Voice（语音）VLAN详解

Voice vlan

Voice VLAN是为用户的语音流专门划分的VLAN。

网络中经常有数据、语音、视频等多种流量同时传输。因为丢包和时延对通话质量的影响很大，用户对语音的质量比数据或者视频的质量更为敏感，因此在带宽有限的情况下就需要优先保证通话质量。

通过配置Voice VLAN，交换机可识别语音流，将语音流加入到Voice VLAN中传输，并对其进行有针对性的QoS保障，当网络发生拥塞时可以优先保证语音流的传输。

两种常见组网方案

一般来说，IP电话分为两大类：

发送带Tag语音报文的IP电话（如Cisco 7960），发送untagged语音报文的IP电话（如华为MC850）。

若要提高语音数据流的传输优先级，首先要能识别出语音数据流。识别出语音数据流后，再对语音数据流提升优先级后传输。

Voice VLAN可以通过以下两种方式来实现对语音数据流的识别：

1、通过收到报文的源MAC地址，即基于MAC地址的方式

设备可以根据进入接口的数据报文中的源MAC地址字段来判断该数据流是否为语音数据流。源MAC地址匹配系统设置的语音设备的组织唯一标识符OUI（Organizationally Unique Identifier）的报文被认为是语音数据流。用户需要预先设置OUI，适用于IP电话上送untagged语音报文的场景。

2、通过报文携带的VLAN Tag，即基于VLAN的方式

若有大量IP电话接入交换机，配置IP电话的OUI就可能会非常繁琐。可在交换机上配置基于VLAN来提升语音报文的优先级，此时设备会根据进入接口的报文的VLAN ID来判断该数据报文是否为语音报文。当VLAN ID匹配系统配置的Voice VLAN后，则认为是语音数据流。

这种方式实现的前提是IP电话支持获取交换机上配置的Voice VLAN信息的功能，在大量IP电话接入的情况下，可以简化配置。

以上方案是从方便配置的角度给出的。实际上，不管IP电话上送的语音报文是否带VLAN Tag，基于MAC地址和基于VLAN的Voice VLAN都可以实现。

主要区别在于：

当IP电话上送的是untagged语音报文时，必须配置OUI，才能把语音报文和数据报文区分开来；如果IP电话上送的是带Tag语音报文，则可配置基于VLAN的Voice VLAN，这样在大量IP电话接入的情况下，就不用配置繁琐的OUI，简化配置。

1、基于MAC地址的Voice VLAN

OUI

OUI指的是MAC地址的前24位（二进制），可以用来表示一个MAC地址段，是IEEE为不同设备供应商分配的一个全球唯一的标识符，各设备厂商再从这个地址段中分配24位，从而形成48位的MAC地址。

所以根据OUI识别IP电话机的原理就是根据IP电话厂商申请的MAC地址段来识别哪些报文是电话机发送的，以此来判断哪些报文属于语音报文。

Voice VLAN中的OUI有别于上述的通常意义的OUI，这个OUI是由用户来配置的，而且可以使用掩码，即不需要一定是24位掩码的，掩码长度用户可以自己指定。OUI的值为voice-vlan mac-address命令中的mac-address和mask参数相与的结果。

实现原理

如下图1所示，交换机接收到PC和IP Phone发出的untagged报文后会做如下处理：如果源MAC匹配交换机上配置的OUI（源MAC地址与配置的OUI掩码进行与运算后等于OUI视为匹配），则为该报文加上Voice VLAN的Tag，并提升报文优先级；如果不匹配，就会为其加上PVID的VLAN Tag，从而保证语音报文的优先发送。

基于MAC地址模式下，接口加入Voice VLAN的方式可分为手动模式和自动模式。

自动模式

自动模式是指当语音设备发出的报文中源MAC地址匹配配置的OUI时，系统会将连接语音设备的接口自动加入到Voice VLAN中。

手动模式

手动模式下，当使能Voice VLAN功能后，必须通过手工将连接语音设备的接口加入到Voice VLAN中，这样才能保证Voice VLAN功能生效。

根据使能了Voice VLAN功能的接口对接收到的数据包的过滤机制可以将Voice VLAN的工作模式分为安全模式和普通模式。

安全模式：

使能了Voice VLAN功能的入接口只允许收到的源地址与OUI匹配的语音报文通过，该Voice VLAN内的非语音报文将被直接丢弃，其他VLAN内的报文正常转发。

只有当通过命令voice-vlan remark-mode mac-address指定语音报文基于MAC地址提升优先级时，安全模式才会生效。

普通模式：

使能了Voice VLAN功能的入接口允许同时传输语音报文和非语音报文，容易受到恶意数据流量的攻击。

不建议将语音和数据业务规划在同一个VLAN里面。如确有此需要，请确认Voice VLAN工作在普通模式。

2、基于VLAN的Voice VLAN

基于VLAN的Voice VLAN实现原理为：

交换机收到PC和IP Phone发来的报文后会判断报文的VLAN ID与接口上配置的Voice VLAN ID是否相同，如果相同则认为此数据流为语音数据流并提升优先级，PC发出的Untagged报文则会被加上PVID的VLAN Tag。

因此基于VLAN的Voice VLAN需要IP Phone可以获取交换机上配置的Voice VLAN信息。

IP Phone获取交换机上Voice VLAN信息的方法有很多种，以下以IP Phone通过LLDP协议获取交换机Voice VLAN信息为例介绍一下实现过程。

如下图2所示，IP电话上线会主动发送LLDP报文，以获取交换机上配置的Voice VLAN信息；交换机收到IP电话发送的LLDP报文，会在相关字段填充Voice VLAN信息发给IP电话；IP电话收到携带Voice VLAN信息的LLDP报文后，再次发送语音报文时就会带Tag发送；

交换机收到带Tag的语音报文，如果Tag和交换机上配置的Voice VLAN匹配，则为其提升优先级后转发。交换机收到untagged报文，仍然会加入到PVID所在的VLAN中。

这样，当发生网络拥塞的时候交换机就能保证语音报文的优先发送。