实施Cisco统一通信VoIP和QoS(CVOICE)学习指南(第4版)

978-7-115-29307-7
作者: 【美】Kevin Wallace
译者: 刘丹宁田果
编辑: 傅道坤王旭丹

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本书是备考CCNP语音考试CVoice 642-437的学习指南,其内容包括在语音网络架构中实施和运行网关、网守、Cisco统一边界元素、CUCM和QoS所需要的一切知识和技巧。通过本书的学习,读者可以掌握CVoice642-437考试的所有知识。

图书摘要

实施Cisco统一通信VoIP和QoS (CVOICE)学习指南(第4版)

Implementing Cisco Unified Communications Voice over IP and QoS (CVOICE) Foundation Learning Guide

〔美〕Kevin Wallace,CCIE#7945 著

刘丹宁,CCIE#19920 田果,CCIE#19036 译

人民邮电出版社

北京

本书是以 Cisco CVOICE 8.0 版本为基础的新版学习指南,内容中不仅包含了第三版中的VoIP网络基础、VoIP设计元素、通过虚拟语音接口呼叫路由、通过数字语音接口呼叫路由、VoIP网关与网关配置协议、拨号计划、配置网守、与Internet电话通信服务提供商建立连接等设计和部署VoIP网络的基本知识,更用大篇幅介绍了VoIP网络中的QoS技术及其实施方法,同时还介绍了使用CUCME来提供高质量语音的解决方案。本书不仅为广大CVOICE备考人员提供了翔实的学习资料,更提供了大量的案例分析材料,并且在每章都提供了测验题和复习题,以加强读者对所学知识的记忆和理解。

本书适用于备考 Cisco CCNP 语音认证考试(642-437)的技术人员,全书紧密围绕CVOICE考试主题,在内容的组织和编写上切实凸显了认证考试需求。此外,本书也非常适合从事 Voice over IP(VoIP)网络方案设计和优化的工程技术人员及网络管理员参考。

 

Kevin Wallace,CCIE#7945,是一名Cisco认证讲师,持有多项Cisco的认证,包括CCSP、CCVP、CCNP和CCDP,以及多项安全和语音专业认证。他从1989年就开始投身Cisco领域(那时他使用的设备是运行Cisco IOS 7.x版本的Cisco AGS+),他曾作为网络设计专家参与了迪士尼乐园的网络项目,曾在SkillSoft/Thomson NETg/KnowledgeNet担任资深技术讲师,也曾经担任东肯塔基大学(Eastern Kentucky University)网络项目的经理。Kevin在肯塔基大学(University of Kentucky)获得了电子工程专业的理学学士学位。此外,Kevin曾为Cisco Press撰写了多部著作,并录制了多份视频指导,其中包括《CCNP TSHOOT 642-832 Official Certification Guide》、《Routing Video Mentor》以及《TSHOOT 642-832 Cert Kit》的视频指导。Kevin目前和妻子Vivian、两个女儿Stacie和Sabrina住在肯塔基。读者可以通过下列社交平台在线与Kevin沟通。

„Web page: http://1ExamAMonth.com

„Facebook Fan Page: Kevin Wallace Networking

„Twitter: http://twitter.com/kwallaceccie

„YouTube: http://youtube.com/kwallaceccie

„Network World blog: http://nww.com/community/wallace

„iTunes: 1ExamAMonth.com Podcast

Michael J.Cavanaugh,CCIE#4516(路由交换和语音方向)、MCSE+Messaging,已经在网络技术领域工作超过24年之久,曾任职于美联银行、通用电器、思科公司、贝尔南方电讯公司(Bellsouth)、美国电话电报公司(AT&T)和Adcap网络系统公司。丰富的任职经验使他得以站在技术的前沿,并获得尖端的行业认证。他曾至少花费10年的时间专门研究Cisco统一通信设计,并提供相关的专业服务、咨询工作和技术支持。作为一名技术作家, Michael 曾为 Cisco Press 撰写过多部著作;作为一名技术讲师,他一直保持与佐治亚州和佛罗里达州的客户进行深入的对话(Geeknick.com)。Michael有一个Youtube频道(Networking Technologies Explained)并对此十分痴迷,他总是不断学习新技术在现实环境中的应用,并将他的实践经验与知识同客户和工程师同仁进行分享。

Jacob Uecker,CCIE#24481,目前是 Torrey Point Group 的一名网络工程师。此外,他还通过南内达华学院的思科网络学院教授CCNA课程。此前,Jacob参与过一些大型酒店的室内数据网络的设计、建造和维护工作,也曾为一个美国政府承包商担任过网络事务顾问。他2005毕业于内华达大学拉斯维加斯分校,并获得了计算机科学硕士学位,目前他和妻子与儿子居住在内华达州的拉斯维加斯。

当我还是个孩子的时候,是我的好奇心驱使我去学习、去实验、去创造一些新的东西。同样,在我年轻的时候,我曾经对自己作出过一个承诺——永远童心不泯。现在,我的女儿们和我的妻子会告诉你,我兑现了这个承诺,尽管她们常常会因此感到尴尬。

但正是这份对于学习、对于实践的渴望,我可以在探索网络世界的道路上走得更远。因此,我将这本书献给所有童心未泯的人。愿我们永远保有童年的那份好奇。

谨在此感谢 Cisco Press 的伟大团队,特别是 Brett Bartow,他们都答应我会尽全力把这本书做到最好。我想对他们说:你们的敬业精神简直无以复加,你们的存在是全球Cisco学员的共同福音。

对于我的家人,我只能给予他们无限的信任与感激。平衡丈夫、父亲和作者三个角色是一项艰难的任务,但家庭永远是我的核心,只要我发现在写作上花费了太多的时间,让我的家人受到了伤害,我会立刻离开电脑桌。幸运的是,我从家庭中获得了难以言表的支持。我美丽的妻子Vivian、两个可爱的女儿Sabrina和Stacie都给与了我无限的支持。谈到幸运,我还要还感谢主和耶稣基督,感谢他们与我同在。我完全了解本书的读者可能会拥有截然不同的信仰和传统。因此,在进行上面的陈述时,我并不是在“布道”,我只是希望读者明白,这是我力量的源泉。

鉴于 Voice over IP(VoIP)技术迅速获得了市场的采纳,很多电话和数据网络领域的技术员、工程师和设计师现已对这项技术日感熟悉。而诸如Cisco认证语音高级工程师(CCVP)等职业认证则能够证明一位员工或技术顾问在这个专业技术领域所具备的水准。

CVOICE是众多CCVP考生在CCVP系列课程中学习的首门课程,而本书则对Cisco CVOICE 8.0 课程中的内容进行了详细的介绍。8.0 在前一个版本 CVOICE 课程(即 6.0 版本)的基础上进行了重要的更新。特别是,CVOICE 8.0 将许多本来属于 IIUC(实施 Cisco IOS统一通信)1.0 课程和 QoS(实施 Cisco QoS)2.3 课程的内容融合了进来。因此,新版的课程中加入了CUCME和服务质量(QoS)方面的内容。

假如CVOICE课程的学员及本书的读者此前已对传统电话通讯的原理拥有了初步的了解,那么他无疑会在即将开始的学习中为此受益良多。倘若对传统电话通讯缺乏了解,建议将本书与 Cisco Press 出版的《Voice over IP First-Step》(ISBN: 978-1-58720-156-1)这本书结合起来阅读,这两本书系同一作者所写。在《Voice over IP First-Step》一书中,作者会以一种交谈的口吻将传统电话相关的概念,及这些概念与VoIP环境之间的转换和衔接关系娓娓道来。

其他学习材料

本书包含了一张CD光盘,其中录制了14段补充的语音实验介绍,这些视频的标题如下。

„实验1:配置DHCP服务器

„实验2:配置CUCME自动注册

„实验3 :为 E1 线路配置 ISDN PRI

„实验4:配置PSTN拨号计划

„实验5:配置DID和基本号码处理

„实验6:配置 H.323 网关与 VoIP Dial Peer

„实验7:Dial Peer 编码的选择

„实验8:语音转换规则和语音转换配置文件

„实验9:配置MGCP网关

„实验10:配置PSTN故障倒换

„实验11:配置COR(限制等级)

„实验12:配置网守

„实验13:配置网关向网守进行注册

„实验14 :配置 AutoQoS VoIP

除了上述14个视频实验之外,本书还会定期向读者推荐一些免费视频(一共8个免费视频),这些视频可以通过本书作者的站点(1ExamAMonth.com)进行浏览。免费视频包括对基本电话通讯理论的介绍(属于本课程范畴之外的内容)。电话通讯理论概述会对模拟和数字端口理论及其配置进行介绍。还有一些基本的概念(如dial-peer的配置以及数字处理技术)也会进行阐述。最后,这些免费视频还包含了学员有可能遇到的三个最复杂的QoS概念。

将随书赠送的14个视频实验和8段网上免费视频加在一起,这22段视频可以帮助读者理清和扩展书中的概念。

目标与方法

本书的主要目标是帮助读者顺利通过 642-437 CVOICE 考试,它是获得 CCNP 语音认证所要求通过的考试科目。

本书使用的主要方法是帮助读者深入挖掘考试中涉及的主要内容,帮助读者全面理解并掌握这些内容的细节,以及帮助读者进行测试以确保真正掌握了这些内容。本书并不要求死记硬背,而是通过以下方法帮助读者真正学会并理解这些内容:

„帮助检验未熟练掌握的内容;

„提供解释和信息来填补读者的知识漏洞,其中包括详细的图表和拓扑及配置样例;

„提供测试练习问题,以巩固读者对核心概念的理解。

本书的读者

本书主要面向于备战CVOICE考试的考生。但由于CVOICE是Cisco的基础VoIP课程,因此本书同样适用于VoIP入门人群。

很多Cisco代理商积极鼓励员工获得Cisco认证,希望招收已拥有Cisco认证的新员工,这样能够在购买Cisco产品时获得更低的折扣。除此之外,获得认证后,在你与员工或客户交流时,也可以展示你对自己专业的认真,而不仅仅展示出你对VoIP的理解。除此之外,你也通过一系列严格的考试,证明了自己的能力。

本书结构

建议按顺序阅读本书的各个章节,但也可以重点阅读感兴趣的主题。例如,若读者已经对VoIP背景有深入理解,希望更多了解有关CUCME的知识,那就可以直接跳到本书的第3章。如果对QoS很感兴趣,却未必专注于将QoS应用于VoIP环境中,那可以通过本书的第7章了解一下QoS的基本理论,然后再去第8章看一看如何配置各类不同的QoS机制。本书各个章节的主要内容如下。

„第1章“介绍语音网关”:本章描述了统一通信网络的特征及其历史发展过程、网关的 3 种操作模式及其功能,还有相应的呼叫线路(Call Leg)类型。此外,本章还介绍了网关路由呼叫的方式,以及入向和出向呼叫线路相关的配置元素。本章还描述了如何使用模拟和数字接口将网关连接到一个传统的语音线路中。本章在最后介绍了DSP和编解码器的概念。

„第2章“配置基本VoIP”:本章介绍了VoIP信令及媒体传输与传统语音线路的区别,并介绍了语音信号是如何通过IP网络进行发送的,这个过程包括从模拟信号到数字信号的转换、加密、封包。本章还介绍了H.323、SIP和MGCP这三种网关协议各自的特点,以及传输DTMF、传真和调制解调器音的特殊需求。最后,本章介绍了Dial Peer的概念。

„第3章“使用 CUCME 支持Cisco IP电话”:本章重点讲解了CUCME。在对CUCME的理论和组成进行了讨论之后,本章还对CUCME的配置方法进行了介绍。

„第4章“介绍拨号计划”:本章介绍了编号计划的特征和需求。此外,拨号计划的组成以及它们的功能也在这一章进行了探讨。

„第5章“实施拨号计划”:本章描述了如何通过配置网关来实现数字处理,如何通过配置网关来执行路径选择,以及如何在语音网关上配置主叫特权。

„第6章“使用GK和CUBE”:本章描述了Cisco网守的功能并提供了网守的配置方式。此外,本章还探讨了使网关执行呼叫准入控制(CAC)的方式。Cisco UBE 理论及配置也在本章进行了介绍。

„第7章“介绍QoS”:本章介绍了各类QoS模型的功能、作用及实施方法,以及QoS在UC网络中的特殊问题与需求。本章还阐述了区分服务QoS模型中各种QoS机制的特征,并将区分服务模型与其他QoS模型进行了比较。

„第8章“配置QoS机制”:本章对各类QoS机制的配置方法进行了演示,其中包括分类、标记、队列、拥塞避免、管制、整形、LFI及头部压缩。此外,本章也对不同版本的Cisco AutoQoS 进行了介绍,并提供了配置指导。

附录A,“习题答案”:提供了各章末尾习题的参考答案。

本书中使用的图标

命令语法惯例

本书命令语法遵循的惯例与IOS命令手册使用的惯例相同。命令手册对这些惯例的描述如下。

„粗体字表示照原样输入的命令和关键字,在实际的设置和输出(非常规命令语法)中,粗体字表示命令由用户手动输入(如show命令)。

„斜体字表示用户应提供的具体值参数。

„竖线(|)用于分隔可选的、互斥的选项。

„方括号([])表示任选项。

„花括号({})表示必选项。

„方括号中的花括号([{}])表示必须在任选项中选择一个。

在完成本章的学习之后,读者应该能够完成以下任务:

„描述统一通信网络的特点和发展历史;描述网关的三种运作模式、各自的功能及其相关的呼叫线路(Call Leg)类型;

„解释网关是如何进行呼叫路由的,描述与入站呼叫线路和出站呼叫线路有关的配置元素;

„描述如何使用模拟接口和数字接口,把网关与传统语音线路相连;

„定义DSP和编解码器,并描述不同的编码复杂性及其用途。

Cisco UC(统一通信,Cisco Unified Communication)网关在 Cisco UC 环境中扮演了重要的角色。各种不同类型的网络都可以传递语音信息,语音网关的主要功能就是对语音的格式、信号和传输方式进行转换。本章介绍了各种类型的语音网关,并介绍了如何将其部署在不同的 Cisco UC 环境中。除此之外,本章还阐释了呼叫路由处理流程、DID(直接入向拨号)特性、各种类型的语音接口及其特点、编码器和解码器(编解码器)、DSP(数字信号处理器, Digital Signal Processor)及其实施方式。

本节描述了语音网关的运作模式,并说明了如何使其融入不同的Cisco UC架构中;本节介绍了语音网关在各个Cisco UC部署模型中的作用,并说明了每种运作模式所涉及的呼叫线路。

传统电话通讯网络中常涉及下列功能元素,如图1-1所示。

图1-1 传统电话通讯网络

„电话:模拟电话是传统电话通讯网络中最常见的电话类型。模拟电话与PSTN(公共交换电话网,Public Switched Telephone Network)直接相连。

„CO交换机:这类交换机负责终结本地环路,并进行信令管理、号码收集、呼叫路由选择、呼叫建立和呼叫拆除。

„PBX :PBX(Private Branch Exchange)是客户私有的交换机,放置于客户所处的办公地点。与电话公司(简称Telcos)所使用的CO交换机相比,PBX可以说是小型且私有的CO交换机。现在很多企业仍在使用PBX电话系统。拥有50台以上电话和座机的大型办公室仍在使用PBX来连接内部用户和PSTN。

„中继线(Trunk):两台交换机之间的路径由中继线路来提供,中继线可以分为下列类型。

„CO 中继线(CO Trunk):CO 中继线直接连接在本地 CO 和 PBX 之间,它可以是模拟中继,也可以是数字中继。

„专用中继线(Tie Trunk):专用中继线是使 PBX 彼此相连的专用线路。

„局间中继线(Interoffice Trunk):局间中继线通常是数字线路,用来连接两个本地电话公司的CO。

传统电话通讯在很多方面都与现代统一通信大相径庭,其中一项最大的区别在于传统电话通讯的闭路本质,这使得传统电话通讯系统很难与现代软件应用、数据库和迅猛发展的运行环境相集成。传统电话通讯使用电路交换技术,来建立端到端的语音信道。这种方式不能共享网络基础设施,因此无法融入更多的应用和服务。

传统电话通讯环境解决了下列问题。

„信令(Signaling):信令的功能是生成和交换控制信息,这些控制信息用于在两端点间建立、检测和释放连接。语音信令需要在节点之间提供监管功能、寻址功能和告警功能。PSTN电话网使用SS7(7号信令系统)来传输控制消息。SS7使用带外信令,在这种情况下,呼叫控制信息在分离的专用信道中进行交换。

„数据库服务(Database Service):数据库服务包括访问账单资料、主叫名(CNAM,Caller Name)传递、提供免费数据库服务和电话卡业务。以呼叫通知服务为例,系统可以在指定的时间段内,为入向呼叫提供特定的预录消息,用来向用户提示相关信息,比如学校停课、叫醒服务或预约安排。

„承载控制(Bearer Control):承载信道是用来承载语音呼叫的信道。管理员需要对这些信道进行有效的监管,以确保终端设备之间能够传递正确的呼叫连接和呼叫断开信令。正确的信令确保将信道分配给当前的语音呼叫,并且当任意一方挂断呼叫后,确保信道被正确地释放。在PSTN电话网中,连接消息和断开消息由SS7来承载。

在继续进行统一通信的学习中,读者会发现统一通信解决方案中包含了信令、数据库服务和承载控制。

Cisco UC 系统全面地继承了多种通信方式,使用户能够使用基于标准的IP,通过单一的网络基础设施环境来传输数据、语音和视频。下列通信技术已被纳入并集成在Cisco UC系统中。

„IP 通信(IP Communication)是指使用 IP 标准,在同一网络中传输语音和视频通信的技术。Cisco UC 系统中包含了各类硬件和软件产品,如呼叫处理系统(Call Processing Agent)、IP 电话(有线电话和无线电话)、语音留言系统(Voice Messaging System)、视频设备及其他的特殊应用。

„移动应用(Mobile Application)增强了用户对企业资源的访问能力,提高了生产力并提升了移动用户的满意度。

„客户关怀(Customer Care)能够通过全球网络,快速有效地进行客户沟通。这种战略使得企业能够利用更广范围的资源来为它们的客户提供服务。这些资源包括更多的客户服务坐席以及更多的沟通途径,比如客户自助工具。

„网真(Telepresence)和电话会议系统通过一组基于IP的集成工具,提供了语音、视频和Web会议功能,大大增强了虚拟会议环境。

„消息系统(Messaging)为用户提供了发送和管理语音和视频消息的功能。

„企业社交软件(Enterprise Social Software)中包含的应用能够提供用户与企业之间的通信,但这种通信又不完全局限于商业行为。

通过 Cisco IP 硬件和软件产品所提供的框架,Cisco UC 系统有能力解决当前和未来企业环境中可预见的通信需求。Cisco UC 产品家族能够优化特性功能,减少管理和维护成本并且可以提供与各种其他应用的互操作性。

Cisco UC 架构从逻辑上可以分成以下几个层级,如图 1-2 所示。

图1-2 Cisco 统一通信架构

„基础设施(Infrastructure):基础设施是由Cisco网络设备构成的。这一层为网络提供并维持高水平的可用性、服务质量(QoS)和安全性。

„服务(Service):服务层负责提供 Cisco UC 的核心功能,比如信令传输和呼叫路由选择。

„应用(Application):服务层由种类繁多的软件构成,这些软件为用户提供了多种特性。

„终端(Endpoint):终端包含了终端用户的硬件和软件产品,这些产品连接到CiscoUC系统中。

驱使组织机构部署VoIP网络的商业优势总在不断地发生变化,从简单的媒介融合(media convergence)逐渐发展到今天,其中包含了呼叫交换智能和完整的用户体验。请考虑下列商业驱动力在UC解决方案中的影响。

„节省成本(Cost Saving):在传统的TDM技术(用于PSTN环境)中,每路语音信道独占64 kbit/s带宽。这种独占特性导致在当前链路上没有语音流量时,带宽就是闲置的。而在VoIP技术中,多条逻辑连接共享带宽,其结果是带宽得到了更有效的利用,进而降低了网络对带宽的总体需求。

„灵活性(Flexibility):组织机构可以利用IP网络先进的功能,灵活地为其客户和用户提供各种类型的应用和服务。运营商可以很轻松地划分客户群体,这种分类能够帮助它们根据流量需求和其他客户指定的要求,来为不同的客户提供不同的应用、客户服务及速率限制。

„高级特性(Advanced Feature):Cisco UC 能够提供多种高级特性,如下所示。

„高级呼叫路由(Advanced Call Routing):当在呼叫连接的源和目的之间存在多条路径时,系统可以根据成本、距离、质量、合作伙伴基站切换、流量负载或各种其他考量因素,来优先使用其中的某些路径。最小开销路由(Least-Cost Routing)和时间表路由(Time-of-Day Routing)就是两种高级呼叫路由,通过使用这些特性,系统能够选出每个呼叫的最佳路由。

„统一消息系统(Unified Messaging):统一消息系统优化了沟通方式,提高了生产效率。它提供了一个单独的用户接口,使用户能够查收通过各种媒介传递来的消息。例如,用户只需访问一个收件箱,就可以同时实现电子邮件阅读、语音留言收听、传真信息浏览等多项需求。

„集成的信息系统(Integrated Information System):组织机构利用 Cisco UC 影响了业务运作模式的变革。这些运作模式包括集中式呼叫控制、地理上分散的虚拟联系中心以及对各类资源和自助工具的访问。

„节约长途话费(Long-Distance Toll Bypass):对于那些机构各分支之间呼叫业务量巨大(需缴付传统长途话费)的组织机构来说,有效地节约长途话费是一个非常有吸引力的解决方案。在这种情况下,使用VoIP通过IP网络来传递分支机构之间的呼叫可能更为划算。如果 IP WAN 变得拥塞,那么这些呼叫会通过 PSTN 进行传递,这也就确保了语音传输的质量。

„语音和视频安全(Voice and Video Security):管理员可以通过 IP 网络中的机制来确保 IP 会话的安全性,可以通过加密敏感信令的头域字段(Header Field)和消息体,来预防非法拦截数据包的网络行为。

„客户关怀(Customer Care):服务提供商可以通过多种途径,比如通过电话、交谈和电子邮件,为客户提供支持,并以此建立坚实的客户满意度和忠实度。利用遍布的IP网络,组织机构可以通过IPCC座席,为客户整理并提供最新的客户通信记录,使用这些信息可以快速解决问题并建立良好的客户关系。

„网真和电话会议服务(Telepresence and Conferencing Service):这类服务通过在分布式企业环境中为用户提供富媒体通信,节省了时间和资源。

最初,ROI(投资回报率)的计算主要集中在话费旁路(Toll-Bypass )和对网络设备的投资上。这些因素在今天仍很重要,但语音技术中的其他优势更能使组织机构和运营商为客户提供高级特性(如前所述),从而使其从竞争者中脱颖而出。

注释:① Toll-Bypass 直译为话费旁路,它还有一个更为直观的名称:节约长话费。—译者注

统一通信网关是各个通信网络的连接点。根据不同的部署类型,一台网关可以提供一个或多个功能,其中包括如下功能。

„网关作为语音交换机,提供了多条传统电话通讯线路之间的连接。这些线路可以是模拟线路,也可以是数字线路。语音网关会参与信令的交互,可能也需要负责媒体信道的转换。网关为本地模拟和数字语音设备提供了物理连接,这类语音设备包括电话、传真机、key set 和 PBX。

„网关作为PSTN到VoIP网关,实现了VoIP网络与非VoIP网络(如PSTN)之间的转换。除了传统语音交换机的功能之外,PSTN到IP网关还能够实现传统PSTN设备与融合的IP网络之间的语音和视频通信。

„网关作为 Cisco 统一边界元素(Cisco Unified Border Element,通常写为 Cisco UBE或CUBE)连接了两个不同的IP网络,并允许分布在两个网络中的终端进行通信。CUBE可以实施过滤、地址转换和与安全相关的功能。

网关的运作

Cisco UC 网关使用多种控制协议和呼叫信令协议,其中包括如下几种。

„H.323:H.323是在包交换网络(包括IP网络)中提供多媒体通信服务以及实时音频、视频和数据通信服务的标准,它定义的内容包括组件、协议和流程。H.323是ITU-T(国际电信联盟远程通信标准化组)提出的H.32x协议家族的一部分,H.32x家族定义了在各种网络上提供多媒体通信服务的标准。H.32x伞形标准涵盖了语音、视频和数据同步传输的各方面内容,并定义了端到端的呼叫信令。

„媒体网关控制协议(MGCP,Media Gateway Control Protocol):MGCP 是 控 制PSTN 网关或瘦设备(Thin Device)的方法。在 RFC 2705 中,MGCP 定义了控制VoIP网关的协议,其中网关与控制外部呼叫的设备相连,该设备也被称为呼叫代理。MGCP可为边缘设备提供信令能力,这些边缘设备(如网关)可能并没有部署完整的语音信令协议(如H.323)。比如说无论何时,网关的语音接口上发生一个事件,如摘机(Off-Hook),语音接口都会向呼叫代理报告这一事件,并由呼叫代理通知它应反馈的服务信令,如拨号音(Dial-Tone)。

„会话初始化协议(SIP,Session Initiation Protocol):SIP 是一个细节协议,它定义了建立和移除通话的请求/响应消息,并且详细说明了各种特性,如安全、代理、TCP或 UDP 服务。SIP 及其组合协议——SAP(会话通知协议,Session Announcement Protocol)和 SDP(会话描述协议,Session Description Protocol),为网络中的用户提供了组播会话的通告和信息。SIP定义了设备间的端到端呼叫信令。它是基于文本的协议,借用了HTTP中的很多元素,例如,它具有与HTTP相同的请求与响应模型、相似的头格式和应答码。SIP还采用了URL寻址方案的变体,同时该寻址方案也被用于基于SMTP(简单邮件传输协议)的电子邮件中。

„Skinny 客户端控制协议(SCCP,Skinny Client Control Protocol):SCCP 是 Cisco 的私有协议,用于实现 CUCM 和 Cisco IP 电话之间的通信。使用 SCCP 的终端工作站(IP电话)称为Skinny客户端,它消耗的处理资源较少。客户端使用面向连接的(基于TCP的)会话来与CUCM(常被称为CallManager,缩写为UCM)进行通信,并有时以此与另一个遵从H.323标准的终端工作站建立通话。

接下来的内容详细介绍了各种协议。

H.323协议族

H.323是ITU为在LAN上实现多媒体会议而定义的一组协议,它由ITU-T设计并最初于1996年2月获得批准。当时的H.323是为IP网络提供传统电话通讯功能的协议,如今的H.323已成为包交换网络中部署最广泛的标准化语音及视频会议标准。

H.323中定义的协议包括如下几种。

„H.225 呼叫信令(H.225 Call Signaling):H.225 呼叫信令通过在信令信道中交换 H.225协议消息,来建立两个H.323端点之间的连接。呼叫信令信道在两个H.323端点之间开放,或者在端点与H.323网守之间开放。

„H.225 RAS(H.225 Registration, Admission, and Status):RAS(注册、接入和状态)是作用于端点(电话和网关)与网守之间的协议。端点与网守之间的通信采用RAS信令进行交互,以完成端点的注册、接入控制、带宽变更、状态及脱离过程。RAS消息是通过RAS信道来交换的,这个信令信道在任何其他信道建立以前,就在端点和网守之间打开。

„H.245控制信令(H.245 Control Signaling):H.245控制信令用于交换端到端(End-to-End)的控制消息,以此来控制H.323端点。这些控制消息包含以下相关信息。

„能力交换(Capabilities Exchange)。

„打开和关闭用于承载媒体流的逻辑信道。

„流控制(Flow-Control)消息。

„一般命令和指示。

„音频编解码器(Audio Codec):音频编解码器会将麦克风捕获的源自于H.323 终端的音频信号进行编码,将接收到的去往H.323终端扬声器的音频码进行解码。由于音频是H.323标准所提供的最基本的服务,因此所有H.323终端必须至少支持一种音频编解码器,如 ITU-T G.711 建议中指定的音频编解码类型(将音频编码为 64 kbit/s 语音流)。另外还有一些可用的音频编解码建议,如 G.722(64 kbit/s、56 kbit/s、48 kbit/s)、G.723.1(5.3 kbit/s、6.3 kbit/s)、G.728(16 kbit/s)、G.729(8 kbit/s)。

„视频编解码器(Video Codec):视频编解码器会将摄像头捕获的源自于 H.323 终端的视频信号进行编码,将H.323终端视频显示器接收到的视频码进行解码。由于H.323将对于视频的支持定义为可选项,因此终端对于视频编解码器的支持也是可选的。然而,任何提供视频通信的 H.323 终端都必须支持视频编码和解码,如 ITU-T H.261 建议中定义的视频编解码类型。

在 Cisco IP 通信环境中,H.323 被广泛应用于网关、网守和第三方 H.323 客户端,如视频终端。它们可以使用静态目的IP地址来建立设备之间的连接。

注释:由于H.323是端到端协议,因此H.323网关并不像端点一样注册到CUCM中, CUCM是通过管理员配置的IP地址来把呼叫直接转发到H.323设备。

MGCP

MGCP是建立在集中式控制架构中的一种基于客户端/服务器模型的呼叫控制协议。MGCP具有集中式网关管理的优势,并能够提供大规模可扩展的IP电话解决方案。所有的拨号计划都存储在呼叫代理上,由呼叫代理来控制网关上的语音接口并执行呼叫控制。MGCP网关在PSTN电话网和VoIP网络之间,为外部呼叫提供媒体转换。在Cisco网络中, CUCM就是呼叫代理。

