专利名称：基于p2p技术的ip pbx的制作方法
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 Tel印hony 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縮与封 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縮算法对语音数据编码进行压縮处理，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) 应用语音压縮算法，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300 ms。
(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 30 ms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 Initiation Protocol)，在VoIP系统中需要有网关(Gateway)来负责语音的编码、压縮 和封装，网守(GateKe印er)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、压縮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IPPBX，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 行数据压縮和交换并通过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 Interface Circuits)，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: Analog Digital Converter)单元转换成数字信号，再通过编解码(CODEC: Compression and 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: Digital Analog Converter)单元转换成模拟信号，传送给普通电话系统。
所述的PBX系统包括数据压縮单元，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码流进行压縮后在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 网络发送压縮的语音编码数据、P2P网络的信令数据，以及从P2P网络接收信令 和压縮的语音编码数据。
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。
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、交换和压縮示意图
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
具体实施例方式
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、数据压縮单元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的数据压縮单元22完成PCM码流的压縮和解压缩工作从P2P
网络上传入的数据流通过数据压縮单元22解压縮为PCM码流，从PCM系统1传 入的PCM码流通过数据压縮单元22进行压縮。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 络发送压縮的语音编码数据、P2P网络的信令数据，以及从P2P网络接收信令和 压縮的语音编码数据。
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—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査，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。通过检査的 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检査是否配置了替代的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"ff +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检査呼 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。通过检査的呼叫请求由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码流压縮后传送给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"ft"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査。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的数据压縮单元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，并由数据压縮单元22将PCM码 流压縮后传送给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l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l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。通过检査的呼叫请求由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检査是否配置了替代 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，并由数据压縮单元22将PCM码流压縮后传送给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。
权利要求
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IPPBX，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IPPBX，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IPPBX，其特征在于应用P2P技术 改善VOIP通话质量。
全文摘要
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。
文档编号H04L12/46GK101110751SQ20061005255
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月20日 优先权日2006年7月20日
发明者亮 彭, 阳 沈 申请人:沈 阳;彭 亮