CN101110751A - 基于p2p技术的ip pbx - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于P2P技术的IP PBX。本发明的关键在于应用P2P技术改善VoIP的通话质量、在单节点支持多个并发的VoIP会话并可以与现有的电话系统无缝对接。
Description
技术领域
本发明涉及对等网技术(P2P:Peer to Peer)和计算机电话综合技术(CTI:Computer and Telephony Integration),尤其涉及一种基于P2P技术的IP(Internet Protocol)用户交换机(PBX:Private Branch eXchange).
背景技术
VoIP(Voice over Internet Protocol)是指将模拟的声音讯号经过压缩与封包之后,以数据封包的形式在IP网络的环境进行语音讯号的传输。VoIP的基本原理是:通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理,然后把这些语音数据按IP标准进行打包,经过IP网络把数据包送至接收地,再把这些语音数据包重组起来,经过解压处理后,恢复成原来的语音信号,从而达到由互联网传送语音的目的。
考虑到互联网的一般特点,它本身不是一个适合语音通信的网络:
(1)面向数据应用,不适合语音等流媒体的传输。
(2)自适应选择路由,数据分组到达的顺序可能会改变。
(3)无固定电路连接。
(4)数据传送基于尽力服务(best effort),如果发生问题,可能会导致信息丢失。
针对以上的互联网作为一个数据网的基本特点,想要在其上实施VoIP,其技术要求如下:
(1)减少分组时延和时延抖动。
(2)应用语音压缩算法,降低对带宽要求。
(3)减少RTT(Round-Trip Time),即在两个方向上的传输的时间和节点处理的时间,研究表明语音通信最好的RTT要小于300ms。
(4)减少跳距,即从发送端到接受端经过了多少跳。跳数越大,时延越大,时延的抖动越大,通话质量越差。
(5)采用短包,因为语音编码器在帧长为10~30ms的时候所产生的数据包的大小为10~30个字节,同时短包减少了丢包对语音信号的影响。
(6)使用UDP作为传输层协议,因为UPD协议的本质和语音通信比较接近。
(7)错误容限:偶发性的丢包率不超过10%,就不会影响通话的质量。
现有的VoIP系统基本是基于H.323协议或SIP(Session InitiationProtocol),在VoIP系统中需要有网关(Gateway)来负责语音的编码、压缩和封装,网守(GateKeeper)来负责VoIP的信号交换和控制。网关和网守的性能往往就成为了系统的瓶颈。
P2P技术(Peer-to-Peer)又称对等网技术,是一种互联网络新技术。P2P网络中只存在平等的同级节点,各节点对网络上的其它节点同时充当客户端和服务器。P2P网络的性能取决于网络中参与者的计算能力和带宽,而不是把依赖都聚集在较少的几台服务器上。在P2P网络中所有的节点都能提供资源,包括带宽、存储空间和计算能力,随着节点加入和对系统请求增加,整个系统的容量和性能也随之增大。同时P2P网络的分布特性通过在多节点上复制数据,也增加了防故障的健壮性,系统也不会出现单点崩溃。
因此基于P2P技术的VoIP系统具有以下优点:
(1)系统的性能随着P2P网络的用户增加而提高,这是基于C/S(Client/Server)网络传统VoIP系统不可能实现的。
(2)系统的用户通过P2P网络直接通信,减少了路由跳数,减少分组数据包的时延和时延抖动,提高了系统的实用性。
(3)系统的语音编码、压缩和封装都是在各节点完成,无需VoIP网关进行处理,提高了系统得处理能力和健壮性。