MGCP是一个基于文本的协议,被呼叫控制设备用来管理IP电话通讯网关。MGCP最初定义在RFC 2705中,并由RFC 3660进行更新,后被RFC 3435取代,并由RFC 3661进行更新。

使用MGCP协议,CUCM就能够获知并控制MGCP网关上的每一个语音接口,从而可以通过CUCM对拨号计划进行全面的控制。CUCM还可以基于每个接口控制其与PSTN、传统PBX、语音留言系统及POTS电话的连接。MGCP的实施是通过在CUCM和网关之间以 UDP 2427 端口发送一系列明文命令完成的。

值得注意的是,若要一个MGCP网关与CUCM相互协作,MGCP就必须得到CUCM的支持。如果管理员是软件顾问(Software Advisor)的注册用户,那么他就可以使用该工具来确定产品的平台,以及 Cisco IOS 或 Cisco Catalyst OS 版本是否为 CUCM 兼容的 MGCP网关版本。同时,也要确定CUCM的版本可以支持MGCP网关。

PRI(基群速率接口,Primary Rate Interface)和 BRI(基本速率接口,Basic Rate Interface)的回程(Backhaul)特性是指信令在呼叫代理(如CUCM)与Cisco网关之间的内部切换,它是一个用来传输回程信令的独立信道。MGCP网关PRI回程使用TCP连接来向呼叫代理转发PRI的第3层(Q.931)信令信息。

配置MGCP网关相对容易,因为呼叫代理维护所有的呼叫路由,因此也就不需要在网关上配置所有可能需要的dial peer(拨号对等体)。该环境的缺点是呼叫代理必须总是可用的。在缺少 CUCM 的时候(例如 WAN 断开的这段时间内),Cisco MGCP 网关可以使用 SRST(可生存远程站点电话,Survivable Remote Site Telephony)和 MGCP 回退(Fallback)特性,来允许H.323协议接替MGCP并提供本地呼叫路由。在这种情况下,为使H.323能够正常工作,管理员必须在网关上配置相应的 dial peer。

SIP(会话初始化协议)

SIP是由IETF(互联网工程任务组)MMUSIC(多方多媒体会话控制)工作小组开发的,用于取代 H.323 的协议。SIP 的特性遵从 IETF 于 1999 年 3 月发布的 RFC 2543、于 2002 年6 月发布的 RFC 3261 以及于 2003 年 12 月发布的 RFC 3665。由于 SIP 是基于万维网(World Wide Web)逻辑的普遍标准并且非常容易实施,因此被广泛应用于网关和代理服务器的部署上,在运营商网络中承载内部信令和终端客户信令。

SIP 与 H.323 相似,是端到端(Peer-to-Peer)协议,并由 UA(用户代理,User Agent)初始化会话。与H.323不同的是,SIP使用基于ASCII文本的消息进行通信。因此SIP的实施和故障诊断非常容易。

由于SIP是端到端协议,因此CUCM并不控制SIP设备,SIP网关也不注册到CUCM中。与使用H.323网关的情形一样,只有当CUCM的配置中有SIP设备的IP地址时,CUCM才能与SIP语音网关进行通信。

SCCP(Skinny客户端控制协议)

SCCP是Cisco私有协议,它用于CUCM和终端设备之间的通信。SCCP是基于客户端/服务器模型的协议,这也意味着,不论发生任何事件(如挂机、摘机、按键),SCCP客户端都会发送一个消息到CUCM。接着CUCM会向客户端返回具体的指令,告诉设备如何处理这个事件。因此,用户每按一下电话按键都会触发CUCM和终端设备之间的数据流量。SCCP 被广泛应用于 Cisco IP 电话。在 CUCM 网络中使用 SCCP 最主要的优势在于:SCCP是私有协议,可使用户快速获得协议的变更信息,并且快速添加新的特性和功能。

SCCP 是用于 VoIP 网络的一个精简协议。使用 SCCP 的 Cisco IP 电话可以工作于 H.323环境中。使用CUCM时,SCCP客户端可以与H.323终端进行交互。

Vo I P信令协议的对比

上述4种VoIP信令协议想要实现的主要目标是相同的——在参与通话的VoIP终端之间建立双向的RTP(实时传输协议)流。但这些VoIP协议使用的技术架构以及实现这一目标的过程却是不一样的。

H.323

H.323被认为是一个端到端协议,尽管它并不是一个单独的协议,而更像是一组协议。H.323 网关的配置相对复杂,因为需要管理员直接在网关上定义拨号计划(Dial Plan)和路由模式(Route Pattern)。具有 H.323 功能的 Cisco 设备包括 Cisco VG224 模拟电话网关以及Cisco 2600XM 系列、2800 系列、2900 系列和 3900 系列路由器。

H.323协议负责CUCM集群(Cluster)和H.323网关之间的所有信令。在这种环境中, ISDN(综合业务数字网)协议(Q.921和Q.931)仅应用于连接PSTN的ISDN链路上,如图1-3所示。

图1-3 H.323 信令

MGCP

MGCP协议基于客户端/服务器架构。该架构简化了网关的配置,因为拨号计划和路由模式直接定义在集群中的CUCM服务器上。具有MGCP功能的Cisco设备包括Cisco VG224 模拟电话网关以及 Cisco 2600XM 系列、2800 系列、2900 系列和 3900 系列路由器。非 IOS 的 MGCP 网关包括 Cisco Catalyst 6608-E1 和 Catalyst 6608-T1 模块。

MGCP用于管理网关。在这种环境中,所有ISDN第3层信息都会通过回程信道,由网关转发到CUCM服务器上,唯有ISDN第2层信息(Q.921)会在网关上终结,如图1-4所示。

图1-4 MGCP 信令

SIP

与H.323协议相同,SIP是端到端协议。网关所需要的配置相对复杂,因为管理员需要直接在网关上定义拨号计划和路由模式。具有 SIP 功能的 Cisco 设备包括 Cisco 2800 系列、2900系列和3900系列路由器。

SIP协议负责CUCM集群和网关之间的所有信令。在这种环境中,ISDN协议(Q.921和Q.931)仅应用于连接PSTN的ISDN链路上,如图1-5所示。

图1-5 SIP 信令

SCCP

SCCP协议基于客户端/服务器架构,如图1-6所示。该架构简化了SCCP设备的配置,如 Cisco IP 电话、Cisco ATA 180 系列和 VG200 系列 FXS 网关。

图1-6 SCCP 信令

除了 ATA(模拟电话适配器,Analog Telephone Adapter)之外,SCCP 还可以在 Cisco VG224和VG248模拟电话网关上使用。ATA开启了CUCM和模拟电话网关之间的通信。接着,网关使用标准的模拟信令与连接在 ATA FXS 接口的模拟设备进行通信。Cisco IOS 语音网关的最新版本,如 Cisco 2900 系列路由器,也支持 SCCP 控制的 FXS(外部交换站)接口。

在部署中,网关通常是网络的边缘设备。因为网关有可能既连接PSTN,又连接企业WAN,它们必须具备适当的硬件并且为不同网络使用适当的协议。图1-7所示的场景为连接VoIP网络和PSTN电话网,部署了三种类型的网关。

图1-7 网关部署案例

图1-7显示了一个企业的UC网络,它同时也是目前融合了三个独立公司的结果。以前各公司均按照自己的策略连接PSTN。

„站点圣何塞在CUCM环境中,使用MGCP控制的UC网关来连接PSTN。

„站点芝加哥在CUCME环境中,使用基于H.323的UC网关来连接PSTN。

„站点丹佛使用 Cisco SIP 代理服务器和 SIP IP 电话,并且使用基于 SIP 的 UC 网关来连接PSTN。因为站点丹佛只是一个小型分支机构,不需要通过WAN与其他站点进行IP电话通讯。因此,丹佛本地的VoIP网络只连接到PSTN。

IP 电话部署模型依下列条件的不同而有所区别: WAN 承载的流量、呼叫处理系统的位置、部署的规模。Cisco IP 电话提供以下部署模型。

„单站点。

„多站点集中式呼叫处理。

„多站点分布式呼叫处理。

„跨越 IP WAN 的群集。

1.单站点部署

Cisco UC 的单站点(Single-Site)部署模型由坐落在单一站点或园区的呼叫处理系统集群组成,且 IP WAN(广域网)无需提供电话服务。图 1-8 就是一个典型的单站点部署案例:所有的CUCM服务器、应用及DSP资源都位于同一个物理地点。若需要在单站点模型中部署更多的IP电话,可以在一个LAN(局域网)或一个MAN(城域网)中部署多个集群(Cluster),并将这些集群通过集群间中继(Intercluster Trunk)相互连接。

图1-8

企业通常利用LAN或MAN部署单站点模型,也通过它们承载站点内部的语音流量。直接与PSTN相连的网关中继(Trunk)则负责所有的外部呼叫。如果站点之间存在IP WAN,那么它仅被用于承载数据流量,而无需提供电话服务。

单站点部署的设计特点

单站点模型具有以下设计特点。

„单一的CUCM集群。

„每集群最多支持 30 000 台 SCCP/SIP 电话或 SCCP 视频端点。

„每集群最多支持 2 100 台 H.323 设备(网关、MCU、中继、客户端)或 MGCP 网关。

„PSTN负责所有站点外部的呼叫。

„具有支持电话会议、编码转换及MTP(介质端接点)服务的DSP资源。

„语音邮件、统一消息、Cisco Unified Presence、音频及视频组件。

„能够将传统PBX和语音留言系统相集成。

„H.323 客户端、MCU 和 H.323/H.320 网关必须注册到 Cisco IOS 网守(Cisco IOS12.3(8)T或其后续版本)中,以便网守为其发起呼叫。UCM则通过H.323中继与网守建立连接,并向注册在网守上的H.323设备提供呼叫路由和带宽管理服务。可以使用多台 Cisco IOS 网守来提供冗余。

„多点视频会议需要MCU资源。根据会议的要求,这些资源可以是SCCP,也可以是H.323,或者同时为SCCP和H.323。

„需要使用H.323/H.320视频网关与公共ISDN网络中的H.320视频会议设备进行通信。

„站点内部的设备之间使用高带宽音频编码(如G.711、G.722或Cisco宽频音频)。

„站点内部的设备之间使用高带宽视频编码(如 384 kbit/s 或更高编码率)。同时还可支持 Cisco Unified Video Advantage Wideband Codec,编码率为7 Mbit/s。

单站点部署的优势

单一的架构为汇聚网络解决方案带来了可观的成本优势,并且可利用 Cisco UC 为企业提供很多基于 IP 的应用。单站点部署同时也使得每个站点完全自给自足,IP WAN 链路的失效或带宽不足对于各种服务不会造成影响,并且不会丧失呼叫处理服务或功能。

单站点模型具有以下主要优势。

„易于部署。

„基于通用架构的汇聚解决方案。

„简化拨号计划。

„不需要编码转换资源,因为使用了单一的高带宽编解码方案。

单站点部署的设计准则

单站点部署模型是分布式和集中式呼叫处理模型的子集。因此未来网络的可扩展性要求遵从分布式和集中式呼叫处理模型所建议的最佳做法。按照通用架构理念部署的单站点环境,能够很容易地将IP电话系统的应用(如视频流和视频会议)扩展到远端站点。

实施单站点模型时,请遵从以下部署准则和最佳做法。

„基于通用架构的理念,提供一个具有高可用性和容错机制的架构。一个好的架构在下列场合中必不可少:轻松地转移到 Cisco UC 环境、视频流和视频会议等应用的集成,将 Cisco UC 环境跨越 WAN 进行扩展,或者扩展到多个 CUCM 集群。

„了解企业中的主叫模式,如果企业中的大多数呼叫都是去往同一站点内用户的,或大多数呼叫都是去往企业外部PSTN用户的,那么就使用单站点模型。

„所有端点均使用G.711编码。这样做的好处在于无需在编码转换上消耗DSP资源,这些节省的DSP资源可用于其他功能,如提供电话会议和MTP。

„使用SIP、SRST和MGCP网关连接PSTN。这样做的好处在于简化了拨号计划的配置工作。一些特殊的功能可能需要H.323的支持,如支持SS7或NFAS(随路信令), NFAS允许单一数据线路中的单一信道承载多个数据线路的信令信息。

„实施推荐使用的网络基础设施,以实现高可用性、电话的连通性(在线供电)、QoS机制和安全。

2.多站点WAN集中式呼叫处理部署模型

多站点WAN集中式呼叫处理模型由一个呼叫处理系统集群组成,它可为多个远端站点提供服务,并可通过 IP WAN 在多个站点之间传输 Cisco UC 流量。IP WAN 也负责承载中心与远端站点间的呼叫控制信令。图1-9就是一个典型的集中式呼叫处理部署案例,在中心站点部署一个 CUCM 集群来充当呼叫处理系统,并且通过启用了 QoS 的 IP WAN将所有的站点连接起来。远端站点需要依靠集中式CUCM集群来为它们处理呼叫连接。为了减少管理和维护的成本,诸如语音邮件和IVR系统的应用也是集中部署的。

可通过以下方式实现WAN连通性。

„专线。

„帧中继。

„ATM。

„ATM和帧中继的互通(SIW)。

„MPLS VPN。

„支持语音和视频的 IPSec VPN(V3PN)。

部署在WAN边缘的路由器上需要配置QoS机制(如优先级队列和流量整形)来确保语音流量穿越带宽有限的WAN时,能够比数据流量优先获得服务。除此之外还需要部署CAC(呼叫准入控制)机制,来避免语音流量占用过多的WAN链路资源以及避免降低已建立呼叫的通话质量。对于集中式呼叫处理部署来说,CUCM中的Location提供了CAC机制。

有很多种 Cisco 网关可为远端站点提供 PSTN 接入功能。当 IP WAN 断掉,或者 IP WAN 链路没有可用带宽时,远端站点的用户可以加拨 PSTN 接入码(Access Code)来通过PSTN 建立呼叫。如果分支机构的 Cisco IP 电话失去了与主用、备用或第 3 个 CUCM 服务器的连接,或者当 WAN 连接断掉时,同时适用于 SCCP 电话和 SIP 电话的 Cisco SRST(远程电话应急呼叫)特性能够继续为这些分支机构的 Cisco IP 电话提供呼叫处理服务。在运行SRST 特性的 Cisco IOS 网关或运行在 SRST 模式的 CUCME 4.0 及其后续版本中,能够启用SRST 功能。与 Cisco IOS 网关中的 SRST 相比,运行在 SRST 模式中的 Cisco CME 可以提供更多的特性。

图1-9 多站点WAN集中式呼叫处理

多站点WAN集中式呼叫处理部署的设计特点

多站点集中式呼叫处理模型具有以下设计特点。

„单一的CUCM集群。

„每集群最多支持 30 000 台 SCCP/SIP 电话或 SCCP 视频端点。

„每集群最多支持 1 000 个 Location。

„每集群最多支持 2 100 台 H.323 设备(网关、MCU、中继、客户端)或 MGCP 网关。

„PSTN负责所有站点外部的呼叫。

„具有支持电话会议、编码转换及MTP(介质端接点)的DSP资源。

„语音邮件、统一消息、Cisco Unified Presence、音频和视频组件。

„能够将传统PBX和语音邮件系统相集成。

„H.323 客户端、MCU 和 H.323/H.320 网关必须注册到 Cisco IOS 网守(Cisco IOS12.3(8)T或其后续版本)中,以便网守为其发起呼叫。CUCM则通过H.323中继与网守建立连接,并向注册在网守上的H.323设备提供呼叫路由和带宽管理服务。管理员可以使用多台 Cisco IOS 网守来提供冗余。

„多点视频会议需要MCU资源,根据会议的要求,这些资源可以是SCCP,也可以是H.323,或者同时为SCCP和H.323。MCU可位于中心站点,若远端站点需要本地会议资源,也可将MCU分布在远端站点。

„需要使用H.323/H.320视频网关与公共ISDN网络中的H.320视频会议设备进行通信。这些网关可以都位于中心站点,若远端站点需要本地ISDN接入,网关也可以分别部署在远端站点。

„相同站点的设备之间使用高带宽音频编码(如G.711、G.722或Cisco宽频音频),不同站点的设备之间使用低带宽音频编码(如G.729或G.728)。

„相同站点的设备之间使用高带宽视频编码(如 384 kbit/s 或更高),不同站点的设备之间使用低带宽视频编码(如 128 kbit/s)。相同站点的设备间通话还可使用 Cisco Unified Video Advantage Wideband Codec,编码率为7 Mbit/s。

„确保最低 768 kbit/s 的 WAN 链路速率。不建议在低于 768 kbit/s 速率的 WAN 连接上播放视频。

„CUCM 通过 Location 提供了 CAC 机制,同时也支持视频呼叫 AAR(替代自动路由),若穿越WAN的呼叫被Location特性拒绝,AAR可以将该呼叫转而发往PSTN。

„SRST 4.0 及其后续版本支持视频服务,但 SRST 4.0 之前的版本不支持视频,并且若WAN连接断开,位于远端站点的SCCP视频端点就成为了仅支持音频的设备。

„CUCME 4.0 及其后续版本可以代替 SRST 路由器,为远端站点提供应急呼叫服务。与 SRST 路由器相比,Cisco CME 在 WAN 连接断开时可提供更多的特性。

„CUCME 可与分支机构或远端站点的 Cisco Unity Express(CUE)相集成。Cisco Unity服务器在正常情况下注册到CUCM中,在集中式CUCM服务器不可达或WAN连接断开期间,Cisco Unity 服务器会注册到运行 SRST 模式的 CUCME 中,来继续为分支机构的用户提供到语音邮件的连接及MWI(消息等待指示)。

多站点WAN集中式呼叫处理部署的设计准则

实施多站点WAN集中式呼叫处理模型时,请遵循以下部署准则。

„最小化CUCM与远端站点间的延迟,以降低语音切片延迟(Cut-Through,也称为Clipping)。ITU-T G.114 建议将单向延迟限制在 150 ms 以内。

„使用HSRP提供网络的复原能力。

„使用CUCM的Location机制为远端分支提供入向和出向的呼叫准入控制。

„每个远端站点的SRST模式支持的IP电话数量和线路显示取决于分支站点的路由器平台、安装的内存数量以及 Cisco IOS 的版本。Cisco IOS 网关中的 SRST 最多可支持1 500 台电话,运行 SRST 模式的 CUCME 最多可支持 240 台电话。然而一般来说,对于给定站点,到底应该部署集中式模型还是分布式模型,需要根据以下方面进行判断。

„IP WAN 带宽或延迟的限制。

„语音网络的临界点(Criticality)。

„所需的特性集。

„可扩展性。

„易于管理。

„成本。

注释:如果分布式呼叫处理模型更适合客户的业务需求,那么这个选择包括在每个站点各部署一个CUCM集群或者在远端站点运行CUCME。

„在远端站点,可使用以下特性确保WAN失效期间的呼叫处理运作。

„对于 SCCP 电话,使用 Cisco IOS 网关中的 SRST 特性,或者使用运行于 SRST 模式的CUCME。

„对于 SIP 电话,使用 SIP SRST。

„对于连接在模拟或数字语音接口上的电话设备,使用MGCP网关回退特性。

SRST 或 SRST 模式的 CUCME、SIP SRST、MGCP 网关回退特性可以在同一个 Cisco IOS网关中共存。

如需了解更为具体的建议内容,请参考 CUCM 8.x 版本的 Cisco Unified Communications System SRND,网址为:https://www.cisco.com/en/US/docs/voice_ip_comm/cucm/srnd/8x/uc8x. html。

3.多站点WAN分布式呼叫处理部署模型

如图1-10所示,多站点WAN分布式呼叫处理模型由多个独立的站点组成,每个站点都有各自的呼叫处理系统集群,分别连接到 IP WAN,并由 IP WAN 承载分布式站点之间的语音流量。

图1-10 多站点WAN分布式呼叫处理

IP WAN 使分布式呼叫处理站点相互连接。一般情况下,PSTN 充当站点间的备份连接,用来应对 IP WAN 连接断开或可用带宽不足的情况。仅通过 PSTN 进行连接的站点是独立式站点,这种类型的站点并不被涵盖在分布式呼叫处理模型中。

可通过以下方式实现WAN连通性。

„专线。

„帧中继。

„ATM。

„ATM和帧中继的互通(SIW)。

„MPLS VPN。

„IPSec V3PN。

多站点分布式呼叫处理模型允许每个站点完全地自给自足。万一出现 IP WAN 链路的失效或带宽不足,站点并不会丧失呼叫处理服务或功能。CUCM会将所有站点间的呼叫发往PSTN进行处理。

多站点WAN分布式呼叫处理部署的设计特点

多站点分布式呼叫处理模型具有以下设计特点。

„每集群最多支持 30 000 台 SCCP/SIP 电话或 SCCP 视频端点。

„每集群最多支持 2 100 台 MGCP 网关或 H.323 设备(网关、MCU、中继、客户端)。

„PSTN负责所有外部呼叫。

„具有支持电话会议、编码转换及MTP(介质端接点)的DSP资源。

„语音邮件、统一消息、Cisco Unified Presence 组件。

„能够将传统PBX和语音邮件系统相集成。

„H.323 客户端、MCU 和 H.323/H.320 网关必须注册到 Cisco IOS 网守(Cisco IOS12.3(8)T或其后续版本)中,以便网守为其发起呼叫。CUCM则通过H.323中继与网守建立连接,并向注册在网守上的H.323设备提供呼叫路由和带宽管理服务。管理员可以使用多台 Cisco IOS 网守来提供冗余。Cisco IOS 网守也可以用来提供分布式CUCM集群间的呼叫路由和带宽管理,Cisco建议每个集群有负责处理其内部呼叫的端点网守集以及有独立的负责处理集群间呼叫的网守集。在一些特定的情况下也可以使用同一个网守集来处理这两类呼叫,具体取决于网络的大小以及拨号计划的复杂性。

„每个集群中的多点视频会议都需要各自的MCU资源,根据会议的要求,这些资源可以是SCCP,也可以是H.323,或者同时为SCCP和H.323。MCU可以全都位于局部站点(Regional Site),若远端站点需要本地会议资源,也可将 MCU 分布在每个集群的远端站点。

„需要使用H.323/H.320视频网关与公共ISDN网络中的H.320视频会议设备进行通信。这些网关可以都位于局部站点,若远端站点需要本地ISDN接入,网关也可以分别部署在每个集群的远端站点。

„相同站点的设备之间使用高带宽音频编码(如G.711、G.722或Cisco宽频音频),不同站点的设备之间使用低带宽音频编码(如G.729或G.728)。

„相同站点的设备之间使用高带宽视频编码(如 384 kbit/s 或更高),不同站点的设备之间使用低带宽视频编码(如 128 kbit/s)。相同站点的设备间呼叫还可使用 Cisco Unified Video Advantage Wideband Codec,编码率为7 Mbit/s。需要注意的是,集群间中继链路不支持 Cisco VT 摄像头宽频视频编码。

„确保最低 768 kbit/s 的 WAN 链路速率。不建议在低于 768 kbit/s 速率的 WAN 连接上播放视频。

„CUCM 通过 Location 为相同集群控制下的站点间呼叫提供呼叫准入控制,并且通过Cisco IOS 网守为集群间的呼叫提供呼叫准入控制(也就是集群间中继)。集群外和集群间视频呼叫都支持AAR。

多站点WAN分布式呼叫处理部署的优势

多站点WAN分布式呼叫处理模型具有以下优势。

„使用 IP WAN 进行站点间呼叫,节省了成本。

„使用 IP WAN 节省长话费,通过远端站点的网关来路由呼叫,该网关更靠近拨打的PSTN号码(也就是TEHO[远端落地切换])。

„通过与其他类型的流量共享IP WAN,最大程度上利用了可用带宽。

„在 IP WAN 链路失效期间不会丧失任何功能。

„可扩展到上百个站点。

多站点WAN分布式呼叫处理部署的设计准则

多站点WAN分布式呼叫处理部署与单站点或多站点分布式呼叫处理部署有相同的要求。除了这里列出的分布式呼叫处理模型的最佳做法外,还应遵从其他部署模型的最佳做法。

网守或SIP代理服务器是多站点WAN分布式呼叫处理模型中的关键元素。它们都可以提供拨号计划解决方案,其中网守还可以提供呼叫准入控制,它是提供了呼叫准入控制和E.164拨号计划解决方案的H.323设备。

多站点WAN分布式呼叫处理部署的最佳做法

部署网守需遵从以下最佳做法。

„使用 Cisco IOS 网守为每个站点提供入向和出向的呼叫准入控制。

„通过使用 HSRP 网守对(Gatekeeper Pair)、划分网守集群和 / 或支持可替换网守,来实现网守的高可用性。除此之外,还可以部署多网守来提供网络冗余性。

„选择适当的平台,确保设备性能与能力要求相匹配。

„在WAN中仅使用一种类型的编码方式,因为H.323在带宽请求中不考虑第2层头部开销及IP、UDP或RTP协议的头部开销。

在WAN中仅使用一种类型的编码方式的好处是:无需为最坏的网络状况而预备超额的IP WAN 带宽。

由网守管理的网络可以扩展到上百个站点,并且设计方案仅被WAN拓扑所限制。

SIP 设备提供 E.164 号码解决方案和 SIP URI(统一资源标识符),使端点之间可以发起呼叫。CUCM仅支持使用E.164号码。

部署SIP代理需遵从以下最佳做法。

„为SIP代理提供足够的冗余性。

„确保SIP代理的能力符合网络中呼叫速率和呼叫数量的要求。

分布式呼叫处理模型中的呼叫处理系统

基于多种因素的考虑,呼叫处理系统的选择也多种多样。对于网络设计来说,需要考虑的主要因素是站点的规模及其需要的功能。

对于分布式呼叫处理部署来说,每个站点拥有各自的呼叫处理系统。每个站点的设计根据呼叫处理系统、所需功能以及所需容错性的不同而有所区别。比如说,在有500台电话的站点中,部署一个拥有两台服务器的CUCM集群。这样可以提供1:1的服务器冗余,备用服务器可以用作Publisher(发布者)和TFTP服务器。

对于IP应用的需求,也在很大程度上影响了呼叫处理系统的选择,因为只有CUCM能够为众多 Cisco IP 应用提供所需的支持。

表1-1为如何选择分布式呼叫处理的呼叫处理系统提供了参考建议。

表1-1 建议的呼叫处理系统

4. 跨越 IP WAN 的集群部署模型

Cisco支持跨越WAN的CUCM集群模型,如图1-11所示。跨越WAN的集群指的是同一个集群,具有相同的应用并且使用相同的 CUCM,跨越 IP WAN 分布在不同位置。

图1-11 跨越 IP WAN 的集群

跨越WAN的集群支持以下两种部署类型。

„本地故障切换部署模型:本地故障切换需要管理员将 CUCM Subscriber 和备用服务器放置于同一个站点中,也就是它们之间不存在WAN。这是CUCM管理2~4个站点时的理想部署模型。

„远端故障切换部署模型:远端故障切换允许管理员将备用服务器部署在WAN中。使用这种部署模型,可以拥有多达 8 个站点的 CUCM Subscriber,同时将备用服务器放置于另一个站点。

注释:远端故障切换部署模型可能需要更高的带宽,因为在Subscriber服务器之间存在大量的集群间流量。

管理员也可以结合使用这两种部署模型,以满足特定站点的需求。比如说,两个主站点可能拥有各自的主用和备用Subscriber,另外两个站点仅拥有各自的主用服务器,并且它们使用共享的备用服务器或拥有各自的备份服务器。

跨越 IP WAN 的集群部署的优势

尽管在设计上存在严格要求,跨越 IP WAN 的集群部署设计仍可提供以下优势。

„单点管理同一个集群中的所有站点和所有用户。

„特性的透明性。

„集群内的分机移动性。

„统一的拨号计划。

这些特性使该解决方案能够完美地应用于企业连续站点的灾难恢复计划,或者成为8个中小型站点的独立解决方案。

若客户需要比SRST可提供的有限特性集更多的功能,这种集群设计也可为其提供帮助。这种网络设计还能在远端站点在与主用CUCM服务器失去联系时,比SRST支持更多的 Cisco IP 电话。

WAN考虑

为了成功部署跨越WAN的集群,管理员必须仔细计划、设计以及实施WAN本身的不同特点。CUCM 服务器之间的 ICCS(集群间通信信令,Intra-Cluster Communication Signaling)由多种流量组成。ICCS流量类型分类为优先级和尽力服务。优先级ICCS流量以IP Precedence 3(DSCP 24或PHB CS3)进行标记,尽力服务ICCS流量以IP Precedence 0(DSCP 0 或 PHB BE)进行标记。

