VOIP在FA36网络中的典型应用研究

VOIP 是VOICE OVER IP 的简写，即将语音业务通过IP网络来进行承载之意，日常所说的IP 电话即是VOIP 的一种典型应用。VOIP 是主要通过语音分组来实现的，在VOIP 中，数字信号处理器(DSP)将语音信号封装成帧并储存在分组包中进行传输。从最早的INTELNET 电话到现在，得益于迅速发展的集成电路技术，使得DSP、CPU 的处理能力得到了极大的加强，推动了VOIP 业务的发展。

目前中南地区正在建设的FA36 传输网是为中南地区民航空管部门提供数据通信服务的基础网络平台，是服务于民航的专用网络。它以IP 交换技术为核心，通过FA36 设备的强大服务提供能力，它能够对多种业务提供支持，当然也包括VOIP 业务的支持。如何在其上布署VOIP 业务，成为了我们研究的问题。

1 VOIP 的基本原理

传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64 Kb/s.而VOIP 如前所述是以IP 分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的数字化处理，使之可以采用无连接的UDP 协议进行传输。就目前来说，大部分 VOIP 设备厂家所采用的都为ITU-T 建议的H.323协议族。图1 所示就是路由器作为网关设备用来连接PSTN 网络与IP 数据网络的示意图。

在图1 中，路由器通常作为网关设备用来连接PSTN 网络与IP 数据网络，用户经PSTN 设备连接IP 语音网关(路由器)，在网关处将模拟语音数据转换成数字信号进行压缩打包，让它成为可以在IP 网络上传输的分组语音数据。后经IP 网络传递至被叫端的IP 语音网关(路由器)，在被叫端将IP 语音数据还原成可识别的模拟语音信号，经PSTN 传送至用户电话终端。由于中继控制和路由功能的需要，可能还会在中间加上网守设备(GK)。总的来说，VOIP 的传输过程可以具体分为以下几个阶段。

1.1 语音- 数据转换

语音信号一般是模拟波形，通过IP 方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行8 位或6 位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择。许多低比特率的编码器采取以帧为单位进行编码。典型帧长为10~30 ms.考虑传输过程中的代价，语间包通常由60、120 或240 ms 的语音数据组成。数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编码标准主要有ITU-T G.711、G.729、G.723 等。源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语音设备才能正确还原模拟语音信号。

1.2 原数据到IP 的转换

一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码。大部分的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用15 ms 的帧，则把从第一来的60 ms 的包分成4 帧，并按顺序进行编码。每个帧合120 个语音样点(抽样率为8 kHz)。编码后，将4 个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。网络处理器为语音添加包头、时标和其他信息后，通过网络传送到另一端点。语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接(一条线路)，并在端点之间传输编码的信号。IP 网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地。

1.3 传送通道

在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间(t)内将其传送到网络输出端。t 可以在某一范围内变化，反映了网络传输中的抖动。网络中的节点检查每个IP 数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持IP 数据流的任何拓结构或访问方法。

1.4 IP 包与数据的转换

目的地VOIP 设备接收这个IP 数据并开始处理。网络级提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。解码器将经编码的语音包解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以按帧进行操作，完全和解码器的长度相同。若帧长度为15 ms,使60 ms 的语音包被分成4 帧，然后它们被解码还原成60 ms 的语音数据流送入解码缓冲器。在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的原数据，然后把这个原数据提供给解码器。

1.5 数字语音到模拟语音的转换

播放设备将缓冲器中的语音样点取出送入声音驱动设备，将其还原成可识别的模拟信号，经用户线路传送到用户终端。

2 VOIP 的呼叫流程

由于VOIP 主要是一种软件解决方案，在路由设备中需要采用相应的模块话语音插卡来实现，因此，