KBps,，,30ms,打包：,带宽,5.3k,624/0.03,26100bps,对于,G.723.1,，,6.3KBps,，,30ms,打包：,带宽,6.3k,624/0.03,27100bps,Page,30,VoIP,关键技术,-(VAD),动态语音检测,(,Voice Activity Detection,VAD),经研究发现，电话交谈中我们有,40%,的时间在说，,60%,的时间在听。而当我们的暂停说话和听话的这,60%,的时间里，是静音无声的，静音抑制的机制是在这些静音时段不发语音包，使用户能够只发送大约一半的大流量语音帧。静音抑制机制减少了大约,50%60%,的带宽利用率。这种方法等同于把语音进行了,2,：,1,的压缩处理。,VAD,监视语音信号的功率，当低于一定门限时就认为是静默状态，停止发送语音包。,VA D,的挑战是正确标识讲话何时停止，又何时重新开始。在检测到讲话已经停止后，,VA D,大约等待,2 0 0,毫秒。这个暂停帮助防止,VA D,切去讲话的尾部部分，或者讲话模式中的小停顿。类似地，在检测到讲话的情况下引入,5,毫秒的延时，这意味着在,VA D,确定语音信号再次出现时，前面的,5,毫秒语音随当前语音信号一起发送。这个延时减少了前端剪切（切除了讲话的开始部分）。,Page,31,VoIP,关键技术,-(,CNG,),舒适噪音生成,(,Comfort Noise Gener,CNG),VAD,停止发送语音包后，通话中听者会因为听不到对方任何动静而感到不舒服，甚至认为对方已经挂机。,CNG,就是在对方不说话的时候，给听者采用某种方式重构舒适的背景音。,VAD,如果检测到话音，则以正常的编码发送出去；如果检测到静音，则通过,SID(,静音指示,),通知对方，或者干脆不发包。,CNG,根据,SID,来重构舒适的背景音的时候，必须保持解码器和编码器之间的同步，有音段和无音段的平滑过渡。,Page,32,VoIP,关键技术,-(EC),回声抵消技术,(,Echo Cancel,，,EC),回声有两种：声学回声和线路回声。,声学回声是指扬声器播放出来的声音被麦克风拾取后发回远端，这就使得远端谈话者能听到自己的声音。,线路回声是由于二,/,四线转化时混合线圈的不匹配引起的。由于混合线圈的不平衡造成电流泄漏，一部分能量被反射回信号源，形成了回身。回声与通信双方的时延和线圈的衰减有关。,回声消除主要是基于预测滤波器来实现的，该滤波器能根据参考信号，预测出接收信号的回声，并将回声从信号中扣除，从而获得“干净”的信号。,Page,33,VoIP,关键技术,-(RTP/RTCP),实时传输协议,(,Real-time Transport Protocol,RTP),RTP,在,VoIP,中是媒体数据实时传输的协议。为了保证实时性，,RTP,分组是通过,UDP,进行传输的。,由于分组交换电路的特性，语音分组在,IP,网络上传输的时候，在不同的网络状况下，存在延时、抖动、乱序、丢包，如果不进行相应的处理，将会严重的影响话音质量。,RTP,在,VoIP,中的作用为：,1,、实时传输媒体信息。,2,、消除抖动，由于网络的阻塞，引起转发数据的突发性，导致每个分组到达目的地的时间不相同，这就是我们所说的抖动，我们需要使用一个缓冲区来保证分组能均匀的送给解码器进行解码，就是我们通常所说的,JITTER BUFFER,。,Page,34,VoIP,关键技术,-( RTP/RTCP),3,、排序，由于分组可能经过不同的路由到达目的地，这就可能存在乱序的情况，先发出来的分组可能后到。我们就必须利用,RTP,头的序号来对,RTP,分组进行排序，以便解码器对语音分组进行正确的解码。,4,、丢包，这是一种比较严重的情况，有的人利用,RTP,包冗余来防止丢包，但是本人认为这不是一个好办法，因为这将占用很大的带宽，而且随着冗余包数的增加，将会占用更大的带宽。本来发生丢包的情况，网络状况就差，此时又采用这么大的带宽，势必会更差。,目前，,RTP,采取的方式为通过丢包指示,(BFI),告诉解码器，解码器利用内差的方法来产生近似的数据来消除丢包影响。,5,、在一定场合下可以传输的,DTMF,信号，信号音和信令。,Page,35,VoIP,关键技术,-(QoS),服务质量,(Quality of Service ,QoS),在传统的,IP,网络中，所有的报文都被无区别的等同对待，每个路由器对所有的报文均采用先入先出（,FIFO,）的策略进行处理，对报文传送的可靠性、传送延迟等性能不提供任何保证。所以说传统网络的尽力服务模式已不能满足,VoIP,业务的需要。,QoS,旨在针对各种应用的不同需求，为其提供不同的服务质量，例如：提供专用带宽、减少报文丢失率、降低报文传送时延及时延抖动等。为实现上述目的，,QoS,提供了下述功能：,报文分类和着色,网络拥塞管理,网络拥塞避免,流量监管和流量整形,QoS,信令协议,