使用以下设计准则来指明WAN的特点。

„延迟:在任意两个CUCM服务器之间,所有优先级ICCS流量的单向延迟应该不超过 40 ms,或者往返延迟(RTT)不超过 80 ms,其他 ICCS 流量应该保持适当的延迟,以提供及时的数据库访问。在不需要考虑其他网络延迟的情况下,两站点间也会产生每千米 6 s 的传播延迟。这相当于一个理论最大距离,即每间隔大约 3 000 km(或者大约 1860 mi.)会产生 20 ms 的延迟。不过这些距离仅为相对的标准,在现实中产生同等延迟的距离会更短,因为在网络中会产生额外的延迟。

„抖动:抖动是由于处理、队列、缓存、拥塞或路径变更,而导致数据包在网络中遇到的变化延迟。IP Precedence 3 ICCS 流量必须通过 QoS 特性将抖动最小化。

„数据包丢失和错误:管理员应该把网络设计为能够为所有ICCS流量提供足够的优先带宽,特别是对于优先级ICCS流量。因此必须部署标准的QoS机制,来避免拥塞和数据包丢失。如果数据包由于线路错误或其他“现实世界”中的条件而丢失了,那么ICCS包将被重传,这是因为它使用的TCP协议提供的是可靠传输。重传可能导致呼叫被滞后,这将影响建立阶段、连接断开(拆除)或呼叫中的其他附加服务。一些数据包丢失的情况会导致呼叫的断开,但这种情况应该没有发生在T1/E1线路上的错误多,这些错误会影响通过中继去往PSTN/ISDN的呼叫。

„带宽:在每两个服务器之间准备出适当的带宽量,这需要管理员考虑预期的呼叫量、设备类型及设备数量。这个带宽包括站点间的语音和视频流量,但并不包括网络中其他应用所需的带宽。管理员必须通过启用QoS来控制带宽,对不同类别的流量进行优先级划分和带宽安排。

„QoS :网络基础设施依赖与 QoS 机制为流量提供始终如一并且可预测的端到端服务级别。单独的QoS和单独的带宽管理都不是一个完整的解决方案,而必须在网络基础设施中设计启用QoS来进行带宽管理。

Cisco 2900 系列和 3900 系列 ISR(集成多业务路由器)是更现代的网关硬件平台。

1.Cisco 2900 系列集成多业务路由器

Cisco 2900 系列集成多业务路由器提供 4 种平台:Cisco 2901 ISR、Cisco 2911 ISR、Cisco 2921 ISR 和 Cisco 2951 ISR,图 1-12 中显示了其中的一种。这些第 2 代 ISR 平台支持未来的多核CPU,支持更高容量的DSP(数字信号处理器),可满足未来增长的视频功能需求,具有更高可用性的高功率服务模块,提供吉比特以太网交换功能来实现增强的以太网供电(PoE)功能。除此之外,全新的 Cisco IOS 软件通用映像和服务就绪引擎模块,还可以将硬件和软件部署分离,从而奠定灵活的技术基础,并且能够及时满足不断发展的网络需求。

图1-12 Cisco 2900 系列路由器

2. Cisco 3900 系列集成多业务路由器

Cisco 3900 系列集成多业务路由器提供两种平台:Cisco 3925 和 Cisco 3945 ISR,图 1-13中显示了其中的一种。除了能够提供与 Cisco 2900 系列路由器相同的功能外,Cisco 3900 系列路由器还可以为各种规模的办公场所(从小型企业办公室到大型企业办公室)网络部署提供出色的性能和灵活性,同时提供行业领先的投资保护。

Cisco 2800 和 3800 系列 ISR 是具有语音网关功能的访问路由器平台。这些知名的设备型号正广泛应用在生产中。

图1-13 Cisco 3900 系列路由器

1.Cisco 2800 系列集成多业务路由器

如图 1-14 所示,Cisco 2900 系列集成多业务路由器提供 4 种平台(由上到下):Cisco 2801、Cisco 2811、Cisco 2821 和 Cisco 2851。Cisco 2800 系列与老式 Cisco 2600 系列相比,提高了安全性、语音能力及设备整体的性能,该系列设备具有全新内嵌服务选项,且大大提高了插槽性能和密度。同时它还保持了对目前 Cisco 1700 系列模块化接入路由器、2600 系列多服务平台以及3700系列多服务接入路由器中现有90多种模块中大多数模块的支持,从而提供了极为明显的性能优势。

图1-14 Cisco 2900 系列路由器

Cisco 2800 系列能以多个 T1/E1/xDSL 连接提供多种并发的高质量线速(Wire-Speed)服务。该系列路由器提供了内嵌加密加速和主板语音DSP(数字信号处理器)插槽,还可提供IPS(入侵防御系统)和防火墙功能、可选的集成化呼叫处理和语音邮件、满足多种有线和无线连接需求的高密度接口以及充足的性能和插槽密度,这些功能都可用于未来网络扩展和高级应用。

2.Cisco 3800 系列集成多业务路由器

如图 1-15 所示,Cisco 3800 系列集成多业务路由器也具有内嵌安全处理、大幅度的系统/内存优化以及高密度接口,可在要求最为严格的企业环境中满足对关键任务的安全性、IP电话、商业视频、网络分析和Web应用所需的性能、可用性和可靠性等方面的扩展。Cisco 3800 系列路由器的设计核心就是出色的性能,它能以线速 T3/E3 速率提供多种并发服务。

Cisco 3800 系列的集成化服务路由架构,构建于强大的 Cisco 3700 系列路由器基础之上,它内嵌并集成了安全和语音处理功能以及高级的有线和无线服务,来实现新应用的快速部署,其中包括应用层功能、智能网络服务和融合通信。Cisco 3800 系列支持每插槽多个快速以太网接口的带宽需求、TDM 互联以及对于支持 802.3af PoE(以太网电源)的模块提供全面集成的配电方案。同时,它仍然可支持现有的模块化接口系列,这确保了持续的投资保护,可在部署新服务和应用时支持网络扩展或技术变动。通过将多个独立设备的功能集成进单一小巧的设备之中,Cisco 3800 系列大幅降低了管理远端网络的成本和复杂度。

图1-15 Cisco 3800 系列路由器

为了满足客户统一消息系统中的特殊需求,Cisco打造了各种类型的独立语音网关。其中每款网关都可满足不同的网络需求,如将模拟设备分别与统一留言系统、高级性能、业务级功能、良好的适应性、适用性(Serviceability)及可管理性相集成,以满足不同的使用需求。

Cisco ATA 186

如图 1-16 所示,Cisco 模拟电话适配器 186(ATA 186)可将听筒与以太网连接起来,让传统的模拟电话设备实现VoIP设备的功能。客户可通过将他们的模拟设备连接到Cisco ATA,获得IP电话通讯中的应用。

图1-16 Cisco ATA 186

Cisco ATA 186 配有两个语音接口和一个 10BASE-T 以太网接口,每个语音接口拥有自己独立的电话号码。该适配器可以利用现有的以太网LAN进行部署,除此之外还可利用宽频线路,如 DSL、固定无线及线缆调制解调器(Cable Modem)进行部署。

Cisco VG248 模拟电话网关

Cisco VG248 模拟电话网关利用 Cisco UC 提供的新功能为传统的模拟电话设备提供支持,如图 1-17 所示。Cisco VG248 模拟电话网关提供了 48 个模拟语音接口,为 CUCM 系统中的分机提供网关服务。

Cisco AS5350XM 系列通用网关

Cisco AS5350XM 系列网关为 1RU(机架单元)网关产品,它提供了数据、语音和传真服务,以及 SBC(会话边界控制器,Session Border Controller)功能。SBC 特性用于运营商之间的互联,通常提供了完整的会话状态、安全性和报告服务。Cisco AS5350XM 通过紧凑的模块化设计,提供了高可用性。这一经济的平台是ISP的理想选择,也适用于需要创新通用设备或语音服务的企业。Cisco AS5350XM 支持 PSTN 信令、网关信令、语音编码、传真、语音XML(VoiceXML)、RADIUS、TCL(工具命令语言)和交换式语音响应。SBC功能还为IP到IP中继应用提供了额外功能。

图1-17 Cisco VG248 网关

图1-18 Cisco AS5350XM 系列网关

Cisco AS5400XM 系列通用网关平台

Cisco AS5400XM 系列通用网关为 2RU 网关产品,它提供了数据、语音和传真服务,以及 SBC 功能。Cisco AS5400XM 系列通用网关的高密度、低功耗和强大的特性集,使它成为众多网络部署架构的理想选择,尤其适用于托管环境和需要大型POP(存在点)的环境。Cisco AS5400XM 通用网关提供了可靠且可扩展的数据和语音网关功能以及 SBC 服务。Cisco AS5400XM 能够支持 PSTN 信令、网关信令、语音编码、传真、语音 XML、RADIUS、TCL和IVR。

图1-19 Cisco AS5400XM 系列网关

Cisco 7200 系列路由器

如图 1-20 所示,Cisco 7200 系列路由器是部署在企业边缘和服务提供商边缘的服务路由器。该系列路由器的高性能模块处理器可使设备的服务能力与管理能力倍增,如Cisco 7200网络处理引擎NPE-G1。

图1-20 Cisco 7200 系列路由器

管理员可以按照三种模式来部署语音网关。一个单个网关可以运行在一种模式中,也可以同时运行在多种模式中。下面详细介绍各种模式。

„语音交换网关,如图1-21所示,它负责连接各类模拟和数字语音线路。它的功能与传统电话通讯环境中,CO(中心局)交换机和PBX的功能相同。

图1-21 语音交换网关

„VoIP 网关,如图 1-22 所示,它负责连接传统电话通讯网和 IP 网络。它能够将网络一端所使用的信令和媒体转换成另一边所使用的信令和媒体类型。VoIP网关能够为本地模拟和数字语音设备(比如电话、传真、Key Set 和 PBX)提供物理接入。

„Cisco UBE(Cisco 统一边界元素),如图 1-23 所示,它负责连接两个 IP 网络。它负责终结信令会话,并且负责透传或终结媒体信道。

图1-22 VoIP 网关

接下来先介绍语音网关的呼叫线路(Call Leg),其中包括 POTS 呼叫线路和 VoIP 呼叫线路,同时下面的内容会描述用这些呼叫线路定义语音网关运行模式的方法。

图1-23 Cisco UBE

语音网关呼叫线路

语音呼叫在穿越包交换网络或传统电话通讯网络时,会被分成多个不同的呼叫线路(Call Leg)。当语音网关接收到一个呼叫建立请求时,它会实施路由选择决策,并将这个呼叫建立请求发送到下一跳设备。呼叫进入网关的部分称为入站呼叫线路(Incoming Call Leg),呼叫离开网关的部分称为出站呼叫线路(Outgoing Call Leg)。

在 Cisco IOS 路由器中,呼叫线路与拨号对等体(Dial Peer)相关联。一个 Dial Peer 对应一条呼叫线路。一条呼叫线路表示两台网关之间的逻辑连接,或者表示网关和电话设备之间的逻辑连接,如图1-24所示。当网关在模拟或数字语音线路上接收或转发呼叫时,所使用的呼叫线路称为POTS呼叫线路。当网关在IP接口上接收或转发呼叫时,所使用的呼叫线路称为VoIP呼叫线路。

呼叫线路与呼叫路由选择息息相关。网关在作出呼叫路由选择决策之前,必须先为该呼叫应用入站呼叫线路中定义的参数。对于POTS入站呼叫线路来说,这些参数定义了网关如何收集被叫号码及其他行为。对于VoIP入站呼叫线路来说,这些参数定义了语音的传输方式,比如编码、VAD(语音活跃检测)和DTMF(双音多频)相关的特性。本地网关在将呼叫转发到呼叫路径中的下一跳网关之前,必须与下一跳网关就这些参数进行协商并达成一致。接下来在“语音网关如何路由呼叫”一节中,将介绍更多有关呼叫线路的知识。

图1-24 语音呼叫线路

语音交换网关

如图 1-25 所示,语音交换网关(Voice-Switching Gateway)提供了传统电话通讯接口,它支持多种呼叫信令协议,比如SS7、ISDN、QSIG(Q信令)和模拟信令,模拟信令包括监管信令(Loop-Start、Ground-Start、Immediate-Start、Wink-Start、Delay-Start)、寻址信令(脉冲、DTMF)和信息信令。语音交换网关通过模拟或数字语音线路来接收和转发呼叫建立请求。当呼叫需要从网关的一个接口转发到另一个接口时,网关可能需要将呼叫的信令和语音格式转换成相应的格式。与此相关的入站呼叫线路和出站呼叫线路就是POTS呼叫线路。

图1-25 语音交换网关

Vo I P网关

VoIP网关提供了VoIP网络与非VoIP网络(比如PSTN)之间的转换。它负责在传统电话通讯线路和IP网络中的VoIP传输线路之间实现信令和语音信号的转换。与此相关的入站呼叫线路和出站呼叫线路就是VoIP呼叫线路。

如图1-26所示,源网关提供POTS入站呼叫线路和VoIP出站呼叫线路。VoIP目的网关提供VoIP入站呼叫线路和POTS出向呼叫线路。两个网关必须先成功协商好与出站和入站呼叫线路相关联的VoIP参数,之后VoIP目的网关才会把呼叫转发到目的地PSTN网络。

图1-26 VoIP 网关

Cisco统一边界元素

如图1-27所示,CUBE(Cisco统一边界元素)负责将入站VoIP呼叫在出站时也作为VoIP呼叫进行转发。CUBE接收到呼叫建立请求之后,会与下一跳网关进行参数协商,之后便会将呼叫建立请求发送给下一跳网关。在这种情况中,入站信令协议可能不同于出站信令协议。当呼叫信令已成功地从一端到达另一端时,CUBE可能充当了媒体信道代理,这种情况称为Flow-Through(直通),或者它可能仅让媒体信道穿越了网关,而并没有对其进行任何修改,这种情况称为Flow-Around(绕流)。当入站呼叫线路上设置的VoIP流量参数与出站呼叫线路上设置的 VoIP 参数不相符时,就必须使用媒体代理功能。当 Cisco UBE 代理了媒体信道时,它会改变媒体数据包的IP地址。出于安全和连通性的考虑,这一特性也是非常有用的。CUBE中涉及的呼叫线路都是VoIP呼叫线路。

图1-27 Cisco 统一边界元素

Cisco UC 网关的首要功能就是路由呼叫。呼叫路由选择的过程包括对入站呼叫线路和出站呼叫线路进行处理。本节将描述网关是如何创建呼叫线路的,并描述网关是如何匹配入向和出向Dial Peer 的。本节提供了Dial Peer 匹配的详细过程,并阐述了DID(直接向内拨号)特性。除此之外,本节还解决了 POTS Dial Peer 的配置问题,VoIP Dial Peer 的配置将在第 2章中进行介绍。

Dial Peer(拨号对等体)对于实施拨号计划以及在IP 包交换网络中提供语音服务是至关重要的。Dial Peer用于识别呼叫的源端和目的端,也用于定义呼叫连接中,每条呼叫线路的特点。

PSTN网络中的传统语音呼叫使用专用的64 kbit/s端到端线路。而在包交换网络中,语音呼叫是由许多分离的部分或许多呼叫线路构成的。前文已经提到,一条呼叫线路就是两台路由器之间的逻辑连接,或者是路由器与电话通讯设备之间的逻辑连接。每个语音网关需要至少建立两条呼叫线路,其中入站呼叫线路与入向(源)Dial Peer相关联,而出站呼叫线路与出向(目的) Dial Peer相关联,详见图1-28。由管理员定义在Dial Peer中的属性会被应用到相应的呼叫线路上。

图1-28 入向和出向 Dial Peer

呼叫线路的定义是以路由器为中心的。当一个入向呼叫到达网关时,网关首先要查找入向 Dial Peer 并执行其中的设置。若设置是可行的,网关就会查找出向 Dial Peer 并建立出站呼叫线路,由此呼叫就从入站呼叫线路被交换到了出站呼叫线路。管理员需要在网关上配置 Dial Peer,以便在网关上启用呼叫路由选择。

1.拨号对等体

Dial Peer(拨号对等体)通常分为 POTS Dial Peer 和网络 Dial Peer,详见表 1-2。

表1-2 最常见的Dial Peer类型

如图 1-29 所示,一台模拟电话连接在 Cisco UC 网关上。这台网关上需要配置两个 Dial Peer,其中 POTS Dial Peer 的配置中至少需要包含模拟电话的电话号码及其连接的语音接口。这样一来,网关就能够根据上述信息,通过指定接口,将呼叫转发给相应的电话。

图1-29 POTS 和 VoIP Dial Peer

VoIP Dial Peer连接着IP网络。VoIP Dial Peer的配置中至少需要包含目的地电话号码(或号码范围)和下一跳(用于进一步处理呼叫)IP地址或名称。为了能够在双方向上成功转发呼叫,就需要在每个语音处理系统上配置如下的呼叫路由选择参数。

„配置正确的 POTS Dial Peer,指明电话所连的语音接口。这个配置只应用于边界语音处理系统。

„配置正确的 VoIP Dial Peer,指明接收者目的地址,或者至少指明下一跳地址。

根据 Dial Peer 类型的不同,dial-peer 参数也有所不同。在 VoIP Dial Peer 中,管理员可以将这个 Dial Peer 指向 H.323 设备或 SIP 设备,但 MGCP 设备并不在可选项中,因为MGCP设备依靠呼叫代理执行呼叫路由选择。当CUCM使用MGCP协议来控制语音网关时,拨号计划由CUCM维护,呼叫路由决策也由CUCM作出。MGCP网关只需要知道如何处理语音线路。

VoIP Dial Peer 中的参数包括编码 / 解码(编解码)、QoS(服务质量)、VAD(语音活动检测)、DTMF(双音多频)中继和传真速率。

如图 1-30 所示,VoIP Dial Peer 将一个号码串映射到了一台远端网络设备。这台远端网络设备可以是如下设备。

„CUCM集群。

„另一台语音网关。

„SIP代理。

图1-30 VoIP Dial Peer 案例

„语音邮件服务器。

„H.323网守。

2.呼叫线路

表1-3将IP数据包路由选择和呼叫路由选择的原则进行了对比,有助于读者理解呼叫路由的选择过程。

表1-3 IP路由选择与呼叫路由选择的对比

由于多条Dial Peer共同定义了如何转发呼叫,且所有Dial Peer共同构成了拨号计划(Dial Plan),因此 Dial Peer 等同于 IP 路由表。Dial Peer 具有静态属性。

逐跳路由选择是建立在呼叫线路的理论上的。在做出呼叫路由决策前,网关必须确认入向 Dial Peer 并处理其中设置的参数。这个过程中可能会涉及 VoIP 参数协商。

网关做出呼叫路由的决策就是选择出向 Dial Peer 的过程。当使用了 destination-pattern命令时,这一选择过程是基于被叫号码进行的。但选择过程也可以基于其他信息进行,并且其他选择标准可能比被叫号码拥有更高的优先级。当管理员使用被叫号码来查找出向Dial Peer时,网关会应用最长匹配原则。

若多个 Dial Peer 都等价地匹配了一个号码串,那么路由器就会用这些匹配上的 Dial Peer组成一个轮询组。路由器会尝试使用这个轮询组中的所有Dial Peer来建立出向呼叫线路,直到出向呼叫线路建立成功为止。轮询组中的选择顺序可以由管理员配置的优先级来决定。

在进行号码匹配时,管理员可以使用特殊字符来配置缺省呼叫路由。

VoIP 网关经常要为指定目的号码选出最佳路径。通常优选路径是 IP WAN 链路,但当IP WAN 链路不可用或链路上带宽资源不足时,网关需要选择备份 PSTN 路径来路由呼叫。

图 1-31 所示场景中的两个站点分别连接了 IP WAN 和 PSTN。当呼叫通过 PSTN 进行路由时,网关需要对其号码(主叫号码和被叫号码)进行修改,使它们成为在PSTN网络中可路由的号码。否则,PSTN交换机将无法识别被叫号码,从而导致呼叫失败。

图1-31 拥有备用路径的呼叫路由

图1-32描述了网关对于呼叫线路的处理,即网关从本地连接的一台电话收到呼叫请求后,初始化一个VoIP会话。

当网关R1连接的电话(1001)所拨打的电话号码位于另一个位置(2001)时,网关R1会建立这些呼叫线路。当网关R1接收到一个呼叫时,它会首先根据入向(Inbound) Dial Peer,建立一条入向(Inbound)呼叫线路,同时查找出向(Outbound)Dial Peer,作出路由决策后,建立一条出向(Outbound)呼叫线路,将呼叫转发到目的地。若路由决策最终选择使用 IP WAN 链路来路由呼叫,则出向呼叫线路就是 VoIP ;若最终选择使用 PSTN 链路来路由呼叫,则出向呼叫线路就是POTS。

图1-33描述了目的地网关对于呼叫线路的处理过程,该网关终结了VoIP会话,并把呼叫转发到本地连接的电话(2001)。

目的地网关接收到呼叫后(无论它是通过 IP WAN 还是通过 PSTN 网络接收到该呼叫),就会建立入向呼叫线路。目的地网关通过选择适当的出向 Dial Peer,来作出呼叫路由决策。本例中,与 POTS Dial Peer 相对应的出向呼叫线路指向了语音接口 1/0/0,目的电话正连接在这个接口上。这时网关以信令的方式告知该接口有来电,之后电话振铃。

图1-32 呼叫线路——源端网关的视角

图1-33 呼叫线路——目的端网关的视角

图 1-34 展示了使用 POTS Dial Peer 的案例。

本节介绍了如何有效配置 POTS Dial Peer,使呼叫得以通过 PSTN 链路进行转发。稍后将介绍主用VoIP路径的配置方法。本例中并不包含号码处理的配置需求。

根据图1-35所示案例,例1-1和例1-2所示配置允许分机1001拨打分机2001。

例1-1 路由器R1的配置

图1-34 POTS Dial Peer 案例

图1-35 POTS Dial Peer 配置案例

例1-2 路由器R1的配置

网关 R1 上的出向 Dial Peer 类型是 POTS,这是因为目的地号码 2001 是通过网关 R1 上的 POTS 语音接口 1/1/0 连接的。在这个 Dial Peer 中需要指定两个基本参数——电话号码和语音接口。

命令destination-pattern用于对被叫号码进行匹配。网关R1使用了destination pattern“2001”。

命令port指明了对应的语音接口。在本例中,接口1/1/0表明了这个接口的位置——模块1、语音卡(VIC)槽位1和语音接口0。

命令 forward-digits all 让网关把呼叫信令中的被叫号码,完整地发送到下一跳网关。默认情况下,网关在通过出向POTS呼叫线路转发呼叫时,会丢弃所有精确匹配的号码。在本例中,目的地模式“2001”精确匹配了4位被叫号码,因此在默认情况下,网关在将该呼叫发送到PSTN时,并不会发送任何号码。这种号码处理规则仅应用于出向POTS呼叫线路。当通过出向VoIP呼叫线路转发呼叫时,网关在默认情况下并不进行任何号码丢弃的操作,也就是说它会把完整的号码串发送给下一跳VoIP设备。

例1-3 和例 1-4 给出的配置使两个分机号码能够互拨。网关 R1 上配置的 POTS Dial Peer 2 与分机号码 1001 相匹配并指向语音接口 1/0/0,这个语音接口连接了一台电话。网关R2 上除了指向直连电话的 POTS Dial Peer 之外,还添加了 POTS Dial Peer 2,它与分机号码1001相匹配并指向了PSTN。

例1-3 路由器R1的配置(续)

例1-4 路由器R2的配置(续)

在两个网关上,指向PSTN的Dial Peer中都使用了命令forward-digits all。若不使用这条命令,网关就会在将呼叫发送到PSTN之前,丢弃精确匹配的号码,在本例中就是不转发任何号码。

除了使用呼叫的入站语音接口(也就是用port命令配置的接口)来进行Dial Peer匹配外,管理员还可以使用下面三条命令来对电话号码进行匹配。

一个呼叫中通常携带两个电话号码——主叫号码(在ISDN中称为ANI[自动号码识别])和被叫号码(也称为DNIS[被叫号码识别服务])。网关可以使用这两个号码来查找入向和出向 Dial Peer。

命令 destination-pattern 最明显的用途是基于被叫号码,来匹配出向 Dial Peer。但网关在进行入向 Dial Peer 匹配时,也会将这条命令考虑进去,只是此时需要将主叫号码与destination pattern中的号码串进行匹配。

网关只有在选择入向 Dial Peer 时,才会考虑命令 incoming called-number 中的号码串。需要与这个号码串相匹配的是原始的被叫号码。

网关只有在选择入向 Dial Peer 时,才会考虑命令 answer-address 中的号码串。需要与这个号码串相匹配的是原始的主叫号码。

destination-pattern、incoming called-number 和 answer-address 这三条命令后面都跟着字符串参数,网关使用这些参数进行号码匹配,即网关把接收到的号码与定义在相应命令中的字符串进行匹配。这个字符串可能与电话号码(0-9、A-D、*、#)精确匹配,还可能包含特殊表达式,详见表1-4。

表1-4 匹配号码串所需的正则表达式 2

注释:①操作方法:先按下Ctrl-V组合键,松开后再输入问号(?)。——译者注

注释:在这里并不把星号(*)和井号(#)当作特殊字符。在标准的按键式电话键盘上有这两个字符,用户可能会在呼叫自动应答应用的时候使用这两个字符,以便实现某些特殊特性。举例来说,当用户呼叫IVR(交互式语音应答)系统时,该系统可能会要求用户在进入系统前输入一个代码。比如用户拨出的号码是5551212888#,前面的5551212是用户拨打的电话号码,然后用户输入888并以井号结束。

表1-5提供了一些号码匹配的案例。

表1-5 号码匹配案例

入向 Dial Peer 的作用是为入站方向的呼叫确定其呼叫性质。为了将入向呼叫线路与Dial Peer 相匹配,路由器会用到呼叫建立消息中的 3 个参数和 5 个可配置的 Dial Peer 属性,如图1-36所示。

图1-36 入向匹配时使用的ANI和DNIS

在ISDN中,这三个呼叫建立元素如下所示。

„被叫号码(DNIS):定义了呼叫目的地,该信息携带在ISDN建立消息或CAS(随路信令)DNIS中。

„主叫号码(ANI):指明呼叫的源,该信息携带在 ISDN 建立消息或 CAS ANI 中。

„语音接口:承载了入站呼叫。

网关选择入向 Dial Peer 的方法是将呼叫建立消息中的相关信息与 Dial Peer 属性进行匹配。这些信息的匹配顺序如下所示。

步骤1 被叫号码与 incoming called-number 相匹配。

首先,网关会尝试将呼叫建立请求中的被叫号码,与每个 Dial Peer 中配置的incoming called-number 参数进行匹配。这个参数的匹配优先级高于 answer-address 和 destination-pattern。当有多个 incoming called-number 参数与 DNIS相匹配时,网关将根据最长匹配原则进行选择。

步骤2 主叫号码与answer-address相匹配。

若被叫号码无法与步骤1相匹配,网关会尝试使用呼叫建立请求中的主叫号码与每个 Dial Peer 中配置的 answer-address 参数进行匹配。当管理员希望根据主叫号码来对呼叫进行匹配时,就可以使用这个参数。当有多个answer-address参数与ANI相匹配时,网关将根据最长匹配原则进行选择。

步骤3 主叫号码与destination-pattern相匹配。

若主叫号码无法与步骤2相匹配,网关会尝试使用呼叫建立请求中的主叫号码与每个 Dial Peer 中配置的 destination-pattern 参数进行匹配。当有多个destination-pattern参数与ANI相匹配时,网关将根据最长匹配原则进行选择。

步骤4 语音接口(与入站呼叫建立请求相关联的接口)与 Dial Peer 中配置的 port 参数(能够应用于入向POTS呼叫线路)相匹配。

若主叫号码无法与步骤 3 相匹配,网关会尝试将 Dial Peer 中配置的 port 参数与入站呼叫相关联的语音接口相匹配。当有多个 Dial Peer 配置了相同的语音接口时,网关将选择最先配置上的 Dial Peer。

步骤5 当所有匹配条件都不符合时,网关将会使用默认 Dial Peer。默认 Dial Peer 将在本章后面的内容中进行介绍。

根据这个流程,呼叫最终仅会与一个参数相匹配,且必须匹配一个参数。一旦找到相匹配的 Dial Peer 后,网关就会停止匹配过程。

图 1-37 给出了匹配入向 Dial Peer 的案例。当目的地网关接收到呼叫建立请求后,它会开始进行入向 Dial Peer 匹配。本例中的 ANI 是 1001,DNIS 是 2001。根据匹配流程,命令incoming called-number 拥有最高优先级,且管理员在 Dial Peer 3 中配置了该参数,但这里配置的 100. 无法与 DNIS 相匹配。命令 answer-address 拥有次高优先级,Dial Peer 2 中配置了该参数,且这里配置的 100. 与 ANI 相匹配。因此网关会选择 Dial Peer 2 作为入站 Dial Peer。

图1-37 入向 Dial Peer 匹配案例

当管理员希望根据地理区域来匹配主叫方时,就可以使用answer-address命令。这种方法适用于以下环境。

„需要把来自某一国家的主叫方定向到提供相应语言的服务组。

„需要把来自某一地区的主叫方定向到相应区域的销售组。

管理员可以在任何情况下使用 incoming called-number 命令。因为每种类型的呼叫建立消息和信令中,都携带 DNIS 信息,Cisco 建议在进行入向 Dial Peer 匹配时,使用 incoming called-number命令。尤其(比如在下列情况中)当管理员要进行服务选择时,incoming called-number命令就格外有用。

