（机械电子工程专业论文）基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现.pdf

摘要 f 进入新千年后，电子产品开始向数字化、网络化、智能化方向发展， 为了使家用电器能方便地协同工作，实现功能上的飞跃，智能家居开 始出现。与此同时，人们不满足电话机的单一通话功能，使之与计算 机技术集合，形成信息电话乒 论文在研究了与信息电话相关的电信增值业务技术和i p 网络技术 后，提出了基于家居服务器的信息电话系统构架：利用c t i 技术实现 家居服务器和信息电话机的集成，实现了家居服务器与信息电话机的 资源共享，提高了系统总体性能且降低了实现成本；同时实现了通过 电话对外报警和通过电话对其它信息家电进行遥控。 论文在研究了i p 电话的相关技术后，还提出了基于微服务器的i p 电话系统构架，解决了家居服务器i p 地址动态分配而i p 电话号码固定 不变之间的矛盾。 最后，论文对基于家居服务器的信息电话系统进行了实现，并指出 了进一步研究的方向。 关键词：信息电话、家居服务器i p 网络技术、c t i 技术 t h er e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no fi n f o r m a t i o nt e l e p h o n e b a s e do nr e s i d e n t i a is e r v e r a b s t r a c t w h e ni tc o m e si n t ot h e2 1 s t c e n t u r y , h o m ea p p l i a n c e sb e g i n t o d i g i t i z e ，n e t w o r k i z ea n d i n t e l l i g e n t i z e t om a k ea l l t h eh o m ea p p l i a n c e st oc o o p e r a t ew i t he a c ho t h e ra n di m p r o v et h e s e r v i c e s ，h o m e n e t w o r k i n ga p p e a r s a tt h es a m et i m e ，p e o p l ec a nn o tg e ts a t i s f i e dw i t ht h eo n l yt a l k f u n c t i o no fp r e s e n tt e l e p h o n e ，s oi n f o r m a t i o nt e l e p h o n ec o m e si n t o b e i n gi n t e g r a t e d w i t ht h e t e l e p h o n et e c h n o l o g i e sa n dc o m p u t e rt e c h n o l o g i e s a f t e rt h ea n a l y s i so f v a l u e a d d e ds e r v i c e so f t e l e c o ma n di pn e t w o r k ，a ni n f o r m a t i o nt e l e p h o n e s y s t e ms t r u c t u r ei sp u tf o r w a r db a s e do nt h eh o m er e s i d e n t i a ls e r v e r i nt h i ss y s t e m ，t h er e s i d e n t i a l s e r v e ra n di n f o r m a t i o nt e l e p h o n ea r ei n t e g r a t e dv i ac t i i nt h i sw a y , t h es e r v e ra n dt e l e p h o n ec a n s h a r et h e i rr e s o u r c e s ，i m p r o v et h e i rp e r f o r m a n c ea n dr e d u c et h e i rc o s t a tt h es a l n et i m e ，w i t ht h e i n f o r m a t i o nt e l e p h o n e ，t os e n daa l e r tc a l la n dc