VoIP？Voice VLAN？是如何實(shí)現(xiàn)的？

前言

Voice VLAN是為用戶的語(yǔ)音流專門劃分的VLAN。

網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常有數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻等多種流量同時(shí)傳輸。因?yàn)閬G包和時(shí)延對(duì)通話質(zhì)量的影響很大，用戶對(duì)語(yǔ)音的質(zhì)量比數(shù)據(jù)或者視頻的質(zhì)量更為敏感，因此在帶寬有限的情況下就需要優(yōu)先保證通話質(zhì)量。通過(guò)配置Voice VLAN，交換機(jī)可識(shí)別語(yǔ)音流，將語(yǔ)音流加入到Voice VLAN中傳輸，并對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的QoS保障，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)可以優(yōu)先保證語(yǔ)音流的傳輸。

01

Voice VLAN原理

若要提高語(yǔ)音數(shù)據(jù)流的傳輸優(yōu)先級(jí)，首先要能識(shí)別出語(yǔ)音數(shù)據(jù)流。識(shí)別出語(yǔ)音數(shù)據(jù)流后，再對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)流提升優(yōu)先級(jí)后傳輸。

Voice VLAN可以通過(guò)以下兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)流的識(shí)別：

通過(guò)收到報(bào)文的源MAC地址，即基于MAC地址的方式

設(shè)備可以根據(jù)進(jìn)入接口的數(shù)據(jù)報(bào)文中的源MAC地址字段來(lái)判斷該數(shù)據(jù)流是否為語(yǔ)音數(shù)據(jù)流。源MAC地址匹配系統(tǒng)設(shè)置的語(yǔ)音設(shè)備的組織唯一標(biāo)識(shí)符OUI（Organizationally Unique Identifier）的報(bào)文被認(rèn)為是語(yǔ)音數(shù)據(jù)流。用戶需要預(yù)先設(shè)置OUI，適用于IP電話上送untagged語(yǔ)音報(bào)文的場(chǎng)景。

通過(guò)報(bào)文攜帶的VLAN Tag，即基于VLAN的方式

若有大量IP電話接入交換機(jī)，配置IP電話的OUI會(huì)非常繁瑣?？稍诮粨Q機(jī)上配置基于VLAN來(lái)提升語(yǔ)音報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，此時(shí)設(shè)備會(huì)根據(jù)進(jìn)入接口的報(bào)文的VLAN ID來(lái)判斷該數(shù)據(jù)報(bào)文是否為語(yǔ)音報(bào)文。當(dāng)VLAN ID匹配系統(tǒng)配置的Voice VLAN后，則認(rèn)為是語(yǔ)音數(shù)據(jù)流。這種方式實(shí)現(xiàn)的前提是IP電話支持獲取交換機(jī)上配置的Voice VLAN信息的功能，在大量IP電話接入的情況下，可以簡(jiǎn)化配置。

以上方案是從方便配置的角度給出的。實(shí)際上，不管IP電話上送的語(yǔ)音報(bào)文是否帶VLAN Tag，基于MAC地址和基于VLAN的Voice VLAN都可以實(shí)現(xiàn)。主要區(qū)別在于：當(dāng)IP電話上送的是untagged語(yǔ)音報(bào)文時(shí)，必須配置OUI，才能把語(yǔ)音報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文區(qū)分開來(lái)；如果IP電話上送的是帶Tag語(yǔ)音報(bào)文，則可配置基于VLAN的Voice VLAN，這樣在大量IP電話接入的情況下，就不用配置繁瑣的OUI，簡(jiǎn)化配置。

1.1 基于MAC地址的Voice VLAN

OUI

OUI指的是MAC地址的前24位（二進(jìn)制），可以用來(lái)表示一個(gè)MAC地址段，是IEEE為不同設(shè)備供應(yīng)商分配的一個(gè)全球唯一的標(biāo)識(shí)符，各設(shè)備廠商再?gòu)倪@個(gè)地址段中分配24位，從而形成48位的MAC地址。所以根據(jù)OUI識(shí)別IP電話機(jī)的原理就是根據(jù)IP電話廠商申請(qǐng)的MAC地址段來(lái)識(shí)別哪些報(bào)文是電話機(jī)發(fā)送的，以此來(lái)判斷哪些報(bào)文屬于語(yǔ)音報(bào)文。

