Haion VoIP技术白皮书_企业_voip

Haion VoIP技术白皮书

2003/05/14

一、序言

　　对于许多大中型企业、外资企业来说，每月都会产生巨额的国际、国内长话通信费用。虽然企业可通过使用IP电话等方式节约话费，但其冗长拨号和身份及密码验证将给我们的工作带来不便，当线路忙无法接通时，重拨显然非常麻烦，且总的话费成本依然巨大，不能从根本上解决巨额话费的问题。而Haion系列VOIP语音网关（Gateway）彻底解决了上述问题，从根本上消除了长话通信费用，且提供多种型号产品，供用户根据自己需要选择，可以不断扩展IP语音端口， "边发展边升级" ，经济灵活。

　　VOIP全称：Voice Over Internet Protocol，Internet电话技术是目前Internet应用领域的一个热门话题。它实现了语音在Internet上的实时传送。其基本原理是：通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然后把这些语音数据按TCP／IP标准进行打包，经过IP网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音的目的。IP电话的核心与关键设备是IP网关，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，以减少传输时延，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。

VOIP主要优点：

（1）、消除长途话费。企业成功使用VOIP语音网关之后，能够完全消除公司各分部之间高昂的跨国，跨区长途话费。新一代VOIP的外线打出功能还将覆盖面由公司内部各点之间扩大到城市与城市，国家与国家之间。
（2）、清晰、稳定、低延时的话音质量。
（3）、先进的拨号规划。先进的拨号规划和地址对应功能，令其轻而易举的连接到PBX交换机上，灵活且多样化的拨号通达各个目的地。
（4）、节省带宽资源。电路交换电话消耗的带宽为64kbit/s，而IP电话只需8-10kbit/s，从而节省了带宽，降低了成本。
（5）、便于集成智能。VOIP电话网集成了计算机网的智能模块，可以灵活地控制信令和连接，有利于各种增值业务的开发。
（6）、开放的体系结构。IP电话的协议体系是开放式的，有利于各个厂商产品的标准化和之间的互相连通。
（7）、多媒体业务的集成。IP电话网络同时支持语音、数据、图象的传输，为将来全面提供多媒体业务打下了基础。

二、Haion产品系列及主要技术优势

Haion产品型号、功能一览表：

型号	描述
HGW－902	1Phone+1Line，1Ethernet
HGW－902S	2Phone，1Ethernet
HGW－904	1Phone+3Line，1Ethernet
HGW－904S	4Phone，1Ethernet
HGK－104	1Phone+3Line，1Ethernet，Embedded Gatekeeper
HSP－2224	2Phone+2Line，4LAN+1WAN，Bandwidth Manager，NAT，H.323NAT
HSP－2000	Main Chassis，1LAN+1WAN，4 voice module slots，Up to 16 voice channels per chassis，Bandwidth Manager，Stackable，Embedded Gatekeeper
HM－400	4Line voice module for HSP－2000
HM－400S	4Phone voice module for HSP－2000
HM－422	2Phone+2Line voice module "Life-line" ready

aionVOIP产品技术特点与主要功能：

　　HaionVOIP是集成了VOIP网关、带宽管理、流量控制、包封装等功能于一身的产品。HaionVOIP支持所有一般VOIP网关功能。它可以象PBX一样完成现有电话交换、设置功能，同时，不需要改变任何操作达到节省电话开支的目的。它还支持带宽和流量管理功能来管理和控制昂贵的Internet带宽资源。HaionVOIP另一个特殊的应用是可以动态的分配、有效的管理Internet带宽，以保证一些重要的服务和用户拥有最大的带宽，它极大的提高了网络的利用率。