但是现有的基于P2P技术的VoIP系统存在以下缺点:
(1)在同一节点上不支持多用户同时使用
(2)使用时不能脱离计算机
(3)不能与现有的电话系统兼容,与用户的使用习惯冲突,不能保护现有的投资。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于P2P技术的IP PBX,可以改善VoIP的通话质量并在单节点支持多个并发的VoIP会话。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种基于P2P技术的IP PBX,可以与现有的电话系统无缝对接。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种基于P2P技术的IP PBX,包括PCM系统、PBX系统和P2P网络接口,其特征在于:普通电话系统的语音通过PCM系统完成语音的编码后由PBX系统进行数据压缩和交换并通过P2P网络接口传送到P2P网络上;而从P2P网络上传送过来的语音数据通过P2P网络接口传送到PBX系统,由PBX系统进行解压缩及交换,由PCM系统进行解码并传送到普通电话系统。
所述的PCM系统包括电话用户接口单元(SLIC:Subscribe Line InterfaceCircuits),该电话用户接口单元具有FXS(Foreign Exchange Station)接口,FXS接口提供拨号音、振铃、来电显示和馈电,可以将普通电话系统接入PCM系统。电话用户接口将普通电话系统的模拟输出信号转化为适合PCM采样电路使用的电信号,同时将PCM信号转换为用于驱动传统电话系统的模拟信号。
所述的PCM系统包括PCM转换单元,完成模拟信号到数字信号的双向转换和语音数据的编解码。从普通电话系统传过来的模拟信号由模数转换(A/D:AnalogDigital Converter)单元转换成数字信号,再通过编解码(CODEC:Compressionand Decompression)单元编码为PCM码流送入PBX系统。从PBX系统传送过来的PCM码流由编解码(CODEC)单元解码为数字信号并由数模转换(D/A:DigitalAnalog Converter)单元转换成模拟信号,传送给普通电话系统。
所述的PBX系统包括数据压缩单元,将PCM系统送入的PCM码流进行压缩并对P2P网络送入的数据进行解压。将PCM码流进行压缩后在P2P网络上传送,可以减少对带宽的要求并降低中间节点的处理工作量,从而减少延迟和延迟抖动,提高系统的性能。
所述的PBX系统包括交换单元,完成PCM系统的FXS端口与P2P连接的交换功能,支持多个并发的会话。
所述的PBX系统包括配置单元,内置WEB服务器,可以对系统进行配置。可以配置的内容包括系统的端口类型、拨号规则、呼入规则、P2P号码的映射、PCM系统分机端口与P2P号码的映射等。
所述的P2P网络接口根据P2P网络协议,完成与P2P网络的对接,包括向P2P网络发送压缩的语音编码数据、P2P网络的信令数据,以及从P2P网络接收信令和压缩的语音编码数据。
本发明的技术效果是:
(1)本发明通过PBX系统,可以在单节点支持多个用户同时进行VoIP通话。PBX系统将各P2P连接的通话路由到不同的FXS端口上。
(2)本发明通过PCM系统,可以无缝对接现有的电话系统。系统通过PCM系统的FXO接口与普通电话机和程控交换机对接,用户可以使用普通电话机直接拨打VoIP电话,当有VoIP呼入时,普通电话机振铃且显示呼入的P2P号码。通过本发明,用户可以保证现有的投资,且不用改变电话的使用习惯。
(3)本发明通过P2P号码映射,可以将P2P号码映射为被叫方现有的普通电话号码,使用时无需记住P2P号码。
(4)本发明通过P2P网络实现VoIP,通话质量优于传统的VoIP。