„使用不同的号码来呼叫销售部门和技术支持部门。

„使用不同的号码来呼叫采购服务、订单追踪服务和撤销服务。

当呼叫建立请求到达语音网关时,网关会使用入站呼叫的被叫号码串,与出向Dial Peer中的destination pattern 进行匹配。在出向Dial Peer 匹配过程中,网关会同时考虑两种类型的Dial Peer——POTS 和VoIP。

一旦网关找到与呼叫相匹配的出向 Dial Peer,呼叫建立过程将会被推进到呼叫路径上的下一跳设备。在出向 POTS Dial Peer 中,用于转发呼叫的命令是 port。在出向 VoIP Dial Peer 中,用于转发呼叫的命令是 session target。

图 1-38 所示为一个出向 Dial Peer 匹配案例。

图1-38 出向 Dial Peer 匹配案例

假设用户使用分机号为1001的电话发出了4个呼叫。

„用户拨打 2001,最佳匹配项为 Dial Peer 4。用户拨打 2001,Dial Peer 1 也匹配该号码,但它是最不精确的匹配项。

„用户拨打 2002,Dial Peer 2 与之相匹配,且同时与 20 个号码相匹配(2000 ~ 2019)。Dial Peer 3 与之相匹配,且同时与 10 个号码相匹配(2000 ~ 2009)。因此 Dial Peer 3为最佳匹配项。

„用户拨打 2011,Dial Peer 1 和 2 与之相匹配,后者符合最长匹配原则。

„用户拨打 2111,只有 Dial Peer 1 能够与之相匹配。

图 1-39 所示案例仅配置了单向呼叫路由。这一场景为双方网关带来了入向 Dial Peer 选择的问题。

当管理员配置的参数都无法与入向呼叫相匹配时,网关会使用默认 Dial Peer。默认 Dial Peer 也称为 Dial Peer 0。默认 Dial Peer 仅用于入向匹配,网关从不使用它去匹配出向呼叫。管理员无法修改 Dial Peer 0 中的各项参数。

图1-39 默认 Dial Peer 案例

用于入向 VoIP 匹配的 Dial Peer 0 具有如下参数。

„支持G.729和G.711编码。

„IP 优先级(IP Precedence)设置为0。

„启用VAD(活动语音检测)。

„不支持RSVP(资源预留协议)。

„支持传真速率(Fax-Rate)服务。

用于入向 POTS 匹配的 Dial Peer 0 具有如下参数。

„不支持任何应用。

„不支持DID(直接向内拨号)。

管理员无法更改 Dial Peer 0 的默认配置。默认 Dial Peer(也就是 Dial Peer 0)无法与对端设备协商非默认的能力、服务和应用,比如DTMF中继或禁用VAD。当入向POTS呼叫线路匹配了默认 Dial Peer,则网关不在该接口上启用默认 IVR 应用。也就是说用户会听到拨号音,进而继续拨号。

为了避免使用 Dial Peer 0,管理员应该在网关上正确配置 incoming called-number 参数,这样用户通过网关发起出向呼叫时,网关总可以将该呼叫与适当的 Dial Peer 相匹配。在通过 Cisco IOS 网关发起出向呼叫的时候,若呼叫与 Dial Peer 0 相匹配,常会因编码、VAD 和 DTMF 中继协商不一致,导致呼叫出现很多问题。当管理员使用 Cisco AS5350、AS5400 或 AS5850 通用网关平台时,若呼叫无法精确匹配某个入站 Dial Peer,最终会与Dial Peer 0 相匹配,这时网关会将该呼叫当作调制解调器呼叫。这种呼叫处理方式会导致用户听到的是 Modem 音,而非入向呼叫的拨号音。在这几个语音平台上,入向 Dial Peer 的精确匹配原则只使用前文中介绍的前三个参数(incoming called-number、answer address、destination-pattern),并忽略入站接口(即port参数)信息。因此在这些平台上,若呼叫无法与 incoming called-number、answer address 和 destination-pattern 参数相匹配,则会被网关当作Modem呼叫进行处理。

在以前的传统电话通讯环境中,企业使用二次拨号(Two-Stage Dialing)来允许外部主叫方拨打企业的内部电话。企业中的PBX通过模拟或数字中继线路与PSTN相连。当这条中继接收到一个入向呼叫时,CO(中心局)交换机就会占用相应的语音接口。这时PBX提供拨号音并开始收集号码。主叫方从企业PBX听到二次拨号音并再次拨出号码,以便拨打企业的内部电话。

随着 20 世纪 70 年代开发出的新技术 DID(Direct Inward Dialing,直接向内拨号),使一次拨号成为了可能。通过使用一次拨号,主叫方可以一次性输入完整的被叫方号码(其中包含拨打企业内部电话所需的号码),并不再听到二次拨号音。PSTN CO 会将完整的 DNIS发送给企业PBX,然后PBX将呼叫转发到其相应的内部电话。

语音网关也可以使用 DID,前提是管理员在入向 POTS Dial Peer 上启用了 DID 特性。所有数字语音接口和模拟 FXS-DID 接口都可以支持该特性。模拟 FXS(Foreign Exchange Station,外部交换站)语音接口、FXO(Foreign Exchange Office,外部交换局)语音接口或E&M(Ear and Mouth)语音接口则不支持该特性。

二次拨号

图1-40显示出了二次拨号的处理过程,其详细步骤如下所示。

步骤1 用户摘机后听到拨号音,并拨打555。

步骤2 PSTN 接收到用户拨出的号码并将其转发到目的地网关。去往目的地网关的中继线路由目的地网关毗邻的CO交换机所占用。目的地交换机向主叫方提供二次拨号音并开始收集号码,直到它能够把号码匹配到一个出向 Dial Peer 时,网关便停止收集号码。Dial Peer 的匹配是逐个数字进行的,无论号码是由人工输入的(拨号间隔不等),还是由电话设备输入的(拨号间隔相等,电话先收集号码再拨号)。这就是说网关会在收到每个数字后,尝试将号码串与 Dial Peer 进行匹配。

步骤3 用户听到二次拨号音并拨打2001。

步骤4 网关使用号码 2001 来匹配出向 Dial Peer。

目的地网关以信令的方式通知接口1/1/1所连接的电话有来电,这时电话振铃。

图1-41给出了使用二次拨号的隐患。

图1-40 二次拨号案例

本例中的目的地网关使用了错误的拨号计划。由于目的地网关逐数字在带内收集被叫号码,因此在它收到完整的号码前,Dial Peer 2 就会首先被匹配上,从而导致呼叫无法被转发到正确的目的地。

为了解决拨号计划的设计缺陷和二次拨号所带来的问题,管理员可以在 Dial Peer 2 的destination pattern 中使用通配符,如图 1-42 所示。

这样做可以使目的地网关在做出呼叫路由决策前,等待用户拨出4位号码,从而将呼叫转发到正确的目的地。

图1-41 逐数字收集

图1-42 使用通配符

图1-43显示出二次拨号在多个网关间的处理过程。

图1-43 多个网关间的处理过程

图1-43显示出下列过程。

1.用户摘机并听到本地网关R1播放的拨号音。

2.用户拨出55且拨号间隔不等。

3. R1 收集到两位数字(55),55 与出向 Dial Peer 相匹配,因此 R1 占用了去往 R2 的中继线路1/0/1。

4. R2向主叫方播放二次拨号音。

5.用户听到二次拨号音并拨出数字4。

6. R2 找到了与数字 4 相匹配的出向 Dial Peer 并占用了去往 R3 的中继线路 1/0/1。

7. R3向主叫方播放三次拨号音。

8.用户听到三次拨号音并拨出号码2001,拨号间隔不等。

9. R3 持续收集号码,直到收到号码 2001。该号码匹配了出向 Dial Peer。

10. R3以信令的方式通知语音接口1/0/1有来电,之后电话振铃。

在某些情况中,管理员不希望限制号码串的长度。这时管理员就可以在 Dial Peer 的destination-pattern 命令中使用 T 计时器字符,来配置一个变长的 Dial Peer。当 destination pattern的末尾以计时器字符(T)结束时,路由器就会持续收集用户拨出的号码,直到拨号间隔计时器超时为止(默认情况下等待 10 s),或者直到用户拨出了终止字符(#)为止,如图1-44所示。

图1-44 变长号码

一次拨号

当管理员在目的地语音网关的入向 POTS Dial Peer 上配置了 DID 特性后,也就启用了一次拨号。使用一次拨号时,目的地网关不用为主叫方播放拨号音。因此主叫方可以输入完整的被叫号码,且不会听到二次拨号音。PSTN可以使用以下两种方式将被叫号码转发到目的地网关。

„通过数字接口:CO交换机发送的呼叫建立消息中包含完整的DNIS。在目的地网关上,DNIS 被映射到出向 Dial Peer,网关按照配置将呼叫直接转发到目的地;

„通过模拟接口(FXS-DID):交换机自动以信令的方式将号码发送给目的地网关,目的地网关无需提供二次拨号音。

图1-45给出了一次拨号的案例。

图1-45 DID 概述

图1-45所示流程如下所示。

1.用户摘机并听到拨号音后,拨打555-2001。

2. PSTN 将呼叫转发到目的地网关。目的地网关从一个呼叫建立消息中获得,或通过模拟 FXS DID 中继线路接收到后 4 位号码。

3. 目的地网关将收到的号码进行出向 Dial Peer 匹配,并以信令的方式通知接口 1/1/1 有来电。之后相应的电话振铃。

图1-46所示案例解释了DID如何解决不良拨号计划所带来的问题。目的地网关通过数字中继与 PSTN 相连,并在入向 POTS Dial Peer 上启用了 DID 特性。由于 PSTN 会将被叫号码中的前几位数字剥除,因此目的地网关会从呼叫建立消息中接收到被叫号码的后4位数字。本例中目的地网关将 Dial Peer 2 选为最佳匹配项,并将呼叫转发到正确的目的地。

图1-46 用完整的被叫号码进行匹配

图1-47显示出一次拨号在多个网关间的处理过程。

图1-47 多个网关间的处理过程

图1-47显示出下列过程。

1.用户摘机并听到本地网关R1播放的拨号音。

2.用户拨出554-2001且拨号间隔不等。

3. R1 收集所有数字(该号码与出向 Dial Peer 相匹配)并发现出站呼叫线路需要通过数字中继1/0/1:0进行建立。由于出站语音接口是数字中继线路,因此R1会在一个呼叫建立消息中发送被叫号码。R1并不会转发号码的前两位(55),因为这两位号码与destination pattern 精确匹配,在默认情况下(未配置 forward-digits all 命令的情况下),网关通过 POTS 接口转发呼叫时,会剥除与 destination pattern 参数精确匹配的数字。

4. R2 接收到被叫号码(42001),该号码与出向 Dial Peer 1 相匹配,这时 R2 会在呼叫建立消息中携带被叫号码(2001),并将其通过出站数字中继转发到R3。由于第1位数字(4)与 destination pattern 精确匹配,因此被 R2 剥除。

5. R3 从呼叫建立消息中接收到被叫号码(2001),该号码匹配了出向 Dial Peer。

6. R3以信令的方式通知语音接口1/0/1有来电,之后电话振铃。

注释:若上例中使用的是模拟中继线路,则网关会继续发送号码。主叫方将不会听到任何二次或三次拨号音。

如图1-48所示,管理员在入站Dial Peer中使用命令direct-inward-dial配置了DID特性。网关能够通过不同方式来进行入向 Dial Peer 匹配。Cisco 推荐的匹配方式是使用 incoming called-number命令进行匹配。图1-48给出了最常见的DID配置案例,该案例中就使用了incoming called-number 命令。需要注意的是,尽管本例在 destination pattern 中使用了计时器字符(T),但并没有将它用在 incoming called-number 命令中。

图1-48 配置DID

下面是两个字符串的解释。

„字符串.(1个点号)与任意至少拥有1位数字的号码相匹配。它在使用destination-pattern 命令进行出向匹配时非常有用,并且在使用 incoming called-number命令进行入向匹配时格外有用。

„字符串.T(1个点号后面跟着T)与任意至少拥有1位数字的号码相匹配。计时器字符会与拨号间隔超时时间相匹配,或者与终结字符(#)相匹配。它在使用destination-pattern命令进行出向匹配时非常有用。

额外视频:读者可以在1ExamAMonth.com网站(http://oneexamamonth.com/)的CVOICE页面,找到作者讨论Dial Peer理论和Dial Peer案例配置的视频。有关Dial Peer视频的名称是Dial Peer Pressure。该网站提供的其他视频资料将在本书的后续内容中进行介绍。

为了将语音设备连入网络中,要求管理员深入理解各类型接口的信令和电气特性。不匹配的电气特性参数会引起回声并导致低劣的话音质量。在国际实施环境中配置设备时,管理员要掌握不同国家的一些特殊设置。本节将详细介绍模拟语音接口、模拟信令以及如何配置模拟语音接口的各项参数。

路由器和访问服务器上的语音接口模拟了物理电话的交换连接,这样可以令语音呼叫及其相关的信令,无损地在包交换网络与电路交换网络/设备之间传输。为了实现一通语音呼叫,呼叫两端的电话设备之间必须交换一些特定的信息,比如设备的挂机状态、线路的可用性以及是否有去往某设备的来电等信息。上述这些信息称为信令,为了正确地处理信令,呼叫线路末段 上的两台设备(相互直连的的两台设备)必须使用相同类型的信令。

注释:①“呼叫线路末段”指的是电话设备与其直连的模拟/数字设备之间的连接线路。——译者注

管理员必须以一种电路交换网络可以理解的方法,来配置包交换网络中的设备传送信令信息。同时这些设备也必须能够理解从电路交换网络收到的信令信息。这可以通过在路由器或访问服务器中安装适当的语音硬件模块,并且通过配置语音接口来实现,这些语音接口连接了电话设备或连接了电路交换网络。

图1-49 语音接口

信令接口

路由器和访问服务器的语音接口通过信令接口,将路由器、访问服务器、或呼叫控制设备与电话设备,如电话、传真机、PBX、以及 PSTN CO(PSTN 中心局)交换机,从物理上连接在一起。

这些信令接口可产生表明下列状态信息。

„挂机状态(On-Hook Status)。

„振铃(Ringing)。

„线路占用(Line Seizure)。

通过配置路由器语音接口的硬件和软件,使其能够与对端设备(即需要与它交换信令的设备)发送和接收相同类型的信令。这样的话,呼叫信令才能够在包交换网络和电路交换网络之间平滑地交换。

下一节中涉及的信令接口包括FXO、FXS和E&M,它们都是模拟接口。数字信令接口包括T1、E1和ISDN,有一些数字连接能够模拟FXO、FXS和E&M接口。重要的是要知道呼叫连接的电话设备端所使用的信令类型,并使路由器的配置和语音接口的硬件配置与该信令类型相匹配。

模拟语音接口

模拟语音接口将包交换网络中的路由器与电话网络中的模拟2线制或4线制电路连接在一起,其中 2 线制电路连接模拟电话或传真设备,4 线制电路连接 PBX。而到 PSTN CO的连接通常使用数字接口。如图1-50所示,Cisco网关支持三种类型的模拟语音接口。

下面详细介绍这三种类型的模拟语音接口。

„FXS:FXS接口将路由器或访问服务器与终端用户设备(如电话、传真设备或调制解调器)连接在一起。FXS接口可为电话终端提供振铃、电压和拨号音,同时FXS接口还可以为基本电话设备、key set 和 PBX 提供 RJ-11 连接器。

„FXO:FXO 接口用于到 PSTN CO 或 PBX 的中继(Trunk)连接或直达连接线路(Tie-Line)连接,并且不支持E&M信令(需要本地电信局的许可)。FXO接口对于远程终端应用非常重要。远程终端可以使用标准的RJ-11模块化电话线缆,将FXO语音接口卡通过墙上的电话插口,连接到PSTN或PBX。

„E&M :电话交换机之间通过中继线路(Trunk Circuit)彼此相连,中继线路并不用于终端用户设备到网络的连接。最常见的模拟中继线路是E&M接口,它使用与中继音频通道相分离的特殊信令通道传递与呼叫相关的信息。这个信令通道称为E端(E-Lead)和M端(M-Lead)。相比于FXS和FXO,路由器与电话交换机之间更适合使用E&M连接,因为E&M能够提供更好的应答和断开管理。

人们总认为 E&M 的名称来自于短语 Ear and Mouth(耳朵和嘴)或 rEceive and transMit (接收和发送),但它还有一个来源——Earth and Magneto(地线和永磁电机)。Earth and Magneto这个名称的由来要回溯到早期的电话通讯时代,当时CO端有一个将E端线路接地的开关,而另一端有一个发声器以及连接着电池的电磁铁。至于 Ear and Mouth 这类说法则是为帮助现场工程师理解和确定线路中信号的方向而使用的。

与串行接口相同,E&M接口也区分DTE/DCE类型。在电信环境中,中继端类似于DCE,并且常与CO功能相关联,路由器就起到这一端接口的作用。另一端指的是信令端,就像DTE,并且这一端通常是PBX之类的设备。

图1-50 模拟语音接口

注释:随路由器连接到PSTN方式的不同,语音网关可能会为与其相连的按键电话系统或PBX提供时钟信息,因为PSTN拥有更精确的时钟,而语音网关能够将这个性能传给下游设备。

人类的语音产生声波,电话将声波转换成类似于声音的电信号。由于线路噪声,模拟信令并不强壮。在模拟传输过程中,信号需要靠放大器来增强,因为由CO发出的模拟信号随传输距离的增长,信号的强度会相应减小。正如信号被放大,噪音也同样被放大,这常导致连接不可用。

在数字网络中,信号经过极长距离的传输,并且经过编码、再生、解码,却不会降低信号质量。中继器(Repeater)放大信号并将其净化为原始状态,接着测定原始的信号电平序列并将清晰的信号发送到下一个网络目的地。

路由器和访问设备的语音接口在物理上将路由器或访问设备与电话设备(如电话、传真设备、PBX以及CO交换机)连接在一起。这些设备可能会使用这些信令接口类型中的任意一种,来产生涉及挂机状态、振铃和线路占用的信息。

信令技术可分为以下3类。

„管理(Supervisory):管理信令涉及回路状态或中继状态改变的检测。当检测到这些改变时,管理线路会产生预先设定的响应,比如,可将电路(回路)闭合来连接一个呼叫。

„寻址(Addressing):寻址信令涉及将被叫号码(脉冲或音调)传送到PBX或CO的行为。这些被叫号码为交换机提供了到另一台电话或CPE(客户前端设备)的连接路径。

„信息(Informational):信息信令涉及提供给用户的可闻音(Audible Tone),它用于向用户表明某些状态,如入站呼叫或电话忙碌。

FXS和FXO管理信令

FXS和FXO接口通过两种接入信令方式,来表明挂机或摘机状态以及线路的占用状态——Loop-Start(回路启动)或Ground-Start(接地启动)。接入信令的类型由电话公司CO提供的服务类型决定。标准的家庭电话线路使用Loop-Start,而企业电话可以用Ground-Start来代替。

Loop-Start

Loop-Start(回路启动)是更为常见的接入信令技术,如图1-51所示。当话筒被摘起后(电话变为摘机状态),摘机行为会使电话中的48 V电路闭合,并因而从电话公司CO处得到电流,以表明状态的改变,这种状态的改变可以使CO提供一个拨号音。之后,CO通过发送标准开/关(On/Off)模式的信号,向被叫电话发送入站呼叫通知,这将导致被叫电话振铃。当被叫用户应答呼叫后,被叫电话中的48 V电路闭合并且CO关闭振铃电压。这时,两条线路在CO处连接在一起。

图1-51 Loop-Start 信令

Loop-Start信令的工作流程如下所示。

1.在空闲(Idle)状态时,电话、PBX或FXO模块中有一个打开的2线制回路(也就是正极线和负极线 之间的回路是打开的)。这个设备有可能是一台处于挂机状态的电话,也有可能是正极线和负极线之间存在开路的PBX或FXO模块。CO或FXS等待回路闭合,回路的闭合将会产生电流。CO或FXS的正极线连接着一个铃音产生器,负极线连接着 -48V直流电。

注释:① 正极线和负极线(Tip and Ring)表示组成电话配线电路的两条线路,文中的“回路”就是指“正极线和负极线之间的回路”。——译者注

2.电话、PBX或FXO模块将正极线和负极线之间的回路闭合,这可以通过摘起电话听筒或者闭合PBX或FXO模块中的回路连接来实现。CO或FXS模块检测到电流后,会生成一个拨号音,并将其发送到电话、PBX或FXO模块,并以此暗示用户可以开始拨号了。同时,CO 或 FXS 模块通过将 20 Hz/90 VAC 信号叠加在负极线的 -48 V直流电上,占用被叫电话、PBX或FXO模块的负极线。这一行为将使被叫电话振铃,或者通知PBX或FXS模块有一个入站呼叫。电话、PBX或FXO模块将正极线和负极线之间的回路闭合后,CO或FXS模块就会移除振铃。

3.当被叫用户摘起听筒时,电话将其自身的回路闭合。当有连接到被叫电话的可用资源时,PBX或FXS模块将其自身的回路闭合。

Loop-Start有以下两个劣势。

„Loop-Start 没有办法防止 CO 和用户同时占用同条线路,这种情况称为双占(Glare) 。CO 交换机需要花费大约 4 s 的时间在所有必须振铃的线路上循环一周。这个导致电话振铃滞后的延迟引发了双占问题,因为CO交换机和电话同时占用了一条线路。当发生这种情况时,主叫方几乎在拨出号码的一瞬间就与被叫方连接到一起,并且主叫用户听不到回铃音(Ring-Back Tone)。

注释:② 双占(Glare)也就是呼叫冲突(Call Collision)。——译者注

注释:预防双占最好的方法是使用Ground-Start信令。

„Loop-Start 不能为 FXO 接口的通话提供交换机端的断开管理。电话交换机是去往PSTN、另一个PBX或按键电话系统的连接。这个交换机希望路由器的FXO接口能够挂断从该接口接收到的呼叫,因为这个接口被交换机当作一台电话。然而,路由器中并没有为接收到的呼叫设置该功能,它仅可以管理由FXO接口发起的呼叫。

这两点劣势在住宅电话环境中通常不会产生问题,但在高话务量的企业电话环境中会产生严重的问题。

Ground-Start

Ground-Start(接地启动)信令是另一项管理信令技术,如图1-52所示。与Loop-Start信令相似,它也在语音网络中表明挂机和摘机状态。Ground-Start信令主要用于交换机到交换机的连接。它与Loop-Start信令的主要不同在于:在能够使正极线和负极线之间的回路闭合之前,Group-Start信令需要在连接的两端进行接地检测。

Ground-Start信令通过使用接地检测器和电流检测器进行信令检测,检测器使网络能够独立于振铃信号,发出摘机指示或入向呼叫占用线路的指示,并且将主动识别连接行为和连接断开行为考虑在内。Ground-Start信令要求在线路两端的接口上交换请求和/或确认消息,因此它是更适用于FXO和其他高话务量中继线路的信令类型。出于这个原因,Ground-Start信令通常用于PBX与PBX之间的中继线路及高话务量的企业环境中,这些环境如果使用Loop-Start信令则会引发双占问题。

Ground-Start信令的工作流程如下所示。

1.在空闲(Idle)状态时,正极线和负极线均为不接地状态。PBX和FXO持续监听正极线的接地状态,CO和FXS则持续监听负极线的接地状态。并且与Loop-Start信令相同,在这里负极线也与电池(-48 V直流电)相连。

2. PBX 或 FXO 将其本身的负极线接地,这种行为向 CO 或 FXS 表明有一个入站呼叫。CO或FXS察觉到对端负极线接地的行为后,将其本身的正极线接地,这种行为向PBX或FXO表明它已做好准备接收这个入站呼叫。

3. PBX 或 FXO 察觉到对端正极线接地后的行为后,以闭合其本身正极线与负极线之间的回路作为响应,同时移除负极线的接地状态。

图1-52 Ground-Start 信令

模拟寻址信令

拨号阶段允许用户输入电话号码(地址),所拨电话号码属于另一个地点的电话。用户可以通过转盘电话输入号码,这时会生成脉冲;也可以通过按键音(或按键式)电话输入号码,这时会生成音调(Tone)。表3-2列出了由DTMF(双音多频)拨号产生的不同频率的音调。

电话使用两种不同类型的寻址信令,以通知电话公司用户向哪里发起呼叫。

„脉冲拨号。

„DTMF拨号。

这些脉冲或音调通过一条双绞线(2线制回路)传送到CO交换机。在语音网关上, FXO接口向FXS接口发送寻址信令,信令中携带的地址指示出呼叫的最终目的地。

表1-6 DTMF频率

旧式转盘电话使用脉冲,这些电话有一个转盘,用户可以通过旋转转盘拨出号码。在旋转转盘时,根据转盘被转动的距离,电话会以特定的次数打开/关闭回路。交换设备通过计算回路的中断次数来确定被叫号码。从回路打开到回路关闭的时间间隔必须符合相关规定,这个规定由该网络所在的国家定义。

现在,模拟线路使用DTMF音调表示目的地地址。DTMF为按键式电话上的每个按键分配特定的音调(由两个频率组成)。这些双频的组合向交换设备通知被叫方的电话号码。

信息信令

FXS接口使用呼叫进行音(CP Tone)来提供信息信令,详见表1-7。呼叫进行音是可闻音, FSX接口连接的设备用它来表明通话状态。

表1-7 网络呼叫进行音(CP Tone)

续表

表1-7中列出的是北美电话系统的呼叫进行音。国际电话系统可以使用完全不同的呼叫进行音设置。用户应该熟悉以下大多数呼叫进行音。

„拨号音(Dial Tone):表示电话公司已做好从用户电话接收号码的准备。

„忙音(Busy Tone):表示由于远端电话已在使用中,因此不能完成呼叫。

„回铃音(Ring-Back Tone,正常或 PBX):表示电话公司正在试图为用户完成呼叫。

„拥塞(Congestion):这是在交换机之间交互的进行音,表示当前在长途电话网络中的拥塞,导致不能完成呼叫。

„重拨音(Reorder Tone):表示所有本地电话线路都在使用中,因此不能完成呼叫。

„听筒摘机音 (Receiver Off-Hook Tone):这是音量很大的铃音,表示电话的听筒已经有很长一段时间处于摘机状态。

注释:① Receiver Off-Hook Tone 也就是我们常说的“催挂音”。——译者注

„空号音(No Such Number Tone):表示在交换机的路由表中找不到用户拨打的号码。

E&M信令

E&M是另一种管理信令技术,常用于PBX或其他连接网络到网络的电话交换机(朗讯5ESS[第五类电子交换系统]、北电DMS-100等交换机)之间。E&M信令可支持直达连接线路(Tie-Line)类型的设备,也可以工作于语音交换机之间。E&M并不将语音和信令叠加在相同的线路上,而是分别为它们使用单独的线路。

在接口上有6种截然不同的信令配置,分别是类型Ⅰ~Ⅴ和SSDC5(直流发信系统No.5)。它们通过不同的方式表示挂机或摘机状态,如表1-8所示。Cisco语音实施环境支持E&M类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ。

下面详细介绍表1-8中各种E&M信令类型的特点。

„类型Ⅰ :信令类型Ⅰ是北美最常使用的 E&M 信令类型。一条线路是 E 端(E lead),第二条是 M 端(M lead),其余的两对线路是语音通道。在类型 Ⅰ 中,PBX 同时为 E端和M端线路提供电源或电池。在空闲(挂机)状态时,E端和M端线路都是打开的。PBX通过将E端线路连接到电池来表示摘机,电话终端设备通过将E端接地来表示摘机。

„类型Ⅱ:信令类型Ⅱ不需要在PBX及其所连设备之间有通用接地连接。该类型使用4条线路传输信令,一条是E端,另一条是M端,其他两条分别是SG(Signal Ground)和 SB(Signal Battery)。在类型 Ⅱ 中,SG 和 SB 分别是 E 端和 M 端线路的返回路径。PBX通过将M端连接到SB端来表示摘机,电话终端设备通过将E端连接到SG端来表示摘机。

„类型 Ⅲ:信令类型 Ⅲ 有效消除了信令对电磁接口(EMI,Electromagnetic Interface)的影响。在空闲(挂机)状态时,E端线路为打开状态,M端则与SG端相连,也就相当于接地。PBX通过将M端线路由SG端移动到SB端来表示摘机,电话终端设备通过将E端接地来表示摘机。

„类型Ⅳ:信令类型Ⅳ也使用四条线路传输信令。在空闲(挂机)状态时,E端和M端线路都是打开的。PBX通过将M端连接到SB端来表示摘机,电话终端设备的SB端是接地的,电话终端设备通过将E端连接到SG端来表示摘机,PBX的SG端是接地的。

注释:Cisco语音网关不支持E&M类型Ⅳ。然而,类型Ⅳ除了M端行为以外,与类型Ⅱ相似。在类型Ⅳ中,M端的状态是打开/接地,而类型Ⅱ中则是打开/电池。类型Ⅳ可以与与类型Ⅱ交互,如需使用类型Ⅳ,管理员可以将E&M语音接口设置为类型Ⅱ,并重新对M端进行布线。

