在机房架设网络电话服务器,需要哪些设备及如何落地
首先要确定可以从电信或者网通等基础运营商那里取得线路资源(包月或计流量的E1线路);
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2 硬件软交换(媒体网关控制器或网守)+计费/管理服务器
软交换系统建立好以后使用各种终端(网关、网络话机、网络电话软件等)注册到软交换平台上就可以实现各种通话或增值功能。
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数据通信设备是数据通信系统中交换设备、传输设备和终端设备的总称,指利用有线、无线的电磁或光,发送、接收或传送二进制数据的硬件和软件系统组成的电信设备。 包括:数据终端、帧中继设备、ATM交换机、综合业务交换系统、软交换设备、路由设备、IP电话网关与网守、网络接入服务器、局域网管理、数字交叉连接设备、DDN设备、以太网交换设备、媒体网关设备等。
以分组交换网为例,如以设备功能分,数据通信设备有中转分组交换机(PTS)、本地分组交换机(PTLS)、分组集中器(PCE)、分组装拆设备(PAD)、网路管理中心(NMC)、数据传输设备和数据终端设备;如以交换机的网路地位分,数据通信设备可分成国际出入口局、一级交换中心、二级交换中心和用户集中器。
一、引言
VoIP从上世纪末作为一个新事物出现到现在为人们所习惯和熟知,其发展道路充满曲折,毕竟它是一个不同于传统电路交换时代的典型应用,完全可以说,VoIP的出现和发展开创了电信转型的探索之路,它也是电信转型的导火索,在电信运营商并不情愿但又迫于市场压力引入了VoIP之后,当有关VoIP的争论趋于平静之时,互联网中基于P2P的Skype应用又凭空出现,一石激起千层浪,由于Skype也是一种VoIP业务,一时间,人们又开始从新的角度来审视VoIP。传统VoIP与Skype的差异源于两种领域的习惯和思路的不同,电信界通常都是中规中矩的研究和发展新技术,而互联网领域不同,则常常不走寻常路。本文就重点分析传统电信领域发展的VoIP与基于P2P技术的Skype应用的不同,深入解析Skype带来的启发,引出电信运营商在VoIP领域下一步如何发展的考虑。
二、 传统VoIP的思路
发展到目前,VoIP可以通过多种技术来实现,回顾一下VoIP的技术历程,可以发现,最早出现也是目前应用最多的是基于H323的VoIP,其主要应用方式采用了PSTN-IP网-PSTN的体系;后来发展衍生出基于IPPBX的VoIP,它使得IP网络更进一步靠近电话用户;再后来出现了基于软交换的VoIP,它无非是原来基于H323的VoIP系统的进一步“分解”,使用细分了的协议来提供业务,同时也向部分用户提供全IP化的业务;进一步分化,又开始出现了基于SIP的VoIP。这些实现方式归纳起来有着同样的体系结构。
其中GK/Server可以是网守、软交换、SIP服务器,这些设备主要负责完成寻址、呼叫路由、呼叫控制以及相关的管理功能,而GW/UA表示VoIP系统的各种网关、IPPBX、IAD或者用户终端等,此类设备则完成语音的编解码、封包、必要的信令或协议转换等工作。
由图1可见,寻址或控制类信令在GK/Server和GW/UA之间传送,而媒体消息则直接在GW/UA之间传递,因此单从媒体层面来讲,GW/UA之间也是对等的关系,这种传统的VoIP也是一种P2P的结构。但是从总体结构来看,用户要完成一次呼叫,必须要有服务器的参与,因此这种传统的VoIP还是一种客户端-服务器的结构。
基于各种实现方式的传统VoIP的技术原理已被业界所熟知,这里不再详细列出,而Skype由于采用了私有的协议,因此其通信原理只能从使用业务的过程中进行流程分析,结合Skype对外宣称的部分技术来总结。
三、 Skype的通信原理
1 Skype网络结构
与常规的电信业务网络不同的是,Skype的网络中除了注册服务器,没有其他任何集中的服务器,用户节点(即PC机)被分为普通节点和超级节点。Skype是P2P技术演进到混合模式后的典型应用,它结合了集中式和分布式的特点,在网络的边缘节点采用集中式的网络结构,而在超级节点之间采用分布式的网络结构。
