银行VoIP网络的实现
——工商银行江苏省分行VoIP语音网络的建设分析
张文超 张伟 2003/08/01
为满足金融电子化发展和业务开拓的需要，工商银行江苏省分行（以下简称江苏省分行）已建立了可靠的省市骨干数据通信网络，这为江苏省分行建立多媒体的金融电子化应用系统奠定了基础。过去由于网络带宽的影响，只能在网上传送实时业务数据及文本信息，现在可以在网上传输图形、语音和视频等多媒体应用信息。基于江苏省分行的省市骨干网络，构架江苏省分行语音增值网络是一个新目标。语音增值网络建成后，省行和市行之间的系统内电话不再使用电信的长话业务，而是利用江苏省分行自己的语音网络进行传输，省去了长话费用；同时为构建集中式省级客户服务中心等应用系统创造了条件。
VoIP网络的可行性
当前计算机技术、网络技术、通信技术和语音技术飞速发展，并且日益融合，建设江苏省分行的语音网络在技术上是可行的，其中典型的技术是VoIP。VoIP就是在IP网络上传送语音信息，它采用数字信号处理器处理语音数据，通过压缩话音和去除抖动来制造供传输用的话音取样。把VoIP和用户PBX结合使用，能够组建相当规模的用户语音网络。当然PBX将进一步被VoIP取代。
在传统的客户服务中心（Call Center）解决方案中，人工座席和IVR往往是分散的，将业务数据透过数据网络集中到数据中心进行处理。江苏省分行组建的客户服务中心是全省集中式客户服务中心，人工座席和IVR全部集中在省行客户服务中心，二级分行地区的客户可以拨打本地的95588，通过江苏省分行的语音网络转接到省行客户服务中心进行相关处理。因此要充分利用江苏省分行现有的数据网络组建全省的VoIP语音网络。
VoIP网络的目标
江苏省分行VoIP语音网络系统的建设目标是：不影响现有综合业务和办公自动化网络；采用先进的VoIP技术组建高效的语音网络系统；保证系统可靠性、可扩展性和易管理性。具体来讲，表现如下。
先进的技术 采用最先进的技术，包括先进的Cisco网络流量管理、队列管理、优先级管理和语音编码标准等，减少了带宽占用，降低了延迟及延迟变化，从而保证了话音质量。
开放性 采用开放式、基于H.323标准体系，而不是只限于某一厂家的专有技术或产品。
可靠性 语音网关采用了专用硬件平台和强大的操作系统，有力地保证了设备的稳定性。同时整个系统中的关键设备都有冗余备份，从而保证了稳定运行。
独立性 不改变原有的网络结构，整个语音网络系统独立于现有网络，互不影响。
易管理性 整个功能均在统一的平台上实现，便于实现一体化管理。网络管理员能在中心对整个网络进行监视和控制，并能进行远程诊断和故障排除。
VoIP网络的实现
1．网络结构
江苏省分行从省行到各个地市行的二级网络是采用Cisco公司的IGX广域网交换机组建的专有帧中继网络。广域网物理线路租用了中国电信2Mbps和广电2Mbps互为冗余备份的2条线路。这2条较高带宽的物理线路和帧中继网络的特性，为实现综合业务、办公自动化和语音业务提供了可靠保证。
在帧中继网络中为VoIP语音网络新增一条768Kbps的PVC（综合业务、办公自动化各自有不同的PVC），也就是说江苏省分行的VoIP语音网络是与综合业务和办公自动化网络相互独立的。使用G.729的语音压缩技术，每路IP话音只占用8/11.2Kbps，768Kbps的带宽完全可以满足30路语音的要求。
在省行中心，Cisco 7206 VXR路由器上的高速串口接入帧中继网络，通过局域网与Cisco 3662语音关守相连，组成一个基本独立的网络。Cisco
AS 5800 Dial Shelf上的E1接口直接连接客户服务中心的Lucent公司G3R交换机。市行的语音网关Cisco AS 5300同样通过高速串口接入帧中继网络，与本地网络完全隔离。市行申请的95588数字中继线路（多采用ISDN
PRI信令）接入AS 5300的E1接口。网络拓扑图如附图所示。
2．语音网络设备的应用
省行中心采用Cisco AS 5800作为语音网关。该网关采用了分布式处理结构，Dial Shelf和Router Shelf通过高性能的冗余背板相连，二者运行同一IOS软件，是一个整体的接入平台。Dial