Voice VLAN中的OUI有別于上述的通常意義的OUI，這個(gè)OUI是由用戶來(lái)配置的，而且可以使用掩碼，即不需要一定是24位掩碼的，掩碼長(zhǎng)度用戶可以自己指定。OUI的值為voice-vlan mac-address命令中的mac-address和mask參數(shù)相與的結(jié)果。

實(shí)現(xiàn)原理

如圖 1 所示，交換機(jī)接收到PC和IP Phone發(fā)出的untagged報(bào)文后會(huì)做如下處理：如果源MAC匹配交換機(jī)上配置的OUI（源MAC地址與配置的OUI掩碼進(jìn)行與運(yùn)算后等于OUI視為匹配），則為該報(bào)文加上Voice VLAN的Tag，并提升報(bào)文優(yōu)先級(jí)；如果不匹配，就會(huì)為其加上PVID的VLAN Tag，從而保證語(yǔ)音報(bào)文的優(yōu)先發(fā)送。

圖 1 基于MAC地址的Voice VLAN示意圖

1.2 基于VLAN的Voice VLAN

基于VLAN的Voice VLAN實(shí)現(xiàn)原理為：交換機(jī)收到PC和IP Phone發(fā)來(lái)的報(bào)文后會(huì)判斷報(bào)文的VLAN ID與接口上配置的Voice VLAN ID是否相同，如果相同則認(rèn)為此數(shù)據(jù)流為語(yǔ)音數(shù)據(jù)流并提升優(yōu)先級(jí)。PC發(fā)出的untagged報(bào)文則會(huì)被加上PVID的VLAN Tag。因此基于VLAN的Voice VLAN需要IP Phone可以獲取交換機(jī)上配置的Voice VLAN信息。

IP Phone獲取交換機(jī)上Voice VLAN信息的方法有很多種，以下以IP Phone通過(guò)LLDP協(xié)議獲取交換機(jī)Voice VLAN信息為例介紹一下實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

圖 2 基于VLAN的Voice VLAN示意圖

如圖 2 所示，IP電話上線會(huì)主動(dòng)發(fā)送LLDP報(bào)文，以獲取交換機(jī)上配置的Voice VLAN信息；

交換機(jī)收到IP電話發(fā)送的LLDP報(bào)文，會(huì)在相關(guān)字段填充Voice VLAN信息發(fā)給IP電話；

IP電話收到攜帶Voice VLAN信息的LLDP報(bào)文后，再次發(fā)送語(yǔ)音報(bào)文時(shí)就會(huì)帶Tag發(fā)送；

交換機(jī)收到帶Tag的語(yǔ)音報(bào)文，如果Tag和交換機(jī)上配置的Voice VLAN匹配，則為其提升優(yōu)先級(jí)后轉(zhuǎn)發(fā)。

交換機(jī)收到untagged報(bào)文，仍然會(huì)加入到PVID所在的VLAN中。這樣，當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞的時(shí)候交換機(jī)就能保證語(yǔ)音報(bào)文的優(yōu)先發(fā)送。

02

Voice VLAN應(yīng)用場(chǎng)景

如圖 3 所示，PC和IP電話同時(shí)通過(guò)交換機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)。因用戶對(duì)語(yǔ)音的時(shí)延和抖動(dòng)比較敏感，所以需要提高網(wǎng)絡(luò)中語(yǔ)音數(shù)據(jù)流的傳輸優(yōu)先級(jí)，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)優(yōu)先保證語(yǔ)音數(shù)據(jù)的傳輸。

