【摘要】IP電話是一種基于Internet的新型應(yīng)用服務(wù)，各單位先進(jìn)的局域網(wǎng)設(shè)施為局域網(wǎng)IP電話的實(shí)現(xiàn)提供了有利基礎(chǔ)。本文在分析IP電話系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，以校園網(wǎng)絡(luò)為例詳細(xì)討論在局域網(wǎng)中構(gòu)建IP電話網(wǎng)絡(luò)的方法及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】IP電話，校園網(wǎng)，電話網(wǎng)絡(luò)

【中圖分類號(hào)】G484【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【論文編號(hào)】1009—8097（2007）04—0077—03

一、引言

IP電話(VoIP，Voice over Internet Protocol)，是基于IP網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音傳輸技術(shù)，是一種利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信的先進(jìn)通信手段。局域網(wǎng)IP電話系統(tǒng)是在基于Ethernet技術(shù)的局域網(wǎng)上傳送IP語(yǔ)音的系統(tǒng)，能同時(shí)傳送語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，，完全可以取代傳統(tǒng)的專用小交換機(jī)(PBX)系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)各高校都已經(jīng)建立起了基于Internet技術(shù)的完善的校園園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，為了提高園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的利用效率，應(yīng)當(dāng)盡可能地開(kāi)發(fā)更多的基于校園網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)，，IP電話技術(shù)正是其中一項(xiàng)很有發(fā)展價(jià)值的項(xiàng)目。通過(guò)校園網(wǎng)將數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與電話網(wǎng)絡(luò)合二為一，既能降低成本，又有利于網(wǎng)絡(luò)的布線、安裝和維護(hù)。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)網(wǎng)絡(luò)IP電話系統(tǒng)已進(jìn)行了一些研究，如文獻(xiàn)1中詳細(xì)討論了IP電話系統(tǒng)中軟硬件模塊的構(gòu)成其及功能，以及服務(wù)器端和客戶端的工作原理，文獻(xiàn)2中則簡(jiǎn)單介紹了吉林省氣象部門的IP電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，，但尚沒(méi)有文獻(xiàn)對(duì)如何在局域網(wǎng)中進(jìn)行IP電話網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施進(jìn)行詳細(xì)探討。本文詳細(xì)討論如何在局域網(wǎng)中設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)IP電話網(wǎng)絡(luò)，為IP電話在局域網(wǎng)中的推廣提出一種現(xiàn)實(shí)可行的方案。

二、IP電話系統(tǒng)的構(gòu)成

IP電話以IP網(wǎng)絡(luò)作為主要傳輸介質(zhì)進(jìn)行語(yǔ)音傳送。IP網(wǎng)絡(luò)使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信和數(shù)據(jù)交換。TCP/IP協(xié)議負(fù)責(zé)將要傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)分組排隊(duì)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，每個(gè)分組均包含有地址及數(shù)據(jù)重組信息，以確保數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)分組交換正確無(wú)誤。IP電話利用語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)之類的設(shè)備將電話語(yǔ)音數(shù)字化，將數(shù)據(jù)壓縮后打包成數(shù)據(jù)包，通過(guò)基于路由器/分組交換的IP（Inernet/Intranet）數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸?shù)侥康牡?，目的地收到這一串?dāng)?shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)重組、解壓縮后還原成聲音，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)兩端用戶的通話功能。

在IP電話系統(tǒng)中，有兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，一個(gè)是網(wǎng)關(guān)，另一個(gè)是網(wǎng)守。網(wǎng)關(guān)類似于普通的電腦交換機(jī)，后者的作用是將網(wǎng)絡(luò)資源輸出給多臺(tái)電腦，而前者則是用來(lái)連接電話機(jī)用的。語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)連接通信設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、傳真模擬信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。語(yǔ)音、傳真模擬訊號(hào)通過(guò)電話機(jī)、傳真機(jī)或者PBX(電話交換系統(tǒng))傳到語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，語(yǔ)音或者傳真信號(hào)經(jīng)過(guò)編碼轉(zhuǎn)化成IP數(shù)據(jù)包，通過(guò)數(shù)據(jù)專線、ATM或者ISDN等TCP/IP廣域網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)程的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)。最后遠(yuǎn)程的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)再將IP數(shù)據(jù)包反解成語(yǔ)音，傳真模擬信號(hào)后，傳至電話機(jī)、傳真機(jī)或者再由PBX送到使用者終端。

