本节书摘来自华章出版社《通信技术导论（原书第5版）》一书中的第2章，第2.7节，作者：[美]安娜贝尔Z.多德（Annabel Z. Dodd）著 唐艳华 张选涛 译 赵志 审校，更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。
2.7 IP用户小交换机的结构
互联网协议下的用户小交换机（IP PBX）结构因不同的厂商而有所不同，但是用于呼叫处理和网关功能的服务器是通用的。网关将互联网语音协议（VoIP）转换成与公共交换电话网（PSTN）兼容的信号。这些都位于一个单独的网关或路由器中（见图2-4）。此外，2层交换机将呼叫信号传送到其他与交换机和骨干交换机相连的设备上。
2.7.1 局域网中的通信服务器和语音应用程序
通信服务器执行呼叫处理，并且发送如何建立呼叫指令。它能发送如三方会议、快速拨号和呼叫转移等的特殊指示。通信服务器承载系统、中继和基站功能软件。这些服务器指定为国际、本地以及州际干线的电话指定路由。它也包含分机号码和权限的用户配置文件。权限包括指定谁可以使用特定的功能，如视频会议和拨打国际电话。
大多数IP服务器在UNIX、Linux或微软的Windows操作系统运行。操作系统控制基本操作，包括信息获取和关闭网络，存储器里企业的组织结构和工作人员监控和维护系统的管理界面。工作人员通过登录到通信服务器进行系统管理和编程。
除了基本的语音功能和呼叫处理，一些通信服务器还为如音频和视频会议、语音识别、呼叫中心、语音邮件和统一通信（UC）系统等专门的应用程序保存软件。在特殊情况下，应用程序可能会安装在单独的应用程序服务器上。它们无论是驻留在单独的服务器还是通信服务器中，任何与企业局域网链接的设备（即使是位于偏远地区）都可以获准在通信服务器上访问应用程序。
用于备份的冗余通信服务器
许多IP电话系统配有两个通信服务器作为冗余，以防止主服务器崩溃所造成的服务中断。如果主服务器下线，那么系统会自动切换到备用服务器上继续处理呼叫。此外，在不同站点的通信服务器可以互为冗余。如果在一个点的服务器出现故障时，则流量通过数据网络传送到备份点。前提条件是远程站点的链路需有足够的带宽支持额外的流量。如果在一个点的整个网络出现故障，那么就必须通知电话公司呼叫转移到备份位置。
2.7.2 媒体网关、协议转换和信令
媒体网关包含将语音数据量压缩为更小、更有效传输的数字信号处理器（DSP）。DSP还能将模拟语音信号转换为数字信号，反之亦然。然后它把数字语音信号打包成与局域网兼容的数据包。此外，媒体网关还包含与传统电路交换的模拟中继和T1中继相连的电路接口板。
媒体网关负责安全管理、监测通话质量、检测和传送摘机条件和处理按键音、拨号音、忙音信号和振铃无应答条件。媒体网关为VoIP传输与语音通话不同的信号振铃、呼叫建立和按键等信令。
媒体网关中的模拟端口和与PSTN连接
媒体网关也包括用于模拟电话的端口。模拟电话是与老式家庭电话类似的电子器件，它与IP网络不兼容。
模拟端口通常用两种功能：与传真机相连和在故障时做备份。一些企业为中心操作员准备了备用的模拟电话。如果局域网或IP电话系统失效，那么该企业仍然可以接收来电。
2.7.3 IP电话与二层交换机的连接
基于IP系统，将多功能IP电话连接到局域网内的两层交换机端口上。电脑和电话经常共用两层交换机的同一插座和线缆。在此配置中，用户的个人电脑可以插到电话后端的数据插口上，而电话则连接到最近的RJ45数据接口（IP电话通常称为终端。终端是指对连接到局域网的个人电脑、打印机等物品的称呼）。
为使冗余更大和建立一个到两层交换机的专用路径，每台电脑和电话都有一个单独的RJ45插座、综合布线和两层交换机的端口，需要在交换机里增加额外的硬件和从电话到交换机的一个额外电缆。在这种情况下，语音、视频和数据共用楼层和建筑物之间的光纤和3层交换机的端口传送流量。这就是企业的骨干网。
通过以太网供电的中央配电和备份电源
每一个IP电话都需要有自己的电源，除非将它连接到个人电脑的USB端口。在安装电话时，为避免为每部电话提供本地电源所需的人力和花费，企业可以通过与电话相连的二层交换机提供电源。同时确保所有电话都连接一个UPS以防止电源浪涌和中断。通过确保每一个电话附近都有一个电源插座，并接通了电源和有一根电源线，普通电源和备份电源也可以避免这些问题。
