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VoIP部署過程中各種要素

2008/09/12

　　目前，越來越多的企業(yè)通過其基于網絡的虛擬專用網(VPN)來部署VoIP應用。他們希望，語音和數據網絡的融合有利于降低管理難度、減少運營成本、提高通訊效率。通過將語音和數據應用整合到統(tǒng)一IP網絡之中，企業(yè)可以充分利用現有LAN（局域網）和WAN（廣域網）投資，打造開放式且具可伸縮性的VoIP應用，以適應其特有的組織結構需要。語音和數據網絡的整合有望成為“定位我”(locateme)和IP軟電話(soft-phone)等新興IP電話功能的促成因素。然而，在用于數據應用的網絡中部署VoIP一類實時應用，這對網絡管理者提出了特有的挑戰(zhàn)。本文將重點探討如何在網絡IP通訊環(huán)境中成功部署VoIP應用。

　　影響VoIP通話質量的各種因素

　　用戶期望從VoIP通話中獲得類似于傳統(tǒng)語音網絡的通話質量。這就對工程技術提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，因為IP網絡必須考慮IP電話通話傳輸過程中發(fā)生的封包丟失、延遲和抖動等現象對通話質量的影響。引起封包丟失的原因很多，比如，以太網線錯誤和高度擁塞，這些現象會導致路由器緩沖溢出。延遲和抖動產生于聲音樣本的編碼、解碼和封包過程。這些因素綜合起來，又可能致使聲音失真，增加完全聽懂對方的難度。

　　可靠基礎架構的重要性

　　為了減少此類間歇性質量問題，企業(yè)必須擁有一個能夠支持區(qū)別化應用的WAN基礎架構�；贛PLS（多協(xié)議標記交換）的VPN服務具有極高的可控性和靈活性，網絡管理者能夠借以實現對語音和數據流量的標記和分類。如此一來，他們將能夠緩解網絡邊緣以及IP網絡瓶頸部分的鏈路擁堵效應。該分類流程通過服務等級(CoS)隊列來區(qū)分應用的端對端處理模式，實時應用（如語音）將獲得高于非關鍵任務應用（如電子郵件）的優(yōu)先級。與串聯式中心輻射型傳輸模式相比，MPLS提供了一種點對點網絡拓補結構，有利于降低端對端延遲的總體水平。其安全性與傳統(tǒng)幀中繼服務相當。提供啟用MPLS的網絡VPN的服務供應商是成功部署VoIP應用的關鍵一員。

　　服務質量事關語音傳輸成敗

　　在過渡到VoIP環(huán)境的過程中，最大的技術挑戰(zhàn)莫過于確保服務質量(QoS)，LAN和WAN皆是如此。與常規(guī)數據應用不一樣，語音包對延遲和高封包延遲極其敏感。因此，VoIP網絡必須設計得當、配置正確，盡量保證實時封包傳輸的一致性和高效性。

　　在建立一個可靠的網絡基礎架構并明確QoS和CoS要求之后，則需采取一種全面的端對端實施模式。以下所列關鍵步驟旨在為成功部署“獻計獻策”。

　　在過渡到VoIP環(huán)境的過程中，最大的技術挑戰(zhàn)莫過于確保服務質量(QoS)。

　　關鍵步驟

　　1.評估網絡

　　通過網絡評估，可以確定企業(yè)網絡是否具備同時支持傳統(tǒng)數據應用和VoIP應用的能力。網絡管理者需要了解目前有哪些數據應用運行在LAN和WAN之中，了解其運行時間以及其性能是否達到要求。為了全面了解個別性能要求，必須區(qū)分出各種不同的應用類型。評估時可使用多種工具，包括數據采集軟件、網絡管理應用軟件和流量探測軟件。

　　除此之外，還需明確語音流量需求。針對每個要部署VoIP的站點，確定WAN需要支持的通話峰值流量。

　　2.選擇VoIP編解碼器

　　VoIP編解碼器指企業(yè)LAN和WAN中的編碼器/解碼器，用于轉換模擬信號并對語音包進行編碼，以便通過IP網絡進行傳輸。有多種由不同CPE供應商提供的編解碼器可供選擇。選擇編解碼器時需要考慮的首要因素是每次呼叫所消耗的帶寬量。G.711和G.729是企業(yè)VoIP部署中非常流行的兩種編解碼器；與通過G.729編碼的語音流相比，G.711音質表現出色。

　　G.711通常用于不存在帶寬問題的LAN環(huán)境，帶寬需求約為80kbps，其中包括開銷帶寬。

　　G.729通常用于帶寬有限的WAN環(huán)境，帶寬需求約為30kbps，其中包括開銷帶寬。

　　獲得高平均意見得分和R-因子測量值是確保音質的關鍵。

　　3.計算指標

　　必須實施端對端VoIP模擬，包括延遲、封包丟失和抖動指標。在對音質進行總體評估時，一般將這些指標綜合起來考慮，這類評估包括R-因子或平均意見得分(MeanOpinionScore,MOS)。在語音通訊中，R-因子是對通過通訊網絡傳輸的人聲質量進行的主觀量化測量[分值從1（最差）到100（最好）不等]。MOS分值從1（最差）到5（最好）不等，通過一些經過訓練的聽者打分得出（但有些工具也可基于測量指標值預測MOS分值）。有多種工具可用于實施這類測試。VoIP模擬測試應以為各個站點確定的通話峰值流量為基礎。根據此類測試結果，可以確定各個站點的現有WAN端口是否預估得當。

