基于高速公路通信網的VoIP實現及應用

摘要：    VoIP技術具有成本低、靈活性高、生產率及效率高等優(yōu)點，本文通過分析VoIP技術和高速公路現有數據傳輸網，詳細闡述了高速公路IP通信網融合了VoIP網的結構和接入要求。
關鍵詞：    高速公路；VoIP；IP通信網；收費系統(tǒng)

IP電話不僅可以在Internet或Intranet上實現，還可以在局域網上實現。局域網IP電話不僅可以使內部的數據網和話音網合一，而且可以大幅度降低電話系統(tǒng)費用。目前，高速公路通信網正在成為是一個多業(yè)務、傳輸距離長的專用多媒體傳輸系統(tǒng)，但大多高速公路緊急電話、指令電話、業(yè)務電話一般采用程控電話交換系統(tǒng)實現，通話費用較高，且業(yè)務單一。如果能夠在現有數據傳輸網的基礎上綜合語音業(yè)務和數據業(yè)務，可以降低電話網建設成本，且組網靈活，同時，以軟交換作為數字語音控制平臺，能夠實現廣泛的智能語音業(yè)務，業(yè)務開發(fā)和實施非常方便。 

VoIP在高速公路通信網中的實現依據

LAN、MAN和WAN環(huán)境中吉比特以太網、密波分復用和Packet over SDH等新技術的實現，允許以更低的價位為數據網絡提高更多的帶寬。因此，基于高速公路通信網VoIP實現網絡電話是非常有效的，它在滿足高速公路管轄區(qū)域內的日常行政業(yè)務電話通信的同時，使IP語音更有效地介入到高速公路收費業(yè)務中，使IP專網的利用效率更高，收費服務的質量更好，突出體現了VoIP技術的應用價值和發(fā)展前景。

VoIP是以IP分組交換網絡為傳輸平臺，對模擬的話音信號進行壓縮、打包等一系列的特殊處理，使之可以采用無連接的UDP協議進行傳輸。為了在一個IP網絡上傳送語音信號，要求幾個元素和功能。最簡單形式的網絡由兩個或多個具有VoIP功能的設備組成，這些設備通過一個IP網絡連接。VoIP模型的基本結構如圖1所示。從圖可以看出VoIP設備把語音信號轉換成IP數據流，并把這些數據流轉發(fā)到IP目的地，IP目的地又把它們轉換回到語音倍號。兩者之間的網絡必須支持IP傳輸，且可以是IP路由器和網絡鏈路的任意組合。

圖1 VoIP模型結構

高速公路通信系統(tǒng)是高速公路現代化運營管理的支撐系統(tǒng)，它要實現監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)的數據、話音和圖像等信息準確而及時的傳輸，要保持高速公路管理部門之間業(yè)務聯絡通信的暢通，并要為高速公路內部各部門與外界建立必要的聯系。由于聯網收費和聯網監(jiān)控的需求，特別是視頻圖像數據的交互，高速公路通信系統(tǒng)采用了基于IP數據網的多級IP網絡?，F代通信網絡為分層結構，從功能上將網絡分為業(yè)務網、傳送網和支撐網，這很好的融合了VoIP模型結構。

高速公路通信網絡分割是基于實際的物理連接來劃分的，可分為用戶網、接入網和核心網(或局域網、接入網和骨干網)。高速公路通信專網按此劃分為一個三層網絡結構，如圖2所示。

圖2 高速公路通信層次結構

高速公路主干網主要為上傳業(yè)務和跨本地網業(yè)務提供高速信息通道，具有傳輸容量大、距離跨度大、電路質量要求高、重要性強等特點，現有主干網主要基于同步數字序列(SDH)技術。高速公路通信系統(tǒng)接入網是SDH主干網的延伸，是路段的通信平臺，適合高速公路通信網的多業(yè)務接入。位于低層的是采用常見的以太網方式的計算機局域網，由各收費站的計算機、服務器、路由器所組成。接入網在整個高速公路通信網建設中占50％以上的投資，而且接入網直接面對廣大的用戶和各種應用系統(tǒng)，能完成語音數據圖像等綜合業(yè)務。目前，接入網基本采用了OLT-ONU接入方式，在路段通信分中心設置OLT，在各收費站、服務區(qū)配置ONU。收費和監(jiān)控系統(tǒng)的各種數據就近接入ONU，整合傳送到分中心的OLT，OLT接到ADM接口，連到SDH主干網。這種接入方式接口豐富，雖以2M數字接口為基本單元，但經內部的各類接口板，拆分為2/4線音頻話路接口、子速率接口、ISDN 2B+D、ISDN 30B+D等速率固定的接口。

基于IP的以太網接入方式的應用有更大的優(yōu)勢。它在路段通信分中心設置以太網交換機和EOS(Ethernet Over SDH)設備，在各收費站、服務區(qū)配置以太網交換機，以太網接入直接提供了計算機網的平臺，便于調用各種相關的軟件，堅固可靠，便于網絡互聯。收費和監(jiān)控系統(tǒng)的各種信息接入附近的以太網交換機，實現接入網的全程IP化。這些都很好的兼容了VoIP網語音通信接入技術的要求。

