程控交换机课程设计(DOC)

3 设计内容

3.1 Internet语音通信概述

Internet是由遍布世界各地的不同类型的计算机网络组成，使用标准的TCP/IP

协议相互通信和交换数据。TCP/IP协议将要传输的计算机数据分组排队发送，每个分组均包含目的地址及数据重组信息，确保数据安全和数据包交换正确无误。 Internet语音通信的简单原理如图3.1所示。

图3.1 Internet 通信原理图

基于Internet的语音通信过程为：首先，通信双方都通过计算机向ISP发出业务请求，ISP经过身份认证后，与计算机建立连接，并为计算机提供数据转发。当呼叫开始后，发送端通过语音输入设备将语音信号传送到计算机内，计算机通过处理形成IP包，然后经ISP发送到Internet上。IP包内包含目的地址信息，供Internet选路用。数据到达接收端，由接收方ISP转接到被叫终端。然后，被叫端将IP数据包还原成语音信息，经由语音输出设备发出。这样，就完成了一个Internet的语音通信过程。 与短路交换的语音通信不同，Internet是无连接的，具有如下特点：

1. 通信双方不需要进行链路建立的初始化过程，可随时传送数据。 2. Internet内所有路由都是共享的，连入Internet的计算机不独占路由。 3. 由于数据包需要排队传输，会产生时延。

4. 用户计算机至ISP的通信通过PSTN，所以仍然会独占该段通信的路由。 由于IP电话是基于Internet传输的，所以IP电话的通信原理与Internet数据通信原理类似，区别在于考虑和PSTN的连接，所以存在着链路建立和控制方面的问题。

3.2 分组交换的特点

IP电话网络是基于分组交换体系结构的系统，而分组交换既解决了电路交换不利 于实现不同类型的数据终端设备之间的相互通信的矛盾，又克服了报文交换信息传输时延太长、不满足许多数据通信系统的实时性要求的缺点。

分组交换采用“存储一转发”机制，把报文分成许多比较短的、被规格化了的“分

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组(packet)”进行交换和传输。由于分组长度较短，具有统一的格式，便于在交换机中存储和处理，“分组”进入交换机后只在主存储器中停留很短的时间，进行排队和处理，一旦确定了新的路由，就很快输出到下一个交换机和用户终端。“分组”穿过交换机或网路的时间很短(“分组”穿过一个交换机的时延平均为数毫秒或更短)，能够满足绝大多数数据通信用户对信息传输的实时性要求。

分组交换的主要优点有:

1.为用户提供了不同速率、不同代码、不同同步方式、不同通信控制规程的数据终端之间能够相互通信的灵活的通信环境。

2.信息传输时延较小，能够较好地满足会话型通信的实时性要求。

3.实现线路的动态统计时分复用，通信线路的利用率很高。在一条物理线路上可以同时提供多条信息通路。

4.可靠性高。每个分组在网络中进行独立的传输和差错校验，当网络中的线路或设备发生故障时，“分组”可以自动地选择一条新的路由避开故障点，使通信不会中断。 分组交换的主要缺点有:

1.由于网络附加的传输信息很多，长报文通信的传输效率比较低。

2.技术实现复杂。分组交换机要对各种类型的“分组”进行分析处理，为“分组”在网络中的传输提供路由，并且在必要时自动进行路由调整，并为用户提供速率、代码和规程的转换，为网络的维护管理提供必要的报告信息等，要求交换机要有较高的处理能力。

IP电话的快速发展，使得传统的电话技术逐步向分组电话技术过渡，基于IP的开放式标准改变了传统的业务模式。

3.3 lP电话基本结构

IP电话根据终端设备的不同，可以分为PC TO PC、PHONE TO PHONE、PC TO PHONE以及PHONE TO PC四种基本结构，如图3.2所示。

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图3.2 IP电话的四种基本结构 3.3.1 PC TO PC

PCTOPC结构如图3.2(a)，是Internet电话的最初形式。PC用户为通信终端，以Internet为传输网络。

在PCTOPC方式中，可以有两个或更多个需要通话的用户同时开启多媒体计算机，这些计算机可以通过局域网，也可以通过拨号上网的方式连接到Internet上。其中语音采样、编解码、压缩与解压和打包等工作均通过PC机上的处理器、声卡、网卡等硬件资源来完成。

根据呼叫方是否知道被呼叫方的IP地址，PC TO PC 的通信方式分两种。第一种是 呼叫方知道被叫方的IP地址，通过被呼叫方的IP地址直接与被呼叫方通话；第二种是呼叫方不知道被呼叫方的IP地址，首先与关守进行连接，通过关守得到被呼叫方的IP地址，然后再与被呼叫方通话。

在实现语音通信时，呼叫方首先向被呼叫方发起呼叫连接请求，被呼叫方接受连接请求后，双方就可以通过语音进行通信了。建立连接后，发送端通过语音输入设备将音频信号传输到计算机内，经计算机处理形成IP数据包，然后以IP分组发送到Internet上，接收方收到IP分组形成数据包后，经处理还原成音频信息，最后语音信号由语音

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输出设备发出。语音通信过程如图3.3。

图3.3 PC TO PC 语音通信过程 3.3.2 PHONE TO PHONE

PHONE TO PHONE结构如图3.2(b)，是使用常规电话作为终端用户，通过PSTN(公共电话交换网)和Internet来发送和接收语音。这也是现在IP电话最普遍的方式。由于语音的传输要经过PSTN和Internet两种不同的网络，因此需要连接这两种网络的网关以及关守，因此这种结构也称为网关结构。

在实现语音通信时，主叫方首先通过PSTN与发送网关建立连接;发送网关通过识别主叫方身份，检查权限以及计费信息等(通过关守进行)，对主叫方进行响应，并请求输入被叫方的电话号码;发送网关根据被叫方的电话号码，通过关守的作用，与接收网关建立连接，接收网关把相应信息通过PSTN传送到被叫方。这样主叫方与被叫方之间就可以进行通话了。在通话的过程中，语音信号通过PSTN并被数字化后传输到发送网关;发送网关通过关守找到接收网关的IP地址，并引入H.323协议对语音信号进行压缩编码、打包等处理，形成可以在Internet传输的IP数据包，然后发送给接收网关;接收网关接收由发送网关发送的IP数据包，对数据包进行解析、解压、解码等处理，然后传送到PSTN;语音信号经PSTN并被模拟化后，传送给被叫方。 3.3.3 PC TO PHONE与PHONE TO PC

PCTOPHONE与PHONETOPC的结构也称为混合结构，是介于PC TO PC和PHONE TO PHONE之间的一种结构，如图3.2(c)、3.2(d)所示。在这种结构中，语音通信的终端分别为普通的PSTN电话和工nternet上的PC。由于语音通信是在异种网络间进行的，所以网关是必需的，它完成通信协议、传输格式的转换以及语音编解码和打包等。

3.4 lP电话网络组件

由上节IP电话的基本结构介绍中可知，IP电话网络是由终端、网关、关守等组件构成。

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