„类型Ⅴ:信令类型Ⅴ是除北美以外地区最常使用的E&M信令类型。类型Ⅴ与类型Ⅰ相似,因为它们都使用两条线路传输信令(一条为E端,另一条为M端)。在空闲(挂机)状态时,E端和M端线路都是打开的。PBX通过将M端线路接地来表示摘机,电话终端设备通过将E端接地来表示摘机。

„SSDC5 :与类型Ⅴ 相似,只是 SSDC5 的挂机和摘机状态与类型 Ⅴ 相反,这样做是为了实现故障保护(Fail-Safe)。若链路出现故障,接口默认为摘机(忙碌)状态。最常使用SSDC5信令类型的国家是英国。

表1-8 E&M信令类型

E&M物理接口

E&M的物理接口是用来连接PBX中继线路的RJ-48连接器,它分为2线制或4线制。

注释:2线制和4线制指的是语音线路。一个连接有可能被叫作4线制E&M线路,尽管实际上它有6条物理线路(分别为2条正极线、2条负极线、1个E端和1个M端)。

E&M寻址信令

不同厂商生产的PBX能够使用以下3种类型的接入信令表示E&M接口的状态,其中包括挂机/摘机状态和电话线路占用状态。

„Immediate-Start:如图1-53所示,Immediate-Start是最简单的E&M接入信令方式。主叫方通过将其 E 端变为摘机状态来占用线路,最多等待 150 ms 后,以 DTMF 数字信号或拨号脉冲的形式发送地址信息。这种信令方式用于E&M直达中继线(Tie Trunk)接口。

图1-53 Immediate-Start 信令

„Wink-Start :如图 1-54 所示,Wink-Start 是最常用的 E&M 接入信令,并且是 E&M语音接口的默认设置。Wink-Start是为最小化双占问题而开发的,在Immediate-Start环境中,有可能出现线路两端在同一时间试图占用同一条中继线的情况。使用Wink-Start,主叫方通过将其E端变为摘机状态来占用线路,接着在它以DTMF数字信号的形式发送地址信息前,会等待由其M端连接的另一端发来的短时摘机脉冲,或称为“Wink”。交换机将这个脉冲理解为开始进行,并且接下来以DTMF或拨号脉冲的形式发送被叫号码。这种信令用于E&M直达中继接口,同时也是E&M语音接口的默认设置。

图1-54 Wink-Start 信令

„Delay-Start:如图 1-55 所示,在 Delay-Start 信令中,主叫方通过将其 E 端变为摘机状态来占用线路。经过一段时间后,主叫方查看被叫方的状态。若被叫方为挂机状态,则主叫方开始发送DTMF数字信令信息。否则主叫方一直等到被叫方变为挂机状态后,才开始发送地址信息。这种信令方式用于E&M直达中继接口。

本节将会介绍以下3种模拟语音接口的配置。

„FXS。

„FXO。

„E&M。

FXS语音接口配置

在北美,大多数情况下FXS接口都使用默认设置,其他国家和地区可能并不如此。记住,对于连接在FXS接口上的边缘设备来说,FXS接口就好像是交换机。因此,FXS接口的配置应该模拟本地PSTN交换机的配置。

比如说,有一个跨国公司在美国和英国都有分支站点。每个PSTN提供的信令都遵循各自国家的标准。在美国,PSTN提供的拨号音与英国的拨号音不同,表示入站呼叫的信号也与英国不同。另一个例子是,当管理员在配置连接PBX或按键电话系统的中继时,可能需要改变默认配置。在每一个例子中,FXS接口的配置必须与它所连接设备中的设置相匹配。

图1-55 Delay-Start 信令

在本例中,管理员被派去配置一台语音网关,使其能够将呼叫路由到一台POTS电话,该电话连接在位于英国的一台远端路由器的FXS接口上。图1-56显示出,英国分支在FXS语音接口0/2/0上启用了Ground-Start信令,将呼叫进行音设置为英国模式,并且将振铃节奏设置为模式1。

图1-56 FSX 配置拓扑

配置要求如下所示。

„配置语音接口使用Ground-Start信令。

„配置适用于英国的呼叫进行音。

通过完成下列步骤可实现既定目标。

步骤1 进入语音接口配置模式。

步骤2 选择接入信令类型,它要与管理员想要连接的电话类型相匹配。

注释:如果改变了信令类型,就必须在语音接口执行 shutdown 和 no shutdown 命令。

步骤3 选择所使用的呼叫进行音区域(两个字母),并且选择用于该语音接口的其他与区域设置相关的参数。

步骤4 指定振铃模式。需为每个模式指定一个振铃脉冲时间和振铃间隔时间。

注释:关键字patternXX提供了可用于任意平台的预设的振铃节奏模式。管理员可使用关键字define来创建一个自定义的振铃节奏。

步骤5 激活语音接口。

例1-5显示出完整的FXS语音接口配置。

例1-5 FXS 语音接口配置

FXO语音接口配置

FXO中继是可以使用的最简单的模拟中继之一。因为DNIS(被叫号码识别服务)信息只能被网关向外发送到PSTN,因此不能够使用DID(直接向内拨号)特性,FXO能够支持用于入向呼叫的ANI(自动号码识别)。FXO接口可以使用两种信令——Loop-Start和Ground-Start,推荐使用Ground-Start信令方式。

请考虑图1-57所示的案例拓扑,想象管理员被派去配置一台语音网关,使其能够通过FXO接口路由入向和出向PSTN呼叫。

图1-57 FXO 配置拓扑

在这个场景中,这位管理员必须使用与PSTN相连的FXO接口来建立PLAR连接。

配置要求如下所示。

„配置语音接口使用Ground-Start信令。

„配置从远端站点到奥斯丁分机4001的PLAR连接。

„为入向和出向 PSTN 呼叫配置标准的 Dial Peer。

由于FXO中继不支持DID,管理员就需要为所有入向呼叫配置二次拨号(Two-Stage Dialing)。若所有入向呼叫都应该被路由到指定分机(如前台),则需要使用命令connection plar opx。在本例中,所有入向呼叫都被路由到分机 4001。

通过完成下列步骤可实现既定目标。

步骤1 进入语音接口配置模式。

步骤2 选择接入信令类型,它要与管理员想要连接的电话类型相匹配。

步骤3 指定一个 PLAR OPX(远程分机)连接。

注释:PLAR是自动拨号机制,将一个语音接口与一个远端语音接口永久地关联起来,该特性能够使主叫用户不用拨号而建立到特定电话号码或PBX的呼叫连接。主叫方电话一摘机,摘机行为就会自动匹配一个预定义的网络 Dial Peer。这样就建立了去往目的地电话或PBX的通话。

使用opx选项,本地语音接口会在远端语音接口接受应答前,提供一个本地应答。在FXO接口上,语音接口直到远端应答后,才会应答呼叫。

步骤4 激活语音接口。

步骤5 退出语音接口配置模式。

步骤6 为入向和出向 PSTN 呼叫创建一个标准 Dial Peer。

步骤7 指定目的地模式。

注释:控制符T表示目的地模式是可变长度的号码串。使用这个控制符,使路由器能够直到收集到所有号码之后,才路由呼叫。

拨号对等体(dial-peer)的配置在“介绍拨号对等体”一节中涉及。

步骤8 将语音接口关联到这个 Dial Peer。

例1-6显示出完整的FXO语音接口配置。

例1-6 FXO 语音接口配置

E&M语音接口配置

E&M模拟中继的配置非常简单,管理员需要设置3个关键参数。

„E&M信令类型。

„2线制或4线制模式。

„E&M类型。

请考虑图1-58所示的案例拓扑。

图1-58 E&M 配置拓扑

在本例中,管理员被派去配置一台语音网关,使其能够根据网络要求,与现有的PBX系统一起工作。他必须建立语音网关与PBX的连接,使IP电话用户能够使用4位数字的分机号码来呼叫POTS电话。

配置要求如下所示。

„配置语音接口使用Wink-Start信令。

„配置语音接口使用2线制操作模式。

„配置语音接口使用E&M信令类型I。

„为 PBX 连接的 POTS 电话配置标准的 Dial Peer。

中继的两端需要有相匹配的配置。以下配置案例中的E&M使用Wink-Srart信令、E&M类型I,以及2线制操作模式。由于E&M支持入向和出向DNIS,因此将DID也配置在相应的 Dial Peer 上。

通过完成下列步骤可实现既定目标。

步骤1 进入语音接口配置模式。

步骤2 选择接入信令类型,它要与管理员想要连接的电话类型相匹配。

步骤3 为E&M接口选择具体的线缆方案。

注释:这条命令仅对语音流量起作用。若指定了错误的线缆方案,用户可能只能得到单向的语音流量。同样地,在一个语音接口使用这个命令,会改变同一个VPM(语音接口模块)卡上所有语音接口的操作模式。为使新参数生效,必须关闭并再次激活语音接口。

步骤4 指定E&M接口类型。

步骤5 激活语音接口。

步骤6 退出语音接口配置模式。

步骤7 为 POTS 电话创建一个 Dial Peer。

步骤8 为POTS电话指定目的地模式。

步骤9 设置DID(直接向内拨号)。

注释:当 POTS 电话呼叫 IP 电话时需要使用 DID,在本例中匹配 POTS Dial Peer。相同的 Dial Peer 也用于去往 POTS 电话的呼叫。

步骤10 指定转发所有号码,这样的话,在将被叫号码转发出语音接口时不会剥除其中的数字。默认情况下,只有与destination-pattern中定义的通配符相匹配的数字才被转发。

步骤11 将语音接口关联到这个 Dial Peer。

例1-7显示出完整的E&M语音接口配置。

例1-7 E&M 语音接口配置

中继(Trunk)将网关或PBX系统与其他网关、PBX系统或PSTN连接起来。中继是连接到单一目的地的一个单独的物理接口,或者是包含多个物理接口的逻辑接口。它可以是一个单独的FXO接口,在Cisco网关与小型PBX系统/POTS设备的FXS接口之间提供单一的线路连接,也可以是多条T1接口,在Cisco网关上通过24条线路为若干自设备提供PSTN线路。

中继接口既可以是模拟接口,也可以是数字接口,并且可以使用各种信令协议。信令既可以通过语音信道(带内)传递,也可以通过专用信道(带外)传递。可用的特性取决于设备之间所使用的信令协议。

图1-59说明了各种可能的中继连接。

图1-59 E&M 中继

请关注图1-59所示中继的特点。

„若位于伦敦的用户发起去往 PSTN 的呼叫,则网关会使用 E1 R2 中继接口的语音信道。

„若位于芝加哥的传统PBX系统中的用户需要呼叫芝加哥网关连接的IP电话用户,则呼叫会通过E&M中继,从传统PBX到达网关。

„站点丹佛和芝加哥通过QSIG与圣何塞相连,并在这些站点之间建立了通用的私有号码计划。由于丹佛的 Cisco IP 电话系统刚刚建成还未投入使用,因此圣何塞网关和丹佛传统PBX之间直接建立了QSIG中继。

下文详细介绍了模拟中继提供的特性。除此之外,还介绍了解决模拟中继上常见的主叫ID问题的方法,以及如何处理通过模拟中继(比如DID中继)进入路由器的呼叫。

模拟中继

因为很多企业仍需继续使用模拟设备,因此需要将模拟线路与VoIP/IP电话网络集成在一起。为在模拟中继环境中实施Cisco语音网关,管理员通常会使用FXS、FXO、DID以及E&M,如图1-60所示。

图1-60 模拟中继

住宅电话能够支持PSTN运营商所提供的模拟中继特性。表1-9列出了常见的模拟中继特性。

图1-61所示为小型企业语音网通过网关连接到PSTN。该语音网络同时支持模拟电话和IP电话,FXO接口负责连接PSTN,FXS接口负责连接小型企业网中的模拟电话。该场景需要考虑的问题是如何将主叫用户ID传递到呼叫的目的地。

表1-9 模拟中继的特性

续表

图1-61 模拟中继案例

本例中显示了两个呼叫:第1个呼叫的目的地是现场分机(On-Premises),而第2个呼叫的目的地是远程分机(Off-Premises)。

„呼叫1:从模拟电话去往另一台现场分机。FXS接口配置了站点ID名称(Station-IDName)和站点 ID 号码(Station-ID Number),并且它的名称为 John Smith,号码为555-0212。当从模拟电话发起去往另一台现场分机(本例中为IP电话)的呼叫后,主叫用户姓名和号码会显示在IP电话的屏幕上。

„呼叫2:从同一台模拟电话发起,但目的地是PSTN中的远程分机。FXO接口会将站点ID名称和站点ID号码转发给CO交换机。CO交换机会将站点ID名称和站点ID号码丢弃,并使用该连接预配置的相关信息将其替换。

对于入向呼叫来说,主叫用户ID特性是由网关FXO接口提供的。若管理员为网关配置的是H.323协议,则主叫用户ID会显示在IP电话和模拟电话上(如果支持的话)。

集中式自动消息记账中继

CAMA(集中式自动消息记账)中继是特殊的模拟中继类型,起初是为长途电话计费而开发的,但现在主要用于紧急呼叫服务(911和E911服务)。管理员可将CAMA接口连接到PSAP(公共安全应答点)以部署紧急呼叫。CAMA中继只能够发送带外ANI信息,该信息正是本地PSAP所需要的。

当服务提供商和运营商要为其创建的新网络或现存网络提供E911(增强型911)服务时,就需要针对不同的企业网络制定相应的CAMA接口卡和软件配置。CAMA运营商使用带内信令传递主叫号码和被叫号码。这种携带标识信息的方法使电话系统能够使用MF(多频)信令,通过电话公司的E911设备,向PSAP发送站点ID号码。当前80%的E911网络都在使用CAMA中继。PSAP需要主叫号码有以下两个原因。

„可以通过主叫号码查阅ALI(自动定位识别)数据库,以找到主叫用户的精确位置,以及存储在数据库中的与主叫用户相关的所有附加信息。

„在通话断开后,可以将主叫号码用作回拨号码(Callback Number)。美国的一些州开始启用一项法案,即要求企业直接连接到E911网络中。美国FCC(联邦通讯委员会)已向美国所有州正式公布了公示法案(Model Legislation),其中包括了该要求。那些可以在ISDN中继上接收911呼叫的PSTN所管辖范围内的企业,可继续使用现有的Cisco ISDN 语音网关产品,因为主叫号码是 ISDN 信息中固有的一部分。

注释:管理员在使用CAMA时,必须查阅本地的相关法规要求。

紧急服务呼叫是根据主叫号码进行路由的,而不是根据被叫号码进行路由的。主叫号码被用于在存有紧急服务提供商的数据库中,查找主叫用户所在位置的服务提供商。当确定了相关信息后,该呼叫会被路由到为该主叫用户所在位置提供服务的PSAP。

在建立E911呼叫的过程中,在音频信道相连接之前,主叫号码已通过CAMA被传送到各个交换点,这些交换点也被看作备选路由器。

Cisco VIC2-2FXO 和VIC2-4FXO 接口卡可通过软件配置支持CAMA。Cisco 2800 系列和3800系列ISR同样可以支持CAMA。E911服务提供商为其网络配置CAMA接口是很常见的。

图 1-62 所示站点使用 T1 PRI 进行正常的入向和出向 PSTN 呼叫。由于本地 PSAP 使用专门的 CAMA 中继实施紧急呼叫(911),因此该站点需要通过 Dial Peer 将紧急呼叫指向CAMA中继。

图1-62 配置CAMA中继

语音接口1/1/1是CAMA中继,实际的配置需要参考PSAP的要求。在本例中,数字1用来表示地区代码 312。接着可使用命令 signal cama 为语音接口配置 CAMA 信令,其中包括以下5个可选项。

„KP-0-NXX-XXXX-ST:传输 7 位 ANI,由中继组(Trunk Group)指定的 NPA(编号计划范围)或地区代码不会被传送出去。

„KP-0-NPA-NXX-XXXX-ST:传输10位号码,也就是完整传输E.164地址。

„KP-0-NPA-NXX-XXXX-ST-KP-YYY-YYY-YYYY-ST: 支 持 CAMA 信 令 和 ANI/PANI(伪ANI)。

„KP-2-ST:这是当CAMA中继不能在表中找到相应的NPD(编号计划位数),或当主叫号码少于10位数字(NPA号码不可用)时的默认传输方式。

„KP-NPD-NXX-XXXX-ST:传输8位ANI。NPD是单独的MF数字,它将被扩展为NPA。发送端和接收端设备(MF中继的两端设备)中预配置了NPD表,如0=415、1=510、2=650、3=916。

05551234 = (415) 555-1234、15551234 = (510) 555-1234。

NPD的取值范围是0~3。

在使用NPD格式时,需要将地区代码与一个单独的数字相关联。管理员可以通过语音接口命令 ani mapping,用一个单独的 MF 数字代表 NPA。NPD 预定义的号码由本地策略以及PSAP提供的NPA号码所决定。可重复使用该命令,直到所有NPD配置完成,或者到达NPD配置的最大范围。

在本例中,PSAP所期望的NPD信令是由数字1表示地区代码312。

应该依照以下步骤配置语音接口,以满足CAMA运行的要求。

步骤1 配置用于911呼叫的语音接口。

步骤2 配置专用的Dial Peer,在用户拨打911时,使用CAMA中继来路由所有紧急呼叫。

步骤3 配置专用的 9911 Dial Peer,在用户拨打 9911 时,使用 CAMA 中继来路由所有紧急呼叫。

步骤4 配置标准的 PSTN Dial Peer,来路由所有其他的入向和出向 PSTN 呼叫。

例1-8显示出完整的CAMA中继配置。

例1-8 CAMA 中继配置

直接向内拨号

通常情况下,FXS接口连接的是模拟电话,但有些运营商提供的FXS中继可支持DID(直接向内拨号)。DID服务是由电话公司提供的,它使用户能够直接拨打PBX或VoIP系统(如CUCM 及 Cisco IOS 路由器和网关)中的分机号码,而无须求助于总机或自动话务系统。该服务使用DID中继,也就是仅将电话号码的最后3~5位数字转发给PBX、路由器或网关。比如说,公司中的电话分机号码为555-1000~555-1999,若主叫用户拨打555-1234,则本地CO将234转发到PBX或VoIP系统中,接着PBX或VoIP系统使分机234振铃。以上的整个流程对于用户来说是透明的。

FXS DID中继仅可接收入向呼叫,因此入向和出向呼叫需要结合使用FXS、DID和FXO。DID可使用两种信令类型——Loop-Start和Ground-Start,其中Ground-Start是推荐使用的方法。

如图1-63 所示,一条模拟中继为入向呼叫使用FXS DID 中继,为出向呼叫使用标准的FXO中继。

图1-63 配置DID中继

管理员可按照以下步骤完成FXS接口上的DID信令配置。

步骤1 为FXS接口配置DID和Wink-Start。

步骤2 为FXO接口配置Ground-Start信令。

步骤3 使用 FXS DID 接口创建入向 Dial Peer,注意启用直接向内拨号。

步骤4 使用 FXO 接口创建标准的出向 Dial Peer。

例1-9 DID 中继配置

管理员可以设置一些计时器和计时参数来微调语音接口。管理员可以使用下列语音接口配置模式下的命令来设置不同的计时参数。

„timeout initial seconds :以秒为单位配置初始号码超时值。这个值用来控制在设备收到第1个号码之前,需要提供多长时间的拨号音。通常这个值无需修改。

„timeouts interdigit seconds :以秒为单位配置在用户拨出号码后,以及系统对该输入号码进行判定之前,需要等待的时间。若号码是由一台自动设备拨出,并且该网络中的拨号计划是可变长的,那么就需要缩短这个时间,否则在呼叫过程中默认需要等待10 s 之后,拨号间隔计时器才会超时。

„timeouts ringing {seconds | infinity} :配置当无人应答时,主叫用户可以让电话持续振铃的最长时间。管理员可以将该设置配置为小于默认的 180 s,这样在呼叫明显无人应答的情况下,不会将语音接口占用太长时间。

„timing digit milliseconds:配置用于指定语音接口的 DTMF 数字信号。若设备不能识别被叫号码,可使用该设置来对该设备的连接做些微调。因为如果用户或设备拨号速度太快的话,网关设备有可能识别不出被叫号码。通过改变该数字计时器的计时值,可指定更短或更长的DTMF信号持续时间。

„timing interdigit milliseconds:为指定的语音接口配置 DTMF 数字信号间隔时间。可以通过改变该设置,来适应用户拨号速度的快慢。

„timing hookflash-input milliseconds和 timing hookflash-output milliseconds:以毫秒为单位配置Hookflash指示的最大持续时间。Hookflash(拍叉簧)是主叫用户想要对呼叫做些特殊行为时,给网关的指示,例如呼叫转移或呼叫挂起。对于命令timing hookflash-input来说,若用户做出的Hookflash持续时间超过了管理员定义的时间限制,则FXS接口会将该行为当作挂机(On-Hook)。若管理员将这个值设置得过低,则真正的Hookflash行为可能会被当作挂机,相反若将这个值设置得过高,则电话听筒也相应要维持较长的挂机状态,才可以将已建立的通话清除。命令timing hookflash-output以毫秒为单位,该设置指定了网关向外产生Hookfalsh指示的持续时间。可以使用该命令满足网关所连设备的具体要求。

在正常使用中,不需要调整这些计时器。在以下两种情况中,可以通过调整这些计时器来为指定功能提供更长或更短的时间间隔。

„接口连接的设备不能正确地对被叫号码或Hookflash做出响应。

„接口连接的设备提供自动拨号功能。

例1-10所示的配置,为需要更长拨号间隔的伤残人士提供了更从容的拨号时间范围。注意,在这里,允许电话在无人接听的情况下,振铃4 min。该配置启用了Cisco语音路由器语音接口0/1/0上的各种计时参数。初始号码超时值延长到了15 s,拨号间隔延长到了15 s,振铃时间设置为240 s,hook-flash-in(这个参数以毫秒为单位,设置了挂机行为的最大值,即在这个最大值之内的挂机行为将被路由器当作闪断行为)设置为500 ms。

例1-10 计时器与计时参数的配置

在将模拟或数字设备(在物理上)连接到Cisco语音路由器后,管理员可以使用show、test或debug命令来检查或诊断设备的配置。下面列出了检测和诊断语音接口的6个步骤。

步骤1 将所连电话设备的听筒摘起,检查拨号音。若听不到拨号音,则需检查以下内容。

„电话线插头有无松动?

„语音接口有无激活?

„Cisco IOS 识别出该语音接口了吗?

„路由器使用的 Cisco IOS 版本正确吗?是否可以识别该语音模块?

„是否为该接口配置了 Dial Peer ?

步骤2 若能够听到拨号音,则拨出一个DTMF号码。若按下一个按键后拨号音停止了,则语音接口配置正确。

步骤3 使用命令 show voice port 检查语音接口的配置是否正确。若不能建立呼叫,并且怀疑问题与语音接口的配置有关,则可以通过执行步骤4~6来解决这个问题。

步骤4 使用命令 show voice port 来确认接口已被激活。若接口状态为 AdministrativelyDown(管理关闭),可使用命令 no shutdown 将其激活。若接口以前可正常工作但现在不工作,则它可能处于Hung(停止工作)状态,可按顺序使用命令 shutdown/no shutdown 将接口重新激活。

步骤5 若接口被配置为E&M接口,则要确保它与相应PBX相关的参数配置正确。具体来说,需要检查2线制或4线制、Wink-Start、Immediate-Start或Delay-Start信令类型及E&M接口类型。以上参数需要与PBX中的相应参数相匹配,这样接口才可以进行正常的通信。

步骤6 在这一步骤中,管理员必须确认正确安装了VNM(语音网络模块,也就是安装在路由器中的包含语音接口的模块)。先关掉设备,移除VNM,再将其插入来检查安装是否正确。若设备中有其他插槽可用,可以将VNM插入另一个插槽以判断出现问题的位置。同样地,管理员也可以将VIC(语音接口卡)插到另一个VIC插槽,以判断有问题的到底是VIC卡还是模块插槽。

表1-10中的6个show命令为检查语音接口的配置提供了参考。

表1-10 检查语音接口的命令

注释:① Busyout(置忙)。命令 show voice busyout 是显示所有受监控接口的置忙信息,并列出当前处于置忙状态的语音接口及其原因。——译者注

例1-11 显示了命令 show voice port 的输出样例。

例1-11 命令 show voice port

(待续)

例1-11

例1-12 显示了命令 show voice port summary 的输出样例。

例1-12 命令 show voice port summary

表1-11为管理员提供了更多测试Cisco语音接口的命令参考。命令test可用来分析并排查语音路由器上语音接口的错误。如表1-11所示,管理员可以使用5个test命令,将语音接口强制为某些具体状态,来测试语音接口的配置。命令 csim start dial-string 用于模拟去往任何终端电话设备的呼叫,仅做测试使用。

表1-11 test命令

续表

额外视频:读者可以在1ExamAMonth.com网站的CVOICE页面,找到作者讨论模拟语音接口理论和模拟语音接口案例配置的视频。有关模拟语音接口的视频名称是The Secret Life of an Analog Voice Port。该网站提供的其他视频资料将在本书的后续内容中进行介绍。

数字语音接口被用于分组语音网络和数字化的电路交换电话网络的连接处。它将路由器或访问服务器与T1/E1线路相连,并在包交换网络和电路交换网络之间传递语音数据和信令信息。

Cisco语音网关支持以下3种类型的数据语音线路。

„T1:T1使用TDM(时分复用)在24路语音信道上传输数字化的信息,使用CAS(随路信令)。

„E1:E1使用TDM在30路语音信道上传输数字化的信息,使用CAS或CCS(共路信令)。

„ISDN:ISDN(综合业务数字网)是使用CCS的电路交换电话网络系统。ISDN包括如下线路变体。

„BRI:2个B信道 (Bearer,承载信道)和1个D信道(Delta,控制信道)。

注释:① B 信道有多种习惯叫法,其中以承载信道、数据信道、语音信道最为常见。本章中可能根据情景交替使用这几种说法。——译者注

„T1 PRI :23 个 B 信道和 1 个 D 信道。

„E1 PRI :30 个 B 信道和 1 个 D 信道。

数字语音接口将网关/PBX系统与其他网关/PBX系统/PSTN相连接。数字中继是单一的物理或逻辑接口,其中可能包含多个连接同一目的地的逻辑接口。

在数字线路上发送信令需要考虑两方面的内容。一方面是传输的实际信息,也就是关于线路和设备状态的信息。另一方面是在数字线路上传输这些信息所使用的方法。

在数字线路上传输的那些关于线路和设备状态的实际信息是通过信令传递的,这些信令方式会仿真模拟电路交换网络中所使用的信令方式:FXS(外部交换站)、FXO(外部交换局)、以及 E&M(RecEive and TransMit)。

为使包交换网络和电路交换网络之间可以相互交换信令信息,这两个网络必须使用相同的信令类型。Cisco路由器和访问服务器上的语音接口可支持多数CO(中心局)和PBX使用的信令。表1-12列出一些常见数字线路选项。

表1-12 数字中继

T1/E1或ISDN线路用于连接电话网络与路由器/访问服务器的数字语音接口,这些线路中包含了传输语音呼叫的信道。T1 或 ISDN PRI 线路中包含 24 个全双工信道或时隙,E1线路中包含 30 个全双工的信道或时隙。每个信道上的信号以 64 kbit/s 的速率传输,这个标准称为DS0(数字信号等级0),信道也称为DS0信道。使用命令ds0-group可以在一部分或所有DS0信道中,创建一个逻辑的语音接口(一个DS0组),这样做可以将多个信道作为一个组,以便使用语音接口配置命令轻松地对其进行管理。

用于传输信息的方法描述了仿真的模拟信令如何在数字线路中传输。

数字线路使用以下两种类型的信令。

„CAS:随语音信道发送信令信息。

„CCS:通过专用信道发送信令信息。

以下为使用CAS信令的两种主要的数字中继类型,如图1-64所示。

„T1 CAS 中继:该线路类型通过数字 T1 线路发送模拟信令消息。有很多 CAS 变体都可以工作在模拟和数字接口上。使用T1帧(称为SF[超级帧]或ESF[扩展超级帧])的常见数字接口包括 2 个或 4 个专用的信令位(Signaling Bit)。最常与 T1 CAS 一起使用的信令类型是E&M信令。除了建立和拆除呼叫以外,CAS还可以接收和捕获DNIS和ANI信息,这些信息可用于支持认证及其他功能。CAS信令的主要优势在于,它使用用户带宽来执行这些信令功能。

„E1 R2中继:R2信令是20世纪60年代开发的CAS系统,现在仍被用于欧洲、拉丁美洲、澳大利亚和亚洲。在称为CCITT-R2(CCITT:国际电报电话咨询委员会)的国际版本中包含有多个国家的版本或变体。R2 信令的定义包含在 ITU-T Q.400 – Q.490 建议中。R2同样可以提供ANI。

图1-64 数字语音接口

T1 CAS

早期的语音网络就已经开始使用T1。开发T1的初衷是使单一的铜线能够承载多路呼叫。由于铜线可承载的带宽远远高于语音传输所需要的 4000 Hz,因此人们最早在铜线上使用FDM(频分复用)来传输24路呼叫。现在,T1线路使用TDM来传输数字信息(1和0),而不再传输老式的模拟信号。