圖 3 Voice VLAN的應(yīng)用場(chǎng)景

可根據(jù)IP電話上送的語(yǔ)音報(bào)文是否帶Tag選擇以下的一種方案：

如果IP電話發(fā)送的是untagged或Tag0語(yǔ)音報(bào)文，可配置基于MAC地址的Voice VLAN。

如果IP電話支持通過(guò)協(xié)議獲取交換機(jī)上配置的Voice VLAN信息，此時(shí)IP電話發(fā)送的是帶Tag的語(yǔ)音報(bào)文，可配置基于VLAN的Voice VLAN。

03

Voice VLAN配置舉例

3.1 配置基于MAC地址的Voice VLAN示例（IP Phone上送Untagged語(yǔ)音報(bào)文）

組網(wǎng)需求

如圖 4 所示，Switch下行連接數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，Switch使用VLAN2傳輸語(yǔ)音報(bào)文，使用VLAN3傳輸數(shù)據(jù)報(bào)文。IP Phone A和PC A串行接入Switch，IP Phone B單獨(dú)接入Switch，IP Phone發(fā)送的都是untagged語(yǔ)音報(bào)文。用戶對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量較敏感，需要提高語(yǔ)音數(shù)據(jù)流的傳輸優(yōu)先級(jí)，以保證用戶的通話質(zhì)量。

圖 4 配置基于MAC地址Voice VLAN組網(wǎng)

配置思路

因?yàn)镾witch收到的語(yǔ)音報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文都是untagged報(bào)文，需要配置OUI來(lái)區(qū)分語(yǔ)音和數(shù)據(jù)流量。采用如下的思路配置：

在Switch上創(chuàng)建VLAN，并配置各接口加入VLAN，實(shí)現(xiàn)二層互通。

配置OUI，實(shí)現(xiàn)根據(jù)收到報(bào)文的源MAC地址匹配OUI給語(yǔ)音報(bào)文加VLAN Tag。

配置VLAN 2為Voice VLAN，允許語(yǔ)音報(bào)文通過(guò)。

操作步驟

【1】配置Switch的VLAN和接口

# 創(chuàng)建VLAN

 system-view
[HUAWEI] sysname Switch
[Switch] vlan batch 2 3

# 配置接口GE1/0/1允許通過(guò)的VLAN。

[Switch] interface gigabitethernet 1/0/1
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port link-type hybrid
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port hybrid pvid vlan 3
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port hybrid untagged vlan 2 to 3
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] quit
[Switch] interface gigabitethernet 1/0/2
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] port link-type hybrid
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] port hybrid untagged vlan 2
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] quit

【2】配置OUI

[Switch] voice-vlan mac-address 0003-6B00-0000 mask ffff-ff00-0000

【3】配置接口Voice VLAN功能，GE1/0/2的配置與GE1/0/1類似，不再贅述。

[Switch] interface gigabitethernet 1/0/1
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] voice-vlan 2 enable include-untagged
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] voice-vlan remark-mode mac-address
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] quit

【4】檢查配置結(jié)果

執(zhí)行命令display voice-vlan 2 status，查看Voice VLAN的配置是否正確。

[Switch] display voice-vlan 2 status
Voice VLAN Configurations: 
-----------------------------------------------------------
Voice VLAN ID            : 2
Voice VLAN status        : Enable
Voice VLAN 8021p remark  : 6
Voice VLAN dscp remark   : 46
-----------------------------------------------------------
Port Information: 
-------------------------------------------------------------------------------
Port                       Add-Mode  Security-Mode  Legacy  PribyVLAN  Untag
-------------------------------------------------------------------------------
GigabitEthernet1/0/2       Manual    Normal         Disable Disable    Enable
GigabitEthernet1/0/1       Manual    Normal         Disable Disable    Enable

配置文件

Switch的配置文件。

#
sysname Switch
#
voice-vlan mac-address 0003-6b00-0000 mask ffff-ff00-0000
#
vlan batch 2 to 3
#
interface GigabitEthernet1/0/1
 port link-type hybrid
 voice-vlan 2 enable include-untagged
 voice-vlan remark-mode mac-address    
 port hybrid pvid vlan 3
 port hybrid untagged vlan 2 to 3
#
interface GigabitEthernet1/0/2
 port link-type hybrid
 voice-vlan 2 enable include-untagged
 voice-vlan remark-mode mac-address    
 port hybrid untagged vlan 2
#
return

