VOIP基础

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,VOIP,基础,提纲,1.VOIP,概述,2.,语音编码,3.,呼叫控制协议,4.,传输协议,5.,总结,VOIP,基本原理,VOIP: Voice over IP,VOIP,模型的基本结构,VOIP,与传统电话的比较,VOIP,的优缺点,优点：,价格低廉,可提供的业务较多,网络利用率高,可以与,Internet,应用很好融合,符合三网合一的发展方向,缺点：,服务质量：延迟和抖动较大,稳定性：断电保护,安全性：容易遭受攻击和窃听,VOIP,应用方式,VOIP,三种典型应用方式：,PC,机用户与,PC,机用户间通过,IP,网络进电话或传真通信，这是最初的应用；,PC,机用户与,PSTN,或,PBX,用户通过,IP,网络进行电话或传真通信；,PSTN,或,PBX,用户通过,IP,网络进行电话或传真通信；,VOIP,产品形态,Softphone,，软件电话,X-Lite, Skype, QQ,ATA: Analog Telephone Adapter,，模拟电话适配器,用于连接一个或多个标准的模拟电话，数字电话系统（如,IP,语音）或非标准的电话系统。,一个,ATA,通常需要一个电源适配器，一个以太网接口，一个或多个,FXS,电话端口，也可能有一个,FXO,连接。用户在,ATA,设备上插入一个或多个标准的模拟电话之后,ATA,设备就可以使用了，通常这种,ATA,设备是应用在透明的,VoIP,网络上。,VOIP,产品形态,IAD: Integrated Access Device,，集成,/,综合接入设备。,一类,IAD,同时提供模拟用户线和以太网接口，分别用于普通电话机的接入和计算机设备的接入，适用于分别利用电话机使用电话业务、利用计算机使用数据业务的用户；另一类,IAD,仅提供以太网接口，用于计算机设备的接入，适用于利用计算机同时使用电话业务和数据业务的用户，此时需在用户计算机设备中安装专用的“软电话软件”。,AG: Access Gateway,，接入网关,位于软交换架构当中的边缘接入层，提供模拟用户线接口，用于直接将普通电话用户接入到软交换网中。,IP-PBX,，,IP,电话交换机,常用于做,IP,集团电话，呼叫中心系统使用,VOIP,组网图,POTS,语音接口介绍,FXS(,Foreign Exchange Station,):,用于连接到传统电话机，调制解调器，传真机和模拟交换机。,FXO,(,Foreign Exchange Office,):,也就是直,接以模拟方式与电话局的程控交换机相连的接口。,FXO,接口的设备只能与有,FXS,接口的设备相互连接。,简单理解为：,FXO,为普通电话机接口，需要远程馈电；,FXS,接口为,PBX,的内线分机接口，向远程馈电；,两种连接方式：,VOIP,接入设备,中继网关,中继网关是,NGN,解决方案的重要组成部分，它位于,NGN,网络的边缘接入层，连接,PSTN,和,NGN,网络，实现,IP,包转,TDM,的功能。 它承载着,IP,域与电路域的语音汇接任务，对电路侧的回音需要有很好的处理机制。中继网关的功能包括：语音处理功能、呼叫处理与控制、维护和管理等。,支持信令：,No.7,、,No.1,、,PRI,支持协议：,MGCP,、,H.323,、,SIP,。,中继网关可完成,SIP/H.323,协议与,NO.7/Pri,信令的转换，同时，使,PSTN,网络与,IP,网络实现完美的融合。,1.VOIP,概述,2.,语音编码,3.,呼叫控制协议,4.,传输协议,5.,总结,脉冲编码调制,PCM: Pulse Code Modulation,PCM,的过程：,采样,(Sampling) 8000Hz,量化,(quantizing),对采样结果赋予一个特定范围内的整数值,编码,(Coding) 8bit,Nyquist,定理：如果以最高频率的两倍速率采样，就可以将信号完整地恢复到模拟形式。,一个话路的,PCM,信号速率：,8000x8=64kbps,PCM-u:,北美，日本,PCM-A:,欧洲及其他地区,编码算法与性能比较,了解常见编码方案：,G.711-PCM,G.726-ADPCM,G.729-CELP,G.723.1-MP-MLQ,iLBC,1.VOIP,概述,2.,语音编码,3.,呼叫控制协议,4.,传输协议,5.,总结,VOIP,呼叫控制协议,VOIP,主要的呼叫控制协议有：,SIP,MGCP,H.248/MEGACO,H.323,P2P,SIP,协议概述,SIP(Session Initiation Protocol,，即初始会话协议,),，是一个应用层控制（信令）协议，用于建立，修改和终止一个或多个参与者的多媒体会话。,SIP,是一个基于文本的协议，由,RFC3261,定义。,SIP,在协议栈中的位置,SIP,协议提供的功能,用户定位：检查用于通信的终端系统的位置；,用户能力：检查通信媒体和媒体的使用参数；,用户有效性：检查用户是否空闲和是否愿意加入通信；,建立会话：建立主叫和被叫的呼叫参数；,会话管理：,包括发送和终止会话，修改会话参数，激活服务等,。