網(wǎng)守是一種軟交換設(shè)備，負(fù)責(zé)VoIP網(wǎng)路上訊號(hào)交換及控制，其功能類似傳統(tǒng)PSTN上的交換機(jī)，是VoIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分。在IP電話系統(tǒng)中，網(wǎng)守處于高層，用來(lái)管理IP電話網(wǎng)關(guān)，其功能包括RAS功能（實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證、地址解析、帶寬管理、路由管理、安全性管理、區(qū)域管理）、呼叫處理功能、用戶界面和參數(shù)設(shè)置（完成路由表、網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)表、網(wǎng)關(guān)組數(shù)據(jù)表、本網(wǎng)守?cái)?shù)據(jù)設(shè)定等數(shù)據(jù)的輸入、修改、保存和調(diào)試信息、日志信息、告警信息的管理和用戶權(quán)限管理、網(wǎng)管功能（通過(guò)運(yùn)行SNMP代理，與網(wǎng)管中心建立聯(lián)系）。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目前我校都已建立了完善的校園園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，為了充分利用好這個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源，我們希望在網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)承載更多的服務(wù)，數(shù)據(jù)、視頻和語(yǔ)音就是其中最主要的三項(xiàng)。為此我們通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中增加一些IP電話系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備來(lái)擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)與語(yǔ)音通信網(wǎng)的溶合。

（一）總體結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)校園網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了能在校園網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行IP電話系統(tǒng)的實(shí)施，我們采用客戶/服務(wù)器模式進(jìn)行分布式設(shè)計(jì)，從而最大限度的利用已有資源，實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)內(nèi)各類終端用戶之間語(yǔ)音通話服務(wù)。整個(gè)IP電話網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

（二）系統(tǒng)設(shè)備選擇

本系統(tǒng)是在現(xiàn)有的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)IP電話服務(wù)的系統(tǒng)，除了共享原來(lái)的校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備之外，為實(shí)現(xiàn)IP電話的語(yǔ)音服務(wù)功能，我們必須增加IP電話系統(tǒng)中兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備——網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)守。為此，我們采用了Cisco公司提供的Cisco CallManager系統(tǒng)，安裝在Cisco介質(zhì)集中服務(wù)器(MCS)上。Cisco CallManager是Cisco企業(yè)IP電話解決方案中基于軟件的呼叫處理組件，受Cisco AVVID(語(yǔ)音、視頻和集成數(shù)據(jù)體系架構(gòu))支持，可提供數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻服務(wù)，具有較高的系統(tǒng)可用性、負(fù)載均衡和可擴(kuò)展性。一個(gè)到配置數(shù)據(jù)庫(kù)的可Web瀏覽界面可支持遠(yuǎn)程設(shè)備和系統(tǒng)配置，配置操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)施。通過(guò)Cisco CallManager系統(tǒng)建立IP電話呼叫管理中心，允許接入路由器為本地連接的IP電話提供呼叫處理功能。Cisco CallManager既具有網(wǎng)守的所有功能，也具有網(wǎng)關(guān)的功能，為系統(tǒng)提供了一種全面的語(yǔ)音通信控制服務(wù)。

為了實(shí)現(xiàn)辦公系統(tǒng)中語(yǔ)音郵件和自動(dòng)接聽(tīng)等服務(wù)，我們采用了Cisco統(tǒng)一通信服務(wù)平臺(tái)Cisco Unity Express系統(tǒng)。通過(guò)Cisco Unity Express將通信服務(wù)與日常使用的桌面應(yīng)用相集成，提供消息發(fā)送服務(wù)(將電子郵件、語(yǔ)音留言和傳真信息發(fā)送到同一個(gè)收件箱中)和智能化的語(yǔ)音消息發(fā)送服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音郵件和自動(dòng)應(yīng)答服務(wù)，用戶可以通過(guò)電話收聽(tīng)電子郵件，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)檢查語(yǔ)音留言。

為了實(shí)現(xiàn)與公用電話交換網(wǎng)PSTN的連接，以及實(shí)現(xiàn)普通電話機(jī)與IP電話系統(tǒng)的通信，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的Cisco 2811集成多業(yè)務(wù)路由器進(jìn)行擴(kuò)展，加載語(yǔ)音模塊，配置三種Voice Interface Card，提供多種接入方式。2811路由器自本身的FastEthernet以太網(wǎng)接口連接至校園園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，擴(kuò)展語(yǔ)音模塊中的FXO接口與電信模擬中繼PBX連接，BRI接口下掛的ISDN中繼，兩者實(shí)現(xiàn)校園IP電話網(wǎng)絡(luò)與外界電信網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系，F(xiàn)XS接口直接連接普通電話，實(shí)現(xiàn)普通電話機(jī)與IP電話機(jī)的通信。