高速公路VoIP系統(tǒng)的實現

高速公路采用VoIP技術，系統(tǒng)具體實現結構如圖3所示。實現方式可以實現收費車道對講及對外通信、部門間的業(yè)務電話的通信和IP電話網與外部公眾電話通信。

圖3 系統(tǒng)結構

首先，要加裝硬件設備。為充分利用收費車道現有計算機，實現收費車道對講及對外通信，有兩種方案選擇方式：一是聲卡、麥克風和揚聲器等利用車道計算機實現語音的傳輸，這種方案易于實現、成本低，但話音質量需要提高；二是可選用PC機插卡式或外置產品專門開發(fā)專用的語音處理產品，采用DSP技術可實現回波消除，話音的質量較好。其次，要在收費站計算機上安裝對講軟件。軟件用來提供對講的控制界面，顯示用戶圖標。如需要了解收費車道情況，即點選用戶圖標，然后選擇“對講”或“監(jiān)聽”模式；如需廣播呼叫，則選擇所需呼叫的用戶和群呼模式。在收費亭，收費員按下“對講”鍵，即向站監(jiān)控室提出對講要求，站內響應后  即可講話。用戶間的對講級別和相互關系，根據管理的要求由軟件設置。

基于收費車道對講及對外通信的實現，這種方式還實現了部門間的業(yè)務電話。業(yè)務電話系統(tǒng)接入可采用與PBX相結合的IP電話網關，利用現有的電話設備和IP電話網關接入計算機網絡。將部門內的業(yè)務電話接入PBX后，再通過網關接入廣域網。網關的主要功能是信令處理、語音編碼和解碼以及路由協議處理等功能，提供IP網絡連接的接口。當電話用戶撥號時，IP電話網關便作出響應，接受輸入的對方電話號碼，并以此電話號碼為依據，向“關守(gatekeeper)”查詢作為分組發(fā)送目的地的IP電話網關的IP地址。知道了IP地址后，IP電話網關通過呼叫控制協議完成它同對方的IP電話網關之間建立連接。這個呼叫控制協議規(guī)定了IP電話網關之間交換電話號碼信息和線路設定信息時的操作過程，以及與關守交換信息時所需要的操作過程。在建立連接之后，與對方的IP電話網關之間，開始使用RTP傳送實際的話音數據。

這種方式不僅實現了收費車道對講及對外通信、部門間業(yè)務電話通信，它還可以使IP電話網和現有的PSTN公眾電話網互連互通。為實現與公眾電話的互通，需要把IP電話網關連接于電話公司的用戶交換機中繼線路接口上，同時還與No.7共路信令網相連接，IP電話網關便能和現有的長途電話公司的中繼交換機一樣地工作。電話用戶只要在對方電話號碼之前，通過在公眾網電話號碼前撥打識別號碼，就能夠經由No.7共路信令網，把對方的電話號碼等呼叫設定信息傳送給IP電話網關，進行IP電話與普通PSTN用戶的通信，如圖4所示。

圖4 IP電話網與外網電話通信示意圖

這種實現方案主要考慮使用現有的網絡線路實現語音的傳輸，完全利用現有網絡資源，可節(jié)省通信資源且利用網絡能實現以前無法實現的多級對講，如分中心等能直接與車道交流情況，提高管理水平；對于沒有建立專用通信網絡，通信條件較差的普通高速公路的管理系統(tǒng)更為經濟實用，能大大提高網絡的利用率并降低電話費。

VoIP電話在收費系統(tǒng)中的應用

為了保障各個管理站和收費道口的業(yè)務秩序和服務質量，需要有合理的通信技術和設備對全業(yè)務管理區(qū)域進行遠程、實時的服務質量和交通安全全程監(jiān)控管理，其中就包括很重要的通信監(jiān)控管理。雖然全區(qū)域總部已設有控制中心平臺，并配備了錄像監(jiān)控系統(tǒng)，但仍需要配備語音通信監(jiān)控系統(tǒng)，這一語音通信監(jiān)控系統(tǒng)就由VoIP技術來實現。通過采用IP包交換的VoIP技術的使用，控制中心可以實時監(jiān)控各個收費道口的現場語音交流情況并通過語音進行干預，或者進行全路監(jiān)聽、錄音以及事后查詢；收費管理站可以參與監(jiān)聽、廣播和錄音，直接參與應急突發(fā)事件的干預和日常業(yè)務的協調；收費道口的工作人員可在日常服務中接受來自控制中心和管理站的監(jiān)控管理。

VoIP網絡電話提供了低成本、高靈活性、高生產率及效率的增強應用等優(yōu)點，高速公路通信網融合了VoIP網的結構和接入要求，因此，基于高速公路通信網實現VoIP網絡電話是非常有效的。它在滿足高速公路管轄區(qū)域內的日常行政業(yè)務電話通信的同時，使IP語音更有效地介入到高速公路收費業(yè)務中，使IP專網的利用效率更高，收費服務的質量更好，突出體現了VoIP技術的應用價值和發(fā)展前景。

參考文獻：
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