企業IP電話部署之保障QoS

2019-11-04 20:15:11

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供稿：網友

　　目前很多企業的ip網絡和電話網絡為獨立的兩套系統。企業的計算機網絡系統的廣域網絡通常采用通過路由器將企業內部的局域網連接成企業的IP網絡。而電話網絡由各個分支機構的PBX或集團電話構成。這樣一來，企業內部各個分支機構之間的電話呼叫需要通過公共長途電話服務來實現，長途電話的費用成為企業商業活動的重大開銷。例如：企業內部的一個電話會議可持續數小時。因此，通過租用DDN、Frame Relay 和ATM專線將企業IP網絡和電話網絡在一條鏈路傳輸可大量節省企業的電話開銷。（如圖一）

　企業IP電話部署之保障QoS（圖一）

圖一：長途VoIP的實現

通過話音網關將語音信息轉換為IP數據包，通過IP網絡傳輸，即VoIP。由于TCP/IP網絡在一條鏈路上擁有開放性和互連互通性特點，具有極好的性能價格比，得以廣泛使用。目前，大量的企業廣域網路由器具有語音網關功能。

由于基于TCP/IP的數據通信與電話語音通信有本質的不同。話音通信對于傳輸的要求是面向連接的，對于網絡帶寬、延遲、誤碼率和抖動十分敏感。IP數據包的傳輸是面向非連接的，通信的屬性是突發的，流量是變化的，流控制由端設備實現；變長的IP數據包還會引入抖動。因此在IP網絡上實現話音通信需要IP路由器提供全面的QoS保證和呼叫監控。

以圖一的網絡為例，介紹實現企業VoIP的重要環節之一：QoS實現。

QoS實現

VoIP 的QoS保證參數如下：

1. 丟包率< 1%。

2. 單向傳輸延遲< 150ms~200ms。

3. 抖動< 30ms。

4. 每個呼叫需要21Kbps~106Kbps的帶寬(根據編碼方式和鏈路層封裝，帶寬需求不同)。

話音數據包的丟失會造成話音斷斷續續，目前標準的DSP芯片可以容忍30ms以內的數據丟失。以每秒50pps的采樣速率計算，丟包率需要小于1%。超過1%的丟包率，話音質量將無法接受。

按照ITU的標準，高質量的話音的單向延遲要小于150ms。當單向的話音延遲超過250ms時，人們的談話會感覺對方反映太慢，就像在用對講機談話。根據實踐經驗，話音的端到端單向延遲必須小于200ms。

通常VoIP設備提供控制抖動的緩沖區來抑制抖動，能夠容忍的范圍可能到30ms。

根據編碼方式和鏈路層封裝，帶寬需求不同。以目前通常采用的編碼方式：G.729A和G.711來計算，以HDLC為鏈路封裝，帶寬的需求分別為26Kbps和81Kbps。當采用PPP或幀中繼鏈路時帶寬為28Kbps和84Kbps。ATM為43Kbps和106Kbps。Multi-link PPP為30kbps和86Kbps。

為達到前面所提到的QoS參數，在設計企業的VoIP網絡時應考慮以下兩個方面：

1. 廣域網鏈路的選擇

2. 話音網關路由器的QoS功能實現

考慮到鏈路的延遲、抖動和效率，參考目前國內運營商所提供的服務及價格，廣域網鏈路應以專線為最優，部分城域范圍內可考慮幀中繼或ATM。線路誤碼率最差要小于10-5，否則話音質量會不滿足要求。鏈路的傳輸延遲應根據距離考慮；國內長途應控制在單向20ms/1000km，國際長途應控制在單向120ms以內。為確保VoIP和其他網絡應用的平穩運行，語音帶寬最好不要超過鏈路帶寬的50%。

話音網關路由器應具有完善的QoS功能。假如廣域網帶寬低于2Mbps，為避免由長數據包造成抖動，應減小鏈路的MTU，根據鏈路帶寬設定MTU值。路由器在做IP包分割時，不應增加太多處理延遲。假如采用ATM或幀中繼鏈路，路由器應支持與ATM或幀中繼配合的QoS功能; 如端口控制信令、流量控制等。

話音網關路由器還應該具有良好的端口排隊和隊列調度功能。對于語音數據包應分配獨立的隊列，并優先轉發。目前，從實踐中看，Cisco路由器的低延遲隊列LLQ和CBWFQ的混合隊列方式最行之有效。其原理如下：

其中，LLQ確保語音數據包能夠被優先轉發，在鏈路擁塞的情況下，確保最小的網絡延遲和丟包率。CBWFQ可保障其他應用的平穩運行。Fragment and Interleave可避免造成網絡的抖動。

企業IP電話部署之保障QoS（圖二）