基于高速公路通信網(wǎng)的VoIP實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

摘要：    VoIP技術(shù)具有成本低、靈活性高、生產(chǎn)率及效率高等優(yōu)點(diǎn)，本文通過分析VoIP技術(shù)和高速公路現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，詳細(xì)闡述了高速公路IP通信網(wǎng)融合了VoIP網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和接入要求。
關(guān)鍵詞：    高速公路；VoIP；IP通信網(wǎng)；收費(fèi)系統(tǒng)

IP電話不僅可以在Internet或Intranet上實(shí)現(xiàn)，還可以在局域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)。局域網(wǎng)IP電話不僅可以使內(nèi)部的數(shù)據(jù)網(wǎng)和話音網(wǎng)合一，而且可以大幅度降低電話系統(tǒng)費(fèi)用。目前，高速公路通信網(wǎng)正在成為是一個(gè)多業(yè)務(wù)、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(wù)電話一般采用程控電話交換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，通話費(fèi)用較高，且業(yè)務(wù)單一。如果能夠在現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)上綜合語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以降低電話網(wǎng)建設(shè)成本，且組網(wǎng)靈活，同時(shí)，以軟交換作為數(shù)字語音控制平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛的智能語音業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)開發(fā)和實(shí)施非常方便。 

VoIP在高速公路通信網(wǎng)中的實(shí)現(xiàn)依據(jù)

LAN、MAN和WAN環(huán)境中吉比特以太網(wǎng)、密波分復(fù)用和Packet over SDH等新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，允許以更低的價(jià)位為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提高更多的帶寬。因此，基于高速公路通信網(wǎng)VoIP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電話是非常有效的，它在滿足高速公路管轄區(qū)域內(nèi)的日常行政業(yè)務(wù)電話通信的同時(shí)，使IP語音更有效地介入到高速公路收費(fèi)業(yè)務(wù)中，使IP專網(wǎng)的利用效率更高，收費(fèi)服務(wù)的質(zhì)量更好，突出體現(xiàn)了VoIP技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

VoIP是以IP分組交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺(tái)，對模擬的話音信號(hào)進(jìn)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(xié)議進(jìn)行傳輸。為了在一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)上傳送語音信號(hào)，要求幾個(gè)元素和功能。最簡單形式的網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)或多個(gè)具有VoIP功能的設(shè)備組成，這些設(shè)備通過一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)連接。VoIP模型的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖可以看出VoIP設(shè)備把語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)流，并把這些數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)到IP目的地，IP目的地又把它們轉(zhuǎn)換回到語音倍號(hào)。兩者之間的網(wǎng)絡(luò)必須支持IP傳輸，且可以是IP路由器和網(wǎng)絡(luò)鏈路的任意組合。

圖1 VoIP模型結(jié)構(gòu)

高速公路通信系統(tǒng)是高速公路現(xiàn)代化運(yùn)營管理的支撐系統(tǒng)，它要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、話音和圖像等信息準(zhǔn)確而及時(shí)的傳輸，要保持高速公路管理部門之間業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)通信的暢通，并要為高速公路內(nèi)部各部門與外界建立必要的聯(lián)系。由于聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的需求，特別是視頻圖像數(shù)據(jù)的交互，高速公路通信系統(tǒng)采用了基于IP數(shù)據(jù)網(wǎng)的多級IP網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)為分層結(jié)構(gòu)，從功能上將網(wǎng)絡(luò)分為業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)和支撐網(wǎng)，這很好的融合了VoIP模型結(jié)構(gòu)。

高速公路通信網(wǎng)絡(luò)分割是基于實(shí)際的物理連接來劃分的，可分為用戶網(wǎng)、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)(或局域網(wǎng)、接入網(wǎng)和骨干網(wǎng))。高速公路通信專網(wǎng)按此劃分為一個(gè)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 高速公路通信層次結(jié)構(gòu)

