IP电话网设计方案.docx

1、IP电话网设计方案IP电话网设计方案IP电话网设计方案第一章 前言随着数据通信网络技术的飞速发展和Internet的普及，TCP/IP协议已经成为占主导和统治地位的网络技术。在IP网络的基础上提供各种类型的服务包括传统的电信语音业务也已经成为当前通信网络技术发展的热门技术和重要趋势。由于其在价格和灵活性等方面的优势，在IP和分组网络上传输语音信息已对于传统的电信业务提出了严峻的挑战，对其他的服务供应商提供了难得的商业机遇。在这样的背景下，全国各地电信局和ISP建设IP电话网是非常及时、适当和必要的。 深圳XX网络通信技术有限公司多年来在建设大型的网络工程上积累了丰富的工程和设计经验，尤其在多媒

2、体、各种类型的接入网络、多服务业务骨干网络的建设方面拥有独到的优势和经验。CISCO公司是世界上最大的网络设备供应商，它不仅在IP领域是领导者，而且在IP电话网也是先行者，CISCO公司是目前全球最大的电信级IP电话网ICG/NETCOM的唯一设备供应商。Cisco的数据语音产品在中国各地组建IP电话网（包括中国联通IP电话网）中发挥了很好的积极作用。深圳XX网络通信技术有限公司和Cisco公司在网络技术和系统集成方面有着长期和良好的合作关系，不久前双方还成功地在甘肃省全省IP电话网的建设中进行了合作，可以预见二者在IP电话领域的长期合作能够为我国各地数据通信事业的发展继续做出自己应有的贡献。

3、CISCO和深圳XX网络通信技术有限公司在组建IP电话网方面积累了丰富的经验，CISCO公司和深圳XX公司非常愿意将这些经验介绍给各地电信局和Internet服务供应商,和他们一起共同建设IP电话网络。CISCO公司和深圳XX公司将承诺长期支持IP电话的发展，向各地电信局和Internet服务供应商介绍最新和最先进的IP电话技术,提供最好的服务和技术，以促进我国IP电话网络的迅速发展。第二章 IP电话方案设计一、IP电话网络体系结构IP电话网络技术是一个正在迅速发展的新兴网络技术，因此有关IP电话网络的技术以及有关的标准还处在不停变化的阶段。目前，关于IP电话的标准主要有IETF的SGCP/M

4、GCP和来自多媒体电视会议系统标准的H323协议。SGCP/MGCP的标准是将来发展的一个方向，但它还在制定过程中，没有成熟，也没有实际的产品支持它。实际上，目前大多数IP电话采用的基本上是的H.323体系结构。因此，在目前的情况下，我们建议采用H.323协议来组建IP电话网络。H.323本来是为在已有的局域网上运行多媒体系统而设计的。它描述了将实时的语音、图像数据传输到PC机和视频电话中所需要提供的设备和服务。但实际上，H.323可以用于任意分组交换网，与底层物理层无关。H.323是一个伞式标准，它参考了其他ITU-T标准如H.245，H.225，Q.931等来描述会议系统。H.323提供了

5、系统和组件描述，呼叫模型描述以及呼叫信号处理。其中H.225描述了媒体（音频和视频）流打包，媒体流同步、控制流打包、以及控制消息格式。H.245则描述了用于打开和关闭传输音频、视频和数据的逻辑信道以及容量交换、模式请求、控制和指示。这两个标准用于控制H.323设备的操作和H.323终端之间的通信。和其他的ITU-T终端标准不同，H.323不仅定义了终端，而且还定义了LAN上许多其他组件，包括网关、网闸、多点控制器、多点处理器以及MCU。在IP电话网中，网关（Gateway）允许H.323终端和路由器与运行其他协议的终端通信。它提供了运行不同类型协议的终端和路由器之间的协议转换。在网关上线路交换

6、的呼叫被编码和重新打包成IP包。在局域网上，H.323网关作为一个端点可以提供局域网上H.323终端之间实时的双向通信或者和其他WAN上的ITU-T终端、其他H.323网关的通信。网闸（Gatekeeper）在H.323协议中是一个可选项，它用于管理H.323网络上的其他节点。其他节点和网闸之间通过RAS协议通信。在启动时，这些节点试图注册到网闸上。当它们想和其他的终端节点通信时，使用终端名的符号别名如E.164地址或E-mail ID请求呼叫许可。如果网闸决定该呼叫允许，它就返回一个目的地IP地址给发起呼叫的终端点。该地址不能是实际的目的IP地址，而可以是中间的地址。最后，网闸和其注册节点之