为了给终端提供电源，企业使用IEEE 802.3af标准，称为以太网供电（PoE），其定义了如何在传输语音和数据的电缆上从两层交换机给IP电话提供电源。备用电池和发电机部署在支持关键任务电话或话务台的交换机配线柜中。PoE也可用于为企业的Wi-Fi和基站供电（关于企业无线网络的详细信息，请参阅第7章）。
连接电脑USB端口的IP电话
除了可以将IP设备连接到RJ45端口，还可以将它们连接到电脑上的USB端口。现在市场上有直接连接到USB端口的IP电话。这样做的好处之一是IP电话使用电脑的电源。因此如果电脑有备用电源，那么在停电的情况下，VoIP设备也有备用电源。本地插座或PoE上并不需要独立的电源。
2.7.4 集中式服务环境下各分公司的连接
通过现有的数据网络，IP电话系统可以实现彼此间的互联，这是一个主要购买因素。除了传输语音包，网络也为集中式语音邮件、UC系统和呼叫中心的应用程序传送信号。当呼叫中心发出所有代理忙的信号时，控制呼叫应转发到其他站点。信号也可以显示网站的流量，使呼叫根据当前流量或系统中代理的数量而分到备用站点。
通常情况下，在专用线路或者多协议标签交换（MPLS）网络的用户之间常用这些连接传送IP语音、视频以及数据。（MPLS网络通过运营商专用数据网络将站点连接在一起，更多信息请参阅第5章。）在中心站点回复的客户呼叫可以在数据链路上随着数据流量一起传输。
站点之间IP广播和视频最重要的问题是确保站点之间的链路设计具有足够的带宽来支持语音、视频和服务质量（QoS）的实施。为了有更多的带宽来处理语音流量，经常需要升级数据链路。升级成本比将每个单独站点连接呼叫中心系统的成本低。
融合站点之间的语音、视频和数据流量可以节约长途费用的成本。这对于有国外站点的企业来说是很实用的，因为跨国站点之间的数据线和通话费率较高。企业的全球总部可能设在伦敦，而区域总部设在美国。他们通常使用可以提供具有QoS语音的MPLS网络管理的网络服务。MPLS服务也可用于站点之间来传送视频会议信号。中小型公司可能会使用如Skype软件等低成本的办法实现国际语音和视频呼叫。
2.7.5 小型企业和分公司的IP电话：盒子里的系统
专为中小型企业设计的IP电话系统几乎包含了其为大型企业设计版本的所有特性和功能，包括关键器件冗余的规定。但是由于它只能支持较少的用户数量，因此在许多系统中服务器和网关组件被放入一个单一的机架式设备或小柜内。思科公司的小型IP PBX安装在路由器中。
当IP电话系统安装在小型分公司时，分公司有时使用广域网（WAN）链路通过总部来路由所有拨出的电话，并通过自己的本地电话线接收来电。此外，语音信箱、呼叫中心和UC软件通常也位于总部站点。
当总部的连接出现故障时，远程站点往往有外呼备份线路。如果发生故障，系统会自动切换到当地的电话线进行外呼。如果没有本地备份电路，那么外拨电话者则只能依靠他们的移动电话进行呼叫。
2.7.6 网络电话和便携性
网络电话是一个软件，使用该软件，人们可以用自己的电脑拨打电话（如图2-5所示）。由于隐私和控制噪声的原因，他们通常使用耳机。挂机键、来电显示、消息等待提示等功能出现在他们的电脑屏幕上。对用户来说，电话硬件的节省和移动性的增加是网络电话的优势。如果是在笔记本电脑上安装网络电话，那么员工可以在任何能接入企业网的地方使用网络电话，或是如果启用了远程访问，则也可以远程使用。经常外出的员工如销售人员，通常在办公室时使用普通电话；当他们在酒店或家庭办公时，就使用网络电话。
许多制造商将网络电话与办公软件如微软的 Outlook进行融合，使其可以从同一个接口访问协作软件、即时消息、日历、地址簿和在线指示。即时消息是指在无需键入地址的条件下，近乎实时地交换电子邮件。用户只需选择一个表示将该消息发送给社区内的哪个用户的图标，键入消息，然后单击“提交”按钮。在线指示是指让用户知道由社区内哪些人实时或接近实时的传送消息。用户可以点击自己的电子邮件图标来表明其可用性。