o n t r o lt h eo t h e rh o m ea p p l i a n c e sf r o mf a ra w a yi s r e a l i z e d a ni pt e l e p h o n es t r u c t u r ei sd i s c u s s e da f t e rt h es t u d yo fi pt e l e p h o n et e | 【t h n o l o g i e s w i t ht h i s s t r u c t u r e ，t h ep r o b l e mb e t w e e nt h ed y n a m i ca l l o c a t e d i po fr e s i d e n t i a ls e r v e ra n dt h ef i x e di p t e l e p h o n en u m b e r i ss o l v e d a tt h ee n do ft h i sp a p e r , h o wt or e a l i z et h ei n f o r m a t i o nt e l e p h o n eb a s e do nr e s i d e n t i a ls e r v e ri s d i s c u s s e da n dw h a te l s en e e dt ob es t u d i e di sp o i n t e do u t k e y w o r d s ：i n f o r m a t i o nt e l e p h o n e r e s i d e n t i a ls e r v e ri pn e t w o r k t e c h n o l o g i e s c t i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盒星工些盔堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 弓孕 签字日期：知吗年f 月s 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒壁王、业盔堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盒壁工业盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：弓手 签字日期：, o 。j 年多月宫日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师勰抓别 签字日期：0 3 钦且2 6 日 电话 邮编 致谢 首先我衷心的感谢我的导师张利副教授、王玉金教授。本论文的研 究是在张老师和王教授的悉心指导和关怀下完成的。三年硕士研究生 学习期间，张老师对我思想上、学习工作上的循循善诱和谆谆教诲，以 及在生活上无微不至的关怀和照顾，使我终生受益。张老师严谨的治学 态度、渊博的知识以及不断进取地精神让我深深敬佩。感谢王玉金导 师对我的研究生学习期间的指导和帮助，王教授不仅教给了我科研的 方法，还使我懂得了许多做人的道理。 特别感谢韩江洪研究员、张建军副教授和吴宗彦教授，他们对我 的教诲将使我终身受益。他们在论文的完成过程中提供了许多非常有 建设性的指导和建议，在此谨表示我诚挚的谢意。 同时还要感谢陈志雄、魏振春、黄丽、吴瑜、王跃飞、高志斌、潘 承锦等同学，在课题研究阶段，本人与他们进行过多次富有成效的讨 论，他们给了我非常大的帮助。 感谢合肥工业大学机械与汽车工程学院和计算机学院的全体老师 和研2 0 0 0 届7 班的全体同学，感谢他们几年来对我的关心和帮助。 感谢我的家人和女朋友，是他们给予我的支持和帮助使我顺利完成 了我的学业。 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 第一章信息电话概述及课题背景 1 1 信息电话概述 1 1 1 信息电话的概念 随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，电话已经深深融入人 们的日常生活，同时随着计算机和i n t e r n e t 技术的发展，互联网也开始 进入人们生活并且提供了极其丰富的资源。但是传统的功能单一的电 话机无法访问i n t e r n e t ；而通过计算机上网必备的专业知识和价格不菲 的电脑设备就像一道壁垒阻碍着更多的人去使用i n t e r n e t 网络。