VG-001 VoIP基础理论

华为3Com培训中心华为3Com公司版权所有，未经授权不得使用与传播VoIP基础理论ISSUE1.0引入本文旨在介绍VoIP原理，以及相关信令本文将为后续了解VoIP产品打下基础学习目标掌握VoIP基本原理掌握H.323协议原理和呼叫流程描述SIP协议原理和呼叫流程学习完本课程，您应该能够：课程内容第一章VoIP概述第二章H.323协议介绍第三章SIP协议介绍第一章VoIP概述VoIP简介VoIP信令协议语音编解码和语音质量提高语音质量常用技术参考资料HCVVE教材什么是VoIPVoip：即VoiceoverIP技术将语音、视讯、数据等多媒体信息转化为数字编码，利用IP网络进行传输，实现三网合一，提供融合通信业务。VocalTec研制InternetPhone实现Internet上打长途电话1995ITU-T提出H.323V119961999IETF提出SIP草案发展期运营商部署VoIP系统技术突破期软Phone出现发展期行业/企业开始大规模部署VoIP19961999VoIP部件架构IP网络媒体服务器网关网关网关PBXIP软件电话IP可视电话IP电话语音服务器模拟电话模拟电话VoIP分层架构表示层G.711、G.729、G.723、H.261、H.263、H.264、…会话层H.323、SIP传输层RTP、RTCP、UDP网络层IP、QoS链路层ATM、FrameRelay、PPP常用语音编解码编解码类型位率(kbps)编码延迟质量(MOS)G.711PCM641ms4.2G.726ADPCM321ms4.0G.728LD-CELP162ms4.0GSMRPE-LTP13.22ms3.7G.729CSA-CELP85ms4.0G.723.1ACELP6.37.5ms3.8G.723.1MP-MLQ5.3不同的语音编解码占用带宽语音编解码打包时长报文大小语音净载荷占用带宽IP包占用的带宽ppp链路上占用的实际带宽以太网上占用的实际带宽G.71120ms160Byte64Kbps80Kbps82.4Kbps87.2KbpsG.72920ms20Bytes8Kbps24Kbps26.4Kbps31.2KbpsG.72930ms30Bytes8Kbps18.67Kbps20.27Kbps23.47KbpsG.723.1(6.3Kbps)30ms24Bytes6.3Kbps16.8Kbps18.37Kbps21.9KbpsG.723.1(5.3Kbps)30ms20Bytes5.3Kbps24Kbps17.49Kbps20.8KbpsG.72620ms80Bytes32Kbps48Kbps50.4Kbps55.2KbpsG.72620ms60Bytes24Kbps40Kbps42.40Kbps47.2KbpsG.72830ms60Bytes16Kbps26.67Kbps28.27Kbps31.5Kbps不同语音编解码占用带宽算法其他载荷大小：RTP包头：12bytesUDP包头：8bytesIP包头：20bytesPPP帧头：6bytes以太网帧头：18bytes以G.729(30ms)为例：G.729语音报文大小：30BytesG.729语音净载荷占用带宽：8KIP包占用的带宽：8*(30+12+8+20)/30=18.67KPPP链路上占用的带宽：8*(30+12+8+20+6)/30=20.27K以太网上占用的带宽：8*(30+12+8+20+18)/30=23.47KVoIP信令协议RTCPRTPIPMGCP呼叫控制和信令信令和网关控制媒体H.225Q.931H.323TCPRASUDPSIPH.245Audio/VideoRTSPH.248RTP/RTCP—RFCs1889&1890PayloadTypeSequenceNumberTimestampSynchronizationSourceIdentiferMiscellaneousFieldsRTP头实时协议RTP（Real-TimeProtocol）：RTP包头：PayloadType/SequenceNumber/Timestamp/SSRC实时控制协议RTCP（RTPControlProtocol）IP网络RTPRTCPRTCPRTCP讲话收听收听话音质量评估方法：采用对时延和清晰度打分的方式进行评估，采用目前业界通用的VQT测试仪进行测试，评分标准分为端到端时延和清晰度（语音还原程度）两项。延时的评定程度延时（毫秒）得分定义很小0~505感觉不到时延，对通话没有影响轻微60~1504感觉到轻微时延，对通话没有影响较明显160~3003感觉到较大时延，对通话略有影响，但影响不大明显300~4002有明显时延，对通话有较大影响，但仍能进行通话严重400以上1有严重时延，无法进行通话语音质量的评定标准——延时级别用户满意度（MOS）5（优）很好，听的清楚，时延很小，交流流畅4（良）稍差，听的清楚，时延小，交流欠顺畅，有点杂音3（中）还可以，听不清楚，有一定时延。