(三)系統(tǒng)實(shí)施

將Cisco CallManager系統(tǒng)、Cisco Unity Express系統(tǒng)及Cisco 2811語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)連接至數(shù)據(jù)中心的一臺(tái)交換機(jī)上，IP地址分別為10.1.1.2（CallManager）和10.1.1.4（Unity Express）。Cisco 2811語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)通過(guò)FXO接口連接到電信公網(wǎng)PSTN網(wǎng)絡(luò)中。系統(tǒng)中配備一系列IP電話或普通電話，IP電話可直接接到網(wǎng)絡(luò)各類交換機(jī)上，或與電腦和視頻套件配合使用，構(gòu)成IP可視電話系統(tǒng)，普通電話連接至2811語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)的FXS接口模塊。移動(dòng)用戶(無(wú)線IP電話、安裝了IP電話軟件的筆記本)利用網(wǎng)絡(luò)中原有的無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)(AP)直接接入。辦公電腦通過(guò)安裝IP電話軟件實(shí)現(xiàn)的軟電話系統(tǒng)直接通過(guò)原有網(wǎng)絡(luò)連接直接進(jìn)入IP電話系統(tǒng)。以上實(shí)施方案充分利用學(xué)校已有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，保護(hù)了已有投資，節(jié)省了大量建網(wǎng)成本。

(四)系統(tǒng)配置

所有設(shè)備連接完成后，接下來(lái)便是為各類IP電話分配電話號(hào)碼，并將其添加到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。本系統(tǒng)中我們采用如下的電話編號(hào)規(guī)則：根據(jù)電話終端的不同，對(duì)電話號(hào)碼進(jìn)行分類，將其分為五類：第一類是先進(jìn)的有線IP電話機(jī)，我們采用了Cisco 7960和7970兩系列有線IP電話，此類電話號(hào)碼設(shè)以2開(kāi)頭，如2001；第二類是先進(jìn)的無(wú)線IP電話機(jī)，我們采用了Cisco 7920系列，此類電話號(hào)碼均以79開(kāi)頭，如7911；第三類是IP視頻電話系統(tǒng)，采用了Cisco 7960和7970兩類有線IP電話，外加視頻套件并與辦公電腦相連構(gòu)成視頻電話系統(tǒng)，此類電話號(hào)碼均以4開(kāi)頭，如4001；第四類為軟電話終端，通過(guò)安裝電話軟件系統(tǒng)，使電腦具有IP電話功能，此類電話中桌面終端號(hào)碼以1開(kāi)頭，筆記本及PDA終端號(hào)碼以3開(kāi)頭，如1000和3008；第五類為普通電話終端，其電話號(hào)碼以9開(kāi)頭，如9001。網(wǎng)內(nèi)所有電話號(hào)碼均為4位。外線電話撥打時(shí)在電話號(hào)碼前面加一個(gè)0。

CallManager具有路由管理功能，它把各地區(qū)電話號(hào)映射與各設(shè)備的MAC地址相聯(lián)系，信息存放在一個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)中。用戶撥打IP電話時(shí)，呼叫被發(fā)送到CallManager進(jìn)行解析，CallManager電話網(wǎng)關(guān)根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)資料中的電話區(qū)號(hào)，確定相應(yīng)網(wǎng)關(guān)的IP地址，并將IP地址加入IP數(shù)據(jù)包中，同時(shí)選擇最佳路由，把IP數(shù)據(jù)包經(jīng)網(wǎng)絡(luò)送達(dá)目的IP電話網(wǎng)關(guān)。對(duì)于因特網(wǎng)未延伸到或暫時(shí)未設(shè)立網(wǎng)關(guān)的地區(qū)，可設(shè)置路由，由語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)通過(guò)FXO接口轉(zhuǎn)接出局。CallManager管理工具為網(wǎng)絡(luò)中各類IP電話（包括所有有線IP電話、無(wú)線IP電話和軟電話）的電話號(hào)碼的分配提供了一種基于Web瀏覽界面配置方式，建立電話號(hào)碼與各設(shè)備的MAC地址的映射，并將其添加到自己的設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)電話撥號(hào)的尋址。通過(guò)“Add a New Phone”頁(yè)面可逐一添加所有IP電話設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有IP電話的訪問(wèn)控制，如圖2所示。