单独的数字语音信道需要 64 kbit/s 带宽,这是通过下面的公式计算得出的。

这个64 kbit/s的语音信道也称为DS0。T1中有24个语音信道,每个信道64 kbit/s,因此T1表示1.536 Mbit/s的数据,再额外加上用于帧同步的8 kbit/s,则T1线路的总速率为1.544 Mbit/s。

T1 CAS 使用数字 T1 线路与带内 CAS 的组合。带内 CAS 也就是通过真正语音信道中的比特位来传输信令信息。CAS有时也称为夺位 (Robbed-Bit)信令,因为用户带宽中有一些比特位会被网络夺去用于信令传输。在每6个语音数据帧中,有1比特会被夺走,用于传输挂机/摘机状态、Wink、Ground-Start、被叫号码及其他与呼叫相关的信息。

注释:①这里的夺“位”,指的是夺走1个“比特”,也称为“比特位”。在下文CAS原理的介绍中,会根据不同情景替换使用这几种说法。仅用于表示单位(bit)的则保留原文。——译者注

T1 CAS 使用与模拟中继相同的信令类型:Loop-Start、Ground-Start 及 E&M 变体,如Wink-Start、Delay-Start及Immediate-Start。在使用E&M时,还有一些可用的特性组合,下面给出几组常见的特性组合。

„E&M FG-B :入向和出向 DNIS、入向 ANI(仅在 Cisco AS5x00 中提供)。

„E&M FG-D :入向和出向 DNIS、入向 ANI。

„E&M FG-D EANA :入向和出向 DNIS、出向 ANI。

图 1-65 显示了使用 T1 CAS 的 SF(超级帧)格式。图中最上面的一行表示单独的一个具有 24 个时隙的 T1 帧,每个时隙 8 bit。每个 T1 帧后面都会加上额外的 1 bit,用作 SF 同步。12个T1帧的序列组成一个SF,CAS的夺位发生在这个序列中的第6帧和第12帧。图中最下面的一行表示T1的第6帧和第12帧,在这里,语音信道中最不重要的1位被夺走,并留下 7 bit 用来传输语音数据。

如图1-66所示,ESF(扩展超级帧)格式是对SF的升级,目前在公共和私有网络中占据主导地位。这两种帧格式都保留了基本的帧结构,也就是在每192个数据比特位后面加上1个帧同步位。然而,ESF还提议使用F位,T1中总共使用8000个F位,其中2000个用于帧同步,2000个用于CRC(循环冗余检测),这里的CRC仅用于错误检查,还有4000个被当作智能监管信道,用于端到端的控制功能(如Loopback和错误报告)。

图1-65 T1 CAS 超级帧格式

图1-66 T1 CAS 扩展超级帧格式

E1 R2 CAS

E1线路与T1线路相似,它们都是TDM线路,在一个连接中承载多个DS0。E1线路广泛应用于欧洲、亚洲和美国中南部。

E1与T1很大的不同是E1使用32个时隙而不是24个,这就使其带宽成为2.048 Mbit/s。在E1中,1个时隙用于帧同步,1个时隙用于传输信令信息,剩下的30个时隙可用于传输用户数据。

E1 数字线路可使用 R2 信令,使用 R2 信令的中继称为 E1 R2 中继。在理解 E1 R2 信令如何工作之前,首先需要了解 E1 R2 所使用的 E1 复帧(Multiframe)格式。

一个复帧由 16 个连续的 256 bit 帧组成,每帧具有 32 个时隙。其中时隙 1 专门用于帧的同步,时隙2~6和18~32用于承载真正的语音流量,时隙17被R2信令使用。

在E1复帧中,第1帧的时隙17包含了复帧的格式信息。第2~16帧的时隙17则包含了信令信息,每帧中包含的信令信息为两个语音时隙服务。

通过使用这种信令方式,E1 R2 可支持入向和出向 DNIS 和 ANI。

图 1-67 所示为 E1 R2 使用的信令概念。

时隙17用于承载信令信息,每帧携带的信令信息用于两个语音时隙。分配给每帧的信令信息如下所示。

„第1帧:复帧的开始。

„第2帧:语音时隙2和时隙18的信令信息。

„第3帧:语音时隙3和时隙19的信令信息。

„第4帧:语音时隙4和时隙20的信令信息。

图1-67 E1 R2 CAS

„第5帧:语音时隙5和时隙21的信令信息。

„第6帧:语音时隙6和时隙22的信令信息。

„第7帧:语音时隙7和时隙23的信令信息。

„第8帧:语音时隙8和时隙24的信令信息。

„第9帧:语音时隙9和时隙25的信令信息。

„第10帧:语音时隙10和时隙26的信令信息。

„第11帧:语音时隙11和时隙27的信令信息。

„第12帧:语音时隙12和时隙28的信令信息。

„第13帧:语音时隙13和时隙29的信令信息。

„第14帧:语音时隙14和时隙30的信令信息。

„第15帧:语音时隙15和时隙31的信令信息。

„第16帧:语音时隙16和时隙32的信令信息。

ISDN

另一个可用于数字中继的协议是ISDN。它是为电路交换电话网设计的,支持在原始的电话铜线上传输数字化的语音和数据。与PSTN系统相比,该方式提供了更高的话音质量和更快的传输速度。

ISDN由地区电话运营商提供的数字化电话通讯和数字传输服务组成。ISDN涉及数字化电话网络,也就是允许在现有的电话线上传输语音、数据、文本、图片、音乐、视频及其他原始资料。ISDN的出现代表了业界开始着手实现用户服务、用户/网络接口以及网络和网络互联能力的标准化。

ISDN服务

与CAS和R2信令仅提供DNIS不同,ISDN可提供多种附加业务,如DND(免打扰)。ISDN应用包括高速成像服务(如G4传真)、增加住宅电话线路、提供远程办公能力、高速文件传输及视频会议等。语音服务同样是ISDN可以提供的应用之一。

ISDN媒介类型

Cisco 路由设备可以支持 ISDN BRI 和 ISDN PRI。这两种媒介类型都使用 B 信道和 D信道。其中B信道承载用户数据,而D信道则充当B信道的信令载体,负责引导CO交换机将入站呼叫发送到Cisco访问服务器或路由器上的某个指定时隙。图1-68所示为三个ISDN安装选项的示例。

ISDN BRI 也称为“2B+D”,它有如下特点。

„2 个 64 kbit/s 的 B 信道用于承载语音或数据,最大传输速率为 128 kbit/s。

„1 个 16 kbit/s 的 D 信道用于承载信令流量,也就是用于指示处理每个 B 信道的方法,同时在特定条件下,它也支持传输用户数据。

D信道的信令协议由OSI(开放式系统互联)参考模型的第1~3层协议组成。BRI还规定了帧同步控制开销和其他开销,这样它的总比特率为 192 kbit/s。

BRI 物理层标准定义在 ITU-T I.430 中。BRI 的应用在欧洲非常普遍,同时它也可用于北美。BRI允许建立两路并发呼叫。

图1-68 ISDN 建立选项

ISDN PRI 也称为“23B+D”或“30B+D”,它有如下特点。

„23 个 B 信道(北美和日本)或 30 个 B 信道(世界其他地区)用于承载语音或数据,总比特率分别为 1.544 Mbit/s 和 2.048 Mbit/s。

„1 个 16 kbit/s 的 D 信道用于承载信令流量。

PRI 物理层标准定义在 ITU-T I.431 中。

注释:PRI接口比BRI接口更为经济,因为通常现代PBX上已安装了支持PRI的接口卡。

PRI有如下全球标准。

„T1-PRI :使用该接口以指明北美 ISDN PRI,它拥有 23 个 B 信道和 1 个 CCS 信道。

„E1-PRI :使用该接口以指明欧洲 ISDN PRI,它拥有 30 个 B 信道、1 个 CCS 信道及1个帧同步信道。

„ISDN-PRI NFAS(随路信令,Nonfacility Associated Signaling):ISDN NFAS 使用单独的 D 信道控制一个机箱上的多个 ISDN PRI 接口。这个 D 信道作为主用信道,还能够根据用户需要为该组添加另一个D信道作为备用信道。在管理员将信道化控制器(Controller)配置为 ISDN NFAS 后,接下来只需再配置一个 NFAS 主用 D 信道就可以完成配置工作。设备会将主用D信道信息分发到所有关联到NFAS组的成员。PRI NFAS的优势在于它通过一个单独的D信道管理多个PRI接口,释放了B信道。每个接口中释放的B信道都可以用来承载其他流量。

„部分 PRI(Fractional PRI):术语 Fractional PRI 在世界各地有着不同的意思。其中一个意思指相同T1/E1接口上的多个PRI组(B信道及其关联的D信道)。由于NM-HDV(Cisco高密度语音网络模块)仅支持每个T1/E1上存在1个单独的D信道,所以PRI特性不能支持部分PRI。而该术语的其他版本是指:为每个拥有小于23或30个B信道的接口定义1个与之关联的、单独的D信道的能力。Cisco语音网关可以支持上述定义中的部分PRI。

BRI与PRI接口

表1-13对比了BRI接口和PRI接口的能力。

表1-13 BRI接口与PRI接口

续表

使用ISDN传输语音流量具有以下优势。

„ISDN 最适合 G.711 PCM 编码,因为 B 信道中没有被夺走的比特位。

„ISDN 具有内建的呼叫控制协议,这一协议称为 ITU-T Q.931。

„ISDN 能够传送基于标准的语音特性,如快速拨号、自动应答服务、呼叫等待、呼叫转移及利用地理信息系统提供客户数据库分析。

„ISDN 支持基于标准的增强拨号功能,如 G4 传真(Group 4 Fax)和音频信道。

ISDN分别传送用户数据和信令数据。用户数据(如包含数字化电话呼叫的负载)使用64 kbit/s 的 B 信道,信令数据(如呼叫建立消息)则使用 D 信道。一个单独的 D 信道可以支持多个B信道,这也就是ISDN服务为什么被称为CCS(共路信令)的原因。

ISDN信令

ISDN将Q.921作为它的第2层信令协议,并将Q.931作为它的第3层信令协议。

Q.921

ISDN的第2层信令协议也称为LAPD(D信道的链路接入规程),它与HDLC(高级数据链路控制)和LAPB(平衡型链路接入规程)相似。随着LAPD这个首字母缩写含义的扩展,这一层被用于D信道,以确保控制信息和信令信息能够正常地接收和流动。LAPD的帧格式与HDLC的帧格式非常相似,它们都会使用监管信息和无编号帧(U帧)。LAPD协议被正式定义在了 ITU-T Q.920 和 ITU-T Q.921 中。其中 TEI(终端端点标识符)字段即可表示一个单独的终端,也可表示多个终端,若TEI字段全为1,则表示广播。

Q.931

ISDN 信令有两个第 3 层定义:ITU-T I.450(也称为 ITU-T Q.930)和 ITU-T I.451(也称为 ITU-T Q.931)。将这些协议一起使用,能够支持用户到用户连接、电路交换连接以及包交换连接。它们定义了大量呼叫建立、呼叫终结、呼叫信息以及混合消息,其中包括SETUP(建立)、CONNECT(连接)、RELEASE(释放)、USER INFORMATION(用户信息)、CANCEL(取消)、STATUS(状态)以及DISCONNECT(拆线)。这些消息的功能与X.25协议中相应消息提供的功能相似。

由于ISDN消息类型也许会对BRI或PRI中继配置的功能产生影响,因此管理员应该检查Q.931包结构中的消息,并且观察ISDN如何实现信令功能。

NFAS

如图 1-69 所示,ISDN NFAS 可通过单独的 D 信道控制多个 PRI 接口,这样就能够将其他接口中的D信道释放出来,用来承载其他流量。可以配置备用D信道,这样,当主用NFAS D 信道失效后,就可以将其启用。配置了备用 D 信道后,一旦硬系统(Hard System)失效,就会由主用D信道切换到使用备用D信道,而当前已连接的呼叫将依然保持连接状态。

图1-69 NFAS

只有信道化(Channelized)T1控制器可以支持NFAS,并且该T1控制器还必须具有ISDN PRI能力。在将信道化控制器(Controller)配置为ISDN PRI后,只需再配置一个NFAS主用D信道。设备会将主用D信道信息分发到所有关联到NFAS组的成员。主用D信道的任何配置变化都会被传达给所有NFAS组成员。在保存配置后,主用D信道接口是唯一可显示的接口。

路由器上的信道化 T1 控制器必须也配置为 ISDN。路由器必须连接 AT&T 4ESS、Northern Telecom DMS-100 或 DMS-250 或者国内 ISDN 交换机类型。

ISDN交换机必须配置为NFAS。主用和备用D信道应该分别配置在不同的T1控制器上。各个控制器上的主用、备用及B信道成员必须与路由器和ISDN交换机上的配置相同。为控制器分配的接口ID也必须与ISDN交换机上的接口ID相匹配。

使用配置命令 isdn service interface,可禁用一个指定的信道或整个 PRI 接口,从而使其终止服务或变成另一种交换状态。

当属于 NFAS 组的控制器关闭(Shut Down)后,该控制器上所有活动的呼叫都将被清除(无论该控制器是主用、备用还是即非主用也非备用)并且将发生以下事件。

„若被关闭的控制器是主用控制器,并且没有配置备用控制器,则该组中所有活动的呼叫被清除。

„若被关闭的控制器是主用控制器,活动的(使用中)D信道由主用控制器提供,并且配置了备用D信道,则活动的D信道将变为由备用控制器提供。

„若被关闭的控制器是主用控制器,活动的D信道由备用控制器提供,则活动的D信道保留不变。

„若被关闭的控制器是备用控制器,活动的D信道由备用控制器提供,则活动的D信道将变为由主用控制器提供。

在NFAS环境中,当ISDN的D信道(串行接口)被关闭后,ISDN第2层就会失效(Down)但会保持ISDN第1层的有效性(Up),当超过计时器T309所定义的时间后,整个接口将会失效(Down)。

配置 T1 CAS 中继案例

T1 CAS 中继的配置涉及控制器设置以及语音接口参数。

控制器设置

在开始配置T1/E1中继之前,管理员必须决定出T1/E1数字控制器的各种参数。下面将详细讲述该如何选择这些参数。

帧同步格式

帧同步(Framing)格式参数描述了如何从指定帧中夺取比特位,来用作信令传输。控制器必须与该语音接口连接的PBX或CO使用相同的帧同步格式。

数字T1线路使用SF或ESF帧同步格式。SF持续地监测信令,并为其提供两种状态,其中值0表示挂机状态,值1表示摘机状态。ESF夺取4位而不是2位,但对于话音质量几乎没有影响。ESF要求工作在64 kbit/s的DS0环境中,并且是PRI配置中推荐的帧同步格式。

数字E1线路可以使用CRC4(循环冗余校验)或非CRC4,或者也可以选择澳大利亚E1线路的帧同步格式(可选)。

线路编码

数字 T1/E1 接口的线路编码(Line Coding)也需匹配该接口所连接的 PBX 或 CO 的线路编码配置。线路编码定义了线路所使用的成帧类型。

T1的线路编码方式包括AMI(双极性码)和B8ZS(二进制8零替换码)。AMI用于老式T1线路,并以二进制中的1作为基准信号传输,或者说作为“标记(Mark)”。B8ZS是更可靠的方法,同时也更为常见,并且是PRI配置中推荐的做法。B8ZS将八个0的一串独特的二进制序列进行编码(也就是一个全为0的字节),其中包括在特定比特位的两个线路编码违例。

E1的线路编码方式包括AMI和HDB3(三阶高密度双极性码),这是一种零抑制线路编码形式。

时钟源

数字T1/E1接口利用叫做时钟(Clock)的计时器来确保语音数据包会被正确地封装和传递。处理相同数据包的所有接口必须使用同样的定时源(Timing Source),这样数据包才不至于丢失或滞后传递。配置中的定时源对于路由器的数字接口来说,既可以是外部的(线路上的)也可以是内部的。

若定时源是内部的,则它来自于数字语音接口自带的 PLL(锁相回路,Phase Lock Loop)芯片。若定时源是线路上(外部)的,则它来自于与语音接口相连的PBX或PSTN CO。通常由PSTN发出时间同步信息是更好的选择,因为PSTN的时钟总是非常准确的,同时这也是时钟的默认配置。当管理员配置了两个或两个以上控制器时,应指定其中一个为主时钟源,它将会对其他控制器进行时钟同步。

下面请看一些案例。

„单个语音接口提供时钟:在这个情景中,数字语音硬件为相连设备提供时钟源,如图1-70和例1-13所示。PLL在设备内部生成时钟,并将时钟信息传送到线路上。一般说来,这种方法仅用在连接PBX、Key Set系统或使用信道组合特性(Channel Bank)的情况中。Cisco VoIP 网关几乎不为 CO 提供时钟信息,因为 CO 的时钟信息相对更加可靠。

图1-70 时钟源案例1

例1-13 时钟源案例1

„单独语音接口接收内部时钟:在这个情景中,数字语音硬件从相连的设备(CO电话交换机或PBX)接收时钟信息,如图1-71和例1-14所示。PLL时钟信息由Rx端(接收端)设备的数字线路连接提供。

图1-71 时钟源案例2

例1-14 时钟源案例2

网络时钟同步

PCM(语音系统传输数字化)语音信息的传输需要依赖入向比特流中包含的时钟信号(Clocking Signal)。这样的话,相连设备就可以从比特流中恢复时钟信号,并利用这个时钟信号来确保不同信道中的数据能够与其他信道保持相同的时间关系。

若设备之间没有共同的时钟源,设备就有可能错误地理解比特流中的二进制值,因为它会在错误的时间采样信号。比如说,当接收端设备本地所使用的时间周期略小于发送端设备时,那么8个连续的二进制1可能会被误解为9个1。若该数据被继续发往下游设备,并且下游设备都是用不同的时间基准(Time Reference),这个错误就会越来越严重。因此通过确保网络中的所有设备使用相同的时钟信号,就能够确保流量的一致性。

若设备之间没有保持时间的同步,就会出现时钟滑动(Clock Slip)。时钟滑动是指复制或删除并发比特流中的比特块(A Block Of Bits)的现象,导致该现象的原因是缓冲区读取和写入速率的不一致。

时钟滑动是由于设备缓冲存储器(或其他装置)不能适应入站和出向站号之间,各阶段或各频率的差距所引起的,在这些情况中,出向信号的时间信息与入站信号的时间信息来源不同。

T1/E1接口以帧的形式发送流量。每个帧的长度(比特数)是固定的,设备能够看到帧的开始与结束。接收端设备仅仅通过计算已收到的比特数,就可以准确地知道一个帧何时结束。因此,若发送端和接收端设备的时间信息并不相同,接收端设备也许就会在错误的时间对比特流进行采样,这就会相应地返回不正确的值。

尽管管理员可以通过 Cisco IOS 软件管理这些平台上的时钟信息,但设备默认的时钟模式却是各自运行,这就是说从一个接口接收到的时钟信号并不会与路由器背板相连,也不会使用它同步路由器上的其他接口。路由器依然会使用自身内部的时钟源将流量传过背板及其他接口。

对于数据应用来说,这样的时钟并不会带来问题。因为数据包会先被缓存在设备内部内存中,然后被复制到目的地接口的传输缓冲区中。在内存中读取和写入数据包有效地消除了接口间对于时钟同步的需要。

数字语音接口则面临着不同的问题。除非管理员配置了其他方法,否则 Cisco IOS 软件会利用背板(或内部)时钟信息来控制数据在DSP(数字信号处理器)中的读取和写入。若一个PCM流进入了数字语音接口,很明显这个接收到的比特流使用的是外部时钟信息。然而,这个比特流并不一定与路由器背板使用相同的时间基准,这就是说DSP很可能会曲解从控制器进入的数据。

这个在路由器E1/T1控制器上的时钟信息不匹配就称为时钟滑动。路由器使用其内部的时钟源将流量由接口发出,但从接口进入的流量却使用不同的时钟基准。发送和接收信号之间时间关系的差距会越来越大,最终控制器会注意到入向帧中的滑动。

为了消除这个问题,管理员可以通过 Cisco IOS 配置命令改变设备默认的时钟行为。设置正确的时钟命令是非常必要且重要的。

尽管这些命令是可选的配置,Cisco依然强烈建议管理员将这些命令作为路由器配置的一部分来实施,这样才能够确保正确的网络时钟同步。

命令network-clock-participate通过指定插槽(Slot)、WIC(WAN接口卡)或者AIM(高级集成模块)来支持路由器使用线路上的时钟,并将固有的时钟同步为相同的时间基准。

若设备上安装了多个VWIC(语音WAN接口卡),则管理员需要在所有接口卡上重复配置相同的命令。管理员可以使用命令 show network clocks 查看系统时钟信息。

DS0组

对于数字语音接口来说,仅ds0-group这一个命令,就可执行下列功能。

„为被压缩的语音呼叫定义T1/E1信道。

„自动创建逻辑语音接口。

„定义路由器用来与PBX或PSTN通信的仿真模拟信令的方法。

若管理员购买了T1/E1连接,应确保服务提供商所提供的设置是正确的。

额外视频:读者可以在1ExamAMonth.com网站的CVOICE页面,找到作者讨论数字语音接口理论和数字语音接口案例配置的视频。有关数字语音接口理论的视频名称是Let's Get D-I-G-I-T-A-L (Theory)。有关数字语音接口配置的视频名称是Let's Get D-I-G-I-T-A-L (Configuration)。该网站提供的其他视频资料将在本书的后续内容中进行介绍。

VoIP Dial Peer

管理员必须首先在T1/E1控制器上创建数字语音接口,之后才能够配置语音接口的参数。他还必须为逻辑语音接口分配时隙和信令。第1步管理员可以使用命令ds0-group ds0-group-no timeslots timeslot-list type signal-type 来创建 T1/E1 数字语音接口。

注释:命令ds0-group会自动创建一个逻辑语音接口,并且将其编号为slot/port:ds0-group-no。

管理员可以通过变量ds0-group-no来识别DS0组(T1使用0~23,E1使用0~30)。这个组号码被用于逻辑语音接口编号计划的一部分。

命令timeslots允许管理员指定哪些时隙是DS0组的一部分。变量timeslot-list可以是一个时隙号、某个范围内的时隙号或者多个不连续范围内的时隙号(以逗号相隔)。

命令type定义了路由器用来与PBX或PSTN通信的仿真模拟信令的方法,这个类型取决于接口类型是T1还是E1。

若管理员要删除一个 DS0 组,必须首先关闭(shut down)逻辑语音接口。当接口处于shutdown 状态时,管理员就可以使用命令 no ds0-group ds0-group-no 将 DS0 组从 T1/E1 控制器中移除。

图1-72说明了命令ds0-group如何将T1线路中的一些DS0时隙化分为一组,成为一个单独的逻辑语音接口,这个接口在之后的语音接口配置中将被当作一个单独的实体。其他用于传输语音的DS0组可以从图4-13剩余的时隙中创建,也可以将这些时隙用作数据或串行直通传输。

图1-72 T1 语音配置

T1 CAS 控制器配置案例

在本例中,管理员需要根据下列网络需求,为语音网关配置T1控制器。

„T1

„帧同步 = ESF

„线路编码 = B8ZS

„时钟源 = PSTN

„DS0 组 = 1,使用 12 个时隙以及 E&M Wink-Start 信令

„语音接口

„呼叫进行音 = US

„压缩标准 = u-law

请依照以下步骤为数字T1/E1语音接口配置控制器参数。

步骤1 进入控制器配置模式。

步骤2 为T1或E1选路选择帧类型。

T1线路:

E1线路:

该命令用于配置连接了T1/E1部分PRI数字线路的路由器或访问服务器。服务提供商会定义T1/E1线路需要使用的帧同步类型。

该命令不可通过在命令前添加no来删除。

步骤3 配置时钟源。

关键字line说明设备使用的时钟源位于活动线路上,而不是使用未经同步的设备内部时钟。管理员可以在控制器接口上应用下列时钟源选择规则。

„若将两个接口都设置为使用线路时钟源,但没有指定主时钟源,则接口0是默认的主时钟源,接口1是默认的次时钟源。

„若将两个接口都设置为使用线路时钟源,并且将其中一个接口设置为主时钟源,则默认情况下,另一个接口成为备用或次时钟源,并且为循环定时(Loop-Timed)。

„若将一个接口设置为 clock source line 或 clock source line primary,并且另一个接口设置为 clock source internal,则使用内部时钟源的接口将从时钟源线路接口同步自己的时钟,若该接口没有开启,则内部接口会生成自己的时钟。

„若两个接口都设置为 clock source internal,则只存在一个时钟源——内部时钟源。

步骤4 指定所使用的线路编码。

T1线路:

E1线路:

该命令用于配置连接了T1/E1部分PRI数字线路的路由器或访问服务器。T1服务提供商会定义线路需要使用的编码类型——ami或b8zs。同样地,E1服务提供商会定义E1线路需要使用的编码类型——ami或hdb3。

步骤5 定义传输压缩语音呼叫的T1信道及路由器用来连接PBX或CO的信令方式。

命令ds0-group会自动创建一个逻辑语音接口。这个逻辑语音接口将被编号为1/0:1,其中1/0是模块号和插槽号,:1是管理员在这一部中分配的ds0-group-number(DS0组号)变量。

步骤6 激活控制器。

数字语音接口参数

在设置好控制器后,管理员就可以为该数字语音接口配置语音接口参数了。在定义了一个ds0-group后,系统将自动创建一个逻辑语音接口。管理员必须进入语音接口配置模式来配置接口参数。在数字语音接口配置模式中创建的每个语音接口都是通过命令ds0-group所创建的逻辑语音接口。

管理员可以依照下列步骤为数字T1/E1语音接口配置基本参数。

步骤1 进入语音接口配置模式。

步骤2 选择两个字母的关键字,用来指定该语音接口需要使用的语音呼叫过程音和其他区域设置(Locale)参数。

步骤3 指定压缩标准,用于模拟信号与数字信号之间的转换。

注释:该命令用于未使用 DSP 的环境中,如本地交叉连接(Cross Connects),并且这条命令会覆盖命令cptone中设置的compand-type值。

步骤4 激活语音接口。

图1-73和例1-15描述了一个完整的数字语音接口配置,其中管理员将呼叫进行音定义为US,将压缩类型定义为u-law。

图1-73 数字语音接口配置的拓扑

例1-15 数字语音接口配置

配置 T1 CAS 中继:入向 E&M FGD 以及出向 FGD EANA 案例

由于 E&M FGD(Feature Group D)仅支持入向 ANI,因此管理员需要同时部署入向和出向 ANI,才能将 E&M FGD 与 FGD EANA(Exchange Access North American)中继结合在一起。FGD 中继将被用于入向呼叫,而 FGD EANA 中继将被用于出向呼叫。

在本例中,管理员需要根据下列网络需求,为语音网关配置T1控制器。

„T1

„帧同步 = ESF

„线路编码 = B8ZS

„时隙1~12应为FGD中继

„时隙 13 ~ 24 应为 FGD EANA 中继

„语音网关必须支持入向和出向ANI。

管理员可以依照下列步骤配置 T1 CAS 数字语音接口并使其提供入向和出向 ANI。

步骤1 进入控制器配置模式。

步骤2 指定帧同步格式。

步骤3 指定线路编码。

步骤4 配置一个 DS0 组,使用时隙 1 ~ 12 以及 E&M FGD(E&M 特性组 D)

步骤5 配置另一个 DS0 组,使用时隙 13 ~ 24 以及 E&M FGD EANA。

注释:这时设备会生成两个语音接口:0/0/0:0和0/0/0:1。

步骤6 使用 0/0/0:0 中继配置一个入向 Dial Peer,它将支持入向 ANI。

步骤7 使用 0/0/0:1 中继配置一个出向 Dial Peer,它将支持出向 ANI。

图1-74和例1-16描述了本例中的完整配置。

图1-74 为入向和出向呼叫配置 T1 CAS 中继

例1-16 T1 CAS 中继配置案例

(待续)

例1-16

配置 E1 R2 中继案例

管理员同样可以使用命令 ds0-group 来配置 E1 R2 中继。Cisco 的 R2 信令实施环境中默认启用了DNIS支持。若启用了ANI选项,设备仍将收集DNIS信息。也就是说,配置ANI选项并不会将DNIS禁用。

在本例中,管理员需要根据下列网络需求,为语音网关配置E1控制器。

„E1

„帧同步 = CRC4

„线路编码 = HDB3

„时隙1~31应使用R2数字信令

„语音网关必须支持入向和出向DNIS和ANI。

管理员可以依照下列步骤配置 E1 R2 数字语音接口,并使其提供入向和出向 ANI。

步骤1 进入控制器配置模式。

步骤2 定义DS0组。

建立 DS0 组之后,管理员可以使用命令 cas custom ds0-id 调整一些额外参数。

步骤3 自定义 E1 R2 信令参数。

管理员可以使用其他cas-custom子命令来进一步调整参数,以满足特定PBX或交换机的要求。

这条命令用来指定本地国家、地区以及其他与R2信令相关的设置。命令中要使用设备支持的国家名称来替换国家名称变量,默认的国家设置是ITU。

注释:Cisco强烈建议管理员添加use-defaults选项,它可为指定国家使用默认的设置。

步骤4 创建 Dial Peer。

图1-75和例1-17描述了本例中的完整配置。

例1-17 E1 R2 中继配置

图1-75 E1 R2 中继配置的拓扑

配置ISDN中继

许多PBX 厂商可以同时支持T1/E1 PRI 或BRI 连接。在欧洲ISDN 的使用更为广泛,许多PBX厂商可以支持BRI连接。在设计如何使PBX将语音传输到网络中时,设计者必须确保路由器可以支持正确的连接类型。为T1/E1 PRI连接部署ISDN能力的第一步是进行控制器的基本配置。在配置了时钟源、帧同步及线路编码后,实现ISDN语音功能还需要下列配置命令。