注册服务器是Skype唯一需要维护的设备,它负责完成客户端的注册,存储并管理用户名和密码信息,当用户登录系统时,对用户进行身份认证。注册服务器还需要检验并保证用户名的全球唯一性。
普通节点即普通主机终端,只需要下载了Skype的应用,提供语音呼叫和文本消息传送的能力。
超级节点实际上是满足某些要求的普通节点,这些要求包括:具有公网地址、具有足够的CPU、存储空间足够大、具有足够的网络带宽。也就是说,任何符合条件的主机终端都可以成为超级节点,当然前提是加载了Skype应用。
2.通信流程
Skype的通信流程分为:启动、注册(认证)、查找用户、呼叫和释放的过程。其中注册流程只是在用户初次安装了Skype的客户端软件后进行注册,后期使用的过程中变成认证过程。
(1)启动流程
Skype的用户终端启动时,采用HTTP协议连接到注册服务器,用户初次安装的启动流程中携带“installed”的参数,使用时启动流程则在消息中携带“getlatestversion”参数。
(2)注册(认证)流程
注册(认证)流程可能是Skype所有流程中最复杂的一个,用户启动Skype后,首先需要连接到超级节点,通过超级节点向注册服务器发送身份认证信息,注册服务器验证用户名和密码的合法性,然后向其他对等节点及其好友发送在线信息,同时还需要判断该终端所在私网的NAT和防火墙类型。如果该终端先前默认的超级节点已不可用,则还要查找具有公网地址的Skype节点来作为该终端的超级节点,从而维持该终端与Skype网络的连接。
一旦超级节点都不可用,Skype的客户端采用了尽力而为的方式进行注册,即先用UDP包试注册,不成功超时则用TCP(80端口),再不成功则用TCP(443端口)。通常为防止其超级节点不可用,客户端必须建立一个可选连接节点列表,并定期维护该列表。
(3)查找用户
Skype采用了一种称作全球索引(Global Index)的技术来查找用户,该技术结合前面所述的分层网络,超级节点之间采用全分布式的连接,每个超级节点具有最小时延前提下所有可用的用户和资源的全部信息。具体来说,Skype采用了下面两种机制来保证顺利完成用户的查找。
●启动后向所有列表中的用户发送其上线信息,其他用户响应各自的信息;
●在中间节点缓存查找到的用户信息
对于有公网地址的客户端,其查找用户的过程如下:点击发送要查找的用户信息→通过SN获取四个节点地址→不成功→报告SN→获取八个节点地址→……→成功(或失败返回)。
对于那些位于私网内的受限客户端,其查找用户的过程则是首先客户端将需要查找的用户信息发送给其SN,然后由SN完成查找后返回给私网内的客户端。
(4)呼叫建立和释放
查找到希望连接的用户后,可以将其加入好友列表,Skype用户可以随时与在线的好友进行呼叫。经过了稍微复杂的认证过程和用户查找过程,呼叫建立和释放的过程就变得简单了。
用户位于公网和位于私网内部的呼叫建立和释放流程会有所不同,公网用户之间可以直接交互呼叫建立和释放信息,当Skype用户至少有一方位于私网内时,所有的信令和媒体消息都经过一个或多个中间节点转发。此时无需担心用户通话的媒体流因为经过中间节点转发而被窃听,因为Skype采用了对消息进行端到端加密的机制。通常情况下,Skype的呼叫信令都采用TCP封装,而媒体流则使用UDP封装,当有任何一方用户位于限制UDP包的防火墙内时,媒体流就会采用TCP封装,从而保证了任何网络条件下的呼叫畅通性。
四、传统VoIP与Skype的差异
通过上述通信原理的分析,我们可以总结出传统VoIP与Skype的差异主要有下面几点:
(1)最本质的差异,就是是否采用了P2P的技术原理,严格来说,传统VoIP还是一种客户端-服务器的通信模式,必须借助网守、软交换或SIP服务器等设备才能完成完整的通信,而从网络模型来看,Skype所采用的混合模式的P2P是经过多年的发展和演进而来的,严格讲,这已经不是纯粹的对等网络结构了,只能称作发展了的P2P,也就是一种广义的P2P。
(2)系统维护成本的差异,传统VoIP系统中的网守或软交换或SIP服务器以及网关等设备都需要运营者进行维护和管理,另外还要维护大量的用户数据和路由索引等信息,成本较大,而Skype则只需要维护管理用户身份的注册服务器,它把大量的工作都交给网络中的用户终端去完成,大大降低了维护和管理的成本。