HaionVOIP产品主要性能、特点：

·高品质语音及传真

H．323 V2完全相容

支持QoS（服务品质保证）

·语音及传真恢复技术

在包丢失率达到20％的情况下仍可提供良好的传真效果

·专利ToneFlash技术

自动学习Line端口与电话交换机之间的断线状态

·高效能

采用最佳的数码讯号处理器及实时系统设计

·支持PPPoE & DHCP动态IP
·Web，Telnet & Console管理

·OS操作系统可更新升级

HaionVOIP产品技术优势：

1、采用了QoS优先通信保障技术大大提高带宽利用率，防止语音的劣化。
2、可堆叠的模块化技术，让用户可以根据目前的实际需求及未来发展选择适合目前情况并能不断扩充的解决方案。
3、IP共享技术（IP sharing），目前市面上绝大多数产品只能提供单独的电话通信功能，而不能通过语音网关实现上网。Haion HSP型号提供IP共享功能，让用户仅仅通过Haion语音网关就可以实现打电话与上网两不误。
4、 Bandwidth Management功能和CDR（call detailed records）功能可以非常有效的管理Internet带宽资源和通话记录。
5、嵌入式的Gatekeeper功能（HGK-104、HSP-2000）可以减少用户设备投资，更方便管理。
6、支持多种广域网络接入方式，支持动态IP地址解析，即可以支持ISDN、ADSL、DDN、宽频网、有线电视网等各种接入方式。
7、提供Phone、Line两种接口，灵活，真正适应中国及国际市场。
8、方便灵活的快捷方式设置及号码资源分配方式，同各种PBX连接时非常实用。
易于加密，安全性好，保密性强。
9、可支持多种电话机接入方式：电话机接入PBX方式、电话机直接接入方式，满足实际应用中的连接。

三应用方案

　　为了构造企业内部IP电话系统，我们提出了以下解决方案，利用我司的IP电话语音网关产品，将总部和分部的任何一个办公室的电话，通过vpn虚拟专网和DDN专线连接在一起构成一个大的虚拟PBX，使所有人都能利用IP电话处理相关业务，充分利用有限的IP电话中继资源，使用免费电话和实现语音加密，构造真正的内部数据处理和语音加密的系统。

　　以下以某企业为例，说明企业内部IP电话系统的解决方案。

1、设计目标及基本要求
① 、设计目标：
利用企业已有网络（或新建网），接入Haion语音网关系列设备，将总部和分部之间的业务网提升为一个数据话音综合网，使总部和分部之间构成一个企业内部的电话网。免去企业内部的长话和市话费用，更使企业内部业务管理、办公自动化提升到一个更高的水平。

② 、基本要求：
⑴、所建的扩展系统目前是最先进的，且要保持五年以上的可用性。
⑵、企业内部各部门之间的通信，保证业务数据第一，数据通道畅通，业务数据安全可靠，同时话音质量要高。
⑶、尽量利用原有设备，节省投资。
⑷、要保证系统将来的可扩展性。
⑸、保证内部电话使用的方便性，电话号码的一致性。

2、方案选择
① 、网络选择：
根据各企业的具体情况和业务需求，选择DDN、vpn虚拟专网作为语音提升的主网，利用专网将总部和分部之间的数据和话音进行综合通信。用DDN、vpn虚拟专网继组成数据、话音综合网已是目前全球企业网络的首选。

② 、设备选择：
为了保护用户的初期投资，保持系统的高性能，满足将来扩充的需要。采用HSP-2000语音网关作为总部的语音网关设备，分部采用HGW-904和HGW-902S语音网关设备。总部的HSP-2000语音网关设备可以增加相应的模块或进行堆叠，利于将来扩大语音网关的功能，以满足更高的需求。

③ 、拓扑结构及通信方式：
利用企业原有的业务数据网，采用以总部为话音接入中心的集中处理模式，二级架构，呈树形结构。总部办公室的电话通过语音网关设备，由DDN或vpn虚拟专网、路由器接入数据网。如果为总部的电话则由总部的语音网关设备进入总部的话机，如果为分部的电话，则进入分部话机。从而实现了整个企业内部的电话网通道。

四、方案说明

1、企业数据语音综合网络结构。

　　总部采用可堆叠的HSP-2000，通过IP网络（互联网）同各中心或分支机构的相连，利用PBX（小型电话交换总机）的交换能力将话音自动转到HSP-2000上，通过数据专线、VPN或Internet传输。可以在HSP-2000上进行流量控制（Bandwidth Management）的设置，把最大的带宽给最主要的服务和用户；用户在使用时只需在分机上先拨IP电话设定号，通过HSP-2000的嵌入式的Gatekeeper进行号码转换，便可直接拨打IP电话；用CDR（Call Detailed Records）的功能可以将所有通话记录到CDR Server方便管理。从而节约大量的长途话费。有两种情况（具体方案的示意图如下所示）：