Shelf负责所有链路和数据链路层的接入，包含了DSP（语音数字信号处理卡）、Trunk卡以及和Router Shelf相连的板卡；Router
Shelf则负责运行路由协议和管理。所有的配置都在Router Shelf中进行。
1台全配置Cisco AS 5800包含Dial Shelf和2台7206 VXR（Router Shelf），配置成热备份模式：2块Dial
Shelf控制器连接不同的7206 VXR路由器。1台7206 VXR连接Dial Shelf的Slot 12上的DSC卡，缺省为Active模式。1台7206
VXR连接Dial Shelf的Slot 13上的DSC卡，缺省为Backup模式，它的配置和Active的7206 VXR完全相同。一旦Active的7206
VXR（或者Slot 12上的DSC卡）出现故障，备份的7206 VXR将可以替代它，在替代的过程中，主从DSC卡切换要重新启动，而且所有的DSP和Trunk也要重新启动。
在一般情况下，1台7206 VXR（NPE 200）能够负担672 路语音（缺省使用VAD的情况下）。如果将来语音超过600路，Cisco
AS 5800将采用SPLIT模式，即2台7206 VXR路由器通过配置各控制一半Dial Shelf，起到负载均衡的作用。
在7206 VXR上进行VoIP以及CRTP（实时协议的包头压缩）等相关配置。由于CRTP十分消耗CPU资源，语音路数将来增加后有必要使用独立的路由器（比如7206
VXR路由器）完成这一工作。省行2台Cisco 3662路由器均和2台7206 VXR接入同1台Catalyst 2924交换机，和现有网络基本独立。Cisco
3662路由器配置为HSRP（热备份路由协议）热备份的语音关守，VoIP网络的编址和呼叫管理都由它来进行。
3．网络规划和编址
该系统是为集中式客户服务中心提供通信链路，未涉及工行内部办公IP电话网络，因此电话号码的分配按照保持公网（PSTN）号码规则和满足Call
Center要求的原则。各个市行和营业部都是申请95588特服号数字中继线路，在VoIP网络内不对主叫号码（ANI）和被叫号码（DNIS）进行处理。由于Call
Center通过被叫号码的区号来区分通话的来源地以便于管理，在市行的AS 5300上把被叫号码95588前加上长途电话区号。
H.323网络中的节点被分为不同的区域，每个区域中包含一个关守用于管理该区域中的所有节点。考虑到目前的主要通话方式为地市行和省行之间，没有涉及地市行之间的通话，所以把全省定义为一个区域，使用同一个关守（采用2台Cisco
3662路由器，并配置HSRP）。
VoIP网络的效果
经过调研、论证、工程实施和验收评估，江苏省分行VoIP网络的建设已全面完成和投产运行。在运行过程中，不断对系统参数进行调优，提高语音质量。VoIP网络为江苏省分行集中式客户服务中心提供了稳定的语音通信平台，简化了客户服务中心的管理，方便了对客户的金融服务，节约了大量的长途话费，取得了丰厚的回报，为江苏省分行在市场竞争中把握先机、取得成功起到了很好作用。
经验和体会
在建设VoIP网络过程中有如下几点值得注意和借鉴。
1．VoIP语音网络的规模要明确
要根据当前现有的业务量，以及今后几年的发展情况，明确中心端的话路总数、座席人数和IVR路数，结合地市端的业务开展状况确定各地市话路数。江苏省分行中心端有1000路话路容量，地市端按业务量大小划分为3类，分别是120路、60路和30路。只有规模明确了，才能确定网络构架的模式。
2．要合理分配主干网络的带宽资源
根据业务量和VoIP语音网络的规模，对语音占用的带宽进行测算，确定目前的主干网络带宽能否满足需求。如果不能满足需求，应如何扩展主干网络的带宽。同时对主干网络设备的带宽管理能力要有充分的认识。江苏省分行的可用主干网络带宽达2Mbps，通过划分PVC分别为业务网、语音网和办公网各提供了512Kbps、768Kbps和512Kbps的永久虚电路，业务网、语音网和办公网三者之间互不影响，各类业务不会侵占其他业务的带宽。