為了實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)中IP電話與外部電信網(wǎng)絡(luò)的互通，對(duì)2811語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)語(yǔ)音模塊中Voice Interface Card做如下設(shè)置：

dial-peer voice 9001 pots//定義撥號(hào)對(duì)等體到語(yǔ)音物理端口

destination-pattern 9001 //分配電話號(hào)碼

port 0/0/0 //定義語(yǔ)音端口，此處為FXS端口，接普通電話

dial-peer voice 1000 voip //定義撥號(hào)對(duì)等體到語(yǔ)音 destination-pattern [1-8]...//為撥號(hào)對(duì)等體分配電話號(hào)碼，

//號(hào)碼以1到8的數(shù)字開(kāi)頭，其中“.”為通配符 session target ipv4:10.1.1.2//定義VoIP路由，為對(duì)端的IP地址 //呼叫將轉(zhuǎn)移到CallManager服務(wù)器上

req-qos guaranteed-delay//語(yǔ)音數(shù)據(jù)流RVSP的保證，

//其中g(shù)uaranteed-dealy用于保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)

ip precedence 5//IP優(yōu)先級(jí)，5為關(guān)鍵

dial-peer voice 9 pots//定義撥號(hào)對(duì)等體到語(yǔ)音物理端口

destination-pattern 0T//定義電話話碼以0開(kāi)頭，其中“T”為通配符

port 0/1/0 //定義語(yǔ)音端口，此處為FXO端口

forward-digits all //取消截號(hào)發(fā)送

supported-language ZH //配置支持語(yǔ)言類型

四、系統(tǒng)的通話方式

通話該IP電話網(wǎng)絡(luò)，我們提供了三種IP電話通話方式：

1、電話到電話方式

這種方式要求通話雙方都擁有電話機(jī)，可以是IP電話機(jī)，也可以是普通電話機(jī)，如2001呼叫2101，或2101呼叫9001。IP電話可與電腦及相應(yīng)視頻套件構(gòu)成IP視頻電話系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻通話，如4001呼叫4101

2、PC 到PC（電腦到電腦）方式

這種方式要求通話雙方都有上網(wǎng)的電腦并裝有相應(yīng)的電話客戶端軟件。此方法適用于所有接入校園網(wǎng)的用戶，用戶只需運(yùn)行該軟件，能過(guò)耳麥便能進(jìn)行呼叫和接聽(tīng)電話。如1000呼叫1001或3008呼叫3208

3、PC到電話方式

這種方式適合于呼叫一方擁有電話機(jī)而另一方?jīng)]有電話機(jī)但有接入網(wǎng)絡(luò)的電腦，并運(yùn)行IP電話客戶端軟件，處于待機(jī)狀態(tài)。此時(shí)任一方通過(guò)撥打?qū)Ψ降木W(wǎng)絡(luò)IP電話號(hào)碼進(jìn)行呼叫，另一方摘機(jī)或在電腦上點(diǎn)擊連接，便可接聽(tīng)電話。如1101呼叫9002或7910呼叫1000。

4、網(wǎng)內(nèi)、網(wǎng)外的互通

網(wǎng)內(nèi)電話可通過(guò)在號(hào)碼前加拔一個(gè)0字呼叫外網(wǎng)的電話，網(wǎng)外電話通過(guò)拔打?qū)W?？倷C(jī)然后加拔分機(jī)號(hào)可呼叫網(wǎng)內(nèi)電話。如網(wǎng)內(nèi)2001通過(guò)0013979179988呼叫13979179988手機(jī)用戶，13979179988通過(guò)07913891951-2001呼叫2001用戶。

五、結(jié)束語(yǔ)

IP電話作為一種基于Internet的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)，受到了人們的廣泛關(guān)注，各單位先進(jìn)完善的局域網(wǎng)設(shè)施為這項(xiàng)應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間，通過(guò)添加相應(yīng)的電信設(shè)備，對(duì)局域網(wǎng)改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與語(yǔ)音電話網(wǎng)絡(luò)的溶合，可充分發(fā)揮局域網(wǎng)的應(yīng)用能力，不僅可以提高局域網(wǎng)的利用率，而且還可為企事業(yè)單位節(jié)約不少運(yùn)營(yíng)成本，是值得推廣的一項(xiàng)新技術(shù)。

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