2、网络拓补说明

　　公司已建有Internet或VPN企业数据网络,对于这种情况，安装VOIP设备十分简单，也非常容易理解。总公司如话务量很大时，可选一台或多台HSP-2000做堆叠，使用IP sharing功能，以节省公有（global）IP地址。一般的分公司可选择1台HGW-902或HGW-904做语音网关。各个点配置的IP接入网关都可与各种类型的用户交换机，集团电话相连接。移动用户也可通过本地的VOIP网关拨打长途电话。没有专用网络，采用ADSL上网的企业也可应用Internet建立自己的IP电话网络。由于ADSL拨号上网一般不能分配到固定的IP地址，IP语音网关连接在局域网上，配置的是局域网内部IP地址，所以每次上网后不能自动获取对方的IP地址，导致不能通信。HSP-2000采用独有的嵌入式Gatekeeper技术和设计，支持PPPoE & DHCP 动态的IP，完全解决了上述问题，满足了ADSL用户VOIP的需求。

　　从交换机到HGW-904的接口，既可以用分机端口，也可用外线端口。

（1）当用分机端口（Line）时，呼叫对方先拨打该分机号码，HGW-904会

　　自动应答并提供拨号音；再拨对方网关号码。如果对方也是Line接口，就直接
拨分机号或外线号加#号；如果对方是Phone端口，接交换机的外线，则拨该Phone端口号。

（2）当用外线口（Phone）时，呼出的方法改为拨端口号，然后跟前一种情况一样。

3、网络结构中电话的使用说明

(1)、总部
总部分机→分部A所在地的公网
201→公网电话号码：提话机→拨9→拨300→拨公网电话号码→通话
总部分机→分部B的分机
201→401：提话机→拨9→拨401 →通话
总部分机→分部B所在地的公网
201→公网电话号码：提话机→拨9→拨400→拨公网电话号码→通话
公网电话→总部
公网电话→2222222：按照以上拨号方式可以进入整个公司电话网

(2)、分部A
分部A分机→分部A所在地的公网
301→公网电话号码：提话机→拨300→拨公网号码→通话
分部A分机→总部分机
301→201：提话机→拨201 →通话
分部A分机→总部所在地的公网
301→公网电话号码：提话机→拨200→拨公网电话号码→通话
分部A分机→分部B的分机
301→401：提话机→拨401 →通话
分部A分机→分部B所在地的公网
301→公网电话号码：提话机→拨400→拨公网电话号码→通话
公网电话→分部A
公网电话→6666666：按照以上拨号方式可以进入整个公司电话网

(3)、分部B
分部B分机→分部B所在地的公网
401→公网电话号码：提话机→拨0→拨公网号码→通话
分部B分机→总部分机
401→201：提话机→拨9→拨201 →通话
分部B分机→总部所在地的公网
401→公网电话号码：提话机→拨9→拨200→拨公网电话号码→通话
分部B分机→分部A的分机
401→301：提话机→拨9→拨301 →通话
分部B分机→分部A所在地的公网
401→公网电话号码：提话机→拨9→拨300→拨公网电话号码→通话
公网电话→分部B
公网电话→8888888：按照以上拨号方式可以进入整个公司电话网

　　以上拨号方式,因为Haion语音网关和PBX是用模拟中继线相接，要二次拨号。
　　如果用E1(或EM)方式接口，或者整个公司全部用Haion语音网关取代PBX，可以作到等位一次拨号。