3．要了解当地电信服务商的话路中继的信令支持能力
对于话路较少的地市行可以采用模拟中继接入，但一般采用E1方式的数字中继接入。实践证明数字中继比模拟中继接续速度快，话音质量高。常用的E1方式中继信令主要有E1
ISDN/PRI 和E1 R2。ISDN E1/PRI信令配置简单，管理方便。
4．设备选择
我们主要选用了Cisco的语音网关和关守设备。Cisco的75系列和36系列以及58系列和53系列均支持语音功能，对于话路数较多、规模较大的VoIP网络最好采用Cisco
58、53系列产品，其语音处理能力强，功能全，是专门的语音网关设备。
5．静音检测和语音编码压缩技术
对于有背景音乐的语音应答系统，采用语音编码压缩技术可以降低对带宽的占用。但需要注意的是: 采用的G.711方式可以得到最好的语音质量，但是需要占用64Kbps的带宽；采用其他编码方式（如G.729、G.723等）能大大降低带宽的占用，但语音质量也会相应变差，因此必须根据实际的带宽情况和语音质量的要求选择最合适的编码压缩方式。
6．注意高端的容错备份问题
在省行中心，2台作为关守的Cisco 3662路由器采用HSRP技术解决关守的可靠性问题；2台Cisco 7206 VXR（Router Shelf）与2台Cisco
AS 5800（Dial Shelf）之间建立很好的对应关系，无论采用负载分担模式，还是热备份模式，都会尽可能降低设备故障造成的影响。
7．集中模式更加经济高效
利用VoIP语音网络构建集中式客户服务中心，在总的投入方面比建立分散式客户服务中心要经济，管理成本和维护成本也更加低。（作者地址：工商银行江苏分行计算中心）
背景知识：VoIP的实现过程
VoIP是Voice Over Internet Protocol的简称，这个新兴技术把标准的电话信号转换为经过压缩的数据包，通过TCP/IP数据网络进行传输，而不是通过传统的电话线。也就是说，VoIP使得用于连接计算机网络的系统和线路可以起着电话线路的作用，可以为标准的电话机和PC提供实时的声音。
基于IP的电话系统有两类：IP电话和Internet电话。它们都是基于同一种技术，但操作在不同的网络上，所以提供的服务质量是不一样的。Internet电话运行在一个公共的、无管理的庞大的网络中，服务质量没有保证，但价格便宜。而IP电话是建立在自己的专有的局域网或广域网上，只是运行TCP/IP协议，因为是自己的专网，自己可以控制各种应用如何使用资源，所以服务质量有保证。而且国际标准化组织目前在VoIP技术上制定了许多新的标准，控制网络延迟，保证话音实时传输，具有高扩展性，方便用户管理等优势。
在国际上，企业内部VoIP语音网络的实现一般采用国际标准的H.323体系来完成的（VoIP协议族如附表所示），配合过程如下：
1）地址映射：在路由器（网关）内拨号规则映射功能把拨号数字映射为 IP 地址；
2）呼叫建立：源路由器（网关）向对应于该IP地址的远程站点发送Q.931通话建立请求信令；
3）信令传输：在呼叫建立的同时，系统使用实时信道建立控制协议（RTCP），建立信道，传输Q.931 信令；
4）话音传输：经压缩的话音采用RTP 协议传输，并使RSVP协议申请服务质量（QoS）；
5）话音接收：远程路由器（网关）接收到Q.931通话请求后，它向PBX发送线路选择信令，PBX应答相应的信令后，路由器（网关）将被叫号码发送至PBX，并通知源路由器（网关）。在网络内增加H.323关守，可以完成地址转换和带宽管理。通过RAS信令向关守发出请求，
关守告知被叫号码所在的目的地网关IP报告地址，源网关（主叫号码所在的网关）通过Q.931发起对目的地网关的呼叫。
附表：VoIP协议族
附表：VoIP协议族 应用层 呼叫中心
表示层 G.723.1、G.711、G.729v
会话层 H.323、SGCP、MGCP、Station Protocol
传输层 RTP/UDP、RTCP
网络层 IP
链路层 以太网、帧中继
物理层 铜缆、光纤
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