(5)本发明通过配置呼入规则和拨号规则,可以方便的控制通话的呼入与呼出,防止骚扰通话。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是基于P2P技术的IP PBX的系统示意图
图2是呼入的信令连接建立示意图
图3是呼出的信令连接建立示意图
图4是进入系统的语音数据的解压、解码和交换示意图
图5是流出系统的语音的编码、交换和压缩示意图
图6是系统的一种最佳应用示意图
图7是系统的另一种最佳应用示意图
具体实施方式
图1是本发明基于P2P技术的IP PBX的系统示意图,该发明包括PCM系统1、PBX系统2和P2P网络接口3。PCM系统1包括电话用户接口单元11和PCM转换单元12,其中PCM转换单元12包括模数转换单元121、数模转换单元122和编解码单元123。PBX系统2包括交换单元21、数据压缩单元22和配置单元23。用户的传统电话系统通过PCM系统1的电话用户接口单元11的FXS端口与IP PBX系统连接,电话用户接口单元11的FXS端口为传统电话系统提供拨号音、振铃、来电显示和馈电,使得传统电话系统无需改造就可以接入IP PBX系统。传统电话系统的语音到PCM码流的双向转换由PCM系统1的PCM转换单元12完成:传统电话系统的语音通过PCM转换单元12的模数转换单元121转换成数字信号并由编解码单元123编码为PCM码流送入PBX系统2;从PBX系统2送入的PCM码流由编解码单元123解码为数字信号并通过数模转换单元122转换为音频模拟信号送入传统电话系统。电话用户接口单元11支持多路FXS端口,通过PBX系统2的交换单元21完成FXS端口与P2P连接的交换,从而支持多路传统电话系统并发接入IP PBX。在P2P网络上传输的是压缩的PCM码流,可以减少对带宽的要求并降低中间节点的处理工作量,从而减少延迟和延迟抖动,提高系统的性能。PBX系统2的数据压缩单元22完成PCM码流的压缩和解压缩工作:从P2P网络上传入的数据流通过数据压缩单元22解压缩为PCM码流,从PCM系统1传入的PCM码流通过数据压缩单元22进行压缩。PBX系统2的配置单元23完成对系统的配置工作,配置单元23内置WEB服务器,可以通过浏览器对系统进行配置。可以配置的内容包括系统的端口类型、WAN连接、拨号规则、呼入规则、P2P号码的映射、P2P号码的管理以及PCM系统1的FXS端口与P2P连接的交换规则等。P2P网络接口3根据P2P网络协议,完成与P2P网络的对接,包括向P2P网络发送压缩的语音编码数据、P2P网络的信令数据,以及从P2P网络接收信令和压缩的语音编码数据。
图2显示了从P2P网络发起呼叫请求时的信令连接建立过程。P2P网络接口3一直在监听P2P网络连接请求。当对端用户从P2P网络发起呼叫请求时,P2P网络接口3接收到呼叫请求后传送给PBX系统2,由PBX系统2根据预先配置好的呼入规则对呼叫进行检查。如果呼叫不能通过检查,比如主叫方在黑名单中,则呼叫被拒绝,PBX系统2通知P2P网络接口3拒绝建立P2P连接。通过检查的呼叫请求由PBX系统2根据预先配置好的交换规则交换到对应的PCM系统1的FXS端口,PCM系统1呼叫连接在FXS端口上的电话系统。如果连接在FXS端口的电话系统忙,则PCM系统1通知PBX系统2检查是否配置了替代的FXS端口,如果没有替代FXS端口,则呼叫被拒绝,PBX系统2通知P2P网络接口3拒绝建立P2P连接。如果电话系统不忙或存在替代的FXS端口,连接到FXS端口的电话系统在电话机上振铃并显示来电号码,显示的来电号码为配置好的P2P号码的映射号码。如果用户摘机接听,则PCM系统1通知P2P网络接口3建立P2P连接,信令连接完成。如果用户拒绝接听,则P2P网络接口3在超时后拒绝建立P2P连接。
