Cisco路由器上实现VoIP

在NCNE三级的课程中我们学习到了关于广域网的知识，学会了怎样使用路由器连接Internet ，在这里我谈一个路由技术的扩展应用——VoIP技术以及在实际应用中使用VoIP的例子。

一、VoIP概述
VoIP是Voice over Internet Protocol的简称，意为在Internet（因特网）上传输话音。VoIP技术又常被称为网络电话、IP电话或Internet电话技术。VoIP最基本的功能是提供基于Internet的、费用低廉的语音和传真服务。它还可以进一步扩展到基于IP的语音服务。因此VoIP就是一种提供IP电话业务和一些以此为基础的增值业务的技术。具体来说， VoIP采用的是计算机通讯的分组化、数字化传输技术，先对语音数据进行压缩编码处理，然后把数据按IP等相关协议打包，数据包通过IP网络传输到接收地之后再重新串起来，经过解码解压恢复成原来的语音信号。与传统的语音业务相比， VoIP能在同样带宽条件下使通话数量成倍增加，因此可以低成本地实现语音传输、传真等传统电信业务。另外，由于VoIP有效地利用了互联网的基础设施和全球IP互联的环境，所以能对诸如统一消息、虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet呼叫中心、Internet呼叫治理、电视会议、电子商务、信息存储转发等新兴的数据业务提供有力的支持。
二、语音通信技术简介
1. 传输的模拟通信
模拟是指通过为一给定频率的载波加入不同频率或振幅的信号而完成的电子信息传输。传统的像收音机、电视机和PSTN（公用交换电话网络）等广播使用的模拟技术，通常都是用一系列正弦波来表示的。术语“模拟”可以上溯到在人的声波和“模拟的”或类似的载波调制之间的相似点。人的声音的波段是20Hz到20KHz ，并且能量大部分都集中在300—3300Hz的范围内。模拟信号是连续波，它能够描述无限的数值。通过把声波，即空气中的振动转换成电子信号，电话系统即可使用模拟交换线路来提供语音通信。电话听筒包括一个发射机和一个接收机。其中发射机通过振动膜来转换，接收机由附着在扬声器头上的通过振动产生声音的线圈组成。当人们拿起电话听筒打电话时，钩键的触点闭合，从而接通一个继电器，该继电器会使得一个叫作线路搜寻器的设备能够发现这条连通的线路。然后，将建立起一个从客户到电话中心的连接并产生拨号音。线路搜寻器同时会让电话公司的交换设备预备接收电话号码。当有人的声音进入电话听筒中时，由声音产生的声能就会给振动膜造成不同的压力。随着说话时声音的自然升降，振动膜会依次把压力转换成不同的电流或电能。实际上，电流中的这种变化，就是对人的声音变化的映射。这个过程产生的输出就是模拟电子信号。传输到接收方的信号会通过接听者电话听筒中的语音线圈来接收呼叫，附着在接收器中的扬声器头上的这种线圈随着该信号振动再现声波。这样，接听者就会听到呼叫者的声音了。为了让呼叫者能够听到自己的声音，在发送方的接收器上装有一个所谓的消隐音的小电流，这将有助于控制打电话时说话声音的大小。

2. 模拟信号的数字化转换
现在该看怎样将模拟信号转换为数字信号了。为什么不把来自计算机的数字信号转换成模拟信号就不能通过电话线路传输？如前面提到的一样，语音信号的带宽范围是从300 Hz到3400 Hz 。由计算机产生的数字信号是单极性的；也就是说，它们的范围从0到1 ，即开或关， 0或1 。而且，从0变到1以及从1变到0非常快，这就导致了信号的频率非常高。通常的语音信道是不处理那些需要传输数字式计算机数据的频率范围。为了克服这个问题，必须把数字信号转换成兼容语音电路的信道容量（带宽）的信号。这种用来把数字信号转换成模拟信号的方法就被称为“调制” 。调制就是改变载波以响应从300Hz 到3400Hz的语音电路频率范围内调制信号的变化这个过程。
3. H.323标准
H.323标准是支持分组语音技术最重要的标准。20世纪90年代， H.323标准被用于规范ISDN BRI可视电话和视频会议系统。最初发表于1996年10月的H.323（H.323 v.1）主要针对于局域网环境中的通信，但是基于因特网的语音传输方面的研究早已开展。H.323 v.1主要针对不使用基于包的QoS进行传输的多媒体局域网而开发的。随着VoIP的普及，人们越来越迫切要求制定在因特网上进行语音通信的标准。
1998年，在因特网上传送语音的试验引起新的标准和应用的产生，如PC机上的电话呼叫。H.323是ITU-T建议标准保护装置，它包括了组成部件、协议以及在基于IP协议的网络上提供多媒体（音频、视频和数据）和通信所必须的过程。实际上， H.323能提供其他遵循H.32X协议的产品间的通信。H.323是现今最成熟的VoIP协议，已获得了广泛地工业支持。除了控制和呼叫建立标准， H.323包括音频、视频和数据方面的协议，包括：