在这种 情况下，具备访问i n t e r n e t 网络功能的信息电话应运而生。 然而对于什么是信息电话还没有一个统的标准。从信息电话的实 现技术来看，信息电话实现了电话技术和计算机技术融合，语音通信 和数据通信的融合。 与传统电话相比，信息电话具有以下特点： 信息电话实现了更多的网络功能，可以浏览网页，收发电子邮 件，进行电子商务，不经过市话线路直接拨打i p 电话； 信息电话可以实现更多的电信增值业务，如来电用户资料显示 和固网短信等业务： 信息电话实现了p d a 的一些功能，可以管理名片，管理通话 记录，具有个人记事本功能： 信息电话更智能，使用更方便，可以实现自动拨号，自动答录， 紧急情况自动报警以及提供对其它信息家电的控制通道等。 1 1 2 信息电话的出现 自从18 7 6 年美国波士顿大学贝尔教授发明了电话以来，电话得到 迅速普及。我国固定电话用户数1 9 9 2 年为1 0 0 0 万户，1 9 9 9 年达到1 亿户，目前已经达到2 1 亿多。截至2 0 0 2 年底，电话普及率已达3 3 7 4 ， 其中固定电话普及率达1 7 5 5 。然而随着社会的发展，无论对于普通 用户还是电信运营商，普通电话仅有的传统通话功能已经不能满足需 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 要。 1 】 2 对于普通用户而言，目前手机虽然已经开始普及，但固话仍将凭借 费用低、音质好、使用频率高的优势，成为家庭、办公不可替代的通 讯工具：在电话机已经走过的1 0 0 多年历史中，从最早的磁石电话、 脉冲电话到现在的双音频电话，虽然这期间电话机新增了免提、无绳、 来电显示等特色功能，给人们的使用带来了方便：但尚未出现具有革 命性意义的技术变革，电话机仍局限于传统的通话功能，与日益高端 化的消费需求远不相适应。迅速崛起的互联网，把人们带进了信息时 代，查资料、发邮件、网络游戏、网上教育互联网迅速改变着人 们的生活方式，也改变了传统的商业模式，用e m a i l ，q q 等网络方式 来传递信息，已经成为人们沟通的主要手段之一。然而，上网必备的 专业知识、手机上网的昂贵费用、价格不菲的电脑设备，形成一道难 以逾越的屏障，确实使亿万普通老百姓难以实现上网的梦想。中国有 人口l3 亿，但截至2 0 0 2 年底，上网人数只有5 千多万。人们期待着 智能化、信息化、集成度高的新一代电话固定终端的问世。 对于固定电信业务运营商而言。移动通讯业务的空前发展，给固定 电信业务运营商带来了极大的压力。虽然现在我国的五大电信运营商 已经进行了大规模的重组，但要维持固定电话业务收入，就必须大力 开辟新的业务项目，增加收入来源。如果移动通讯收费能不断降低的 话，这一点就更显得紧迫。因此，中国电信已把发展重点放在一些新 业务和增值业务方面。2 0 0 1 年1 1 月中国电信“家家e ”业务的推出就 是第一步措施。但是传统的电话机无法完成电信“家家e ”这些增值 业务，需要新一代的固定电话终端来实现。 为迎合普通用户和固定电信业务运营商开展增值业务的共同需要， 融合电话机技术和计算机技术的中国第四代电话一一信息电话应运而 生。 随着固定电信业务运营商增值业务的发展，信息电话必将迅速普 及。据权威部门预测，未来三年是信息电话市场启动期，中国内地年 销量将达到3 0 0 万台，以后将以1 0 0 以上的速度递增。从另方面来 看，在我国现有的2 1 亿多的固定电话用户中，如果有l 1 0 的用户换 用新一代智能电话，就有几千万台的终端市场容量，电话终端市场也 将面临新一轮的发展机遇。而最终，信息电话将取代传统的功能单一 的电话机，与电脑、手机一样，成为家庭、办公室的主要通讯和信息 资讯工具，在信息时代发挥重要作用。 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 1 1 3 信息电话的国内发展 2 0 0 1 年5 月，深圳木青科技实业有限公司率先研制出信息电话，名 为上网电话，主要是借助普通电话线路直接上网、使上网变得简易、 方便、经济的互联网终端设备。 2 0 0 1 年7 月，身处i t 业的汉王科 技在经过长期的技术积累后，一脚跨 进通讯领域。推出了集电话、p d a 、 网络、无纸传真等四大功能于一身的 世界第一台智能化、数字化电话机一 一一汉王e 风电脑电话，如图l l 一1 所示。 2 0 0 1 年1 1 月中国电信宣布在全国 推出“家家e ”固话短消息业务。“家家 e ”固话短消息业务是利用现有的固定 电话网，向固定电话用户提供多种信 图1 1 1e 风电脑电话 息服务。普通固定电话用户只需到中国电信集团公司下属的各个营业 窗口申请此业务，并购买专用的信息电话，即可获得信息、娱乐、商 务以及电信服务等多种信息服务。