4、无线网络中的VOIP应用方案
　　在某些地区，因为条件限制或架设线路很困难时，可以采用无线方式下的VOIP应用方案。如下图所示：

　　A网与B网分别为两个局域网，通过两台WavePoint II无线网桥将两个局域网连在一起，网桥上的RJ45口或BNC细缆接口与局域网相连。每台网桥上插有一块WaveLAN无线PC卡，PC卡的射频输出端口，通过馈线接到天线，通过PC卡来完成无线链路的连通。无线网桥连接完成后的效果类似HUB级连。IP语音网关-HGW-904的局域网接口(RJ45)连接到局域网的HUB上，根据用户实际的话务量，选用Line端口接入用户电话交换机(PBX)，PBX接普通电话机和传真机，并连接至电话公网(PSTN)。其中所需设备：HGW-904 IP语音网关2台；PBX或电话机的配置可根据用户实际需求；无线网桥2台；无线网卡2块；天线两套；馈线若干。此方案亦可应用于两个需要连接的局域网之间有障碍物遮挡而不可视的情况。此时只需在水平或垂直方向寻找一个能同时看到A与B的位置，并在此位置加入中继网桥，即可实现A网与B网的连接。实际应用中，设置各异地IP语音网关的对应代码，在PBX上设定代表拨打IP电话的数字，代表PSTN外线电话的数字。此无线组网方式其实就是已有企业网的方式，可以完美解决特定地区布线的困难。特别是广东地区，工厂特别多，发展也特别快。有非常多的客户可以用这种方式来满足数据传输及VOIP的需求。

五、方案的主要特点

1、 IP电话的使用范围扩大到几乎任何一部电话。
2、电话号码的一致性，方便了用户的使用。
3、勿需二次或多次拨号，提起话机可直接拨入最终通话终端号码。
4、可以实现等位拨号、热线电话、分组拨号等。
5、内部通话功能，业务传达更加畅通。内部电话拨打无需费用，控制外线方便，节省话费。
6、Haion 语音网关自带交换功能，可以兼具小交换机的功能。
7、增加了办公室自动化的功能，加强了企业内部电话管理。
8、勿需更新原有的路由器设备，任何型号、任何厂家的路由器设备都可以使用。

六、方案实施后的受益和效益分析

1、受益
①、确保总部和分部之间的数据通信及电话的保密性，将单一的数据业务网提升为语音数据综合网。
②、从大趋势方面讲，IP电话是发展的潮流。
③、内部通话功能，确保企业内部之间的日常联系、业务传达更加畅通。企业内部电话相互拨打无需另外费用，拨打外线也可方便的控制，可为企业节省可观的通话费用。
④、增加了办公室自动化的功能，加强了企业内部电话管理。

2、效益分析
　　以下我们以某企业为例，用具体数据来分析，构建内部IP语音系统后的效益情况。此企业包括一个总部和2个分部。

A：电话资费表

国际长话	港澳台长话	国内长话
0.80元/6秒	0.20元/6秒	0.07元/6秒
国际IP	港澳台IP	国内IP
2.40－4.60元/分钟	1.50元/分钟	0.30元/分钟

B：DDN专线资费表
单位：元/月

营业区内营业区间国内长途港澳台其他
64K 1500.00 2000.00 3500.00 5200.00 26000.00
128K 2000.00 2500.00 5000.00 6800.00 34000.00
256K 2500.00 3200.00 5500.00 7800.00 39000.00
384K 3200.00 4000.00 6200.00 9800.00 49000.00
512K 3800.00 5200.00 7000.00 11400.00 57000.00

C：投资回报及经济效益的计算方式

N：需要安装的语音网关数量（进行电话网络通讯的地点数）。
P：每台语音网关设备的价格。
T：所有点之间每月平均长途通话费用。
B：投资回收时间=N*P÷T(月数)。

D：案例说明
分部和总部之间的话费每月：10000.00元
3台网关设备（及附件）的价格为：
15000.00（总部）+8800.00（分部1）+5800(分部2)=29,600.00
用公式计算，设备投资÷节省电话费用=回报期（月），则回报期为：
29,600.00÷10000.00≈2.96月
总之，该系统的实施，将会为企业管理现代化及综合效益的取得奠定基础。