利用协同软件，在音频电话会议上或者干脆在电话里用户可以在他们的个人电脑或平板电脑屏幕上看到同一文件。网络电话还包含或链接到企业通讯录。
2.7.7 移动性和单项服务
许多电话系统提供以下服务：当拨打办公桌电话时，手机也会振铃；这样即使员工不在办公室时，他们也能接收办公电话的所有呼叫。本质上说，移动设备成为电话系统的扩展。使用此功能，通过拨打办公室电话号码，拨打者就可以联系到工作人员—也许是一个外出在路上的销售代表。他们不需要拨打2个号码或考虑这个人是否在办公室。当呼叫办公电话时，手机和办公电话同时振铃。如果运营商提供此服务，那么手机和办公电话上的来电显示会显示呼叫方的电话号码和名称。如果呼叫没有应答，那么该呼叫将被转发到电话系统的语音信箱中。
2.7.8 会话发起协议—兼容中继
会话发起协议（SIP）信令是将IP网络连接在一起的重要协议。它也可以用来将企业站点与数据网络连接进行语音呼叫。如果语音通话通过数据链路发送，那么办公室电话系统中使用的信令系统需要与运营商网络中使用的信令兼容。这样该设备就可以解读办公电话系统发出的寻址信号、振铃信号和忙信号，反之亦然。
如果没有兼容性，那么有IP电话系统的企业需要支持两套不同的中继，一套用于语音而另一套用于数据。或者它们可以使用网关将非SIP协议的IP电话转换成SIP协议。（中继用于公共网络上传输语音和数据。）如果不使用SIP而选择网关，则将会产生额外的花费和长途费用，同时语音质量也会受损。发送信号时，要将VoIP转换成与SIP数据网络兼容的格式；接收信号时，将它们转换回VoIP，信号的质量都会受损。受损的信号导致压缩后的语音信号不能准确解压恢复到原始信号。因此每次转换语音数据时，质量都会降低。
因为不是所有的IP电话系统都与SIP兼容，所以如果不使用网关，它们就不能共用同一数据链路来传输语音流量。此外，承载此流量的电话公司也必须使用兼容SIP的信令。现在大多数提供商提供SIP兼容的中继。
2.7.9 电话公司主干线路分界点
本地电话公司将电话线引入建筑物，并将它们连到接口上。该接口称为插孔或接线模块。每条外线都与一个外部模块相连。RJ11 c插孔只连接一条线。RJ代表已注册的插孔。大多数家庭都使用这种插孔。RJ21x有25条线，是企业外线与本地电话公司多对线的接口。RJ21x插孔是电话线和主干线之间的一个测试点。例如如果判断哪一个地方出了问题，那么电话公司可以测试它的干线到RJ21x插孔，而设备供应商可以测试设备或路由器到接口之间的服务。RJ21x插孔是电话公司线路和内部布线之间的分界点。图2-6所示为一个分界点。
单个T1线路在数据插孔（RJ48插孔）终止，而T3线路在75连接器终止。这些都位于客户端，并且它们就是电话公司测试T1和T3线路的中断测试点。T1是一个高速线路，其能够传输24路语音或语音和数据业务的组合流量。一个T3线路相当于48个T1中继线：672个语音信道或语音和数据的组合。
直接向内拨号
直接向内拨号（DID）是将来电呼叫直接路由到电话系统的分机而无需操作员干预的功能。DID业务可以在已有的语音T1中继线和传输语音和数据业务的SIP中继线上传送。
如图2-7所示，DID服务由“软件”电话号码组成。每个号码并没有指定专用的中继；相反几百个DID号码共用24路T1路径。当DID呼叫到达一个特定的路径时，运营商在中心机房的交换设备检查所拨号码，确定该呼叫属于某个特定的企业。中心机房设备将所拨打号码的最后三位或四位号码传递到企业的电话系统中。现场的电话系统读取号码并将呼叫直接发送到正确的话机上。
当一个T1线路故障时，可以将呼叫路由到备份的单条模拟线上或T1线路上。
2.7.10 电路交换专用交换机
PBX是一个老式的、电路交换的电话系统。它们也称作专用PBX。电路交换为每个语音通话保留通道。尽管不再生产这种类型的系统，但仍然有许多在使用。每个PBX制造商使用专有的信令将电话和中继线与CPU相连。呼叫中心软件的功能和外设还运行专有的信令。在为单个建筑物服务的PBX中，一般都将这些组件装在一个机柜中。专有的PBX的主要组件是CPU和用于控制拨号音、按键音和其他信号的电路板。其他端口用于连接中继线、个人话机和语音信箱。