此后，信息电话更是随着固话短信 业务的开通而迅速发展。 2 0 0 2 年4 月，完全能满足“家家e ”业务需求、具备手写短消息、 名片管理、智能提醒、数码录音、特色振铃等功能的汉王e 风智能信 息电话的面市。 2 0 0 2 年4 月份汉王e 风在郑州面市后反响热烈，许多集团采购业务 正在洽谈中，一些渴望实现办公信息化的政府机关，也在集体订购。 此外，中国网通已经和汉王签定了l o 万台的定单。 目前，已有十几家生产厂商在生产信息电话，主要有步步高、泰丰 和上海贝尔等三家，其中上海贝尔信息电话的市场占有率超过3 0 。 中国电信为规范固定短消息系统，专门成立了工作组，召集了一批 国内网络设备制造商和终端设备制造商，制订了一系列的规范，为保 证业务的开通打下了坚实的基础。随着电信各种新业务的发展，信息 电话必将相应地得到迅速普及和发展。 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 1 1 4 信息电话的国外发展 国外信息电话技术主要是c t 技术( c o m p u t e rt e l e p h o n e ) ，也就是 计算机电话技术。 计算机电话已经有十几年的发展历史，但是直到最近几年才开始变 得引人注目，并且正在趋于成熟，这是由它的3 个发展里程碑所标志 的：协同工作性，多功能性，可用性。 3 其中最关键的是协同工作性。协同工作性是通过标准的c t 即插即 用协议实现的，有两层含义：首先，用户可以用从任意生产商那儿买 来的c t 硬件和软件产品以任意方式装配和升级自己的c t 系统；其次， 无论使用什么组合的产品，移动计算机设备的用户将他们的所有设备 以及软件从一个工作地点带到另外一个工作地点的过程中，依然可以 充分享用到各个地方的电话服务功能。 为了形成电话协同工作的标准，必须实现以下几个目标： 和现有产品的兼容性； 插拔式集成，盒外互操作性： 操作的确定性和稳固性； 与平台的无关性； 支持任意的系统配置。 为了实现协同工作的目标，各个主要的电话和计算机厂商都投入了 大量的研究资金：苹果公司以及合作者在电话管理领域作了大量的研 究，i b m 公司在呼叫路由领域作了大量的研究，e c m a 公司在c s t a 领域作了大量的研究，a t & t 公司、n o v e l l 公司及其合资者在t a p i 领 域作了大量的研究，v e r s i t 公司及其合作者在c t i 完全解决方案方面 作了大量的研究，e c t f 在e c t f 体系方面作了大量的研究。 在国内信息电话迅速发展的同时，日本、韩国等世界其他国家的智 能化电话机也已经相继问世，日本电信5 月2 1 日宣布，该公司将从7 月l 3 日开始提供使用固定电话机的因特网接入服务，“j - w e b b y o d n ”。 而韩国的有关部门已经为世界杯安装了大量的具备上网功能的电话 机。德国的一家i t 公司总裁已经明确表示，要做汉王e 风电话在欧洲 的总代理，英特尔公司的两位全球副总裁在观看了e 风产品演示之后 也认为：智能电话的问世意味着传统电话机将走向消亡。 4 基于家居服务器的信息电话系统的研究与宴现 1 2 论文研究背景与论文结构 1 2 1 对信息电话研究的必要性 1 9 9 9 年1 2 月10 日，在中国信息产业商会举办的9 9 中国数字化3 c 产业发展战略研讨会上，会长、信息产业部电子信息产品管理司司长张 琪女士提出了“营造数字化中国”的口号。进入新千年后，电子产品 的发展开始从传统的模拟技术转向数字化，并向网络化、智能化方向 过渡，信息家电，智能家居开始出现。在这种信息家电快速发展的情 况下研究信息电话具有重要意义。 首先，现有信息电话系统或者采用p s t n 接口( 电话线) 作为数据 通道，或者采用i n t e r n e t 接口作为数据通道。由于i n t e r n e t 的普及需要 一个过程，单独采用宽带i n t e r n e t 接口在没有宽带网络接口的地方明显 不合适；而单独采用p s t n 网络连接的信息电话网络功能速度慢，使 用成本高，而且在使用网络时影响电话的呼入。所以，单独采用p s t n 或单独采用i n t e r n e t 接口都不理想。 其次，现有信息电话系统各种功能的显示操作都是直接在电话机上 完成的，没有象彩电空调之类的遥控器，不便于在家庭内移动时的操 作。虽然发送固网短信成本更低，但是在目前已经开通固网短信业务 的地区，固网短信的发送量远远低于移动短信的发送量，因为没有人 愿意抱着电话机拖着长长的电话线来发短信。