7、间交换状态信息。多个H.323节点组成区域（Zone）。每个区域都有一个网闸来管理所有的终端点。H.323终端则是和其他H.323终端或网关之间提供实时、双向通信的终端点。一个采用H.323协议组网的IP电话网的典型结构如图所示：二、具体方案设计实例下面我们通过一个实际的成功案例-甘肃IP电话网来具体探讨IP电话网络。根据当地用户的实际需求，深圳XX网络通信技术有限公司为甘肃数据局设计了一个IP电话网。它的设计方案如下图：该方案完全按照甘肃数据局IP电话试验网的要求进行设计配置。根据目前的需要，在兰州（一类节点）,配置4个E1的网关,一共可以提供60路入中继，60路出中继。在其余4个地、州（二

8、类节点）各配置2个E1的网关，分别提供30路入中继，30路出中继。在另外9个地方（三类节点）各配置1个E1的网关，分别提供15路入中继，15路出中继。网关与PSTN间可以直接用中国1号信令或ISDN PRI相连。在兰州设置支持中心,包括VoIP关守,负责认证,授权,记帐的RADIUS服务器,及计费系统和用户数据库。在该方案中，我们选用了CISCO的关守产品2501路由器。支持中心配置先一台VoIP关守2501路由器，必要时可以配置两台2501路由器，由HSRP协议实现两台关守之间的冗余热备份。该方案使用CISCO的VoIP网关产品5300访问服务器,它目前的支持的最大端口数为4个E1，同时支持

9、120路VIP电话，另有2个以太网端口,一个为10M,一个为10/100M自适应。各地的5300访问服务器通过以太网或者快速以太网和本地的160网络平台连接。关守产品2501路由器通过以太网端口连接到地的160网络平台上。这样，各地的5300访问服务器之间可以通过160网络平台的IP网络系统传输语音信息。三、IP电话运营网络功能结构1、网关系统CiscoAS5300IP电话网关的功能在Cisco 5300访问服务器上实现，Cisco 5300作为IP电话网关可以终结来自PSTN的呼叫，提供呼叫的计费信息。IP电话网关还可以直接将呼叫转移到目的号码或者终结来自其他网关的呼叫并将它转到PSTN上。

10、IVR（Interactive Voice Resonse）交互语音提示功能也能够在网关AS5300上实现。IVR的功能包括：语音通告作为欢迎用户和通告服务内容的语音提示ANI自动号码识别，提供验证（密码数字识别）和拨入电话号码标志识别号码和密码位记数FAX跳数开关支持传真重拨，它存储本地拨入的电话号码，呼叫本地网关，在得到传真语音提示时，再输入相应的目的地号码。在实际的操作中，语音提示文件可在多媒体工作站上编辑生成，再以.AU文件格式存储在网关中，并可以根据需要进行修改。2、网关守护系统（Gatekeeper）Cisco2501IP电话网关守护系统（Gatekeeper）是一套遵循H323协

11、议标准的系统，负责提供地址转换和对访问本地网络网关的控制。Cisco2501IP电话网关守护系统提供的功能有：地址转换H.323地址和E.164的相互转换准入控制；带宽控制/控制区域管理；呼叫控制信令；呼叫管理；目录服务；带宽预留；TechnologyPrefixes区分和支持不同类型的网关（H.323和Voice-Mail等）CDRIP电话网关守护系统可用来对IP电话网关提供呼叫控制服务。在不同的IP电话网区域里，可以存在一个或多个IP电话网关守护系统，并且他们之间可以互相通信。冗余备分的关守Cisco2501将负责和上级关守及别的IP电话区域的关守的相互通信，保证IP电话业务的有效开展。3

12、、RADIUS认证系统CiscoSecureRADIUS用户认证系统实现IP电话用户的认证和漫游功能。IP电话用户和PC用户（PCTOPHONE服务）输入自己的PIN号码和密码，由用户认证系统进行认证。用户认证系统支持漫游功能。RADIUS用户认证服务器可以产生详细的用户资料记录CDR，使用标准RADIUS属性变量和扩展属性变量Acct-Session-Idfield。4、目录服务系统目录服务系统是对电话呼叫，提供被叫用户的相关属性，如根据被呼叫用户的电话号码（E.164别名地址），提供被叫用户的相应网关和网关守护地址、支持的编码、信令协议、收费特征等属性。目录服务系统负责维护这些信息和属性。

