融合通信综合实验二-局域网内部的VOIP实现.doc

综合实验二局域网内部的VOIP实现一、 实验目的1. 了解思科的VOIP解决方案。2. 理解将IP电话连接到LAN。3. 理解IP电话的启动过程。4. 理解CME IP电话的基本配置。5. 了解CME IP电话的高级配置。二、 实验原理1. 思科的VOIP解决方案思科开发出一种描述统一通信系统的模型，分为架构层、呼叫处理层、应用层和终端层。架构层表示建立数据网络基本结构的设备，这些设备有路由器、交换机、语音网关等，架构层最重要的是冗余和服务质量保障。呼叫处理层负责处理呼叫和所有与之相关的功能，包括产生拨号音、建立呼叫、呼叫转移、结束呼叫等。思科最早提供呼叫处理层服务的产品是Cisco CallManager，该产品安装在专用服务器上，提供大规模（30000名用户以上）的语音网络服务，但是由于价格很贵，该解决方案不被许多中小企业接受。Cisco后来扩展了其呼叫处理产品组合，将其分成4种不同的产品，我们用的Cisco Unified Communications Manager Express（CME），该版本支持250名用户，安装在路由器上，不需要专门的服务器。应用层包括许多方式扩展语音功能的应用程序，如语音邮箱、电话会议、呼叫中心、911服务等。这些应用服务器中有3个对于许多VOIP网络是“基本应用程序”：语音邮件（Cisco Unity）、交互式语音自动应答（Interactive Voice Response，IVR）、统一联系中心。终端层包括了系统的各种终端，该层与用户直接接触，如IP电话、移动电话、视频电话、即时通信客户端等。2. 将IP电话连接到LAN部分的Cisco IP电话内置有交换机，电话通过线缆连接到网络，接口有三种：RS232接口连接到IP电话的扩展模块、10/100SW接口连接到交换机、10/100PC接口连接到计算机。将IP电话以物理方式链接到网络后，还需要以某种方式为其供电。在Cisco的VOIP网络中有以下3中供电方式：Cisco Catalyst交换机以太网供电（Power over Ethernet，POE）、电源配线板POE、IP电话电源变压器。以太网电缆中有8根线，其中4根用户传输数据，其他4根被保留未被使用。在线供电（POE）就是在这些被保留的以太网线上传输电力。通过以太网线缆供电有三个主要的好处：有一个集中的电力供应点，减少所需的不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）的数量；为那些不能方便连接电源插座的设备供电，如安装在天花板的无线接入点和摄像头；减少办公司中杂乱无章的电缆。POE有多种标准：Cisco预标准的POE，这个是思科专有的标准；IEEE 802.3af，这个是官方的标准。两种标准都能发送0-15.4W的功率。3. IP电话的启动过程理解了IP电话的启动过程，才能理解IP电话的配置方法。Cisco IP电话的启动过程如下：1) IP电话连接到一个以太网端口，若该IP电话和交换机都支持POE，则IP电话通过Cisco预标准的POE或IEEE 802.3af其中一种方式接收电源。2) 交换机通过CDP（Cisco Discovery Protocol）方式向IP电话传输语音VLAN信息，IP电话就知道它该使用哪个VLAN。3) IP电话发送一个DHCP请求询问它的IP地址信息，连接到语音VLAN的路由器接收到该请求后，转发给DHCP服务器。4) DHCP服务器向IP电话提供一个响应，包括IP地址、掩码、默认网关、DNS服务器地址、选项150服务器地址。选项150地址指向一台保存有IP电话配置信息的TFTP服务器。5) IP电话联系TFTP服务器，下载该型号的配置文件，配置文件中有一个有效呼叫处理代理（如CME）列表。6) IP电话尝试联系第一个呼叫处理服务器进行注册，若失败，转向下一台服务器，直至注册成功或呼叫处理代理列表用尽。4. IP电话的基本配置在CME路由器的配置中，ephone代表一个物理设备，ephone-dn代表一条线路，即一个电话号码。一个ephone-dn可以被分配给一个或多个ephone上的一个或多个按钮，拨打该电话号码，所有电话一起振铃。ephone-dn有单线模式（single-line）和双线模式（dual-line）。在双线模式下，ephone-dn能同时处理两个通过过程，这对呼叫等待、视频会议和咨询传输等辅助功能是很有用的。在路由器上ephone-dn的总数不能超过max-dn指定的数目。可以使用number命令来指定电话号码，还可以指定一个次要号码，如CME(config)#ephone-dn 2 dual-lineCME(config-ephone-dn)#number 1001 secondary 48051001这样网络内部的用户可以使用4为的分机号或完整的PSTN直接拨入（DID）来拨通对应的分机。在CME中，ephone通过IP电话的mac地址来对应到一个物理设备。CME上创建和管理的ephone数目受到max-ephone参数的影响。在使用IP电话来打电话之前，必须把电话号码分配给IP电话，这就是关联ephone和ephone-dn。