所以，没有可移动的操 作板极大地限制了用户的使用热情。 最后，信息电话机取代传统电话机是大势所造。随着信息家居的发 展，家庭内的各种信息家电开始网络化，组成家庭内部网络，实现各 种资源共享，完成家居生活的各种活动。其中电话作为家庭内外联系 的重要手段之一，研究实现通过电话对家庭中各种设备进行远程控制， 以及在紧急情况发生时通过电话报警将成为信息家居发展的当务之 急。 所以在研究智能家居和家居服务器的过程中我们通过对其中的家 居服务器的功能进行延伸，提出了基于家居服器的信息电话系统。 在该系统中，利用c t i 技术实现了家居服务器和信息电话机的集成， 信息电话可以同时通过p s t n 接口和宽带接口对外通讯，利用信息家 电通用的操作板对信息电话进行操作控制，降低了其中信息电话机的 成本，增强了信息电话的功能。实现了低成本且快速的网络功能，解 决了信息电话的可移动操作问题，同时实现了通过信息电话报警和通 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 过信息电话对其它信息家电的控制。 1 2 2 论文研究的项目背景 本论文是在国家科技十五攻关计划项目信息家电嵌入式系统及组 网技术的研究开发，编号2 0 0 l b a l 0 4 c ：安徽省十五科技攻关计划项 目智能家居环境下的家庭信息中心研制开发，编号0 1 1 1 2 0 1 2 ；安徽 省技术创新项目信息家居构架研究与家居服务器研制和安徽省自 然科学基金资助项目基于智能代理的集中分布式网络集成等几项 课题的基础上，对其中家居服务器功能进行延伸而得到的。 研究智能家居主要是为了解决家庭中的各种信息家电和单个家庭 的“信息孤岛”问题。通过引入家庭内网，对融合了计算机技术和通 讯技术的信息家电进行联网，实现信息和资源的共享；同时通过宽带 接口与小区中的其它家庭进行联网并实现资源共享，彻底解决“信息 孤岛”问题，实现智能化的家居生活。 智能家居中的家居服务器是融合了多种计算机技术的家电设备，是 智能家居的控制中心，带有一个可控制多种信息家电的通用操作板。 首先，各种信息家电通过通讯端口与家居服务器组网通讯，向家居服 务器报告自身的工作状态和接受家居服务器的控制，家居服务器通过 通用的操作板完成信息显示和控制命令的接收。这样其它信息家电不 用自带操作和显示接口，降低了这些信息家电的制造成本。其次，家 居服务器相当于各种信息家电的高端，在对其它信息家电进行控制的 同时对它们的工作状态进行诊断，同时对它们的升级进行管理。最后， 家居服务器相当于一个家庭网关，它是一个提供家庭内部网络和外部 网络的连接设备，向家庭内部信息家电提供实时、双向的宽带接入， 为外部网络提供对家庭内部的控制；同时还提供防火墙能力，阻止外 界对家庭内部设备的非法访问和攻击。 在智能家居环境中，信息电话是不可缺少的一部分。首先，家政安 防予系统在紧急情况发生时，需要通过信息电话向外发送紧急情况报 警；其次，智能家居中的各种信息家电需要通过信息电话系统接收远 程控制命令；最后，还可以通过信息电话系统录制家庭中的背景音， 作为家庭安防的一种手段。 而信息电话也需要家居服务器的支持才能更好的工作。首先，信息 电话系统可以利用家居服务器的通用操作板完成显示和控制，降低信 息电话的制造成本：其次，信息电话可以利甩家居服务器的巨大的存 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 储空间和强大的计算能力，对信息电话的各种数据进行存储和管理； 最后，信息电话可以充分利用家居服务器的宽带接口实现i n t e r n e t 的各 种服务，达到低成本且快速的i n t e r n e t 网络服务。 信息电话作为电话在智能化的家居生活中也有着重要作用，可以不 经过市话线路直接拨打i p 电话，降低通话成本；可以对电话的使用情 况进行记录，管通话录音数据；可以进行来电用户资料的显示和来电 的自动答录。 由此，论文对智能家居环境中的家居服务器的功能进行了延伸，在 对信息电话相关技术进行研究的基础上，提出了基于家居服务器的信 息电话系统构架，并且对该构架进行了实现。 1 2 3 论文结构 本文共分六章内容，如下： 第一章为信息电话概述与课题背景，主要介绍了信息电话的特点， 论述了国内外相关技术的发展状况，解释了对信息家电研究的必要性， 同时介绍了课题背景。 第二章探讨与信息电话相关的各种电信增值业务技术。主要内容包 括各种增值业务实现的基础技术，如普通电话信令和常用拨号方式， 以及主叫识别技术、固网短信等业务的技术实现原理。 第三章研究了与信息电话相关的i p 网络技术，主要有i p 电话技术 和网络传真技术。