可以交流2（差）勉强，听不太清，时延较大，交流重复多次1（劣）极差，听不懂，时延大，交流不顺畅清晰度的评定主观评价：平均意见分MOS（MeanOpinionScore）语音质量的评定标准——主观评价语音质量的评定标准——客观评价程度PESQ得分定义清晰3.0~3.455能够迅速分辨出对方通话人员及内容，无杂音、回音较清晰2.8~3.04能够较迅速分辨出对方通话人员及内容，有较轻微杂音或回音清楚2.6~2.83能够分辨出对方通话人员及内容，有轻微杂音或回音较清楚2.4~2.62难以分辨出对方通话人员，但能够听清其内容不清楚1.8~2.41无法分辨出对方通话人员及所讲内容清晰度的评定客观评价：ITU-TP.862，PESQVQT测试仪IP网语音流舒适噪音生成技术（ComfortableNoiseGeneration）舒适噪音中有声和无声平滑切换；生成的舒适噪音自然；静音检测技术（ActiveVoiceDetection）可以节省40%左右的带宽；可探测到非常低的信噪比的语音；回波抵消技术（EchoCanceling）抵消由电气反射引起的回声；国标/业界标准华为3Com动态缓存技术（De-JitterBuffer）20-160ms20--300ms丢包补偿（LossPackageCompensation）(5%)MOS≥3.5MOS≥3.7回波抵消（EchoCanceling）48ms128ms编解码时延（VoiceCODEC）G.723.1200ms;G.729A180ms;G.723.1180ms;G.729A150ms;提高语音质量常用技术V2V3V1V2V3V1防抖动缓冲发送队列可配置缓冲2040V2V3V13030时延大小不一引起抖动防止抖动——Jitterbuffer动态缓存技术（JitterBuffer）补偿抖动和乱序引起的语音失真，防止抖动和乱序减少网络延迟的QOS技术优先级队列PQ基于类的加权公平队列CBQ承载网QoS技术：支持ToS,CAR等；支持PQ、FQ、WFQ、LLQ等队列技术；支持DiffServ问题RTP包头中的Timestamp字段主要起什么作用？解答Timestamp字段给出分组中第一个audio/video字节的采样瞬间，用来消除由于网络传输引起的延迟抖动。课程内容第一章VoIP概述第二章H.323协议介绍第三章SIP协议介绍第二章H.323协议介绍H.323组件介绍H.323协议簇H.323呼叫流程H.323版本参考资料HCVVE教材什么是H.323描述终端和其它实体，在分组网上，提供多媒体通信。H.323实体可提供语音、视频和数据通信。H.323组件Terminal终端Gateway网关MultipointControlUnit多点控制单元Gatekeeper网守H.323组网的4种组件：网守、MCU、网关、终端H.323终端视频I/O设备音频I/O设备VideoCodecH.261,H.263AudioCodecG.711,G.729ReceivePathDelay用户数据应用T.120系统控制用户接口SystemControlH.245ControlCallControlH.225.0RASControlH.225.0H.225.0层LAN接口H.323终端：支持H.225呼叫控制信令、H.245控制通道信令、RTP/RTCP协议、音频编解码、视频编解码（可选）H.323网关H.324终端H.323终端H.323MCUIP侧PSTNISDNV.70终端模拟电话H.320终端H.323GKGateway网关模拟电话模拟侧H.323网关提供H.323网络与非H.323网络之间的转换H.323网守和域H.323GKB网守域BH.323GKA网守域APSTNH.323终端H.323网守：向H.323终端节点提供地址转换、呼叫控制、带宽控制等服务H.323多点控制单元MCUMCUMCMP(Audio)MP(Video)MP(Data)CallAudioDataVideo多点控制单元（MultipointControlUnit）：支持三个或三个以上的终端和网关之间的多点会议H.323协议簇CallControlandSignalingH.245–多媒体通信控制协议Q.931–呼叫信令协议RAS–注册、许可、状态.CallControlandSignalingData/FaxMediaIPUDPRTPAudioCodecG.711G.723G.729VideoCodecH.261H.263RTCPH.225Q.931H.225RASH.245T.120T.38TCPTCPUDPTCPData/FaxT.120–数据会议.T.38–传真.MediaH.261andH.263–视频编解码.G.711,G.723,G.729–语音编解码.RTP/RTCP–媒体流.1996年，由国际电信联盟（ITU）提出，如今发展到H.323v5版本H.323是一个协议簇，包含一系列子协议H.323组件和信令Gatekeeper网守A终端终端H.225/RAS消息（RAS通道）Gateway网关H.245消息（呼叫控制通道）H.225/Q.931消息（呼叫信令通道）H.225/RAS消息（RAS通道）H.225/Q.931（可选，GK路由）H.225/Q.931（可选，GK路由）H.245消息(可选，GK路由)H.245消息（可选，GK路由）H.225/RAS消息（RAS通道）Gatekeeper网守BH.245消息（呼叫控制通道）简化的H.323呼叫过程终端A网守终端BRAS消息CallSignaling消息1.ARQ2.ACF5.ARQ6.ACF3.SETUP4.CallProceeding7.Alerting8.ConnectH.245消息RTP媒体通道网守发现网守GKGatewayAGatewayBGRQ(单播)GRQ(多播)GCFGCF注册流程网守GKGatewayAGatewayBRRQRRQRCFRCF域内呼叫建立GK终端A415-557-1111网关A网关B终端B408-667-111123456817域间呼叫建立GK1网关A网关B61019257834GK2终端A415-557-1111终端B408-667-1111呼叫终止GK1网关A网关B45162GK2终端lA415-557-1111终端B408-667-1111378H.323版本版本关键特性参考H.323Version3增加新编解码、CallID改进、MIB定义日期H.323Version1聚焦LAN和PSTN概念May1996H.323Version2快速连接、安全、基于Q.SIG的附加业务、…January1998September1999H.323Version4November2000增强扩展能力、HTT