,对话和会话,对话,(Dialog): A peer-to-peer SIP relationship between two user agents that persists for some time,。,对话由,INVITE(,或,SUBSCRIBE),请求发起。,会话,(Session):,A multimedia session is a,set of multimedia senders and,receivers and the data streams flowing from senders to receivers.,会话利用,SDP,的,offer/answer,模式建立起来。,多个对话构成一个会话。,对话主要是控制信令层面的概念。,会话主要是用户媒体层面的概念。,SIP,协议,的实体模型,用户代理,(User agent): UAC,UAS,；,代理服务器,(Proxy):,主要提供路由选择；,重定向服务器,(Redirect server):,为接收到的请求产生,3xx,响应并指示,UAC,联系另一个,URI,；,注册服务器,(Registrar server):,接受,SIP,注册请求并更新数据库；,背靠背用户代理,(Back-to-Back UA),Registration,“Im Alice, and Ill be using a,phone at 192.168.0.1 today!”,192.168.0.1,SIP Server,When I get a call for Alice, Ill know to contact her at 192.168.0.1!,10.0.1.1,“Lunch time! Use my mobile,at 10.0.1.1”,Ah, now I will have to use 10.0.1.1 to reach Alice.,Proxy,“I need to call Bob!”,“Call here for,Bob from Alice”,“Call for you,from Alice!”,Bob is over at . Ill proxy the call over there!,Redirection,“I need to,call Bob!”,“Call here for,Bob from Alice”,“Call for you,from Alice!”,“Try him at,”,“Call here,for Bob,from Alice”,SIP,消息请求,INVITE,：发起会话请求,ACK,：对,INVITE,请求的响应消息的确认,BYE,：结束会话,CANCEL,：取消尚未完成的请求,REGISTER,：注册,OPTIONS,：查询服务器的能力,SIP,消息响应,1xx,：临时响应，也就是消息性质的应答，标志了对方服务器正在处理请求，并且还没有决定最后的应答。,2xx,：成功，这个应答表示请求被成功解析和执行。,3xx,：重定向，是用于提示用户的新位置信息的，或者为了满足呼叫而转发的额外服务地点。,4xx,：客户端错误，服务器不能解析该请求或该求不能被执行。,5xx,：服务端错误，请求可能是有效的，但服务器不能执行它。,6xx,：全局错误，任何服务器都不能处理请求。,有代理的,SIP,呼叫,MGCP,协议简介,MGCP(Media Gateway Control Protocol,媒体网关控制协议,),，是一个分布式,IP,电话网关系统的内部协议，用于控制来自外部呼叫控制单元的,IP,语音（,VoIP,）网关。从本质上说,MGCP,是一个主,/,从协议，网关需要执行媒体网关控制器发出的命令。,MGCP,由,IETF,制定。,MGC(Media Gateway Controller):,媒体网关控制器，也就是呼叫代理，主要完成与呼叫过程相关的信令功能，对媒体网关和信令网关的操作过程进行控制和管理。,MGW(Media Gateway ):,将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式。,MGCP,在,UDP,上传送，基于文本编码。,MGCP,的连接模型,端点,(Endpoint):,就是数据信源和数据信宿。端点可以分为物理端点和虚拟端点。,物理端点：模拟线路，数字通道,虚拟端点：媒体资源,连接,(Connection):,是建立在给定端点和一个,RTP/IP,会话之间的联系,它由唯一的连接标识（,connect ID,）标识。,端点和连接的关系：,事件和信号,事件,(event),和信号,(signal),是,MGCP,的核心概念。,CA,可以要求端点在检测到某些事件，如摘机、挂机、瞬断,(,拍叉簧,),或拨号号码发生时，向其发送通知；也可以请求将某些信号，如拨号音、回铃音、忙音加到其端点上。,在,MGCP,中，,event,和,signal,被定义在,Package,中。,线路包：,L/hd, L/dl, L/bz,DTMF,包：,d/0,通用媒体包：,G/ft,MGCP,命令,动词,ASCII,代码,作 用,端点配置,EPCF,CA-MG,通知网关某端点电路侧的编码特性,创建连接,CRCX,CA-MG,将某端点和指定的,IP,地址和,UDP,端口关联,修改连接,MDCX,CA-MG,改变先前建立连接的参数,删除连接,DLCX,CAMG,从呼叫代理向网关发送，用于指示网关中断一个连接。