分析比较了i p 电话的几种实现方式，i p 电话标准以 及i p 电话的关键技术，并重点分析了语音编码及压缩技术，实时协议 等技术，探讨了网络传真的几种实现方案以及网络传真机技术。 第四章提出基于家居服务器的信息电话系统的方案。在介绍已有信 息家居环境和家居服务器的基础上，提出了基于家居服务器的信息电 话方案，并对其与现有信息电话系统作了详细比较。 第五章介绍基于家居服务器的信息电话系统的具体实现，包括信息 电话功能划分，电话机的构成及开发实现，家居服务器中电话子系统 软件模块构成以及部分模块的实现。 第六章总结论文全文的工作，提出了进一步研究的方向。 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 第二章与信息电话相关的电信增值业务技术 与传统电话相比，信息电话实现了更多的电信增值业务，不过这些 业务首先需要得到与电话机相连的程控交换机的支持。这一章首先介 绍电话机与程控交换机间的信令，接着介绍了两种常用的拨号方式， 最后介绍信息电话通常具备的几种增值业务如主叫识别和固网短信的 技术实现原理。 2 1 普通电话信令 2 1 1 信令定义 信令系统必须定义一组信令或一个信令集合，该集合应包括指导通 信设备接续话路和维持其自身及整个网络正常运行所需的所有命令。 电信网中的信令可以分为终端信令和局间信令，前者用于通信终端和 电话交换机之间，而后者主要用于交换机与交换机之间或交换机与中 继传输系统之间。信息电话主要涉及的是终端信令，下面介绍一下终 端信令。 5 终端信令一般设计得比较简单，通常只具有最基本的呼叫建立和释 放功能。终端信令集合通常包括以下一些信令： 请求使通信终端由空闲转变为工作状态 地址传递被叫终端的标志 释放通信终端由工作状态变为空闲状态 来电提示提示外来呼叫的到达 应答对“来话提示”信令的响应 进程提示终端与交换系统之间的“握手”过程 终端信令的定义与终端的种类和特性有关。目前除普通电话机的终 端信令有较统一的规定外，各种新业务终端，如数据终端，图象终端 等的信令一般由生产厂商自行设计，尚缺乏统一标准。 2 1 2 用户信令 用户信令是目前各种终端信令最为简单的一种。用户信令包括用户 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 状态信号、用户拨号所产生的数字信号以及交换机向话机发送的各种 信号音。各种信号音的含义及结构如表2 1 1 所示。 6 表2 1 1信号音表 信号音频率信号音名称含义结构 通知主叫用户可以开 拨号音连续信号音 始拨号 对用户起提示作用的 拨号音( 例如提醒 冈竺 特种拨号音 用户撤销原来登记的 转移呼叫) 忙音表示被叫用户忙 网! 翌阿 4 5 0 h z 拥塞音表示机键拥塞 冈! ：阳 表示被叫用户处在振 阳：! 厂 回铃音 铃状态 空号音表示所拨号码为空号 门同：网! 网! ：- 用于“呼叫等待”服 呼入等待音务，表示有第三者等 冈坐! 冈 待呼入 提醒用户音用于三方通话的接续 14 0 0 h z ( 三方通话状态( 仅指用户) ，表 阳! 塑! 厂 尘。 提示音)示接续中存在第三者 2 5 h z振铃促请用户应答 阳! ! 厂 9 5 0 h z健挂音用于催请用户挂机连续式，采用五级响度逐渐上升 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 2 1 3 拨号方式 对于话机拨号，有脉冲拨号和双音多频信号两种方式。 脉冲拨号是每个十进制数字“n ”用n 个直流间断脉冲表示，直流 脉冲即用户线直流回路断开时间间断( 断) ，般约为6 6 m s ；而两个脉 冲之间的间隔( 脉冲间隔) 又是用户直流回路连通( 续) 的时间，约 为3 3 m s 。它有脉冲速度、 脉冲断续比和脉冲串间 断3 个参数。脉冲速度就 是拨号盘每秒钟发出的 脉冲个数。脉冲串间隔指 的是两串脉冲( 两位号 码) 之间的间隔，所以又 叫位间隔。发送一个1 0 位长的号码需要约为7 s 。 如图2 1 1 所示。 。2 ，i 2 5 0 m s i 。3 。 图2 一l 一1 脉冲拨号 为了缩短拨号时间，目前普遍采用的是双音多频( d t m f 一一d u a i t o n em u i t i f r e q u e n c y ) 信号方式。在这种系统中，号码的每个数字用 一对音频表示。话机中共有8 个单音频，分为两组，每个数字由两组 中各抽取一个频率组合而成，通过按键号码盘选择，如图2 1 2 所 m ”z 口口口 7 7 0 h 2 口口口 m m 口口口 “口口口 鲁用 图2 一l 一2 双音多频拨号 示，( a ) 图表示各个数字的频率，( b ) 图表示号码4 的频率组合。