„isdn switch-type:配置 ISDN 交换机类型。管理员可以在全局配置模式或接口配置模式下输入这个参数。若在这两个配置模式中都进行了配置,那么在接口下配置的交换机类型将优于全局配置的交换机类型。这个参数必须与提供商ISDN交换机相匹配,同时BRI和PRI连接都需要这个设置。

„pri-group:为ISDN PRI组配置时隙。T1线路允许管理员将时隙1~23配置为B信道,时隙24分配为信令信道(D信道)。E1线路有时隙1~31,其中时隙16分配为D信道。管理员既可以配置PRI组包含所有可用的时隙,也可以选择一些时隙配置成PRI组。

„isdn incoming-voice:配置接口将所有入站呼叫发往DSP 群进行处理。

„isdn switch-type [primary-qsig | basic-qsig] :配置在 D 信道上使用 QSIG 信令。通常在通过ISDN连接到PBX时需要使用该设置。为PRI连接启用QSIG信令的命令是isdn switch-type primary-qsig,为 BRI 连接启用 QSIG 信令的命令是isdn switch-type basic-qsig。

图1-76和例1-18显示了在Cisco语音路由器上配置PBX连接的案例,使用QSIG信令的连接可使用全部的23个时隙。

图1-76 ISDN 配置案例的拓扑

例1-18 ISDN 配置

下列步骤详细讲述了本例中的配置。

步骤1 为ISDN接口指定CO交换机类型。

管理员可以在全局配置模式或接口配置模式下使用命令isdn-switch-type来使设备支持QSIG。

步骤2 进入控制器配置模式。

步骤3 创建 ISDN PRI 组。

步骤4 进入D信道的语音接口配置模式。信道23是D信道,因为信道编号始于0,所以信道23是第24个信道。

步骤5 将入站呼叫发往DSP,而不是内部调制解调器。

步骤6 激活语音接口。

配置BRI中继案例

在本例中,管理员需要根据下列网络要求配置到PSTN的BRI连接。图1-77所示为本例的拓扑。

图1-77 ISDN BRI 配置案例的拓扑

网络要求如下所示。

„由于 ISDN 交换机位于慕尼黑,因此管理员需要将 isdn swith-type 配置为德国类型basic-net3。

„DSP时钟要与插槽0的WIC进行同步。

„入站号码有可能逐数字发送,而不是整体发送,因此管理员需要配置 isdn overlap-receiving。

„配置命令 isdn incoming-voice voice,将入站呼叫定义为纯语音(Voice-Only)呼叫。这会使设备将入向呼叫发送到DSP资源。

„若当前的配置被设置为网络端 ISDN,则使用命令 isdn protocol-emulate user 将其转换到用户端ISDN。用户端的设置是默认的,所以会显示在配置中。

管理员可以依照以下步骤建立去往PSTN的BRI中继。

步骤1 配置DSP时钟,使它与PSTN时钟进行同步。

步骤2 配置ISDN交换机类型,它取决于本地国家的ISDN实施情况。

步骤3 为使用可变长编号计划的国家配置ISDN重叠接收。

步骤4 将入站ISDN呼叫配置为语音呼叫,这些呼叫将会被直接发送到DSP。

步骤5 如果需要的话,将BRI配置为用户端。这是默认设置,因此大多数情况下不需要进行配置。

步骤6 如果需要的话,根据配置重置接口。

例1-19显示了本例的完整配置。

例1-19 BRI 中继

配置PRI中继案例

在本例中,管理员需要根据下列网络要求配置到PSTN的PRI连接。图1-78所示为本例的拓扑。

图1-78 ISDN PRI 配置案例的拓扑

网络要求如下所示。

„由于ISDN交换机位于德国慕尼黑,根据ISDN交换机类型BRI参数表,管理员需要将 isdn swith-type 配置为 primary-net5。

„DSP 时钟要与插槽 0 的 WIC 进行同步。

„E1 控制器的线路编码为ami(这个参数没有显示在例 4-9 中,因为它是默认配置)。

„为E1控制器定义帧同步格式。本例中使用crc4(这个参数没有显示在例4-9中,因为它是默认配置)。

„将时钟源指向PSTN(这是默认设置,因此没有显示在配置中)。

„建立逻辑语音接口,这可以通过命令 pri-group timeslots 1-31 实现,该命令将所有 30个B信道定义为逻辑语音接口(这也是默认设置)。

„配置可变长的编号计划。尽管用户拥有4位分机号,还需要通过分机号“0”连接到总机。因此需要配置voerlap-receiving。

„配置命令 isdn incoming-voice voice,将入向呼叫定义为纯语音(Voice-Only)呼叫。这会使设备将入向呼叫发送到DSP资源。

管理员可以依照以下步骤建立去往PSTN的BRI中继。

步骤1 根据国家的ISDN部署情况来配置ISDN交换机类型。

步骤2 配置DSP时钟,将它与PSTN时钟进行同步。

步骤3 配置E1线路编码,配置时需要向服务提供商查询正确的设置信息。

步骤4 配置E1帧格式,配置时需要向服务提供商查询正确的设置信息。

步骤5 配置时钟源,指定哪一端需要提供时钟信息。

步骤6 配置逻辑语音接口,定义用于传输语音的信道。

步骤7 为使用可变长编号计划的国家配置ISDN重叠接收。

步骤8 将入站ISDN呼叫配置为语音呼叫,这些呼叫将会被直接发送到DSP。

步骤9 如果需要的话,根据配置重置接口。

例1-20所示为本例的完整配置。

例1-20 PRI 中继

在路由器上配置好语音接口后,管理员可以依照以下步骤检查设置的运行情况。

步骤1 摘下与路由器相连的电话设备的听筒,检查有无拨号音。需要注意的是,在当前的 Cisco IOS 版本中,管理员需要先为被测试的语音接口配置 POTS Dial Peer,才可以听到拨号音。

步骤2 听到拨号音后,检查设备的DTMF检测功能。若在用户拨打了1位号码后,拨号音停止了,则说明语音接口的配置基本正确。

步骤3 使用命令 show voice port summary 查看路由器上的语音接口的接口号。

步骤4 使用命令 show voice port 检查语音接口的参数设置。

步骤5 使用命令 show running-config 检查数字 T1/E1 连接的编码复杂性设置。

步骤6 使用命令 show controller 检查数字 T1/E1 控制器的状态(Up)以及是否有过告警报告,并显示有关时钟源的信息以及其他的控制器设置。

步骤7 使用命令 show voice dsp 查看所有 DSP 信道的语音信道配置信息。

步骤8 使用命令 show voice call summary 检查所有语音接口的呼叫状态。

步骤9 使用命令 show call active voice 查看活动呼叫表中的内容,这条命令会显示当前通过路由器或集中器连接的所有呼叫信息。

步骤10 使用命令 show call history voice 查看呼叫历史表中的内容。

下面是一些检查数字语音接口配置的命令输出样例。例 1-21 显示出命令 show voice port summary 的输入样例,阴影部分显示了一个 FXS 接口的状态。

例1-21 命令 show voice port summary

(待续)

例1-21

例1-22 所示为命令 show voice port 的输出样例。

例1-22 命令 show voice port

例1-23 所示为命令 show controller T1 的输出样例。管理员可以使用这个命令检查控制器的工作状态,以及帧同步、线路编码、时钟源。

例1-23 命令 show controller T1

例1-24 所示为命令 show voice dsp 的输出样例。

例1-24 命令 show voice dsp

例1-25 所示为命令 show voice call summary 的输出样例。

例1-25 命令 show voice call summary

例1-26 所示为命令 show call active voice 的输出样例。

例1-26 命令 show call active voice

(待续)

例1-26

例1-27 所示为命令 show call history voice 的输出样例。

例1-27 命令 show call history voice

(待续)

例1-27

信道组合(Channel Bank)特性通过使用 CAS 信令,能够在同一 NM-HD-2VE 模块(2插槽48信道高密度语音网络模块,2-Slot 48-Channel High-Density Voice Network Module)上的模拟语音接口和数字DS0之间,提供TDM交叉连接(Cross-Connect)功能,如图1-79所示。交叉连接网络好比是将T1/E1 CAS中继上指定时隙与模拟语音接口连接在一起的交换机。

图1-79 DS0 与模拟接口的交叉连接案例

该特性有如下限制。

„交叉连接特性的配置必须在同一网络模块上进行。

„最多有4个FXS或FXO接口能够被交叉连接到一个T1接口。

„无法配置BRI到PRI或模拟到BRI/PRI的交叉连接;交叉连接特性仅适用于模拟到T1/E1 CAS(也就是 DS0 组)。

„DS0 组必须仅包含一个时隙。DS0 组所使用的信令类型必须与模拟语音接口所使用的信令类型相同。

„当管理员在T1控制器上使用信道组合特性时,其余未使用的DS0组不能用于部分PRI信令。

为了在模拟语音接口和 T1 DS0 之间建立信道组和连接(交叉连接),管理员需要在全局配置模式中使用命令connect。这条命令中包含的参数有模拟语音接口识别符以及需要被交叉连接的控制器识别符和DS0号码。例1-28根据图1-79的要求,给出了将DS0与模拟端口交叉连接的配置命令。

例1-28 DS0 与模拟端口交叉连接

(待续)

例1-28

回声是指当用户打电话时,能从电话听筒中听到自己的声音。当同步控制适当时,回声并不会为用户的会话带来任何问题;但当回声的返回间隔超过了 25 ms(大约),回声就会对说话者造成影响。在传统电话网络中,回声通常是由阻抗不匹配导致的,这通常发生在4线网络向2线本地环路转换的环节。

回声的产生

图1-80所示案例为2线到4线的混合链路。混合回声是由混合链路上的阻抗不匹配造成的。这种不匹配导设备将传输(Tx)信号当成了接收(Rx)信号。

图1-80 回声的产生

Telco(电话公司)通常会使用自己的调整技术来使回声最小化。在Telco环境中总是存在回声的,但低延迟和低振幅会使回声变得无关紧要。

当回声是个不容忽视的问题时,环境中一定存在下列条件。

„在Tx和Rx路径之间存在模拟信号泄漏路径。

„过长的回声返回延迟使用户意识到回声。

„过高的回声振幅使用户意识到回声。

讲话人回声

讲话人回声(Talker Echo)是指讲话人发出的声音能量,通过主用信道路径传递出去,并被耦合进远端(或尾端线路)的接收路径中。在这种情况中,讲话人会听到自己的声音,回声经过了回声路径上的总延迟时间后,又回到了讲话人这边。当回声信号的振幅和延迟都足够大时,回声就会对用户造成影响,甚至对正常的通话造成影响。如图1-81所示,讲话人回声通常是由PSTN网络中出现的2线到4线的转换直接导致的。

图1-81 讲话人回声

收听者回声

收听者回声(Listener Echo)发生在远端,是由循环的语音能量引起的,如图 1-82 所示。收听者回声是由2线和4线混合线路的转换导致的(由重复的回声导致)。讲话人的声音被远端混合线路重复,且当回声回到收听者这边时,收听者这边的混合线路会重复回声,并将其发送到讲话人那边。最终的效果就是收听者既听到了讲话人的声音,同时也听到了讲话人的回声。

回声消除

管理员可以使用回声消除(Echo Canceller)工具来控制回声。回声消除器能够降低从Rx路径(从网关出来,进入尾端线路)泄露到Tx路径(从尾端线路进入网关)的回声。在语音网关中的回声消除器看来,Rx信令是穿越网络,从另一个地点发送来的声音;Tx信令是两种声音的混合——另一个地点的语音通话和原始语音的回声,后者来自于初始端的尾段线路,并被发送到接收端。

图1-82 收听者回声

回声消除器用于PSTN尾端线路上,用来消除尾端线路上产生的回声。在源端网关上,回声消除是面向尾端线路的。在设计中,回声消除被时间总量所限,这里的时间指的是收到反射声音前等待的时间,这段时间称为回声尾部(Echo Tail)。回声尾部通常为 32 ms。

Cisco语音网关中的DSP固件提供了回声消除功能,且该功能的运作还需要依赖于DSP提供的其他功能,比如DSP协议和压缩算法。在分组语音网络中,回声消除器内置于低比特编码中,并运行在每个DSP中。

回声消除器的运作

当信令从尾端线路发出并进入WAN时,回声消除器负责把信令中的回声部分移除。为了实现这个目的,回声消除器会习得尾端线路的电气特性,在内存中形成自己的尾端线路类型,并根据当前和之前的Rx信令,评估并创建出回声信号。之后,回声消除器会把评估出的回声从实际的Tx信令(从尾端线路中发出)中抽出。由于回声消除器会监测评估中的错误,因此评估质量会得到持续增长。

回声消除器的组成部分

典型的回声消除器包括两部分内容——卷积处理器(Convolution Processor)和 NLP(非线性处理器,Nonlinear Processor),如图 1-83 所示。

测量并影响回声消除功能的变量包括ERL、ERLE、ACOM、输出衰减(Output Attenuation)和输入增益(Input Gain)。

„ERL(回声返回损耗,Echo Return Loss):表示返回回声的衰减(越大越好)。

„ERLE(ERL 增强,ERL Enhancement):消除器带来的额外回声损耗。

„ACOM(综合值,A COMbined Value) = ERL + ERLE(越大越好)。

„通过输出衰减和输入增益,将 ERL 调整为至少 6 dB。

图1-83 回声消除器

卷积处理器首先会捕获并储存发往远端混合线路的出站信号,然后它切换到监测模式,当有回声信号返回时,它会评估入站回声信号的级别,并从回声信号中减去原始语音信号的衰减。

评估原始信号衰减级别所花费的时间称为收敛时间(Convergence Time)。由于收敛处理器要求将语音信号储存在内存中,因此回声消除器对尾端线路延迟的收敛做出了限制,通常收敛时间为 64 ms、96 ms 以及最长的 128 ms。收敛完成后,卷积处理器将提供18 dB 的 RELE。由于传统模拟电话线路提供了至少 12 dB 的 ERL(也就是回声消除器与远端混合线路之间的回声路径损耗),因此收敛回声消除器的预期 ERL 参数大概为 30 dB或更高。

配置回声消除器

回声消除器收敛(也称为尾端收敛或尾端长度)指的是回声消除器把估算出的回声存储到内存中的时间长短。回声消除器能够评估最大回声延迟。

回声消除器面向一条固定的尾端线路,且把线路分为输入和输出。若一个词进入了尾端线路,回声就是延迟且衰减后的这个词,这里的延迟和衰减取决于回声源的数量及其相关的延迟。经过一段特定的时间后,线路上的信号会衰减为零。这段时间称为尾端线路的震荡时间(Ringing Time),即所有信号震荡最终消失不见所需的时间。为了彻底消除全部回声,回声消除器的收敛时间必须与尾端线路的震荡时间一样长。管理员可以使用下列命令来设置尾端收敛(在不同的 Cisco IOS 平台上,可配置的时间选项及其默认值有所不同)。

管理员可以使用下列命令来设置网关检测回声的门限值。

举例来说,若管理员将最差环境 ERL 设置为 6(echo-cancel erl worst-case 6),则用户打电话时,经过信号从初始源返回(回声)的时间后,可能会获得至少 6 dB 的信号衰减。通常管理员没必要更改默认值6。管理员设置的最差环境ERL并不会直接修改入向和出向信号,这个配置参数只是为了帮助回声消除器区分回声和新的信号。

管理员可以在语音接口配置模式下,使用命令 echo-cancel enable 和命令 no echo-cancel enable来重新启用和禁用回声消除器。默认情况下,回声消除器使启用的。

由于WAN带宽可能是企业网络中最昂贵的组成部分,因此网络管理员必须知道如何计算语音流量所需要的总带宽需求,还要知道如何降低带宽的总消耗量。本节将详细介绍编解码器、DSP、编码复杂性及VoIP通话所需的带宽需求,同时说明一些影响总带宽的可变因素以及如何计算和降低总带宽的消耗。

编解码器是有能力对数字数据流或信号执行编码和解码的设备或程序。各种类型的编解码器可用来对数据进行编码/解码或压缩/解压缩,否则传输这些数据将占据更大的WAN链路带宽。编解码器对于低速串行链路尤为重要,因为在那里,带宽中的每一个比特都是必需且有用的,这样确保了网络的可靠性。

在构建语音网络时,网络管理员需要考虑很多因素,其中最为重要的因素之一是合理的带宽容量规划。网络管理员必须了解每个VoIP通话需要使用的带宽量。为了理解带宽,网络管理员必须知道穿越WAN链路所使用的编码类型。只有对VoIP带宽和编码类型有了透彻的认识,网络管理员才能够在使用众多带宽容量规划工具时得心应手。

ITU规定了编码技术的标准,ITU-G系列编码类型涵盖了最为常用的VoIP应用标准。

Cisco IOS 网关支持下列编解码类型。

„G.711 :G.711 是在 64 kbit/s 信道中将电话音频进行编码的国际标准。它是使用 8 kHz样本速率的PCM(脉冲编码调制)方案,并且每样本大小为8 bit。通过使用G.711编码,语音在PSTN中传输或通过PBX传送时,已经被编码为正确数字语音格式了。在电信领域,G.711编码被广泛使用,因为它在提高信噪比同时无需增加数据量。

G.711编码有以下两个子集。

„mu-law :用于北美及日本电话网络。

„a-law :用于欧洲及世界其他地区。

„G.726:ITU-T ADPCM(自适应差分脉冲编码调制)技术,使用40、32、24和16 kbit/s。ADPCM编码的语音能够在分组语音、PSTN和PBX网络中交互,前提是管理员配置了PBX网络以支持ADPCM。与G.726相关的4种比特率常与样本的大小(比特)有关,分别为:2 bit、3 bit、4 bit和5 bit。

„G.728 :描述了 16 kbit/s LDCELP(低延迟编码激励线性预测)技术,是 CELP(编码激励线性预测)语音压缩的变体。CELP语音编码必须被转换为公共电话通讯格式,才能被传送到PSTN或通过PSTN进行传输。

„G.729:使用 CS-ACELP(共轭结构代数码激励线性预测)技术将语音流压缩为 8 kbit/s。G.729a(也就是G.729附录A)的计算量比较小,但较低的计算复杂度需要以降低少许通话质量作为代价。同样的,G.729b(也就是G.729附录B)增加了对VAD和CNG的支持,使G.729可以更有效地利用带宽。G.729a和G.729b的特性可以结合到 G.729ab 中。标准的 G.729 工作在 8 kbit/s 速率,但有两种扩展类型可分别提供 6.4 kbit/s(附录 D)和 11.8 kbit/s(附录 E)的速率,这两种类型相应地降低和提高了话音质量。

„G.723 :描述了用于多媒体通信的双速率编码。该压缩技术适用于将话音或音频信号组件作为H.324标准家族的一部分,并将话音或音频压缩为极低比特率的环境。该编码类型有以下两种比特率。

„r63:6.3 kbit/s,使用 24 字节帧和 MPC-MLQ(多重脉冲线性预测编码—多层量子化)算法;

„r53 :5.3 kbit/s,使用20 字节帧和ACELP 算法。

基于ML-MLQ技术,较高的比特率能够在一定程度上提供更高的声音质量。而基于CELP技术,较低的比特率能够为系统设计师提供更多的灵活性。

„GSMFR(GSM 全速率编码):它于 1987 年被提出,GSMFR 语音编码的帧大小为 20ms,比特率为 13 kbit/s。GSMFR 是 RPE-LTP(规则脉冲激励—长时预测)编码。为了使编写的VoiceXML脚本可以作为一个简单语音邮件系统的用户界面使用,该网络必须能够支持GSMFR编码。网络信息必须能够录制语音消息,并存入到外部邮件服务器中,用于以后检索。该编码支持Cisco基础设备及合作伙伴应用组件来为服务提供商部署统一的消息转发应用技术。

„iLBC(Internet 低比特率编码):为窄带语音所设计,30 ms 帧的负载比特率为 13.33kbit/s,20 ms 帧的比特率为 15.20 kbit/s。该算法是基于块的独立 LPC 的一个版本,数据帧长度范围为 20 ~ 30 ms。编码过的数据块必须封装在适合的协议中进行传输,如RTP。该编码可在丢失帧的情况下适度地降低话音质量,丢失帧的情况一般发生在丢包或IP数据包延迟的连接中。

注释:添加了 VFC(语音特性卡)的 Cisco AS5350XM 和 Cisco AS5400XM 通用网关以及无需执行编码转换和电话会议的IP-to-IP网关可支持iLBC。

网络管理员应该在选择编码类型时保持网络中语音质量和带宽成本之间的平衡。因为编码带宽越高,穿越网络的每路通话所需要的带宽成本也就越高。

语音样本的大小是影响需要使用总带宽的可变因素。当来自编解码器DSP的数字输出被封装进了一个PDU(协议数据单元)时,就会定义一个语音样本。Cisco使用的DSP将10 ms 音频数字化以输出样本。默认情况下,Cisco 语音设备无论使用哪种编码类型,都会在一个 PDU 中封装 20 ms 的音频信息。可以使用可选的配置命令来修改封装的样本个数。然而,在一个PDU中封装更多的样本,会得到更大的PDU,它会导致延迟变化,而且在丢包时也会导致更加严重的空白间隔。表 1-14 给出了随着语音样本大小的变化,1 s 需要传输数据包的个数。

使用如下一个简单的算式,就可以很容易地算出一个PDU中封装的字节数,这一计算所需的参数为编码带宽和样本大小(默认为 20 ms)。

若应用G.711编码的参数,可得到以下算式:

从表1-14中可以看到,更大的样本会产生更大的数据包,从而减少了需要被发送的经过封装的样本(也就是降低了带宽)。

表1-14 语音样本的影响

在商业领域有这么一句话:对于不能测量的东西谈何经营。幸运的是,现在有多种测量方法可以用来评估多种编码的质量。

MOS(平均意见得分)

MOS(平均意见得分,Mean Opinion Score)是一个语音质量评分系统。MOS 得分是由听话人通过评估预先录制的音频得出的,这些音频受到不同状况的影响,比如压缩算法等。听话人要为每段音频打分,分数范围是1~5,其中1为最差,5为最优。用于英文MOS测试的句子是“Nowadays, a chicken leg is a rare dish.”。之所以使用这个句子,是因为它包含了人类语言中能够发出的各种不同的声音,如长元音、短元音、硬音和软音。

这些测试的得分会被平均为一个综合得分。测试结果是主观的,因为它是根据听话人的印象得出的。因此测试结果也是相对的,一种环境下的3.8分不能直接和另一种环境下的3.8分相比较。因此,有必要为所有的测试建立一条基线,如G.711,这样可以将得分标准化,并可以将它直接与其他分数相比较。

PESQ(感知语音质量评估)

PESQ(感知语音质量评估,Perceptual Evaluation of Speech Quality)是一个标准族,它构成了一个自动评估语音质量的测试方法,该方法能够用来评估电话系统中,用户感受到的语音质量。PESQ已发展为ITU-T建议P.862(2001年2月),它也被当作全球范围内的工业标准,用来客观地评估语音质量,通常电话厂商、网络设备制造商和电话公司会使用它进行测试。PESQ能够将VoIP网络中常见的编码错误、滤波误差、抖动和延迟问题考虑在内。PESQ的分数范围是1(最差)~4.5(最优),其中3.8为高质量,可与MOS评分标准相对应。PESQ替代了PSQM(感知通话质量测量)。

PEAQ(感知音频质量评估)

PEAQ(感知音频质量评估,Perceptual Evaluation of Audio Quality)是客观评估音频(不仅仅是语音)质量的标准算法。它定义在ITU-R建议BS.1387中,它利用软件来模拟人耳的感知属性,并将多模型输出变量集成为单一度量值。PEAQ将感知音频质量中的各种特性当作听力测试中的项目。PEAQ的评分范围与MOS相同:1(最差)~5(最优)。

PEAQ技术受到多项专利的保护,管理员需要在拥有授权(License)的情况下使用该技术及其商业应用的源代码。但同时市面上也有免费的未验证的PEAQ版本存在。

对比各种测试方法

表1-15总结了上述测试方法的关键特性:MOS、PESQ、PEAQ和PESQ的前身PSQM (感知通话质量测量,Perceptual Speech Quality Measurement)。PSQM、PESQ 和 PEAQ 都提供了客观的测量技术,并且可以与主观MOS模型相对应。当前的测量标准——PESQ和PEAQ——中包含了完整的测量要素,这些测量要素构成了客观测试。PEAQ与PESQ的主要区别在于前者能够评估其他音频类型。

表1-15 对比各种语音质量测试方法

编码质量

表1-16给出了常见编码的平均MOS评分。这些值表示理想网络环境中的MOS评分——无丢包、无延迟且无抖动。在拥塞的网络环境中测出的MOS值会与表中所示的MOS值有所不同。

表1-16 编码质量

评估开销

封包周期及其相关的语音负载大小影响着原始语音所占用的带宽。表1-17给出了常见的编码类型,且给定了封包周期、负载大小和数据包比特率,最后给出了语音包所需的带宽,这个带宽值包括第3层以上的包头等开销。封包周期越长,样本大小就越大,相应地在语音带宽中,第3层以上占用的开销就越少。

表1-17 评估开销

为了计算全部呼叫带宽,还需要考虑第2层头部开销,管理员可以使用下列公式进行计算。

在计算VoIP呼叫所花费的开销时,管理员必须考虑多方面因素。比如第2层包头和安全协议,都会增加数据包的大小。

数据链路开销

在影响带宽的因素中,很重要的一点是传输VoIP数据包所使用的第2层协议。VoIP数据包自身拥有40字节的包头,其中包括IP头部、UDP(用户数据报协议)头部和RTP(实时传输协议)头部。第2层头部越大,传输VoIP所需的带宽也就越多。

„IEEE 802.3 以太网:携带 18 字节头部信息,其中包含源 MAC 地址 6 字节、目的MAC地址6字节、数据包类型2字节和CRC校验4字节。

„IEEE 802.1Q 以太网:除了 802.3 携带的包头信息之外,802.1Q 还携带了 802.1Q 头部 32 bit 和 VLAN ID 12 bit。

„PPP:携带4~8字节头部信息,其中包含表明起始或结束的标记1~2字节(在后续数据包中,只使用一个字符)、地址字段0~1字节、控制字段0~1字节、协议字段1~2字节和CRC校验2字节。若在PPP对等体与对端PPP对等体协商LCP(链路控制协议)的过程中,对端设备同意执行地址和控制字段压缩,则它们之间发送的数据包中将不包含控制和地址字段。若在LCP协商过程中,两端PPP对等体一致同意执行协议字段压缩,则它们之间发送的数据包中,协议字段为1字节。

„帧中继:携带6字节头部信息,其中包含头部2字节、尾部(CRC)2字节和标记字段2字节。

„FRF.12(帧中继分段执行协定):除了帧中继头部之外,FRF.12还携带了FRF.12子头部 2 字节,子头部包含标记字段 4 bit 和序列号 12 bit,序列号有助于在远端重组数据包。

IP和上层开销

IP和传输层的头部开销同样影响了数据包的大小。

„IP:添加20字节的头部信息。

„UDP:添加8字节的头部信息。

„RTP:添加12字节的头部信息。

VPN开销

VPN封装会在VoIP数据包上添加额外的开销。

„ESP(封装安全负载):通常添加50~57字节的开销,其中两个变量影响了ESP开销:密文块大小和认证机制。通常密文块的大小是8个八位组,但AES(高级加密标准, Advanced Encryption Standard)通常使用 16 个八位组。密文块大小影响了矢量字段的初始化,该字段的大小等于密文块大小加填充开销,填充开销最大可以是密文块大小减1个八位组。认证算法的不同导致指纹大小不同。

„MD5(消息摘要5):16个八位组。

„SHA-1(安全散列算法1):20个八位组。

„SHA-192:24个八位组。

„SHA-256:32个八位组。

„GRE(通用路由封装)、L2TP(第2层隧道协议):添加24字节的头部内容;

„MPLS(多协议标签交换):数据包中携带的每个标签各添加4字符的头部信息。在MPLS VPN 或流量工程环境中,一个标签栈中可能会包含多个标签。

带宽计算案例

本例计算了在帧中继网络中,使用 G.711 编码(50 pps)的语音呼叫所需要的总带宽。

为了计算总呼叫带宽,管理员可以使用下列公式。

对于本例中的呼叫来说,它所需的贷款如下所示。

使用常见编码的呼叫带宽

表1-18给出了使用最常见编码时,每通呼叫需要的总带宽。表中总结了第3层以上所需带宽和802.3以太网及帧中继网络中的总呼叫带宽。第3层以上带宽包含了语音负载和IP、UDP和RTP头部开销。802.3以太网和帧中继带宽包含了额外的第2层开销。表中的带宽是通过上述公式计算得出的。