七企业IP语音网关网络的结构和技术实施

1 企业IP网络的结构

　　传统的企业，语音与数据是分别在独立的网上传送的，语音通过PBX交换，数据在通过广域网互连的LAN上传送，IP语音网关解决PBX与IP网络的互通，其功能如下：

1)查询：当发端IP网关通过IP网络进行电话通信时，需要将被叫号换成对方IP语音网关的IP地址。查询有两种方式，一种是通过本地网关，另一种是通过集中式号码簿服务器。前者的查询速度比后者要快。集中服务方式还存在单点瘫痪的风险，一旦主服务器不能被访问或出错，查询服务就无法进行。在本地网关查询方式，中央管理服务器需要将查询信息的更新情况下载到本地网关。一旦本地网关查询失败，立即主动向主服务器申请更新其查询表。由于企业IP网与Internet有差异，承载IP电话业务所采用的地址映射实现方式也有一定的差异：

　　对于企业网，在本地网关实现地址解析也许更为合适，因为企业网地址解析工作量不大，不会对网关增加巨大的负荷，节约了查询时间。而在Voice over Internet中，地址解析功能由Gatekeeper来完成，采用集中方式。

2)连接建立发端网关到收端网关的连接，交换呼叫建立及兼容信息，进行参数的协商及安全性的确认。

3)数模转换与信号压缩网关将从PSTN（公用交换电话网）进来的模拟电话信号转换成数字信号（通常采用64Kbps的PCM编码方式），如果模拟信号是语音信号，则通常采用DSP技术进行压缩，然后再打成IP包。

4)解调某些网关仅能处理单一的语音或传真信号，但不能同时处理两者。有些复杂的网关设备可以自动判断究竟是语音还是传真信号，根据不同信号采取不同的处理方法。对于传真信号，由于经过传统传真机之后己调制成模拟信号，如果用传统PSTN的方法将它作为话带数据传送，适用于压缩语音的数字信道并不能透明地传送话带数据。有效的方法是将模拟传真信号解调，还原为数字信号，然后使用UDP／IP或TCP／IP传送。对于实时传真业务，UDP因其快速特性而较为合适；对于存储、转发传真，TCP／IP因其可靠性而较为合适。

5）解压及重调制接收端网关完成与发端网关相反的功能。对于语音信号而言，将完成解压功能；对于传真信号而言，将完成重新调制以还原为模拟信号并送入传统传真机。

　　Haion语音网关产品的企业网IP电话编号与呼叫的优越性在于保护了现有传统设备如电话机、传真机、PBX、KTS（键控电话系统）等的投资，建立了这些传统设备与IP网之间的桥梁。

2、企业IP网络的技术实施

　　企业网电话编号方案可分为两级，即网关号与本地电话号。网关号最好易于记忆，如可用网关所在地的长途区号。约定PBX的电话用户拨9接入PSTN，拨6接入IP网关。

(1)从PBX用户到PBX用户,主叫用户摘机，听到拨号音后拨6接入IP网关，听到网关送出的2次拨号音后，继续拨被叫网关号及被叫用户的PBX分机号。当本地网关接收到被叫网关号后，进行查询，将被叫网关号映射为IP地址，并与被叫网关建立UDP／IP或TCP／IP会话。一旦这两个网关建立了连接，VOIP呼叫就穿过了WAN。发端网关将被叫分机号传给被叫网关，后者再传给被叫PBX，如被叫用户闲则被叫PBX向被叫用户振铃，向主叫用户送回铃音。如果被叫用户忙，则送忙音。一旦被叫用户摘机，双方网关就采用UDP／IP进行语音或实时传真通信。如果双方网关不能建立连接，或者PBX与网关之间无空闲链路，或网关与WAN之间无法建立链路，或被叫网关无应答，则主叫会听到系统忙音。

(2)专线用户在IP电话网关上可直接接一部专线电话，主叫方摘机时就直接听到网关送来的拨号音，之后的过程与（1）类似。被叫方：主叫无需拨任何被叫分机号，直接由被叫端网关向专线电话振铃，之前的过程与（1）类似。

(3)网外呼叫当被叫端存在PBX时，主叫用户可以通过企业IP网建立与被叫用户所在地公网之间的呼叫，对企业网而言即网外呼叫。呼叫的过程如下：主叫拨6与本地网关连接，听2次拨号音后拨对方网关号，再拨9，如（1）中所描述的类似情况正常，被叫PBX寻找出中继，主叫用户听到被叫用户所在地PSTN送来的拨号音之后，拨被叫号码。这也称为被叫端"泄漏"。如主叫方PSTN用户拨通PBX，再通过上面所述的过程进行接续，那么就成为两端"泄漏"。如果被叫仍在企业网内，即为主叫方"泄漏"。