高速公路主干網(wǎng)主要為上傳業(yè)務(wù)和跨本地網(wǎng)業(yè)務(wù)提供高速信息通道，具有傳輸容量大、距離跨度大、電路質(zhì)量要求高、重要性強(qiáng)等特點(diǎn)，現(xiàn)有主干網(wǎng)主要基于同步數(shù)字序列(SDH)技術(shù)。高速公路通信系統(tǒng)接入網(wǎng)是SDH主干網(wǎng)的延伸，是路段的通信平臺(tái)，適合高速公路通信網(wǎng)的多業(yè)務(wù)接入。位于低層的是采用常見的以太網(wǎng)方式的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，由各收費(fèi)站的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、路由器所組成。接入網(wǎng)在整個(gè)高速公路通信網(wǎng)建設(shè)中占50％以上的投資，而且接入網(wǎng)直接面對廣大的用戶和各種應(yīng)用系統(tǒng)，能完成語音數(shù)據(jù)圖像等綜合業(yè)務(wù)。目前，接入網(wǎng)基本采用了OLT-ONU接入方式，在路段通信分中心設(shè)置OLT，在各收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)配置ONU。收費(fèi)和監(jiān)控系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)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(wǎng)。這種接入方式接口豐富，雖以2M數(shù)字接口為基本單元，但經(jīng)內(nèi)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(wǎng)接入方式的應(yīng)用有更大的優(yōu)勢。它在路段通信分中心設(shè)置以太網(wǎng)交換機(jī)和EOS(Ethernet Over SDH)設(shè)備，在各收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)配置以太網(wǎng)交換機(jī)，以太網(wǎng)接入直接提供了計(jì)算機(jī)網(wǎng)的平臺(tái)，便于調(diào)用各種相關(guān)的軟件，堅(jiān)固可靠，便于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。收費(fèi)和監(jiān)控系統(tǒng)的各種信息接入附近的以太網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)的全程IP化。這些都很好的兼容了VoIP網(wǎng)語音通信接入技術(shù)的要求。

高速公路VoIP系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

高速公路采用VoIP技術(shù)，系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖3所示。實(shí)現(xiàn)方式可以實(shí)現(xiàn)收費(fèi)車道對講及對外通信、部門間的業(yè)務(wù)電話的通信和IP電話網(wǎng)與外部公眾電話通信。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

首先，要加裝硬件設(shè)備。為充分利用收費(fèi)車道現(xiàn)有計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)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(fēng)和揚(yáng)聲器等利用車道計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)語音的傳輸，這種方案易于實(shí)現(xiàn)、成本低，但話音質(zhì)量需要提高；二是可選用PC機(jī)插卡式或外置產(chǎn)品專門開發(fā)專用的語音處理產(chǎn)品，采用DSP技術(shù)可實(shí)現(xiàn)回波消除，話音的質(zhì)量較好。其次，要在收費(fèi)站計(jì)算機(jī)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(biāo)。如需要了解收費(fèi)車道情況，即點(diǎn)選用戶圖標(biāo)，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(fèi)亭，收費(fèi)員按下“對講”鍵，即向站監(jiān)控室提出對講要求，站內(nèi)響應(yīng)后  即可講話。用戶間的對講級別和相互關(guān)系，根據(jù)管理的要求由軟件設(shè)置。

