Cisco路由器上實現VoIP

2019-11-05 00:33:58

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供稿：網友

　　在NCNE三級的課程中我們學習到了關于廣域網的知識，學會了怎樣使用路由器連接Internet，在這里我談一個路由技術的擴展應用——Voip技術以及在實際應用中使用VoIP的例子。
　　
　　一、VoIP概述
　　VoIP是Voice over Internet PRotocol的簡稱，意為在Internet（因特網）上傳輸話音。VoIP技術又常被稱為網絡電話、IP電話或Internet電話技術。VoIP最基本的功能是提供基于Internet的、費用低廉的語音和傳真服務。它還可以進一步擴展到基于IP的語音服務。因此VoIP就是一種提供IP電話業務和一些以此為基礎的增值業務的技術。具體來說，VoIP采用的是計算機通訊的分組化、數字化傳輸技術，先對語音數據進行壓縮編碼處理，然后把數據按IP等相關協議打包，數據包通過IP網絡傳輸到接收地之后再重新串起來，經過解碼解壓恢復成原來的語音信號。與傳統的語音業務相比，VoIP能在同樣帶寬條件下使通話數量成倍增加，因此可以低成本地實現語音傳輸、傳真等傳統電信業務。另外，由于VoIP有效地利用了互聯網的基礎設施和全球IP互聯的環境，所以能對諸如統一消息、虛擬電話、虛擬語音/傳真郵箱、查號業務、Internet呼叫中心、Internet呼叫治理、電視會議、電子商務、信息存儲轉發等新興的數據業務提供有力的支持。
　　
　　二、語音通信技術簡介
　　1. 傳輸的模擬通信
　　模擬是指通過為一給定頻率的載波加入不同頻率或振幅的信號而完成的電子信息傳輸。傳統的像收音機、電視機和PSTN（公用交換電話網絡）等廣播使用的模擬技術，通常都是用一系列正弦波來表示的。術語“模擬”可以上溯到在人的聲波和“模擬的”或類似的載波調制之間的相似點。人的聲音的波段是20Hz到20KHz，并且能量大部分都集中在300—3300Hz的范圍內。模擬信號是連續波，它能夠描述無限的數值。通過把聲波，即空氣中的振動轉換成電子信號，電話系統即可使用模擬交換線路來提供語音通信。電話聽筒包括一個發射機和一個接收機。其中發射機通過振動膜來轉換，接收機由附著在揚聲器頭上的通過振動產生聲音的線圈組成。當人們拿起電話聽筒打電話時，鉤鍵的觸點閉合，從而接通一個繼電器，該繼電器會使得一個叫作線路搜尋器的設備能夠發現這條連通的線路。然后，將建立起一個從客戶到電話中心的連接并產生撥號音。線路搜尋器同時會讓電話公司的交換設備預備接收電話號碼。當有人的聲音進入電話聽筒中時，由聲音產生的聲能就會給振動膜造成不同的壓力。隨著說話時聲音的自然升降，振動膜會依次把壓力轉換成不同的電流或電能。實際上，電流中的這種變化，就是對人的聲音變化的映射。這個過程產生的輸出就是模擬電子信號。傳輸到接收方的信號會通過接聽者電話聽筒中的語音線圈來接收呼叫，附著在接收器中的揚聲器頭上的這種線圈隨著該信號振動再現聲波。這樣，接聽者就會聽到呼叫者的聲音了。為了讓呼叫者能夠聽到自己的聲音，在發送方的接收器上裝有一個所謂的消隱音的小電流，這將有助于控制打電話時說話聲音的大小。
　　
　　2. 模擬信號的數字化轉換
　　現在該看怎樣將模擬信號轉換為數字信號了。為什么不把來自計算機的數字信號轉換成模擬信號就不能通過電話線路傳輸？如前面提到的一樣，語音信號的帶寬范圍是從300 Hz到3400 Hz。由計算機產生的數字信號是單極性的；也就是說，它們的范圍從0到1，即開或關， 0或1。而且，從0變到1以及從1變到0非常快，這就導致了信號的頻率非常高。通常的語音信道是不處理那些需要傳輸數字式計算機數據的頻率范圍。為了克服這個問題，必須把數字信號轉換成兼容語音電路的信道容量（帶寬）的信號。這種用來把數字信號轉換成模擬信號的方法就被稱為“調制”。調制就是改變載波以響應從300Hz 到3400Hz的語音電路頻率范圍內調制信號的變化這個過程。
　　
　　3. H.323標準
　　H.323標準是支持分組語音技術最重要的標準。20世紀90年代，H.323標準被用于規范ISDN BRI可視電話和視頻會議系統。最初發表于1996年10月的H.323（H.323 v.1）主要針對于局域網環境中的通信，但是基于因特網的語音傳輸方面的研究早已開展。H.323 v.1主要針對不使用基于包的QoS進行傳輸的多媒體局域網而開發的。隨著VoIP的普及，人們越來越迫切要求制定在因特網上進行語音通信的標準。
　　
　　1998年，在因特網上傳送語音的試驗引起新的標準和應用的產生，如PC機上的電話呼叫。H.323是ITU-T建議標準保護裝置，它包括了組成部件、協議以及在基于IP協議的網絡上提供多媒體（音頻、視頻和數據）和通信所必須的過程。實際上，H.323能提供其他遵循H.32X協議的產品間的通信。H.323是現今最成熟的VoIP協議，已獲得了廣泛地工業支持。除了控制和呼叫建立標準，H.323包括音頻、視頻和數據方面的協議，包括：
　　
　　a.. 音頻H.323支持的音頻壓縮算法符合了ITU標準（G.711、G.723、G.729）。因為音頻是H.323標準提供的最小服務，因此所有的H.323終端至少有一個音頻編碼解碼器，如G.711定義的那樣。
　　b.. 視頻H.323的視頻功能是可選的。但是，任何H.323視頻終端必須支持ITU-TH.261編碼解碼標準。
　　c.. 數據H.323參照T.120關于數據傳輸的規范。ITU標準T.120定義了點到點和點到多點的數據傳輸。它提供了在應用層、網絡層和傳輸層的互用性。
　　許多情況下都會應用到H.323，例如：
　　d.. 僅有音頻（IP電話）；
　　e.. 音頻和視頻（視頻電話）；
　　f.. 音頻和數據；
　　g.. 音頻、視頻和數據；
　　h.. 多點間的多媒體通信。
　　　　　　　
　　三、在Cisco路由上實現VoIP