图3显示了从传统电话系统发起呼叫请求时的信令连接建立过程。用户摘机并拨打被叫方的P2P号码的映射号码。P2P号码的映射号码由配置单元23预先配置,与被叫方现有的电话号码一致,为“#+被叫方现有的电话号码”。PCM系统1检测到摘机及拨号,将呼叫请求传送给PBX系统2,由PBX系统2检查呼叫是否符合拨号规则。如果不符合拨号规则,比如被叫方被禁止,则拒绝呼叫并由PCM系统1给出提示音。通过检查的呼叫请求由PBX系统2根据预先配置好的交换规则交换到相应的P2P连接,由P2P网络接口3呼叫被叫方。如果被叫方接受呼入请求,则建立P2P连接,信令连接完成。如果被叫方拒绝呼入请求,则不建立P2P连接,P2P网络接口3通知PCM系统1给出提示音。
图4语音数据从P2P网络传送到传统电话系统的过程。信令连接完成后,在主叫方和被叫方之间形成一条虚电路,语音数据在虚电路上传输。P2P网络接口3接收到呼入的语音数据后传送给PBX系统2,PBX系统2的数据压缩单元22将语音数据解压为PCM码流并由交换单元21根据信令连接交换到PCM系统1对应的FXS端口。PCM系统1的编解码单元123将PCM码流解码并由数模转换单元122进行数模转换,转换为音频模拟信号由FXS端口送入传统电话系统。
图5语音数据从传统电话系统传送到P2P网络的过程。PCM系统1的FXS端口接收到传统电话系统的语音,由PCM系统1的模数转换单元121转换为数字信号并由编解码单元123将数字信号编码为PCM码流送入PBX系统2。PBX系统2的交换单元21根据信令连接交换到对应的P2P连接上,并由数据压缩单元22将PCM码流压缩后传送给P2P网络接口3,P2P网络接口3将数据通过P2P网络传送到被叫方。
图6显示了本发明的一个最佳实施例,该基于P2P技术的IP PBX系统包括PCM系统1、PBX系统2和P2P网络接口3。P2P网络接口3与P2P网络相连接,PCM系统1通过FXS端口与传统的电话交换机相连接,用户在传统的电话交换机后的普通电话机上使用本发明。
该最佳实施例的操作方法如下:用户摘机拨号,如果是普通电话号码则由传统的电话交换机送入PSTN网络。如果用户拨打的是P2P号码的映射号码,传统交换机检测到“#”后送入本发明的基于P2P技术的IP PBX系统。PCM系统1检测到摘机及拨号,将呼叫请求传送给PBX系统2,由PBX系统2检查呼叫是否符合拨号规则。如果不符合拨号规则,则拒绝呼叫并由PCM系统1给出提示音。通过检查的呼叫请求由PBX系统2根据预先配置好的交换规则交换到相应的P2P连接,由P2P网络接口3呼叫被叫方。如果被叫方接受呼入请求,则建立P2P连接,信令连接完成。如果被叫方拒绝呼入请求,则不建立P2P连接,P2P网络接口3通知PCM系统1给出提示音。当对端用户从P2P网络发起呼叫请求时,P2P网络接口3接收到呼叫请求后传送给PBX系统2,由PBX系统2根据预先配置好的呼入规则对呼叫进行检查。如果呼叫不能通过检查,则呼叫被拒绝。通过检查的呼叫请求由PBX系统2根据预先配置好的交换规则交换到对应的PCM系统1的FXS端口,PCM系统1将呼叫转到传统电话交换机并通知P2P网络接口3建立P2P连接,信令连接完成。传统电话交换机将呼叫交换到电话分机上,在电话分机上振铃并显示来电号码。如果用户拒绝接听,则P2P网络接口3在超时后拒绝建立P2P连接。信令连接完成后,在主叫方和被叫方之间形成一条虚电路,语音数据在虚电路上传输。P2P网络接口3接收到呼入的语音数据后传送给PBX系统2,PBX系统2的数据压缩单元22将语音数据解压为PCM码流并由交换单元21根据信令连接交换到PCM系统1对应的FXS端口。PCM系统1的编解码单元123将PCM码流解码并由数模转换单元122进行数模转换,转换为音频模拟信号由FXS端口送入传统电话交话机。PCM系统1的FXS端口接收到传统电话交换机的语音,由PCM系统1的模数转换单元121转换为数字信号并由编解码单元123将数字信号编码为PCM码流送入PBX系统2。PBX系统2的交换单元21根据信令连接交换到对应的P2P连接上,并由数据压缩单元22将PCM码流压缩后传送给P2P网络接口3,P2P网络接口3将数据通过P2P网络传送到被叫方。