通过button命令在ephone配置模式下分配ephone-dn，语法如下button 常用的separator如下符号功能：标准化铃音。呼入通话时线路振铃，听筒指示灯闪烁b呼入通话时线路不振铃，但听筒指示灯闪烁，在通话进行时，呼叫等待蜂鸣f特征铃音。呼入通话时线路三倍振铃m监控模式。呼入通话时线路不振铃，且不能呼出通话，该模式简单监控共线状态o覆盖线路（Overlay line），无呼叫等待，用于在多个ephone中创建一个共享线路c覆盖线路，有呼叫等待x覆盖扩展/翻转。当某条覆盖线路已建立有效呼叫时，有接收到其他呼叫，则翻转到IP电话的其他线路上s静音模式，无振铃，无呼叫等待蜂鸣，可视灯和屏幕指示器仍可用5. IP电话高级配置配置一个共享线路最简单的方法是将同一个ephone-dn分配到多部ephone中。多台电话会显示同样的号码，呼叫该号码时，多台IP电话同时振铃，先应答的用户处理该呼叫。配置如下：CME(config)#ephone-dn 10 dual-lineCME(config- ephone-dn)#number 1010CME(config)#ephone 8CME(config- ephone)#button 1:10CME(config- ephone)#restartCME(config- ephone)#exitCME(config)#ephone 9CME(config- ephone)#button 1:10CME(config- ephone)#restartCME(config- ephone)#exit这一配置的主要问题是每次只能有一人可以使用共享链路，如果该线路正在使用，则其他电话无法接听以及呼叫。某些应用环境要求共享线路正在使用的时候，共享线路仍然可用（呼叫和接听电话）。如有5个雇员的技术支持组，他们可以从共享线路1010上接听支持电话，有一个人正在通话的时候，其他人也能呼叫和接听电话。这时候可以使用有相同分机号码的多个ephone-dn进行呼叫。配置如下：CME(config)#ephone-dn 10 dual-lineCME(config- ephone-dn)#number 1010CME(config)#ephone-dn 11 dual-lineCME(config- ephone-dn)#number 1010CME(config)#ephone 8CME(config- ephone)#button 1:10CME(config- ephone)#restartCME(config- ephone)#exitCME(config)#ephone 9CME(config- ephone)#button 1:11CME(config- ephone)#restartCME(config- ephone)#exit如果CME路由器接收到一个1010的呼叫，如何选择哪个IP电话呢？使用preference命令可以定义ephone-dn的优先级，数值越小，优先级越高。如果配置如下，则当ephone-dn 10总是接到呼入1010的电话，只有当ephone-dn 10处于繁忙状态或不可用时，ephone-dn 11才开始接收呼入电话。CME(config)#ephone-dn 10 dual-lineCME(config- ephone-dn)#number 1010CME(config- ephone-dn)#preference 0CME(config)#ephone-dn 11 dual-lineCME(config- ephone-dn)#number 1010CME(config- ephone-dn)#preference 1但是由于ephone-dn都是dual-line的，第二个电话呼叫进来时，会通过呼叫等待让ephone-dn 10来接收，而不是转向ephone-dn 11。此时可以使用huntstop命令。huntstop告诉路由器停止通过该ephone-dn寻找其他匹配。huntstop channel命令告诉路由器停止通过该ephone-dn的一个信道（one channel）寻找其他匹配。CME(config)#ephone-dn 10 dual-lineCME(config- ephone-dn)#number 1010CME(config- ephone-dn)#preference 0CME(config- ephone-dn)#hunstop channelCME(config- ephone-dn)#no huntstopCME(config)#ephone-dn 11 dual-lineCME(config- ephone-dn)#number 1010CME(config- ephone-dn)#preference 1CME(config- ephone-dn)#hunstop channel通过将huntstop channel命令和no huntstop命令结合使用，可以告诉CME停止为ephone-dn 10的其他信道进行搜索，但不能完全停止搜索，还要寻找有相同DN号码的其他ephone-dn。如果第三个电话打进来，将听到忙音。