　　要想實現VoIP,需要有能夠將語音轉換成能在數據網上傳輸的設備，同時需要支持H.323標準的軟件。在路由器上一般使用的語音卡有三種：VIC-2E&M、VIC-FXO、VIC-FXS。VIC-2E&M一般連接PBX（程控電話交換機）的E&M端口，VIC-FXO通常用來連接PBX和PSTN是標準的電話接口，VIC-FXS被用來直接連接終端設備，例如電話傳真等。語音是模擬信號，而IP網絡傳輸的是數字信號，因此為使3600和2600系列路由器能夠處理語音，必須安裝能夠將模擬信號解釋成可以通過IP網絡傳輸的數字格式的設備或組件。語音網絡模塊（Voice Network Module，VNM）就是用來完成這一功能的，并且每臺路由器至少需要一個VNM以處理語音流量，常用的VNM為NM-2V。同時，還需要升級路由器的軟件使它們支持H.323，通常使用帶有IP PLUS功能的IOS即可。
　　
　　例如，某單位總部在北京，成都有辦事處，兩個辦公室用ADSL VPN連接。在這種情況下，只需要把路由器的軟件升級，插上NM-2V和VIC-FXS卡即可實現VoIP了。北京的VIC-FXS連接PBX，并設置PBX撥號屬性為撥“0”時打外線、撥“1”時連接成都辦事處；成都的VIC-FXS直接連接電話機，這樣可以在兩個辦公室之間有兩條免費的電話。假如北京的員工想和成都的員工通話，只需拿起電話撥1再撥201或202即可。由于通話過程是通過公司的專用線路完成成的，并沒有使用電信運營商的通信線路，因此是免費的。假如成都的員工想和北京的員工通話，只需要拿起連接路由器的電話，撥101或102就可以連接到北京的PBX上，在聽到PBX的提示音再撥相應的分機號即可。通過此種解決方案，可以為這些需要在不同地區之間進行密切聯系的單位節約很大一筆通信開支。
　　
　　在Cisco路由器實現VoIP的具體配置如下所示。
　　
　　1. 在北京的路由器做如下配置：
　　Current configuration : 964 bytes
　　!
　　version 12.2
　　service timestamps debug uptime
　　service timestamps log uptime
　　no service passWord-encryption
　　!
　　hostname beijing
　　!
　　!
　　username gongmao password xxxxxxxx
　　ip subnet-zero
　　!
　　
　　fax interface-type fax-mail
　　mta receive maximum-recipients 0
　　!
　　interface FastEthernet0/0
　　ip address 172.17.0.1 255.255.255.0
　　duplex auto
　　speed auto
　　
　　ip classless
　　ip http server
　　ip pim bidir-enable
　　!
　　
　　call rsvp-sync
　　!
　　!
　　mgcp profile default
　　!
　　dial-peer cor custom
　　!
　　!
　　!
　　dial-peer voice 10 pots 語音端口指定電話號碼101
　　destination-pattern 101
　　dial-peer voice 11 pots 語音端口指定電話號碼101
　　destination-pattern 102
　　!
　　dial-peer voice 20 VoIP 撥號對等體指定撥201時去成都的路由器
　　destination-pattern 201
　　session target ipv4: 192.168.0.1
　　dial-peer voice 21 VoIP 撥號對等體指定撥202時去成都的路由器
　　destination-pattern 202
　　session target ipv4: 192.168.0.1
　　!
　　!
　　line con 0
　　line aux 0
　　line vty 0 4
　　password xxxxxx
　　login
　　!
　　!
　　end
　　2. 在成都的路由器做如下配置：
　　Current configuration : 964 bytes
　　!
　　version 12.2
　　service timestamps debug uptime
　　service timestamps log uptime
　　no service password-encryption
　　!
　　hostname chengdu
　　!
　　!
　　username gongmao password xxxxxxx
　　ip subnet-zero
　　!
　　!
　　fax interface-type fax-mail
　　mta receive maximum-recipients 0
　　!
　　
　　!
　　interface FastEthernet0/0
　　ip address 192.168.0.1 255.255.255.0
　　duplex auto
　　speed auto
　　!
　　ip classless
　　ip http server
　　ip pim bidir-enable
　　!
　　!
　　call rsvp-sync
　　!
　　!
　　mgcp profile default
　　!
　　dial-peer cor custom
　　!
　　!
　　!
　　dial-peer voice 10 pots
　　destination-pattern 201
　　dial-peer voice 11 pots
　　destination-pattern 202
　　!
　　dial-peer voice 20 VoIP 撥號對等體指定撥101時去北京的路由器
　　destination-pattern 101
　　session target ipv4: 172.17.0.1
　　dial-peer voice 21 VoIP 撥號對等體指定撥102時去北京的路由器
　　destination-pattern 102
　　session target ipv4: 172.17.0.1
　　!
　　line con 0
　　line aux 0
　　line vty 0 4
　　password xxxxxx
　　login
　　!
　　!
　　end

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