IP电话技术的相关基础知识

时间：2019-09-20 08:00 作者：admin 分享到：

计算机网络要解决的问题纷繁复杂。为了对问题进行简化，人们利用“分而治之”的思想，将计算机通信的功能划分为芯1个不同的层次，每个层次完成一定的功能，各个层次相互配合来完成不同类型的计算机及其网络之间的通信。按照层次结构思想，对计算机网络的模块化结果是一组从上到下单向依赖的协议栈。
采用层次结构的计算机通信系统中的通信包含同层通信和层间接口这样两个方面。同层通信是不同节点的对等层之间的通信，同层通信必须严格遵循该层的通信协议。层间接口是同一甘点的相邻层之间的通信，相邻层的通信采用通信原语。在协议术语中，从上层接收到的数据体称为服务数据单元(SDU)，加上本层头部后成为本层的协议数据单元(PDU)。
TCP/IP模型由应用层、传输层、网络层和网络接口层4个层次组成，网络接口层不能算作是一个协议层，应将它进一步划分为数据链路层和物理层。由此得到改进的5层混合模型是讨论计算机网络一般基于的模型。
TCP/IP网络层协议的核心是IP协议。IP层协议的主要功能是IP数据报传送及在网间的路由选择，即IP路由选择；另外，与IP相关的协议和内容有IP地址、地址解析、差错控制协议和路由选择协议等。
TCP/IP互联网传输的基本数据单元是IP数据报，IP数据报由数据报头部和数据两部分组成。数据报头部由20字节的固定长度部分和可变长度的任选部分组成。在IP 数据报头部中包含服务类型、生存时间（TTL)、数据报长度、协议字段、目的IP地址和源IP地址等控制信息。
IPv4地址总长32比特，说明了主机所在的网络号和主机号。IPv4地址可分为A、 B、C、D、E五类。为了解决分类地址的缺陷，又提出了子网和无类别域间选路CIDR编址。无类别域间选路CIDR编址要求每个地址块的大小是2的整数幂，并用一个掩码标识块的大小。
由于IP地址和地理位置或组织关系等都没有关联，用户直接使用IP地址不方便，为了一般用户提供一种更为直观明了的主机标识符，在因特网中定义了域名系统，它用 ASCII字符串给每台]•:机、邮箱和其他资源赋予-个唯一的名字。该系统采用层次结构，按组织关系命名，易于管理和记忆。
IP地址是由IP网络层处理的地址。而物理地址是每个节点硬件编码到网卡里的唯一标识，通常叫MAC地址。地址解析协议（ARP)使主机能够动态地获得远端主机硬件地址与IP地址的映射。
IP网络的路由选择是由路由器来完成的。路由器每收到-个IP数据报，就根据目的IP地址査询路由表，找到匹配网络号及下一跳路由器.完成数据转发。如果路由表指定至目的主机的路由的下一跳路由器，则按照此路由转发；如果找不到匹配网络，则发往默认路由器；如果目的主机在本网络，则转换成该主机的物理地址，重新封装数据报后将其发给主机。
路由器一般通过运行路由协议来与其他路由器交换路由信息。TCP/IP环境下常用的路由协议包括：路由信息协议（RIP)、开放式最短路径优先协议（OSPF)和边界网关协议(BGP)。
传输协议在计算机之间提供端到端的通信。因特网传输层有3个传输协议，分别是传输控制协议（TCP)、用户数据报协议（UDP)和流控制传送协议（SCTP)。TCP为应用程序提供可靠的通信连接，适合于一次传输大批数据并要求得到响应的应用程序。UDP 提供了无连接通信，且不对传送包进行可靠保证，适合于一次传输少量数据或实时性较高的流媒体数据，数据的可靠传输由应用层负责。SCTP主要用来在IP网络中传送电话网的信令。
传输层与网络层在功能上的最大区别是传输层提供进程通信能力，在进程通信的意义上，网络通信的最终地址就不仅是主机地址，还包括描述进程的某种标识符。TCP/ UDP提出协议端口的概念，用于标识通信的进程。在IP网络中一个完整的进程通信地址由以下几个部分组成：协议、本机地址、本地端口、远端地址、远地端口。
信息在因特网中传输时需要为信源端和信宿端定义3种地址：端口号（16位）标识应用程序，它包含在TCP段或UDP数据报的头部；IP地址（32位）标识应用程序所在的网络及计算机，它包含在IP数据报的头部；物理地址（以太网地址为48位）唯一地标识物理网络中计算机的网卡地址，它包含在数据链路层数据帧的头部。