13、每个H.323域维护自己的电话目录信息，不同的H.323域可以交换电话目录信息。不同ITSP之间（如ITSP和国际ITSP）根据它们之间的双边或多边协议交换电话目录信息或相互提供服务。在该方案中，用户的相关属性，如根据被呼叫用户的电话号码（E.164别名地址），提供被叫用户的相应网关和网关守护地址功能均由关守Cisco2501提供。支持的编码、信令协议、收费特征等属性等功能由网关AS5300提供。5、计费系统IP电话网计费系统的主要功能包括：业务受理帐务管理资费管理计费管理漫游结算服务管理计费数据的采集/传输IP电话网计费系统能够同主要的Voice/FAXOverIP网络设备相集成，可以从不同

14、厂商、不同类型的IP电话网络设备上采集计费信息（CDR）。如，计费系统可以从RADIUS服务器和CVM管理软件获取丰富的CDR计费信息。IP电话网计费系统需要提供一个完整的计费与客户管理解决方案。IP电话网计费系统同其他传统电信计费系统相比，独特的要求主要是：实时的呼叫处理、实时计费和预付卡处理。实时呼叫处理和实时计费是IP电话网计费系统的独特要求。实时计费引擎可以实现对IP电话的实时计费和实时呼叫处理，保证了系统防止电话盗打、欠费等问题的出现。6、增值服务系统FAX-MAIL/VOICE-MAIL服务器Fax-to-E-Mail服务，通过Fax-to-E-Mail网关，可以把传真发送到用户的

15、电子信箱中。E-mail-to-Fax服务，通过E-mail-to-Fax网关，可以把电子邮件转成传真，发给接收方。Web呼叫服务器Web呼叫使得一般的INTERNET用户在使用INTERNET的同时，能够通过他们的多媒体PC机同企业的呼叫中心或商业中心进行通话。Web呼叫服务面向企业提供，能增强企业电子商务。企业可以申请这种服务，在自己的INTERNET网页建立一个链接，INTERNET用户点击这个链接时，系统会通过INTERNET自动接通企业的呼叫中心，这样，用户就可以同呼叫中心/商业中心直接通话了7、业务方式CiscoIP电话网可以开展的业务包括以下内容：按月结算卡业务(Post-Pai

16、dCard)此业务类似目前固定电话的业务，按主叫号码计费，无需用户身份验证。可充值卡业务(RechargableCard)此业务类似目前200可充值卡，用户卡号不变，计费按卡号计，需要用户身份验证。预付卡业务(Pre-Paidcard)此业务类似目前200电话卡，用户卡号在面额用尽后即失效，需重新购买。实时传真业务遵从G3传真协议的传真机用户，可以通过ITSP实现传真到传真的用户访问。AS5300网关能自动识别传真和语音，同时，利用T.30Spoofing技术，将拨入的64KPCM传真呼叫进行本地解调，然后封装、压缩成9.6K或14.4K的实时数据流的FAX传输业务流通过IP数据网络。以上业务

17、同时适用于固定电话用户和GSM移动电话用户。8、业务流程各类业务均采用二次拨号方式，如拨打17900电话特服号进入IP电话网关后，再按照录音提示操作进行身份验证，卡号帐面余额检查，根据用户输入的被叫号码进行H.323的IP电话转接。其业务流程与现有200电话卡非常接近。其业务流程具有以下特征：用户可以选择两种语言的语音提示服务系统可以做最后一分钟通话的提示系统可以在帐面余额用尽时即时切断通话用户可以在一通电话结束后不挂机即拨打第二通电话四、采用7号信令的IP电话方案1、采用7号信令的网络结构说明SS7（7号信令系统）是国际电信联盟（ITU）的电信标准化部门规定的一个全球性通用电信标准。由于单独

18、的AS 5300不能支持SS7（7号信令系统），因此，为了能够和电信7号信令网络互连，必须在AS 5300 和7号信令网络之间加入一个支持7号信令的信令转换系统。Cisco公司专门提供了这样的一个产品-Cisco SC2200信令控制器。这样，我们就可以使用-Cisco SC2200来构造一个基于7号信令的和PSTN网互连的IP电话网络。在每个使用-Cisco AS 5300上语音网关的地市，再分别各配置一台Cisco SC2201信令控制器。Cisco SC2201和Cisco AS 5300之间通过一般以太网进行连接。Cisco SC2201信令控制器将PSTN（SS7）的呼叫控制信令通过

19、IP网络传达各个网关设备上，使IP电话网络能够与PSTN以中国7号信令的方式互连。Cisco SC2201信令控制器可以作为SS7系统中的SSP（服务交换点），它通过其上信令接口卡，使用A-LINK或F-LINK与中国7号信令网络相连，再通过IP控制网与IP电话语音网关设备互连。A-LINK用于同一SS7网络中SSP和STP（服务传输点），或STP和SCP（服务控制点）之间的信令连接。采用A-LINK的网络拓扑结构示意图如下： F-LINK是 用于一个SS7网络的两个SSP之间的信令链路。采用F-LINK连接方式的网络示意图如下：2、SC2200信令控制器介绍Cisco SC 2200信令控制