图7显示了本发明的另一个最佳实施例,该基于P2P技术的IP PBX系统包括PCM系统1、PBX系统2和P2P网络接口3。P2P网络接口3与P2P网络相连接,PCM系统1通过FXS端口与普通电话机直接相连接。
该最佳实施例的操作方法如下:用户摘机拨打P2P号码的映射号码,PCM系统1检测到摘机及拨号,将呼叫请求传送给PBX系统2,由PBX系统2检查呼叫是否符合拨号规则。如果不符合拨号规则,则拒绝呼叫并由PCM系统1给出提示音。通过检查的呼叫请求由PBX系统2根据预先配置好的交换规则交换到相应的P2P连接,由P2P网络接口3呼叫被叫方。如果被叫方接受呼入请求,则建立P2P连接,信令连接完成。如果被叫方拒绝呼入请求,则不建立P2P连接,P2P网络接口3通知PCM系统1给出提示音。当对端用户从P2P网络发起呼叫请求时,P2P网络接口3接收到呼叫请求后传送给PBX系统2,由PBX系统2根据预先配置好的呼入规则对呼叫进行检查。如果呼叫不能通过检查,则呼叫被拒绝。通过检查的呼叫请求由PBX系统2根据预先配置好的交换规则交换到对应的PCM系统1的FXS端口,PCM系统1呼叫连接在FXS端口上的电话机。如果连接在FXS端口的电话机忙,则PCM系统1通知PBX系统2检查是否配置了替代的FXS端口,如果没有替代FXS端口,则呼叫被拒绝。如果电话机不忙或存在替代的FXS端口,连接到FXS端口的电话机上振铃并显示来电号码。如果用户摘机接听,则PCM系统1通知P2P网络接口3建立P2P连接,信令连接完成。如果用户拒绝接听,则P2P网络接口3在超时后拒绝建立P2P连接。信令连接完成后,在主叫方和被叫方之间形成一条虚电路,语音数据在虚电路上传输。P2P网络接口3接收到呼入的语音数据后传送给PBX系统2,PBX系统2的数据压缩单元22将语音数据解压为PCM码流并由交换单元21根据信令连接交换到PCM系统1对应的FXS端口。PCM系统1的编解码单元123将PCM码流解码并由数模转换单元122进行数模转换,转换为音频模拟信号由FXS端口送入传统电话机。PCM系统1的FXS端口接收到传统电话机的语音,由PCM系统1的模数转换单元121转换为数字信号并由编解码单元123将数字信号编码为PCM码流送入PBX系统2。PBX系统2的交换单元21根据信令连接交换到对应的P2P连接上,并由数据压缩单元22将PCM码流压缩后传送给P2P网络接口3,P2P网络接口3将数据通过P2P网络传送到被叫方。
Claims (4)
1.基于P2P技术的IP PBX,包括PCM系统(1)、PBX系统(2)和P2P网络接口(3),其特征在于:普通电话系统的语音通过PCM系统(1)完成语音的编码后由PBX系统(2)进行数据压缩和交换并通过P2P网络接口(3)传送到P2P网络上;而从P2P网络上传送过来的语音数据通过P2P网络接口(3)传送到PBX系统(2),由PBX系统(2)进行解压缩及交换,由PCM系统(1)进行解码并传送到普通电话系统。
2.根据权力要求1所述的基于P2P技术的IP PBX,其特征在于:可以无缝对接现有的电话系统。
3.根据权利要求1所述的基于P2P技术的IP PBX,其特征在于:在单节点支持多个并发的VoIP会话。
4.根据权利要求1所述的基于P2P技术的IP PBX,其特征在于:应用P2P技术改善VOIP通话质量。
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