对于共享链路的问题，还可以使用o separator和c separator来实现，将先前的配置变成共享链路配置，当呼入电话DN1010时，所有的IP电话都会振铃，配置如下：CME(config)#ephone-dn 10CME(config- ephone-dn)#number 1010CME(config- ephone-dn)#preference 0CME(config- ephone-dn)#no huntstopCME(config)#ephone-dn 11CME(config- ephone-dn)#number 1010CME(config- ephone-dn)#preference 1CME(config)#ephone 8CME(config- ephone)#button 1o10,11CME(config- ephone)#exitCME(config)#ephone 9CME(config- ephone)#button 1o10,11CME(config- ephone)#exitCME(config)#telephony-serviceCME(config- telephony)#restart all使用o关键字，做无呼叫等待覆盖，当接到1010的第一个来电时，两个电话都振铃，任意一个都可以接听，如果第二个来电进来时，未应答第一来电的IP电话会振铃，仍在通话的IP电话不会听到呼叫等待蜂鸣。如果想要呼叫等待有效，可以使用c关键字，则在通话中的IP电话会听到呼叫等待蜂鸣，这个蜂鸣不是由于ephone-dn 10产生的（接收了第一个来电），而是ephone-dn 11产生的（要接受第二个来电）。上面的配置没有使用dual-line配置，这就使得o和c关键字发挥了原本的作用。如果两者都配置了，dual-line配置会决定呼叫的处理过程。我们推荐不使用dual-line配置，或者在dual-line配置中加入huntstop channel和no huntstop命令，以避免冲突。最后需要提醒的是，将ephone-dn配置为single-line或dual-line模式后，需要先删除原来的ephone-dn，再建立具有同样号码的ephone-dn，才能改变模式。不删除原来的ephone-dn，直接建立同样号码的ephone-dn，不会覆盖原来的配置，反而会提示错误。三、 网络拓扑四、 实验步骤1. 连接实验设备1.1. 使用电话线连接模拟电话和CME的FXS模块。1.2. 使用直通线连接CME和Switch_POE，使用直通线连接IP电话和Switch_POE，确认交换机具有在线供电（POE）功能。2. 配置交换机，使IP电话和路由器处于同一个VLAN中。3. 配置基于路由器的DHCP服务、时钟、支持的电话数、源地址3.1. 在路由器上输入以下命令，使之具有DHCP功能RouterenableRouter#configure terminalRouter(config)#hostname CMECME(config)#ip dhcp excluded-address 172.16.1.1CME(config)#ip dhcp pool VOICECME(dhcp-config)#network 172.16.1.0 255.255.255.0CME(dhcp-config)#default-router 172.16.1.1CME(dhcp-config)#dns-server 222.200.160.1CME(dhcp-config)#option 150 172.16.1.13.2. 在路由器上输入以下命令，使之具有正确的时间CME(config)#ntp server 64.209.210.20CME(config)#clock timezone China 83.3. 在路由器上输入以下命令，使之支持5个IP电话、10条线路CME(config)#telephony-serviceCME(config-telephony)#max-ephones 5CME(config-telephony)#max-dn 103.4. 在路由器上输入以下命令，指定语音通信时的源地址CME(config-telephony)#ip source-address 172.16.1.14. 配置基于路由器的TFTP服务4.1. 核对路由器上flash中的IP电话固件文件，在路由器上输入以下命令，可以看到路由器上的flash中的文件。CME#dir flash:CME#dir flash:/phoneCME#dir flash:/phone/7940-79604.2. 配置TFTP服务，在路由器上输入以下命令，使固件文件成为可用资源。alias语句是为了设置文件的别名，Cisco IP电话只询问固件文件名，不知道固件文件的全路径。CME#configure terminalCME(config)#tftp-server flash:/phone/7940-7960/P00308000500.bin alias P00308000500.binCME(config)#tftp-server flash:/phone/7940-7960/P00308000500.loads alias P00308000500.loadsCME(config)#tftp-server flash:/phone/7940-7960/P00308000500.sb2 alias P00308000500.loadsCME(config)#tftp-server flash:/phone/7940-7960/P00308000500.sbn alias P00308000500.loads4.3. 