20、器是一个运行在UNIX主机平台-Sun Solaris操作系统上的软件应用程序。Cisco SC 2200能够为大型远程访问POP 点增加7号信令系统接口，集中提供与7号信令网络连接的功能。和Cisco 5300访问服务器一起工作，Cisco SC 2200可以形成一个“虚拟交换机”，从信令的角度来看，它可以作为SS7系统的终结和起始端局（end-office）。Cisco SC 2200是一个根据客户特殊应用要求针对SS7的变种而提供的很灵活的软件产品。根据国情选择ISUP，NUP（国家用户部分），TUP（电话用户部分），Cisco SC 2200可以支持很多国家7号信令的变种。Cisco

21、SC 2200信令控制器拥有SS7信令链路接口，以提供和SS7网络的互连，这些链路将从PSTN来的呼叫控制信令传给访问服务器。Cisco SC 2200提供了从用于呼叫的ISDN 用户部分（ISUP）到网络管理的所有SS7功能。它还支持了多条SS7链路组来提供更高的灵活性。信令链路的数目、SS7物理层等决定了接口卡的类型。在Cisco SC 2200上有三种接口卡供选择：T1、E1、V.35每个接口卡为两条信令链路而优化。主机可以支持3-7个接口卡。Cisco SC 2200和访问服务器通过IP控制网络通信，这允许信令控制器对位于一个地点或分布在多个地点的访问服务器提供呼叫控制。Cisco S

22、C 2200主要特点和功能Cisco SC 2200的主要功能是提供和7号信令网络的信令连接，并提供所有的信令功能和SS7网络管理功能。信令控制器提供的功能还有：呼叫控制的发起和终结（呼叫处理和信令）；可扩充到50，000个拨号端口和多于200个目的点代码（destination point code）；完整的连续性检查（二线和四线）；备份切换，并在切换后能保持呼叫的连接；呼叫号码（主叫和被叫）的显示（screening）；智能网络（IN）触发器：1.TACP over IP；2.TACP 本地号码的可移植性；3.800/900号码翻译；支持很大数目的协议变种；引入诸如VPDN，虚拟Modem

23、池等服务；Radius或TACACS+“AAA”功能；完整的SNMP网络管理；容错平台选项；资源管理：1.跟踪分配给在Cisco 访问服务器端口呼叫的电路ID；2.管理访问服务器资源的“增加、移动、改变”；系统监控-保证资源的可用性；使用量统计-用于记账和管理目的；错误指示；Cisco SC 2200有Cisco SC2201，SC2202，SC2203，SC2204等几种模式， Cisco SC2201的具体配置组成如下：产品描述Cisco SC22011 Sun Netra t HostDC poweredNEBS compliant host256MB RAM upgradable to

24、 2GBsignaling link I/O cardsAlarm relay unit7 ft rackSystems integrationInstallation and acceptance testing第三章IP电话综合管理一、网关守护系统管理IP电话网关守护系统（Gatekeeper）是一套遵循H323协议标准的系统，负责提供地址转换和对访问本地网络网关的控制。目前，Cisco 3600、2501路由器可以作关守。Cisco2501路由器的IOS软件系统网关守护功能为IP电话区域及本区域与外地区域的IP电话业务提供了功能强大的业务功能Cisco2501电话网关守护系统提供的功能有

25、：地址转换；准入控制；带宽控制；区域管理；呼叫控制信令；呼叫确认；带宽管理；呼叫管理；Gatekeeper管理；目录服务；带宽预留；流量监控。二、用户认证系统管理RADIUS用户认证系统实现IP电话用户的认证和漫游功能。IP电话用户和PC用户（PCTOPHONE服务）输入自己的PIN号码和密码，由用户认证系统进行认证。CiscoSecure用户认证系统支持漫游功能。RADIUS用户认证服务器可以产生详细的用户资料记录CDR，使用标准RADIUS属性变量和扩展属性变量Acct-Session-Idfield。三、目录服务系统目录服务系统是对电话呼叫，提供被叫用户的相关属性，如根据被呼叫用户的电话

