通信工程师考试IP电话的系统组成

4.7.1 IP电话

IP电话是利用Internet作为传输介质实现计算机与计算机、普通电话与普通电话、计算机与普通电话之间进行语音通信的技术。IP电话的实现原理是先将公共电话网（PublicSwitchedTelephoneNetwork,PSTN）传来的电话语音转换为数字信号，经过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按TCP/IP标准进行打包，通过TCP/IP网络（包括Internet、Intranet、ATM、巾贞中继等）和其他种类的数据包（数据、E-mail、视像、图片等）一同传送，在接收端经过重组把这些语音数据包串起来、解压、解码，转换为正常的实时语音，通过PSTN送到最终接收方。

　　1.IP电话的系统组成

IP电话系统由终端设备（TE）、网关（Gateway）、多点控制单元（MCU）和网闸（Gatekeeper）

　　4个基本组件组成。

（1）终端设备是指IP电话的客户终端，可以是软件（如Microsoft的Netmeeting）或硬件（如电话机），它们直接连接在IP网上进行实时语音和多媒体通信。

（2）网关是一台专门运行编码软件用于控制语音呼叫的打包、压缩和解压缩的机器。它具备与PSTN或者PBX相连的电路接口，以及配有与LAN相连的网络接口卡。此外还有专门的软件负责进程管理，网关与网关、网关与网守之间的通信。

网关通过模拟一个典型的电话网来欺骗PBX.当用户拨完号码开始呼叫时，信号被送到PBX,然后PBX将开始信息送到本地网关。之后，本地网关查表得到远端网关的IP地it,两个网关建立一个连接，而接收端的网关请求当地的PBX来完成这个呼叫，然后电话振铃，受话方摘机。随着电话接通，开始发话的网关将来话流量送入编码系统编码，之后将这些包通过Intranet或者Internet发送到接收的网关。

接收的网关执行逆向的过程，重新排列并解压、封包，再将们传送到接收者那里。它完成实时语音压缩，将64kbit/s的语音信号压缩成低码率语音信号；网关具有路由管理功能，完成寻址和呼叫控制。它把各地区电话区号映射为相应的地区网关IP地址，这些信息存放在一个数据库中，数据接续处理软件将完成呼叫处理、数字语音打包、路由管理等功能。在用户拨打长途电话时，网关根据电话区号数据库资料，确定相应网关的IP地址，并将此IP地址加入IP数据包中，同时选择最佳路由，减少传输时延，IP数据包经Internet到达目的地的网关。在一些Internet尚未延伸到或暂时未设立网关的地区，可设置路由，由最近的网关通过长途电话网转接，实现通信业务。

因此，网关是通过IP网络提供电话到电话、PC到电话的语音通信核心与关键设备，是IP网络与PSTN/ISDN/PBX网络之间的接口设备。

决定IP电话质量的主要因素是时延和语音质量。，时延指传输延时，它影响电话交谈的节奏，并且较长的时延会产生很强的回波，使网关回波消除电路的功能复杂化。目前，IP长途电话时延为235ms.但随着Internet数据信道的改善，IP电话数据包的传送延时和缓存延时将逐渐减少，将来总时延会减小到100ms左右。一般情况下，用户可接受的时延为250ms.语音质量指接收端合成语音的可懂度、自然度和清晰度，它反映了语音数据包所包括的内容，以及语音受干扰的程度。语音质量受两个因素的影响：釆用低比特率语音编码器和语音分组丢失，造成的语音质量失真；长时延产生的会话动态损伤。随语音压缩编码处理技术的发展和光纤数字通信技术的大量应用，语音质量将得到极大改善。此外，由于Internet传输信道不能保证传输质量，通常在语音质量和时延之间有一个折中。为提高语音质量，可适当增加时延来等待网络中慢的数据包，但较大的时延又会给用户造成不便。

需要说明的是，IP电话采用的是分组交换方式，因此，它不可能提供像线路交换（PSTN）那样真正意义上的实时通信，它的实时性是相对的。也就是说，IP电话在本质上不是实时通,信。IP网关提供了一种可伸展的、灵活且可靠的方法来解决电话网与IP网之间的互联。IP网关以8kbit/s的带宽将语音转换成数字信号，但是IP网络的幵销通常会将带宽占用增加到17.5kbit/So现在已有一种静音抑制技术保障了只在通话双方讲话时才占用带宽。在安静的时

候，语音的带宽自动释放出来供其他数据传输使用，这种技术在典型情况下可将带宽的占用降低到7kbit/s.一个性能优良的网关还应具备前向纠错功能，以较高限度地减少数据包的损失，同时它还使用高速缓存技术来减少IP网络的延迟。

（3）MCU使IP电话在IP网络中可实现多点通信，支持如网络会议的多点应用。

（4）网守又称网络管理者，负责用户的注册和管理。其完成的功能包括：地址映射，将电话网的E.164地址映射成相应网关的IP地址；呼叫验证和管理，对接入用户的身份进行认证，防止非法用户接入；呼叫记录，使运营商有详细的数据进行收费；区域管理，多个网关可由一个网闸来管理。

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