基于收費(fèi)車道對講及對外通信的實(shí)現(xiàn)，這種方式還實(shí)現(xiàn)了部門間的業(yè)務(wù)電話。業(yè)務(wù)電話系統(tǒng)接入可采用與PBX相結(jié)合的IP電話網(wǎng)關(guān)，利用現(xiàn)有的電話設(shè)備和IP電話網(wǎng)關(guān)接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。將部門內(nèi)的業(yè)務(wù)電話接入PBX后，再通過網(wǎng)關(guān)接入廣域網(wǎng)。網(wǎng)關(guān)的主要功能是信令處理、語音編碼和解碼以及路由協(xié)議處理等功能，提供IP網(wǎng)絡(luò)連接的接口。當(dāng)電話用戶撥號(hào)時(shí)，IP電話網(wǎng)關(guān)便作出響應(yīng)，接受輸入的對方電話號(hào)碼，并以此電話號(hào)碼為依據(jù)，向“關(guān)守(gatekeeper)”查詢作為分組發(fā)送目的地的IP電話網(wǎng)關(guān)的IP地址。知道了IP地址后，IP電話網(wǎng)關(guān)通過呼叫控制協(xié)議完成它同對方的IP電話網(wǎng)關(guān)之間建立連接。這個(gè)呼叫控制協(xié)議規(guī)定了IP電話網(wǎng)關(guān)之間交換電話號(hào)碼信息和線路設(shè)定信息時(shí)的操作過程，以及與關(guān)守交換信息時(shí)所需要的操作過程。在建立連接之后，與對方的IP電話網(wǎng)關(guān)之間，開始使用RTP傳送實(shí)際的話音數(shù)據(jù)。

這種方式不僅實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)車道對講及對外通信、部門間業(yè)務(wù)電話通信，它還可以使IP電話網(wǎng)和現(xiàn)有的PSTN公眾電話網(wǎng)互連互通。為實(shí)現(xiàn)與公眾電話的互通，需要把IP電話網(wǎng)關(guān)連接于電話公司的用戶交換機(jī)中繼線路接口上，同時(shí)還與No.7共路信令網(wǎng)相連接，IP電話網(wǎng)關(guān)便能和現(xiàn)有的長途電話公司的中繼交換機(jī)一樣地工作。電話用戶只要在對方電話號(hào)碼之前，通過在公眾網(wǎng)電話號(hào)碼前撥打識(shí)別號(hào)碼，就能夠經(jīng)由No.7共路信令網(wǎng)，把對方的電話號(hào)碼等呼叫設(shè)定信息傳送給IP電話網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行IP電話與普通PSTN用戶的通信，如圖4所示。

圖4 IP電話網(wǎng)與外網(wǎng)電話通信示意圖

這種實(shí)現(xiàn)方案主要考慮使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)線路實(shí)現(xiàn)語音的傳輸，完全利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，可節(jié)省通信資源且利用網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)以前無法實(shí)現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)，通信條件較差的普通高速公路的管理系統(tǒng)更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用，能大大提高網(wǎng)絡(luò)的利用率并降低電話費(fèi)。

VoIP電話在收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用

為了保障各個(gè)管理站和收費(fèi)道口的業(yè)務(wù)秩序和服務(wù)質(zhì)量，需要有合理的通信技術(shù)和設(shè)備對全業(yè)務(wù)管理區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)的服務(wù)質(zhì)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(shè)有控制中心平臺(tái)，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(shù)來實(shí)現(xiàn)。通過采用IP包交換的VoIP技術(shù)的使用，控制中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)收費(fèi)道口的現(xiàn)場語音交流情況并通過語音進(jìn)行干預(yù)，或者進(jìn)行全路監(jiān)聽、錄音以及事后查詢；收費(fèi)管理站可以參與監(jiān)聽、廣播和錄音，直接參與應(yīng)急突發(fā)事件的干預(yù)和日常業(yè)務(wù)的協(xié)調(diào)；收費(fèi)道口的工作人員可在日常服務(wù)中接受來自控制中心和管理站的監(jiān)控管理。

VoIP網(wǎng)絡(luò)電話提供了低成本、高靈活性、高生產(chǎn)率及效率的增強(qiáng)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，高速公路通信網(wǎng)融合了VoIP網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和接入要求，因此，基于高速公路通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)VoIP網(wǎng)絡(luò)電話是非常有效的。它在滿足高速公路管轄區(qū)域內(nèi)的日常行政業(yè)務(wù)電話通信的同時(shí)，使IP語音更有效地介入到高速公路收費(fèi)業(yè)務(wù)中，使IP專網(wǎng)的利用效率更高，收費(fèi)服務(wù)的質(zhì)量更好，突出體現(xiàn)了VoIP技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

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