八 Haion语音网关充分解决了以下技术问题

　　对于用户而言，VOIP必须具备与PSTN相当的质量，企业用户才乐于使用，因为用户毕竟不是使用自己的电话。要得到较为优越的音质，海恒语音网关产品解决了以下几个方面的问题。

1) 语音编码必须综合考虑MOS值、处理时延、编码速率，随着DSP技术的不断发展，可用算法的复杂性来换取性能的提高。G.729规定的CS-ACELP是一种较好的选择。

2) 回波抑制由于VOIP存在不可忽略的时延，回声问题不容忽视。在远端混合线圈阻抗不匹配造成的回声在发端可清晰地听到。在网关设备中必须采用DSP技术实现回波抑制。

3) 网络时延与抖动这两者是影响语音质量至关重要的因素，通常在接收端采用抖动缓冲器来消除抖动，但是会带来附加的时延。VOIP在企业网上比Internet上优越的原因就是因为前者在抖动这个因素上有较好的控制。企业路由器将语音包的优先级在队列中高于普通包，网关运行RSVP协议。由于DSP的作用，语音编码的速率低，并且采用静音抑制技术，故语音占用的带宽资源很少。对于企业连接LAN的WAN，因其专用性，抖动性能较Internet要好。另一个影响时延的因素是打包，打包的实时性与打包效率是一对矛盾。实际上，究竟聚集了多少语音信息量再打包与带宽密切相关，在企业网上，这些因素的透明度较高，比较容易寻找到一个合适的门限。

　　海恒语音网关产品从互通走向融合,传统的VOIP方法是解决PBX与IP网络的互通问题，目的主要是绕过长途电话，随着语音与数据业务融合的需求不断增强，VOIP技术也发生了深刻的变化，逐渐将PBX功能集成到LAN上。海恒语音网关产品推出了IP PBX产品主要采用业务节点服务器完成传统PBX功能，采用运行H.323协议的微机作为电话终端，也有直接支持该协议的电话终端。在企业网与PSTN之间设网关设备，以完成与PSTN普通电话之间的通信。除了业务节点服务器外，还有应用节点服务器，可以很方便地实现各种新业务。IP PBX支持分布式结构，对于公司新设远地分支，可直接采取这体组网方式，这样就不需要投资于传统PBX。业务节点处理器与应用节点服务器可以设在总部，供各分部共享。在分部设立一个本地网关，完成与当地PSTN的互通。采用IP PBX不仅解决了语音、数据统一平台的问题，而且改变了传统企业VOIP的编号方案，在IP PBX中可采用一级编号方法，无论地理上相差多远，逻辑上是一个统一的IP网络。另外不少企业网中还存在如DECT之类的无绳系统，以解决企业内终端的移动性问题，所以在统一的"企业IP网络上增加无线接入功能是非常有前途的。其中一种比较可行的方法是"网上GSM"。网上GSM系统在IP PBX的结构上增加了接入节点、基站，接入节点类似于MSC／VLR、BSC的功能，负责GSM终端接入系统，完成无线资源管理、移动性管理、通信管理的功能。BTS的功能未发生大多变化，遵请GSM的无线接口标准，仍然是完成无线信号收发，只不过需提供以太网接口，提供H.323终端功能，将语音数据封装于IP包中，GSM手机可以呼叫企业网上任何一种终端，也可以通过网关与PSTN、GSM移动网上的用户通信。当GSM手机在企业网内通信时，是无需支付通信费用的。当手机超出企业网覆盖范围时，接受公用GSM网的服务。随着PDA（个人数字助理）功能的不断增强及WAP协议的完善，网上GSM也可支持移动多媒体业务。VOIP在企业网上有更有利的条件，随着技术与经济的不断进步，在企业IP网上实现各种技术的融合，实现真正的多媒体通信，包括移动多媒体通信是必然的趋势。

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