传输控制协议(TCPM以向IP层及其上各层提供可靠的，基于流的连接。TCP连接建立采用三次握手过程来完成，在连接建立过程中，双方正确交换并确认对端发送数据的初始序列号。
TCP建立在不可靠的IP协议之上，IP不能提供任何可靠性机制，TCP的可靠性完全由自己本身实现。TCP采用的可靠性技术主要是确认与超时重传。影响确认超时重传最关键的因素在于确定定时时间片的大小。
用户数据报协议（UDP)建立在IP协议之上，在端到端之间提供无连接的数据报传输。相对于IP协议，它唯一增加的能力是提供协议端口以保证进程通信。UDP的优点在于高效性。
TCP为应用程序提供可靠的通信连接。适合于一次传输大批数据的情况，并适用于要求得到响应的应用程序。但TCP协议是通过超时重传来保证数据的可靠传输的，有较大的时延，不适合用来传输实时性要求较高的语音信息，IP电话的语音流是基于UDP 协议传送的，但UDP协议没有考虑语音包顺序传送和提供时间戳等实时业务传送需解决的一系列问题，因而无法保证语音质量。为解决实时业务传送需解决的一系列问题， IETF提出了用于传输实时业务的协议——文时传输协议（RTP)。
RTP协议实际上包含两个相关的协议：RTP协议和RTCP协议。前者用于传送实时的数据，如语音和图像等。RTP本身不提供任何保证实时传送数据和服务质量的能力，而是通过提供负荷类型指示、序列号、时间戳、数据源标识等信息，使接收端能根据这些信息来重新恢复正确的数据流。RTCP协议主要用来传送监视实时数据传送质量的统计数据。RTP的数据通过偶数的UDP端口传送，而对应的控制信——RTCP数据使用相邻的奇数 UDP端口传送。收发双方均使用相邻的一对UDP端口来分别传送RTP 数据和RTCP数据。
RTP和UDP—同完成传输层的功能。RTP数据报由RTP头和负荷两部分共同组成，一个或多个RTP包放在一个UDP包中传送，一个UDP包又放在一个IP数据报中传送。
ATM是在电路交换和分组交换的基础上发展起来的，它综合了电路交换的简单性和分组交换的灵活性，使交换节点具有很高的工作速度，能适应各种不同的业务。
在ATM网络中，信息被组织成固定长度的信元在网络中传输和交换，同时来自一个连接的信元不需要周期性地出现。
在ATM屮，信元是信息传输、复用和交换的基本单位。每个信元都具有固定的长度，总是53个字节，其中5个字节是信头，48个字节是信息域。信头中包含传送信元所需的控制信息，信息段中则包含用户需传送的信息内容，这些信息透明地穿过网络。
ATM交换的基本任务就是将任一条入线上的任一逻辑信道中的信元交换到任一出线上的任一逻辑信道上，交换是通过査询信头翻译表来完成的。
ATM协议参考模型中包含有物理层、ATM层、ATM适配层AAL和高层。
物理层的主要功能是完成信息（比特/信元）的传输。物理层又可分为物理媒体子层 (PM)和传输会聚子层（TC)。ATM层负责交换、选路由和信元复用。AAL层的基本功能是适配不同的业务，将高层信息适配成ATM信元。
ATM流量控制的主要作用是保证网络和用户叫以实现预先规定的网络性能，以满足应用在业务流量和QoS方面的需求。ATM流量控制主要有连接接纳控制(CAC)和用法参数控制及网络参数控制（UPC/NPC)。
连接接纳控制（CAC)是在呼叫建立阶段网络所执行的一组操作，用以接受或拒绝一个ATM连接。只有ATM网络中有足够资源时才会接纳一个呼叫，并为该呼叫分配必要的资源。
用法参数控制和网络参数控制（UPC/NPC)分别在用户网络接口（UNI)和网络网络接口（NNI)上进行，它们是网络执行的一系列操作，在信元流量大小和信元选路的有效性等方面监视和控制ATM连接的流量。其主要目的是监视每一个ATM连接是否符合已协商好的流量协议。
在移动软交换网络中基于R4的核心网的结构中，无线接入网（UTRAN)与媒体网关（MG)之间采用AAL2承载语音，在不同的媒体网关之间也可采用AAL2承载语音信息。
AAL2中继可以在同一个ATM连接上支持多个AAL2用户呼叫连接，既能提高带宽的利用率，又能减少打包时延，是一种比较理想的传送语音的方式。