　　4.考察結果

　　上一步的結果有助于確定下列問題的答案：

　　整個LAN和WAN中的現有應用能否達到性能要求？

　　LAN和WAN平臺中的延遲/抖動/封包丟失指標是否符合VoIP所需闕值要求？

　　預估VoIP質量（R-因子和MOS）是否符合提議環(huán)境的可接受指標？

　　各個站點的WAN是否具備支持數據和VoIP峰值通話流量的能力？

　　如果上述問題的答案均是肯定的，請繼續(xù)執(zhí)行第5步。否則，請讓服務供應商和/或CPE供應商對問題進行評估并提供相應建議。

　　5.正確指派服務等級

　　為了確保實時語音應用在與數據應用同臺競爭時不受影響，必須正確指派CoS。提供QoS/CoS服務的MPLS服務供應商，可協(xié)助您建立傳輸隊列并指派相應帶寬。網絡發(fā)生擁堵時，傳輸隊列顯得尤為重要。

　　AT&T啟用MPLS的VPN網絡支持通過CoS傳輸隊列來區(qū)分以下幾種應用：實時、突高(BurstyHigh)、突低(BurstyLow)和常規(guī)(BestEffort)。VoIP應用屬于實時類，這類應用被歸入優(yōu)先隊列，結果，語音包享有高于其他類別的絕對優(yōu)先權。

　　這是MPLS網絡邊緣處的一個“嚴格”預估隊列，因而必須遵循入站規(guī)則。為這類應用分配帶寬時應以網絡需要支持的忙時同步通話量為基礎。如果對該隊列估計不足，則可能導致無法撥打更多VoIP電話，或者使整體VoIP通話質量下降。關鍵數據應用（即業(yè)務應用或延遲敏感度較高的應用）被歸入首選數據隊列（突高/突低）。所有非關鍵數據應用或未知應用均應歸入默認的常規(guī)隊列。

　　部署VoIP時需要考慮的其他因素

　　優(yōu)化WAN帶寬

　　在低速WAN網絡中部署VoIP會帶來更多問題。即使將語音包放入優(yōu)先隊列，語音包也有可能在數據包傳輸過程中到達。對于帶寬等于或低于768kbps的低速WAN連接，插入一個大型數據包所需時間也可能產生延遲，足以導致VoIP通話質量下降。利用多鏈路點對點協(xié)議(MultilinkPoint-to-PointProtocol,MLPPP)技術，可將大型數據包分割成小數據包，從而解決這一難題，并使數據插入延遲保持在合理水平。通過壓縮實時協(xié)議(compressedReal-TimeProtocol,cRTP)對標頭進行壓縮，可減少低速鏈路帶寬用量，節(jié)省更多網絡資源。

　　關鍵步驟

　　制定LANQoS策略

　　LAN擁有充足的帶寬(10Mbps、100Mbps)，對于突發(fā)型傳統(tǒng)數據應用和實時型VoIP應用，完全能夠應付自如。然而，隨著LAN傳輸速率的增加，使用LAN集線器卻可能帶來額外的沖突。這又會導致封包丟失和抖動增加，結果使整體通話質量受到影響。如有可能：

　　移除LAN中的集線器設備，用配有高速上行端口的100MbpsLAN交換機代替。

　　LAN交換機和路由器接口應同時配對，以實現全雙工傳輸。雙工不匹配可能使封包損壞率偏高，并使VoIP通話質量下降。

　　應實施LANQoS策略，以確�；诰W絡的木馬和病毒攻擊不對VoIP性能造成影響。許多LAN交換機供應商支持第2層QoS機制(802.1P)。

　　了解網址轉譯

　　網址轉譯(NetworkAddressTranslation,NAT)通常用在防火墻和路由器中，用于“隱藏”內部IP地址，以免被外界發(fā)現。任何VoIP通話都包含兩個部分：呼叫信令信道（即H.323、SIP）和媒體流。呼叫信令信道含有IP尋址和控制信息，用于在兩個VoIP端點間建立單向媒體流（其中一個媒體流從源呼叫方傳向目的地址，另一媒體流則從目的地址的被呼叫方流向源呼叫方）。在信息指令通道中，目的IP地址用于把媒體流的流向告訴各個VoIP端點。

　　如果源呼叫方配有NAT設備，雖然可以建立通話，但源呼叫方將無法聽到目的方，因為目的方得不到源呼叫方用來接受媒體流的正確IP地址。之所以會出現這個問題，其原因在于，VoIP端點不知道源呼叫方采用了網址轉譯功能，而執(zhí)行此操作的設備也不知道需要修改VoIP信令數據包。了解NAT給VoIP部署帶來的內在問題是十分重要的。有多種解決方案可以解決這些問題，其中包括使用因供應商而異的IPPBX、防火墻和基于路由器的各種機制。

　　小結

　　本文探討了在VoIP部署過程中需要考慮的各種要素。通過本文所描述的程序和指南，企業(yè)將能夠有效地評估其網絡現狀，并成功過渡到一體化的語音和數據環(huán)境。

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