表1-18 每通呼叫所需的带宽

DSP是专为数字信号处理所设计的微处理器。DSP使Cisco硬件平台能够有效地处理数字化的语音流量。路由器中的DSP提供了数据流到数据包(Stream to Packet)的信号处理功能,其中包括语音压缩、回声消除及音调活动检测和语音活动检测。

媒体资源是基于软件或基于硬件的实体,在其连接的数据流上执行媒体处理功能。有几个例子可以用来说明媒体处理功能,其中包括混合多个媒体流以建立一个输出流(电话会议)、将媒体流由一个连接送往另一个连接(MTP,介质端接点)、将数据流由一种压缩类型转换为另一种压缩类型(编码转换)、回声消除、信令、终结从TDM电路来的语音流(编/解码)、将媒体流打包及串流音效(宣告)。

术语“DSP”和“媒体资源”在一些文档中经常被替换使用。

语音网关中DSP的4个主要功能如下所示。

„编码转换(Transcoding):编码转换是数字化到数字化的转换,即把一种编码转换为另一种。编码转换会通过压缩/解压缩语音流来匹配终端设备所支持的特定编码能力。若入站语音流为节省带宽而经过数字化压缩,但本地设备不支持那种类型的压缩编码,则需要使用编码转换。理想状态中,所有IP电话设备都能够支持相同的编码类型,但事实上并不是这样,事实是不同的设备支持不同的编码。

编码转换由DSP群(DSP Farm)中的DSP提供。会话由CUCM(Cisco统一通信管理器)发起并管理。CUCM也是编码转换器,被称为硬件MTP。

若一个应用或服务只能够处理一种特定的编码类型,那么该编码类型通常为G.711,从远端站点来的G.729通话必须被转换为G.711。这种转换只能够通过DSP资源实现。由于应用或服务经常位于中心站点,因此DSP编码转换资源也大都位于中心站点。

„语音终结(Voice Termination):语音终结应用在拥有两条呼叫线路的通话中,一条线路使用TDM接口,另一条使用VoIP连接。硬件设备必须将TDM线路终结,并对语音流执行编/解码及封包化操作。DSP负责执行终结功能。DSP在执行语音终结的同时,还提供回声消除、语音活动检测及抖动管理功能。

„介质端接点(MTP,Media Termination Point):MTP 是能够接纳两个使用相同编码的全双工语音流的实体。它桥接了媒体流,并使它们能够独立地建立和拆除。由一个连接收到的入向数据流被送往其他连接的出向数据流中,反之亦然。除此之外,MTP还可以将a-law转换为mu-law,反之亦然;或者它能够使用不同的封包周期来桥接两个连接。MTP 也用于提供更多的呼叫处理功能,如支持 RFC 2833。

„音频电话会议(Audio Conferencing):在传统的电路交换语音网络中,所有语音流量都会穿越一台中心设备(如PBX系统),该设备也提供了音频会议服务。因为IP电话通信是直接在电话之间传输语音流量的,因此需要借助基于网络的会议桥来减轻多方会议带来的网络压力。

会议桥是将多个参与者连接到一个通话中的资源。它能为指定的电话会议接收任意数量的连接,直到连接数量达到该设备所支持的每会议参与连接的上限为止。连接到会议的媒体流与连接到会议的参与者之间存在一对一的通信关系。会议桥将这些媒体流混合在一起,并为所有参与者创建唯一的输出流。为某参与者提供的输出流是所有参与者的媒体流减去该参与者自身的输入流得到的。有些会议桥仅可混合会议中3个音量最大的参与者的媒体流,并将其分发给每一位参与者(发往这3个参与者的媒体流需减去它们各自的输入流)。

硬件会议桥使用在两种环境中。它们可以在中心站点用来增加电话会议的容量,而无需额外启用CUCM服务器,CUCM可以主持基于软件的会议桥。更重要的是在远端站点使用硬件会议桥。若没有部署远端站点会议资源,那么每个会议将被路由到中心资源,这有时会导致WAN链路的过度利用。

此外,基于DSP的会议桥可支持G.711和G.729通话,从而可在多站点环境中支持任意呼叫类型。与此相反,部署在CUCM服务器上的基于软件的会议桥则仅支持G.711通话。

硬件会议和编码转换资源

图1-84显示了在多站点环境中部署的DSP资源。位于芝加哥的路由器2提供基于DSP的电话会议服务,以支持混合编码环境,同时优化了对WAN链路的利用。

图1-84 媒体资源部署案例

中心网关(路由器1)提供编码转换和电话会议服务。编码转换资源可用来将G.729转换为G.711,接着将其连接到一台应用服务器,甚至将其连接到基于软件的CUCM会议桥。

DSP芯片

DSP芯片在CUCM系统中扮演了重要的角色。DSP芯片有多种形式,它可以固化在 Cisco IP 电话或网关的主板上,也可以固化在 PVDM(分组语音 DSP 模块)上。一个PVDM模块上可以有多个DSP。

DSP芯片处理并发呼叫的能力与其类型、DSP资源数量和呼叫使用的编码类型息息相关。

DSP模块

目前有两种主要的高密度PVDM 类型——PVDM2 和PVDM3。Cisco 2800 和3800 系列平台仅支持 PVDM2。Cisco 2900 和 3900 系列平台同时支持 PVDM2 和 PVDM3。PVDM3 比PVDM2提供更高密度(高达4倍)的服务,它还在会议数量和编码转换会话数量方面,提供了更高的性能。

PVDM2安装在下列平台和模块上。

„Cisco 2800 和 3800 系列 ISR 主板上的 PVDM2 插槽。

„Cisco高密度数字语音网络模块(NMHDV2、NM-HDV2-1T1/E1和NM-HDV2-2T1/E1)。

„Cisco 2900、3900 系列 ISR 主板上的 PVDM3 插槽,添加 PVDM2 适配器。

PVDM3安装在下列平台和模块上。

„Cisco 2900 和 3900 系类 ISR 主板上的 PVDM3 插槽。

„Cisco 2901 和 2911 路由器上有 2 个插槽;Cisco 2921 和 2951 路由器上有 3 个插槽;Cisco 3925 和 3945 路由器上有 4 个插槽。

„Cisco IOS 15.0.1(M) 及后续版本。

表1-19列出了PVDM2和PVDM3之间的主要区别。每个系列都包含多种模块,这些模块分别在支持的DSP数量和性能方面有所不同。模块名称后的数字(8、16、32、64等)表示这个模块能够支持的G.711语音通话的最大数量。

表1-19 对比DSP模块

注释:*模块名q支持的G.711会话数量。

除了 Cisco 传真中继(Cisco Fax Relay)之外,PVDM2 所支持的特性,PVDM3 也同样支持,PVDM3不再支持Cisco传真中继特性。PVDM3模块还拥有一些新特性,其中包括对视频的支持。

如果PVDM2和PVDM3模块没有安装在同一个域中,则二者可以共存。也就是主板上的PVDM插槽构成一个域,每个服务模块上的插槽构成另一个不同的域。主板域可以包含全部PVDM2模块,或者可以包含全部PVDM3模块。服务模块域只能够包含NM-HDV2承载卡上的PVDM2模块。若设备在主板插槽上同时检测到了PVDM2和PVDM3,则PVDM2会处于未激活状态,设备只会激活并使用PVDM3。若设备在服务模块插槽上检测到PVDM2,并在主板插槽上检测到PVDM3,则PVDM2和PVDM3会在各自的域中工作,即两者共存。

编码复杂性

编码的复杂性指的是执行语音压缩所必需的处理过程,它能够影响通话密度,也就是影响DSP处理的通话数量。使用越复杂的编码类型,设备能够处理的呼叫就越少,详见表1-20。当要求设备支持某种特殊编码或编码组合时,管理员可以选择更复杂的编码类型。相反管理员可以选择低度复杂性的编码类型来提供大量的语音信道,低度复杂性的编码可与特殊编码共存。

表1-20 媒体终结和编码转换

不同部署模型中的推荐用法

编码的选择取决于呼叫所使用的VoIP路径,如下所示。

„单站点部署:在单站点部署模型中,VoIP呼叫发生在同一个站点内部。站点由LAN或MAN网络构成,并且网络中有足够的带宽可用。为了获得最佳语音质量,推荐使用G.711和G.722编码。在单站点模型中,选择编码类型时无需考虑该编码占用多少带宽。

„穿越WAN的多站点集中式或分布式部署:在这些模型中,站点内部的呼叫应该单站点相同,即使用相同的编码类型,比如G.711或G.722,因为这些类型的编码能够提供最佳语音质量,并且在这种环境中,带宽的消耗不构成任何问题。站点之间的呼叫应该使用G.729编码的任意附录类型。G.729编码家族为每路呼叫消耗很少的带宽,并且能够确保良好的语音质量。业内广泛支持G.729编码,因此在不同厂商的设备相互协作时,也可以确保良好的互操作性。

PVDM电话会议

PVDM3模块比PVDM2模块提供了更为灵活的资源共享机制。PVDM3模块拥有通用的固件镜像,该镜像允许在编码转换转换、语音呼叫和电话会议呼叫之间共享DSP资源。在使用PVDM2时,管理员可以让相同的DSP资源同时支持语音呼叫和编码转换呼叫,但需要使用不同的DSP固件镜像过来提供电话会议呼叫。当管理员把PVDM2上的DSP资源分配给电话会议会话时,就不能同时让它提供编码转换和语音呼叫了。需要注意的是,电话会议需要的是专用的 PVDM2 DSP,而不是专用的 PVDM2 模块。举例来说,PVDM2-64包含4个DSP,管理员使用其中1个DSP来提供电话会议,使用另外3个提供其他功能。DSP所支持的会议数量和每个会议的参与者数量,取决于呼叫所使用的编码复杂性。比如PVDM3-256模块的能力如下所示。

„66个G.711电话会议,每会议8个参与者。

„6个G.711电话会议,每会议64个参与者。

„30个G.722电话会议,每会议8个参与者。

„36个G.729或G.729A电话会议,每会议8个参与者。

„18个iLBC电话会议,每会议8个参与者。

„对于G.729、G.729A或G.722电话会议来说,每会议最多32个参与者。

„对于iLBC电话会议来说,每会议最多16个参与者。

DSP计算器

要简化DSP的计算,管理员可以通过以下网址使用DSP计算器(需要有Cisco网站适当的登录资格)。

注释:管理员需要使用适当的用户名/密码登录到Cisco.com,才可以使用DSP计算器。

下面的例子演示了如何计算在单独的网关上部署下列媒体资源所需的DSP。

路由器型号:Cisco 2811

Cisco IOS 版本:12.4(6)T

安装的语音接口卡(VIC):面板槽位0:VWIC2-1MFT-T1/E1,工作于T1 PRI,有23 个语音承载信道

G.711通话的数量:23

编码转换会话的数量:8个G.711到G.729a的转换

电话会议的数量:4个混合模式的会议

管理员可以按照下列步骤来执行DSP计算。

步骤1 选择正确的路由器型号,本例中为 Cisco 2811。

步骤2 选择正确的 Cisco IOS 版本:主版本、T 系列版本或特殊版本,如图 1-85 所示。本例中选择 12.4(6)T。不同的 Cisco IOS 版本也许会计算出不一样的 DSP 结果,因为 DSP 固件取决于设备所使用的 Cisco IOS 版本。

步骤3 选择适当的VIC配置。本例中选择的是VWIC2-1MFT-T1/E1(T1语音),如图1-86所示。T1语音选项是必选的,因为VWIC2同时支持E1和T1。

步骤4 为具体编码类型或传真配置,指定最大通话数量。本例中配置了 T1 PRI,也就是有23路G.711通话,如图1-86所示。

注释:T1 PRI 仅支持 23 路语音信道,T1 CAS 或为 T1 NFAS(随路信令)可以支持 24路语音信道。

图1-85 DSP 计算器(步骤 1 和 2)

图1-86 DSP 计算器(步骤 3 和 4)

步骤5 根据相应的编码类型,指定编码转换会话的数量,如图1-87所示。本例中需要8个G.711到G.729的编码转换会话。

步骤6 指定网关需要支持的电话会议数量,可以是纯G.711模式,也可以是混合模式,如图1-87所示。

步骤7 输入所有参数后,就可以计算所需的DSP资源。本例需要部属5个C5510DSP,如图1-88所示。

图1-87 DSP 计算器(步骤 5 和 6)

配置DSP

管理员可以在网关上配置编码复杂性,这个设置可以告诉网关把多少个DSP资源定位到一个语音信道。管理员可以配置的参数如下所示。

„高复杂性:这个选项支持任意高复杂性编码,或者任意高复杂性和低复杂性编码的组合。

„中复杂性:这个选项支持任意中复杂性编码,或者任意中复杂性和低复杂性编码的组合。当使用中的特定编码匹配了低复杂性时,DSP就能够提供数量很多的语音信道。所有中复杂性编码也可以运作在高复杂性模式中,只是这样的话,每个DSP所提供的信道数量会减少,通常是减少一半。

„灵活:使用这个选项时,能够连接到模块的(或配置在DS0组和PRI组中的)语音信道数量要多于DSP所能提供的信道数量。当所有语音信道同时变为占用状态,就会超额占用DSP资源,这时无法获得DSP资源的呼叫就会连接失败。这是默认配置。

„安全:这个选项支持SRTP(安全实时传输协议)特性,能够实现媒体加密和认证。这个选项可以使每个 DSP 支持最少数量的低复杂性和中复杂性编码(G.711 a-law 和mu-law、G.729和G.729A)。

图1-88 DSP 计算器(步骤 7)

当管理员在语音网关上安装配置DSP资源时,无需配置DSP资源来支持语音终结功能。在某些特殊情况下,管理员必须微调DSP的运作模式。为了实现微调,管理员可以使用命令voice-card slot进入语音卡配置模式。语音卡对应着安装在网关上的服务模块。

管理员可以使用dspfarm命令,在DSP资源池中添加具体的语音卡。若主板上的DSP能力不足以为PRI和CAS信道提供终结服务,则管理员可以在可用的语音卡(NM-HDV2或安装了PVDM2的其他网络模块)下使用dspfarm命令。这时相应语音卡上的DSP会被添加到共享资源池中。这种方法适用于为PRI和CAS信道提供终结服务,但并不适用于模拟线路。

管理员可以使用 codec complexity 命令来设置语音卡上的编码复杂性。

管理员可以为那些对往返延迟时间有严格需求的应用配置 codec sub-sample 命令。该命令可以将 DSP 内部的 G.711 采样间隔从默认的 10 ms 缩减到 5 ms,这种做法降低了延迟。但同时这样做会导致G.711信道的信道密度从16减少为14。这种做法并不会影响安全信道的信道密度。

管理员在更改编码复杂性时,要确保所有DSP语音信道都处于空闲状态。例1-29给出了编码复杂性的配置案例。

例1-29 语音卡配置案例

当管理员使用命令 codec complexity high 来更改编码复杂性时,系统会提示管理员删除所有使用该语音卡的DS0组或PRI组。接着系统会重置所有DSP并加载指定的固件镜像,最后释放所有DSP。

管理员可以使用命令 show voice dsp 来确认 DSP 的状态,详见例 1-30。

例1-30 确认编码复杂性

(待续)

例1-30

管理员在语音网关上配置编码转换和电话会议时,需要配置DSP资源、SCCP、DSP群(DSP Farm)和 DSP 群配置文件(DSP Farm Profile)以及硬件配置。

在语音网关路由器中配置电话会议和编码转换的基本步骤如下所示。

步骤1 判断所需的DSP资源:DSP直接位于语音网络模块上(如NM-HD-2VE)、位于安装在语音网络模块中的PVDM2上(如NM-HDV2)或者位于直接安装在主板上的 PVDM2 上(如 Cisco 2800 和 3800 系列语音网关路由器上)。管理员必须确定网络中电话会议和编码转换所需的PVDM2或网络模块数量,并将这些模块安装到路由器中。

步骤2 启用SCCP:拥有DSP资源的Cisco路由器使用SCCP与CUCM进行通信。因此管理员需要在路由器上启用并配置SCCP。

步骤3 配置增强的电话会议和编码转换:在语音网关中配置电话会议和编码转换包含以下子步骤。

„启用DSP群服务。

„配置DSP群配置文件。

„将DSP群配置文件关联到CUCM组。

„确认DSP群的配置。

本小节的剩余部分将要讨论DSP群的配置任务,其中包括Cisco IOS配置和CUCM配置,同时会为每种配置任务列举配置案例。

DSP群

DSP 群(DSP Farm)是 DSP 资源的集合,这些 DSP 资源可以用来提供电话会议、编码转换和MTP服务。管理员需要在语音网关上配置DSP群,并通过SCCP协议,从CUCM上对其进行管理。

DSP群能够同时支持编码转换会话、MTP会话和电话会议。DSP群维护了本地DSP资源的详细信息。当CUCM向网关请求电话会议或编码转换服务时,网关会根据资源的可用情况允许或拒绝这些请求。DSP资源是否可用以及哪些DSP资源已被占用等细节信息,对于CUCM来说是透明的。

DSP群利用路由器网络模块中的DSP资源提供语音电话会议、编码转换以及硬件MTP服务。

参考图1-89中的拓扑,管理员在实际配置媒体资源之前,需要先启用DSP群能够使用的 DSP 资源。管理员可以在在语音卡配置模式中使用命令 dsp services dspfarm 来为 DSP群分配DSP资源。

管理员在两端的网关(路由器1和路由器2)上都需要配置这些命令,详见例1-31和例1-32。

例1-31 在路由器1上为DSP群分配DSP资源

例1-32 在路由器2上为DSP群分配DSP资源

图1-89 DSP 群配置案例拓扑

DSP配置文件

DSP 群配置文件(DSP Farm Profile)是为分配 DSP 群资源而创建的。在配置文件中,管理员可以选择服务类型(电话会议、编码转换、MTP)、关联一项应用以及指定具体的服务参数,如编码类型和最大会话数。通过使用DSP群配置文件,管理员金额图根据服务类型将DSP资源进行分组。关联到配置文件的某项应用(如SCCP)可以使用分配给该配置文件的DSP资源。用户可以为相同的服务配置多个配置文件,每个配置文件可以注册到一个CUCM组中。配置文件ID和服务类型用来唯一地标识出每个配置文件,使配置文件唯一地映射到CUCM组中,CUCM组包含单个CUCM服务器组。

当 DSP 资源分配就绪,管理员可以使用命令 dspfarm profile 来配置 DSP 配置文件。在本例中,路由器 1 需要提供编码转换,因此管理员应该使用命令 dspfarm profile 1 transcoding ;而在路由器 2 中,则应该使用命令 dspfarm profile 1 conferencing 为电话会议创建一个配置文件。

由于该部署环境中同时使用了G.711和G.729编码,因此管理员需要在编码转换配置文件和电话会议配置文件中分别启用多编码类型,这可以通过命令codec codec-type实现。例1-33和例1-34给出了路由器1和路由器2中的配置。

例1-33 在路由器1上创建DSP配置文件

例1-34 在路由器2上创建DSP配置文件

注释:由于本例中配置了混合模式的电话会议,因此配置两个电话会议就会占用全部DSP资源。若仅使用G.711编码,那么PVDM2中单一的DSP能够提供最多8个电话会议。

配置SCCP

在配置文件建立后,管理员应该在两台路由器上分别配置SCCP。注意,SCCP协议是CUCM与拥有DSP资源的路由器之间通信所使用的协议。

两台路由器都使用各自的 FastEthernet 0/1 接口作为 SCCP 的源接口,主用 CUCM 的 IP地址是 10.1.1.201。由于这里部署的是 CUCM 8.0,因此管理员要在每个路由器的 SCCP 配置中分别指定7.0+,以确保路由器与CUCM之间充分的相互协作。注意本例中使用的是Cisco IOS 15.1(1)T1,在未来的 Cisco IOS 软件版本中,将会在 sccp ccm 命令中提供 8.0 参数。

定义好CUCM 服务器之后,管理员就可以配置SCCP 组了。如上所述,FastEthernet 0/1是 SCCP 组的源接口,因此管理员使用命令 associate ccm 1 priority 1 可将其与之前定义的CUCM进行关联。需要注意的是,位于圣何塞的CUCM服务器调用了之前定义的identifier选项。

接着,管理员需要使用命令 associate profile 将 DSP 群配置文件关联到 SCCP 组。路由器 1 中的 register XCODERouter1 选项将配置文件的名称定义为 XCODERouter1。该名称会在设备注册到CUCM时使用,另外,在将CUCM指回到DSP资源的配置中也需要使用该名称。在路由器 2 中,管理员需要使用命令 register CFBRouter2,因为这个配置文件是一个会议桥。

管理员在两端的网关(路由器1和路由器2)上都需要配置这些命令,详见例1-35和例1-36。

例1-35 在路由器1上配置SCCP

例1-36 在路由器2上配置SCCP

(待续)

例1-36

配置CUCM

完成 Cisco IOS 配置任务后,管理员需要在 CUCM 中添加媒体资源。

继续当前的配置案例,管理员可以在 Media Resource > Conference Bridge 菜单中定义一个会议桥,如图1-90所示。

图1-90 打开会议桥配置页面

现在管理员需要配置这个新添加的会议桥。会议桥使用部署在ISR平台中的PVDM2,因此管理员应该把 Conference Bridge Type(电话会议桥类型)设置为 Cisco IOS Enhanced Conference Bridge,如图 1-91 所示。

选择了正确的会议桥类型后,管理员需要定义表1-21中描述的参数,如图1-92所示。

图1-91 指定会议桥类型

注释:为了简化配置,设备池(Device Pool)和位置(Location)可使用默认选项。

表1-21 会议桥配置

管理员通过 Media Resource > Transcoder 菜单选项,可以添加编码转换资源。由于PVDM2 也同样能够提供编码转换,因此管理员需要把 Transcoder Type 设置为 Cisco IOS Enhanced Media Termination Point。选择好正确的类型后,管理员需要定义表 1-22 中描述的参数,如图1-93所示。

图1-92 定义会议桥参数

表1-22 编码转换配置

如前所述,管理员需要同时在硬件平台(如 Cisco IOS 路由器)和 CUCM 上配置基于DSP 的媒体资源。本小节详细介绍了 Cisco IOS 配置命令,通过使用这些命令,使 CUCM能够正确使用路由器上的可用DSP资源。

图1-93 定义编码转换参数

配置增强型媒体资源的DSP群命令

在创建DSP群配置文件之前,管理员需要为DSP服务开启DSP资源,这可在各个语音卡配置模式下完成。为媒体资源开启DSP后,管理员可以配置DSP群配置文件,用来提供电话会议、编码转换或MTP功能。表1-23列出了初始化DSP群所需的配置命令。

表1-23 DSP群配置命令

续表

在DSP 群的配置中,管理员需要指定DSP 所支持的编码类型和最大会话数量。该配置直接影响了设备所需的DSP 数量,因此请确保实际配置与设计方案相匹配。

管理员同样需要将DSP 群配置文件与SCCP 协议进行关联。这可以通过使用命令associate application sccp 来实现。表1-24 列出了DSP 群配置模式中的命令。

表1-24 DSP群配置模式中的命令

配置增强型媒体资源的SCCP配置命令

增强型媒体资源的配置中包含SCCP配置,媒体资源使用SCCP协议向CUCM进行注册,其中全局配置包括每个CUCM的配置、本地SCCP接口(用于信令传输)以及SCCP的激活命令。

表1-25列出了SCCP配置命令。

表1-25 SCCP配置命令

在全局配置模式下配置好SCCP之后,还需要创建一个SCCP组。配置SCCP组需要调用之前配置的CUCM,接着管理员需要将一个DSP配置文件与SCCP组进行关联。管理员可以使用命令bind interface将SCCP组捆绑到本地接口。表1-26描述了SCCP组的配置命令。

表1-26 SCCP组配置命令

续表

注释:① 也就是通常所说的最稳定接口(Loopback 接口)。使用它的 IP 地址作为 bind interface。——译者注

管理员可以使用命令show dspfarm profile 来确认DSP 群配置文件的配置信息。例1-37显示了 ID 为 1 的用于电话会议的 DSP 群配置文件。需要注意的是“Number of Resource Configured : 2”这一行,它是通过命令 maximum session 2 来设置的。

例1-37 show dspfarm profile 命令

(待续)

例1-37

管理员可以使用命令show dspfarm dsp all来检查DSP群配置文件中DSP的状态。例1-38显示了为电话会议配置的两个可用DSP。

例1-38 show dspfarm dsp all 命令

本章涵盖了以下主要内容。

„语音网关在CUCM架构中的作用是转换语音信令并提供高级语音特性。

„呼叫路由选择中涉及入站呼叫线路和出站呼叫线路,它们分别对应着入向 Dial Peer和出向 Dial Peer。

„网关可以支持多种接口类型:支持带内信令的模拟接口(FXO、FXS、FXS-DID、E&M)、支持CAS信令的数字接口(T1/E1 CAS)和支持CCS信令的数字接口(T1/E1 PRI、BRI)。

„语音转换到VoIP中需要使用不同复杂性的编码和MOS,专用的DSP可以提供这一功能。

习题答案请参考书后附录。

1. CUCM网关可以支持下列哪两种VoIP信令协议?(选择2项)

a.RTP

b.SIP

c.SS7

d.MGCP

e.ISDN

2.在多站点WAN部署中,下列哪两个功能在集中式呼叫处理环境和分布式呼叫处理环境中是不同的?(选择2项)

a.站点间的VoIP信令

b.WAN中使用的编码类型

c.PSTN信令协议

d.SRST

e.对DSP资源的需求

3.下列哪个语句是对G.729附录B的描述?

a.需要比G.729A更多的带宽

b.需要比G.729A更少的带宽

c.比G.729A更容易受到延迟、抖动和衰减的影响

d.复杂性高于G.729A

4. POTS Dial Peer 提供了下列哪两个功能?(选择 2 项)

a.为边界网络或设备提供地址

b.为边界设备提供目的地址,该边界设备位于网络的另一端

c.在网络中路由呼叫

d.指明连接边缘网络或设备的语音接口

e.根据使用的技术来关联目的地址,目的地址可以表示下一跳路由器或目的路由器

5. 在 Destination Pattern 字符串中,作为通配符使用的是哪个符号?

a.星号(*)

b.井号(#)

c.逗号(,)

d.点号(.)

6. 在查找出向呼叫线路时,若没有找到呼叫之相匹配的 Dial Peer,则会发生什么?

a.使用默认 Dial Peer

b.使用 Dial Peer 0

c.使用 POTS Dial Peer

d.呼叫将被丢弃

7. 下列哪个参数只能配置在 POTS Dial Peer 上?

a.answer-address

b.destination-pattern

c.incomingcalled-number

d.port

8.将T1控制器配置为CAS的命令是哪个?

a.pri-group

b.bri-group

c.ds0-group

d.ds1-group

9.在下列哪个情况中会出现严重的回声?

a.禁用回声消除器

b.声音很大

c.传输(Tx)路径和接收(Rx)路径之间存在泄露

d.选择了错误的连接线(2线和4线)

10.下面哪两句话是对PVDM2和PVDM3的描述?(选择2项)

a.都可以安装在路由器主板上

b.都可以安装在适当的PVDM适配器上

c.都支持语音和视频

d.都可以安装在Cisco 3900系列ISR平台上

图书在版编目(CIP)数据

实施Cisco统一通信VoIP和QoS(CVOICE)学习指南:第4版/(美)华莱士(Wallace,K.)著;刘丹宁,田果译.--北京:人民邮电出版社,2012.10

ISBN 978-7-115-29307-7

Ⅰ.①实… Ⅱ.①华…②刘…③田… Ⅲ.①计算机网络 Ⅳ.①TP393

中国版本图书馆CIP数据核字(2012)第210362号

版权声明

Implementing Cisco Unified Communications Voice over IP and QoS (CVOICE) Foundation Learning Guide Fourth Edition (ISBN: 9781587204197)

Copyright © 2011 Pearson Education, Inc.

Authorized translation from the English language edition published by Cisco Press.

All rights reserved.

本书中文简体字版由美国Cisco Press 授权人民邮电出版社出版。未经出版者书面许可,对本书任何部分不得以任何方式复制或抄袭。

版权所有,侵权必究。

实施Cisco统一通信VoIP和QoS(CVOICE)学习指南(第4版)

♦著 [美]Kevin Wallace,CCIE#7945

译 刘丹宁,CCIE#19920 田果,CCIE#19036

责任编辑 傅道坤

♦人民邮电出版社出版发行  北京市崇文区夕照寺街14号

邮编 100061  电子邮件 315@ptpress.com.cn

网址 http://www.ptpress.com.cn

北京昌平百善印刷厂印刷

♦开本:800×1000 1/16

印张:38.75

字数:803千字  2012年10月第1版

印数:1-3000册  2012年10月北京第1次印刷

著作权合同登记号 图字:01-2011-4674号

ISBN 978-7-115-29307-7

定价:99.00元(附光盘)

读者服务热线:(010)67132692 印装质量热线:(010)67129223

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