1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 1企业语音企业语音IP PBX基础知识培训教材HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 2目 录1 1、IP PBXIP PBX基本概念和发展趋势基本概念和发展趋势2 2、语音通信基础概念、语音通信基础概念3 3、VoIP VoIP 概述概述4 4、VoIPVoIP关键技术关键技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 3PBX和IP PBXl什么是PBX？PB
2、X(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。l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
3、通信成本（省时、节费）。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 4三种类型PBX概述l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。l纯IP PBX指呼叫服务器，媒体网关，信令网关，中继网关
4、，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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 5三种类型PBX概述l混合型IP PBX与纯IP PBX
5、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。l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
6、。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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 6呼叫控制呼叫控制VoIP VoIP 应用应用PBX市场趋势企业语音用户线出货量（百万）纯 IP PBX用户接入用户接入PSTN PSTN 接入接入传统PBX混合 IP PBXHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 7IP PBX与TDM PBX相比
7、的优点l安装和配置较专用电话系统简单许多 l由于其使用基于网络的配置界面，因此管理起来十分方便 l不需另外铺设电话线 l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！l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 l由于利用了因特网，可以大幅度降低成本 lSIP标准省却了昂贵的专用电话 l可以扩缩规模基于软件license的扩容 l可以更好地报告 l可以更好地了解系统状态和来往电话HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 8统一通
8、信l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、呼叫中心呼叫中心、即时通即时通信信等众多应用服务。而在融合通信融合通信中，网络电话(VoIP)是其中的重点。l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
9、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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 9信息与通信技术的演进VoIPIP 融合融合统一通信统一通信融合的网络融合的网络Voiceover IPVideoover IPDataover IP融合的通信融合的通信ConvergedBusiness Process降低建设与运营成本降低建设与运营成本提升沟通效率提升沟通效率VoIP邮件手机消息即时消息融合的业务流程融合的业务流程提高生产力与竞争力提高生产
10、力与竞争力状态感知移动办公联络中心协同工作Faxover IPHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential 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 ResearchTCO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HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 11目 录1 1、PBXPBX基本概念基本概念2 2、语音通信基础概念、语音通信基础概念3 3、V
11、oIP VoIP 概述概述4 4、VoIPVoIP关键技术关键技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 12接口l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。lFXS接口用来连接模拟电话机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。lFXO接口用来连接如电信原有的电话线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
12、接口相对应，一个FXO接口的另一端一定是FXS接口，反之亦然。lE1接口接口欧洲的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，所以一对一对E1支持支持30路话音路话音。lIP以太网接口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
13、口（速率为1000Mbps）。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 13信令和协议l信令：p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。p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。l协议：p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。p语音通信系统中，E1链路上常用的协议有PRI、R2
14、（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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 14线缆接口lRJ11接口接口：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。lRJ45接口接口：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。lE1所使用的线缆类型有：pBNC 75同轴电缆同轴电
15、缆pSMB 75同轴电缆同轴电缆pRJ45 120双绞线电缆双绞线电缆pDB25接口：接口：HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 15目 录1 1、PBXPBX基本概念基本概念2 2、语音通信基础概念、语音通信基础概念3 3、VoIP VoIP 概述概述4 4、VoIPVoIP关键技术关键技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 16概述l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
16、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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 17VoIP发展历程l技术突破期（19951996）：PC-PC，Internet Phone、Net
17、Meeting、Net2Phonel发展期（19961999）：1997：PC-Phone，开始出现各类网关产品1998：Phone-Phone，出现专用IP网l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HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 18VoIP与传统电话的比较VoIP传统电话承载网络承载网络IP网PSTN交换方式交换方式分组交换电路交换网络利用率网络利用率高低语音质量语音质量低高费用费用低高提供得功能提供得功能多少组网方式组网方式灵活不灵活HUAWEI TECHNOLOGIES C
18、O.,LTD.Huawei Confidential Page 19VoIP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：HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 20推动VoIP发展的动力DSP VoIP的关键部件是DSP：lDSP(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。l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。
19、lD 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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 21目 录1 1、PBXPBX基本概念基本概念2 2、语音通信基础概念、语音通信基础概念3 3、VoIP VoIP 概述概述4 4、VoIPVoIP关键技术关键技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 22VoIP技术VoIP关键技术l信令技术l语音压缩编码技术l动态语音检测l舒适噪音生成l回声抵消技术l话音
20、实时传输lQoSHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 23IP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.323SIPMGCPH.248HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei
21、Confidential Page 24IP分组信令H.323l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。l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。l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。l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。会议终端会议终端 可视电话可视电话 PC电话电话 机顶盒机顶盒EPhoneGKHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 25IP分组信
22、令SIPl p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。p 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。p 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。p 注册服务器(Registar)：接收用户端的注册请求，完成用
23、户地址的注册HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 26IP分组信令MGCP&H.248lMGCPMGCPp最简版本的媒体网关控制协议p不支持视频和数据业务p适合应用于提供简单语音功能的初级运营商NGN网络。p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。lH.248H.248pMGCP协议升级版本p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。p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。l两者的区别：两者的区别：MGCP与H.248
24、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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 27H.323和SIP协议的比较lH.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。lH.323中定义了专门的协议用于补充业务
25、，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。l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 。lH.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
26、议并不是很成熟。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 28VoIP关键技术-(语音压缩编解码)l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.729:8k 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；l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
27、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HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 29VoIP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
28、624/0.0295200bps对于G.729，8kbps，20ms打包：带宽8k624/0.0239200bps对于G.723.1，5.3KBps，30ms打包：带宽5.3k 624/0.0326100bps对于G.723.1，6.3KBps，30ms打包：带宽6.3k 624/0.0327100bpsHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 30VoIP关键技术-(VAD)动态语音检测动态语音检测(Voice Activity DetectionVoice Activity Detection ,VAD),VAD)经研究发现，
29、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
30、 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）。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 31VoIP关键技术-(CNGCNG)舒适噪音生成舒适噪音生成(Comfort Noise GenerComfort Noise Gener,CNG),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
31、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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 32VoIP关键技术-(EC)回声抵消技术回声抵消技术(Echo Cancel，EC)EC)回声有两种：声学回声和线路回声。l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。l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
32、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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 33VoIP关键技术-(RTP/RTCP)实时传输协议实时传输协议(Real-time Transport ProtocolReal-time Transport Protocol,RTP),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
33、，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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Confidential Page 34VoIP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
34、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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Huawei Co
35、nfidential Page 35VoIP关键技术-(QoS)服务质量服务质量(Quality of Service,QoS)(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Thank YouThank You演讲完毕，谢谢观看！