a.. 音频H.323支持的音频压缩算法符合了ITU标准（G.711、G.723、G.729）。因为音频是H.323标准提供的最小服务，因此所有的H.323终端至少有一个音频编码解码器，如G.711定义的那样。
b.. 视频H.323的视频功能是可选的。但是，任何H.323视频终端必须支持ITU-TH.261编码解码标准。
c.. 数据H.323参照T.120关于数据传输的规范。ITU标准T.120定义了点到点和点到多点的数据传输。它提供了在应用层、网络层和传输层的互用性。
许多情况下都会应用到H.323 ，例如：
d.. 仅有音频（IP电话）；
e.. 音频和视频（视频电话）；
f.. 音频和数据；
g.. 音频、视频和数据；
h.. 多点间的多媒体通信。
三、在Cisco路由上实现VoIP
要想实现VoIP,需要有能够将语音转换成能在数据网上传输的设备，同时需要支持H.323标准的软件。在路由器上一般使用的语音卡有三种：VIC-2E&M、VIC-FXO、VIC-FXS 。VIC-2E&M一般连接PBX（程控电话交换机）的E&M端口， VIC-FXO通常用来连接PBX和PSTN是标准的电话接口， VIC-FXS被用来直接连接终端设备，例如电话传真等。语音是模拟信号，而IP网络传输的是数字信号，因此为使3600和2600系列路由器能够处理语音，必须安装能够将模拟信号解释成可以通过IP网络传输的数字格式的设备或组件。语音网络模块（Voice Network Module ， VNM）就是用来完成这一功能的，并且每台路由器至少需要一个VNM以处理语音流量，常用的VNM为NM-2V 。同时，还需要升级路由器的软件使它们支持H.323 ，通常使用带有IP PLUS功能的IOS即可。
例如，某单位总部在北京，成都有办事处，两个办公室用ADSL VPN连接。在这种情况下，只需要把路由器的软件升级，插上NM-2V和VIC-FXS卡即可实现VoIP了。北京的VIC-FXS连接PBX ，并设置PBX拨号属性为拨“0”时打外线、拨“1”时连接成都办事处；成都的VIC-FXS直接连接电话机，这样可以在两个办公室之间有两条免费的电话。假如北京的员工想和成都的员工通话，只需拿起电话拨1再拨201或202即可。由于通话过程是通过公司的专用线路完成成的，并没有使用电信运营商的通信线路，因此是免费的。假如成都的员工想和北京的员工通话，只需要拿起连接路由器的电话，拨101或102就可以连接到北京的PBX上，在听到PBX的提示音再拨相应的分机号即可。通过此种解决方案，可以为这些需要在不同地区之间进行密切联系的单位节约很大一笔通信开支。
在Cisco路由器实现VoIP的具体配置如下所示。
1. 在北京的路由器做如下配置：
Current configuration : 964 bytes
!
version 12.2
service timestamps debug uptime
service timestamps log uptime
no service passWord-encryption
!
hostname beijing
!
!
username gongmao password xxxxxxxx
ip subnet-zero
!
fax interface-type fax-mail
mta receive maximum-recipients 0
!
interface FastEthernet0/0
ip address 172.17.0.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
ip classless
ip http server
ip pim bidir-enable
!
call rsvp-sync
!
!
mgcp profile default
!
dial-peer cor custom
!
!
!
dial-peer voice 10 pots 语音端口指定电话号码101
destination-pattern 101
dial-peer voice 11 pots 语音端口指定电话号码101
destination-pattern 102
!
dial-peer voice 20 VoIP 拨号对等体指定拨201时去成都的路由器
destination-pattern 201
session target ipv4: 192.168.0.1
dial-peer voice 21 VoIP 拨号对等体指定拨202时去成都的路由器
destination-pattern 202
session target ipv4: 192.168.0.1
!
!
line con 0
line aux 0
line vty 0 4
password xxxxxx
login
!
!
end
2. 在成都的路由器做如下配置：
Current configuration : 964 bytes
!
version 12.2
service timestamps debug uptime
service timestamps log uptime
no service password-encryption
!
hostname chengdu
!
!
username gongmao password xxxxxxx
ip subnet-zero
!
!
fax interface-type fax-mail
mta receive maximum-recipients 0
!
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.0.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
ip classless
ip http server
ip pim bidir-enable
!
!
call rsvp-sync
!
!
mgcp profile default
!
dial-peer cor custom
!
!
!
dial-peer voice 10 pots
destination-pattern 201
dial-peer voice 11 pots
destination-pattern 202
!
dial-peer voice 20 VoIP 拨号对等体指定拨101时去北京的路由器
destination-pattern 101
session target ipv4: 172.17.0.1
dial-peer voice 21 VoIP 拨号对等体指定拨102时去北京的路由器
destination-pattern 102
session target ipv4: 172.17.0.1
!
line con 0
line aux 0
line vty 0 4
password xxxxxx
login
!
!
end