3.2 配置基于VLAN的Voice VLAN示例（IP Phone上送帶Tag語(yǔ)音報(bào)文）

組網(wǎng)需求

如圖 5 所示，Switch下行連接數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，Switch使用VLAN2傳輸語(yǔ)音報(bào)文，使用VLAN3傳輸數(shù)據(jù)報(bào)文。IP Phone A和PC A串行接入Switch，IP Phone B單獨(dú)接入Switch，IP Phone支持通過(guò)LLDP協(xié)議獲取Voice VLAN信息，發(fā)送的是帶Tag語(yǔ)音報(bào)文。用戶對(duì)語(yǔ)音通話質(zhì)量較敏感，需要提高語(yǔ)音數(shù)據(jù)流的傳輸優(yōu)先級(jí)，以保證用戶的通話質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)管理員同時(shí)管理大量的IP Phone，希望能使用盡可能簡(jiǎn)單的配置來(lái)完成以上需求。

圖 5 配置基于VLAN提升優(yōu)先級(jí)的Voice VLAN組網(wǎng)

配置思路

采用如下的思路配置：

在Switch上創(chuàng)建VLAN，并配置各接口加入VLAN，實(shí)現(xiàn)二層互通。

使能LLDP，實(shí)現(xiàn)IP Phone能通過(guò)LLDP協(xié)議獲取到Voice VLAN信息。

配置VLAN 2為Voice VLAN，允許語(yǔ)音報(bào)文通過(guò)；并使用基于VLAN的Voice VLAN(此為缺省情況)，不用配置繁瑣的OUI，簡(jiǎn)化配置。

操作步驟

【1】配置Switch的VLAN和接口

# 創(chuàng)建VLAN

 system-view
[HUAWEI] sysname Switch
[Switch] vlan batch 2 3

# 配置接口GE1/0/1允許通過(guò)的VLAN。

[Switch] interface gigabitethernet 1/0/1
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port link-type hybrid
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port hybrid pvid vlan 3
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port hybrid untagged vlan 3
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port hybrid tagged vlan 2
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] quit
[Switch] interface gigabitethernet 1/0/2
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] port link-type hybrid
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] port hybrid tagged vlan 2
[Switch-GigabitEthernet1/0/2] quit

【2】使能LLDP

[Switch] lldp enable

【3】配置接口Voice VLAN功能，GE1/0/2的配置與GE1/0/1類似，不再贅述。

[Switch] interface gigabitethernet 1/0/1
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] voice-vlan 2 enable
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] voice-vlan remark-mode vlan
[Switch-GigabitEthernet1/0/1] quit

【4】檢查配置結(jié)果

執(zhí)行命令display voice-vlan 2 status，查看Voice VLAN的配置是否正確。

[Switch] display voice-vlan 2 status
Voice VLAN Configurations: 
-----------------------------------------------------------
Voice VLAN ID            : 2
Voice VLAN status        : Enable
Voice VLAN 8021p remark  : 6
Voice VLAN dscp remark   : 46
-----------------------------------------------------------
Port Information: 
-------------------------------------------------------------------------------
Port                       Add-Mode  Security-Mode  Legacy  PribyVLAN  Untag
-------------------------------------------------------------------------------
GigabitEthernet1/0/2       Manual    Normal         Disable Enable     Disable
GigabitEthernet1/0/1       Manual    Normal         Disable Enable     Disable

配置文件

Switch的配置文件。

#
sysname Switch
#
vlan batch 2 to 3
#
lldp enable
#
interface GigabitEthernet1/0/1
 port link-type hybrid
 voice-vlan 2 enable
 port hybrid pvid vlan 3
 port hybrid tagged vlan 2
 port hybrid untagged vlan 3
#
interface GigabitEthernet1/0/2
 port link-type hybrid
 voice-vlan 2 enable
 port hybrid tagged vlan 2
#
return

審核編輯：劉清