26、号码（E.164别名地址），提供被叫用户的相应网关和网关守护地址、支持的编码、信令协议、收费特征等属性。目录服务系统负责维护这些信息和属性。每个ITSP维护自己的电话目录信息，不同的ITSP之间（如ITSP和国际ITSP）根据它们之间的双边或多边协议交换电话目录信息或相互提供服务。四、用户管理用户管理系统负责各类用户信息的管理，包括：注册用户的管理；预付卡用户的管理。注册用户管理注册用户管理模块负责管理所有注册的固定IP电话用户的信息，类型包括按月结算卡业务(Post-PaidCard)和可充值卡业务(RechargableCard)，特点是按主叫号码或卡号计费，无需用户身份验证。管理内容包括

27、：帐户信息，缴费信息、服务信息（服务等级、服务种类等）用户个人信息。预付卡用户管理IP电话预付卡服务是开展IP电话服务的较好的业务方式，预付卡管理是IP电话网计费系统中支持这项服务的重要模块。IP电话用户可以购买预付卡，每张卡有一定的金额，每一个客户有自己的PIN号码和自己设置的口令，根据用户每次使用预付卡消费，系统自动减去相应的金额。当用户消费完预付卡中的金额，系统会自动停止用户的服务。预付卡服务管理最关键的技术要求是实时呼叫处理和实时计费处理，防止电话盗打、欠费等问题。五、计费管理IP电话网计费系统的主要功能包括：业务受理、帐务管理、资费管理、计费管理、漫游结算、服务管理、网络管理、计费数

28、据的采集/传输。IP电话网计费系统能够同主要的Voice/FAXOverIP网络设备相集成，可以从不同厂商、不同类型的IP电话网络设备上采集计费信息（CDR）。IP电话网计费系统需要提供一个完整的计费与客户管理解决方案。IP电话网计费系统同其他传统电信计费系统相比，独特的要求主要是：实时的呼叫处理、实时计费和预付卡处理。实时呼叫处理和实时计费是IP电话网计费系统的独特要求。实时计费引擎可以实现对IP电话的实时计费和实时呼叫处理，保证了系统防止电话盗打、欠费等问题的出现。计费管理系统的主要特点是：支持提供优质服务、高效管理和规模经营的全面解决方案，包含采集、传输、处理、合帐、出帐、客户管理、客户

29、服务、服务激活、帐务处理等电信级综合业务管理系统所必须的重要基本功能；实现“分布采集，集中计费”；不仅支持批处理方式的计费处理模式，而且可对制定的服务类型或制定的用户类型实行实时计费，如预付卡服务；灵活的资费策略，支持优惠、打折、促销和套餐服务；支持个人客户和集体客户；采用树状结构的客户、帐户、产品管理；可方便扩展对其它服务进行计费和服务受理；丰富帐务处理功能，包括预付款管理、核帐、销帐、银行托收和实时出帐等功能；增强客户管理、计费和帐务管理之间的运作协调性，实现由各自为政到统一管理；为相关部门提供相互协调、相互监督的机制，为客户提供方便的查询手段和及时、准确的查询数据，为领导决策提供及时、准

30、确的数据；支持第三方的产品，具有良好的开放性。六、网络管理系统CVM(CiscoVoiceManagement)提供了对网管的管理，配置，状态监视及提供详细的CDR(CallDetailsRecord)原始数据，为用户生成详细的计费依据。CiscoVoiceManager及MINDCTI公司的计费系统可以为运营商提供详尽的话务统计报告，包括：每一个DS0语音通道的使用率，每一个局向的话务量，话务量分析，图示、报表，告警，故障监测等CVM是一个基于WEB应用的图形化网络管理系统，它可使网络管理员对IP电话网络具有强大的操作和控制功能，包括安装、控制和降低运营费用。CVM和IP电话设备之间连接使用

31、SNMP和TELNET。1、中心化的网络管理网络管理系统以图形化的方式监控各个网关，对链路的连接、测试和设置、报警提供直观的显示。为网络管理人员对网络故障的检测和维护带来了极大的方便。2、语音配置管理CVM提供实时的语音配置功能。CVM可以自动发现语音接口、探询接口参数配置和修改接口配置，为用户提供了配置语音接口、参数和拨号计划指令的一系列强大功能。CVM功能包括：以单一模式或批处理模式配置数字和模拟接口以单一模式或批处理模式配置本地（PSTN，POTS）拨号计划和全网拨号（VOIP）计划配置号码扩展配置呼叫跟踪，为路由设置呼叫历史记录3、监视和诊断设施CVM传输实时数据和统计信息，以便对VOIP网络进行错误排除。ISDN通道监视器提供了对通道状态的实时显示测试拨号路径设施可以使用户对所配置的拨号计划进行集中检查，同时为远端路由器和语音端口执行端到端的可到达性检查SNMP陷阱监视器显示了从每个设备接受的SNMP陷