为IP电话指定固件加载。每种IP电话模型需要的固件文件可以在思科网站上的Cisco Unified Supported Firmware, Platforms, Memory and Voice Products文件中查阅。CME(config)#telephony-serviceCME(config-telephony)#load 7940 P00308000500.loadsCME(config-telephony)#load 7960 P00308000500.loads4.4. 生成配置文件。一旦路由器上关于IP电话的设置有所改变，路由器便输出以下提示，更新配置文件。Updating CNF filesCNF files update complete如果想手动干预路由器创建配置文件，可以在电话服务配置模式下使用以下命令CME(config-telephony)#create cnf-filesCNF file Creation is already OnUpdating CNF filesCNF files update complete5. 配置电话和电话线路5.1. 产生电话线路，ephone-dn最简单的形式就是一个目录号码，它可以被分配给一个或多个IP电话上的一个或多个按钮。ephone-dn可以是单线或双线模式。双线能同时处理两个通话过程。CME(config)#ephone-dn 1CME(config- ephone-dn)#number 2001CME(config- ephone-dn)#exitCME(config)#ephone-dn 2 dual-lineCME(config- ephone-dn)#number 20025.2. 配置电话，向ephone指定对应的MAC地址。CME(config)#ephone 1CME(config- ephone)#mac-address 0014.1c48.e71aCME(config- ephone)#exitCME(config)#ephone 2CME(config- ephone)#mac-address 000c.2957.acf5CME(config- ephone)#exit5.3. 关联ephone和ephone-dn。button命令在ephone配置模式下，将ephone-dn分配给ephone的一个按钮。button CME(config)#ephone 1CME(config- ephone)#button 1:1CME(config- ephone)#restartCME(config)#ephone 2CME(config- ephone)#button 1:2CME(config- ephone)#restart冒号表示这是一个“正常铃音”按键分配，restart使得电话可以在TFTP服务器上进行热重启，并重新下载配置文件。5.4. 验证配置情况CME#show ephone6. 配置模拟电话6.1. 查看电话连接到路由器的哪个语音端口CME #show voice port summary6.2. 配置模拟电话CME#configure terminalCME(config)#voice-port 0/0/0CME(config-voiceport)#signal loopStartCME(config-voiceport)#cptone CNCME(config-voiceport)#station-id name Phone_MCME(config-voiceport)#station-id number 10017. 配置拨号对等体7.1. 配置POTS拨号对等体CME(config)#dial-peer voice 1001 potsCME(config-dial-peer)#destination-pattern 1001CME(config-dial-peer)#port 0/0/0CME(config-dial-peer)#exit8. 验证网络连通性8.1. 使用其中一个电话拨打另外两个电话，如果都能打通，说明网络正确连通。五、 实验拓展1. 一个公司想为3部IP电话创建4个DN，要求如下：1) IP电话1（正常雇员）线路1电话号码1010，正常铃音线路2电话号码1015，特征铃音2) IP电话2（正常雇员）线路1电话号码1011，正常铃音线路2电话号码1015，特征铃音3) IP电话3（总机）线路1电话号码1012，正常铃音线路2电话号码1010，监控电话1状态线路3电话号码1011，监控电话2状态线路4电话号码1015，特征铃音请写出关联ephone和ephone-dn的配置命令，并进行实验测试配置是否成功。2. 写出实验原理部分技术支持人员案例的合理的完整配置。六、 思考题1. 简述IP电话的启动过程。2. 简述关联ephone和ephone-dn的方法。3. 简述配置共享链路的方法。