(3)系统可靠性和可管理性的差异,显然,不同的出发点,决定了传统VoIP具有更高的可靠性和可管理性,因为这是其设计的原则之一,而Skype的设计原则是减小运维成本,让网络中的所有节点都动态参与到路由、信息处理和带宽增强等工作中,用户节点不受系统管理,即使被选做超级节点了,用户也可以随时关掉机器,退出服务。
(4)商业模式的差异,传统VoIP与Skype的差异源于两种领域的习惯和思路的不同,电信界通常都是中规中矩的研究和发展新技术,而互联网领域不同,则常常不走寻常路。传统VoIP仍然采用了传统电信的商业模式,而Skype则是通过免费提供业务,聚揽人气,赚取广告费用,首先提高知名度,从而提升品牌价值,当然,这跟其系统的设计和开发理念直接相关,只有较低的运维成本才可以采用免费提供业务聚集人气的商业模式。
(5)网络适应能力的差异,这是因为出现的先后而导致的,很明显,Skype具有更强的网络适应能力, 它是在了解了网络状况之后开发出来的,因此能够针对不同的网络情景采取不同的方式。而传统的VoIP只能通过增加支持NAT/防火墙穿越的代理设备或者扩展协议等方式才能无障碍通信。
另外,传统VoIP和Skype在一些优选技术上也存在差异,比如,Skype通过与Global IP Sound公司合作,引入语音质量增强软件,专门针对互联网的特点,从而降低了业务对带宽的要求,这使得Skype在语音质量上又了较强的优势。另外,Skype采取开放的机制,鼓励互联网用户自己开发插件,使其业务在灵活性和多样性上更具用户吸引力。
五、 VoIP如何发展
Skype的出现无疑给传统电信带来一股强烈的冲击波,它从2003年下半年出现以来便广为流传,到2005年3月14日为止,Skype在全球的通话量累计已经达到60亿分钟。Skype仍在迅速向各个国家渗透,最新的统计表明:使用Skype技术呼叫的分钟数已经占到美国VoIP分钟数的462%,这部分用户基本是“免费”享用电话业务的。
Skype毕竟是一种互联网服务,而不是真正的电信服务,它也存在一些问题,比如网络的无管理性使得它只能通过这种免费的方式走向市场,企业用户也会因为担心它的安全隐患而不采用Skype等。但是无论如何,Skype的理念很可能给传统的电信市场带来突破性的变革,也引起业界对于VoIP的新的思考,传统电信运营商决不可忽视其挑战。
首先,对于VoIP的态度问题,该积极应对还是消极回避?答案已经非常明显,微软的总裁曾说过这样的话:即使没有Skype,也会有另一个提供互联网电话的企业出现。我国在90年代末成功的开展了第一个VoIP的电信运营,到现在市场基本稳定,普通用户对IP电话已经不再陌生,然而几年来VoIP的电信运营却没有继续发展,几乎有点停止不前了,事实上VoIP应该具有更广阔的空间和更灵活的表现形式,技术的进步往往是不可阻挡的,尤其是互联网带来的开放时代,给了新技术更广阔的发展空间,你不发展,别人会发展,因此国内电信运营商应该积极的迈出这一步。
VoIP的发展可以采取开放的思路,Skype的成功也有一些可借鉴之处。首先,积极研究P2P技术的利弊,一旦将P2P技术引入可运营的VoIP系统,在降低运营成本、具有更高的网络可靠性(不依赖于集中的服务器)的同时,是否会带来不可预知的坏影响。从技术角度,发展VoIP首先可以从下面几个方面着手:
(1)适当的考虑将控制功能边缘化,从另一方面来讲就是增强终端的智能性,这也是必然的趋势,当然在降低运维成本的同时,还需要兼顾系统的可管理性,如何在两者之间寻找一个平衡点,也是一个非常值得研究的问题。
(2)VoIP并不代表人们通常所理解的低收费就一定提供低质量,电信运营商可以结合IP网络的特点,引入相应的技术,来保证可靠的服务质量。
(3)研究和引入更优化的路由寻址以及媒体编解码算法,以求提高系统效率。
积极引入真正适合于IP网络的新技术之后,VoIP也可以尝试灵活的商业模式,VoIP已经不同于传统的基于电路交换的系统,其业务形式完全可以更灵活,更具有多样性。另外,VoIP并不是只局限于语音业务,它完全可以是多媒体的。
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