若从网关发往呼叫代理，表示由于网关的硬件故障，该连接已不能再维持,通知请求,RQNT,CA-MG,请求网关监视某端点发生的某些事件，如发生则通知呼叫代理,通知,NTFY,MG-CA,网关通知呼叫代理，请求监视的某些事件已发生,审计端点,AUEP,CA-MG,获得某端点或一组端点的详细信息,审计连接,AUCX,CA-MG,检索某端点上某连接的信息,重启动进行中,RSIP,MG-CA,告之某端点或一组端点退出服务或投入服务,MGCP,呼叫流程,H.248/MeGaCo,H.248/Megaco(Media Gateway Control Protocol),，简称,H.248,协议，是,IETF,、,ITU-T,制定的媒体网关控制协议，一个非对等协议，用在媒体网关控制器（,MGC,）和媒体网关（,MG,）之间的通信。,H.248,协议是在,MGCP,协议的基础上，结合其它媒体网关控制协议特点发展而成的一种协议。,IPDC+SGCP MGCP H.248,H.248,相对,MGCP,的改进,:,H.248,增加了许多包和属性的详细定义。,H.248,能够支持更大规模的网络应用。,H.248,更便于对协议进行扩充，灵活性更强。,H.248,支持多媒体，,MGCP,不支持。,H.248,已逐渐取代,MGCP,发展成为媒体网关控制协议的标准。,H.248,可以在,UDP,和,TCP,上传输，基于文本和二进制编码。,H.248,的连接模型,终端,(Termination): MG,的逻辑实体，发起和（或）接收一个或多个媒体流或控制流。,半永久性终端,:,代表物理实体，如一个,TDM,信道；,临时性终端,:,代表临时性的信息流，如,RTP,流；,关联,(Context):,也叫上下文，是一组终端之间的联系。,空关联,(Null):,是一种特殊的关联，它包含所有那些与其它终端没有联系的终端。,连接模型示例,Media Gateway,CONTEXT C1,Term. RTP/1,RTP Stream,Term. A1,TDM Channel,Term. RTP/2,CONTEXT C2,RTP Stream,呼叫等待,- A1,收到等待信号,连接模型示例,Media Gateway,CONTEXT C1,Term. RTP/1,RTP Stream,Term. A1,TDM Channel,CONTEXT C1,Term. RTP/2,RTP Stream,呼叫等待,- A1,应答,H.248,消息结构,事务,(Transaction): MG,和,MGC,之间的一组命令组成了事务。事务保证命令的有序执行。即在一个事务中的命令是顺序执行的。,一个消息,(Message),包含多个事务，消息中的事务相互没有关系，可以单独处理；事务由多个行动（,Action,）构成，事务里面的行动必须按照顺序执行。行动由一系列局限于一个上下文的多个命令组成。,H.248,消息结构：,H.248,消息示例,一个典型的,H.248,消息,AG-AG,的呼叫流程,1.VOIP,概述,2.,语音编码,3.,呼叫控制协议,4.,传输协议,5.,总结,传输协议,RTP(Real-time Transport Protocol,实时传输协议,):,提供端对端的实时数据传输服务，,RTP,使用的传输层协议一般为,UDP,。,不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制 ；,不提供流量控制或拥塞控制 ；,RTCP(Real-Time Transport Control Protocol,实时传输控制协议,):,监控,RTP,的服务质量和网络拥塞程度。在,RTP,会话期间，各参与者周期性地传送,RTCP,包。,RTCP,包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。,SDP,SDP(Session Description Protocol,会话描述协议,):,为会话通知、会话邀请和其它形式的多媒体会话初始化等目的提供多媒体会话描述。,SDP,完全是一种会话描述格式,-,它不属于传输协议,。,多媒体会话就是泛指一组多媒体发送方和接收方以及发送方送往接收方的媒体流。为了接收会话，接收方需要知道：,会话使用哪个地址,UDP,端口号,要使用的音频,/,视频编码器,会话的一些信息,(,名称、描述,),联系信息,活动时间,SDP,的基本目的是为这类信息定义一个标准语法。,SDP,会话描述完是文本格式。,会话描述示例,会话描述包括两个部分：,会话级描述部分给出适用于整个会话和所有媒体流的描述信息，以,”,v=,”,文本行开始。,媒体级描述部分给出只适用于该媒体流的信息，以,“,m=,”,文本行开始。一个会话描述可以包含零个或多个媒体级描述。,会话描述说明：,1.VOIP,概述,2.,语音编码,3.,呼叫控制协议,4.,传输协议,5.,总结,总结,需要了解：,VOIP,的基本原理,PCM,编码的基本原理,SIP,H.248,MGCP,协议的基本概念,RTP/RTCP/SDP,Q&A,谢谢大家！,