这种 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 系统每个数字的传输时间可在4 0 m s 以下，加上4 0 m s 的数字传输间隔 双音多频拨号每秒可以发送12 个数字。 2 2 主叫识别技术 随着电信技术的飞速发展和人类交往的日益增多，人们对电话业务 种类和服务质量提出了越来越高的要求。电话用户希望在接电话时事 先知道电话是谁打来的。为顺应和满足人们的这一要求，种叫作电 话主叫识别信息传输与显示( c a i li n g ld e n t i t yd e i iv er ，c i o ) 的业 务应运而生。 信息电话具有的特色振铃，通话记录功能，来电屏蔽等功能都是以 主叫识别技术为基础，只有得到了来电号码才可以实现这些功能。下 面将介绍主叫识别技术。 2 2 1 主叫识别的产生与发展 c ld 业务是在电话网上为用户提供的一种新的服务项目，就是将一 次呼叫过程中主叫方的电话号码通过交换、传输网络的支持，传送到 被叫方的电话机上，被叫用户可根据主叫号码自由选择是接听还是拒 绝本次呼叫。当然，主叫用户也可以根据自己的意愿在一定权限内控 制是否向被叫传送自己的号码。 美国贝尔通信研究室首先将话音频带数据通信的调制解调方式用 来实现c ld 业务，并在19 9 0 年提出了相关技术建议( t c r t s 0 0 0 0 0 3 1 ， is s u e 3 ，j a n u a r y ，19 9 0 ) ，该建议又经过多次修订，形成了g r3 0c o r e is s u l ，d e c e m b e r ，19 9 4 建议，也被称为b e | i 2 0 2 建议，数据传送采 用了频移键控( f s k ) 方式，通常称为f s k 方式。在该建议的基础上， 英国电讯( b t ) 制定了个称为s ln 2 2 7 ，s ln 2 4 2 的技术规范，该规范 与b e | | 2 0 2 建议基本一致。美国于19 8 7 年在世界上首先开办c id 业务， 名为“c a i i erid ”。该业务成功运用于远程购物公司和快捷问讯服务 等多个领域。最具代表性的有远程购物公司o v c 和特快专递公司 f e d e x 。英国于19 9 4 年在全国开办该业务，名为“c a li erd is p la y ”， 还声明其目的在于“实现主叫被叫双方对等”。 7 8 9 与此同时，以瑞典为代表的研究机构，为能在自己生产的交换机上 方便地实现主叫号码传送( c a i | in gn u m b e rd e | iv er y ) 业务，将电话 终端与交换机之间的双音多频( d t m f ) 拨号方式引入，作为一种解决 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 办法通常称为d t m f 方式经过几年的研究和发展，许多国家认为f s k 方式有较好的发展前景，纷纷以此为基础来制定本国的标准，到目前 为止，采用f s k 方式的国家和地区有：美国、加拿大、新加坡、比利 时、英国、日本、西班牙、香港等。 c 10 业务的开展给人们带来了欣喜，但是c i d 业务有可能侵犯个人 隐私权，而且确实存在不正当利用收集到的主叫个人信息的可能性。 为此，日本邮政省的“电话号码信息研究会”于19 9 6 年1 0 月提出了 有关主叫用户信息通知业务的使用中保护主叫用户个人信息的准 则。后来经过进一步的研究，在该项业务实施时，对主叫号码的传送 通过一系列控制方式，使其可按照主叫用户的意愿可以传送给被叫， 也可以不传送给被叫，这样同时考虑到主、被叫的权益和愿望。 在国内，广东省和其他一些沿海经济发达省市于19 9 8 年初先后开 通了有线电话的c id 业务，因各种交换机c ld 业务的传递制式和格式 不同，各电话生产企业开发生产的c jd 电话机和c i d 接收盒产品只能 适用于某些交换机用户，即使所谓的“f s k 和d t m f 兼容”的产品也未 必适用于所有型号的交换机。19 9 8 年原邮电部5 7 号文件，发布了编号 为y d n 0 6 9 19 9 7 的通信行业标准电话主叫识别信息传送及显示功能 的技术要求和测试方法，该标准19 9 8 年4 月1 日开始实施，明确了 我国的c l d 传送制式为f s k ，对具体的传送格式也作了详细的规定。 由于c id 业务的确给人们带来了方便以及极其明显的经济效益，所 以c ld 业务正被越来越多的国家和地区接受，其应用范围也将得到进 一步的扩大，目前国内绝大多数交换机都提供c id 业务。 2 2 2 主叫识别的传输 实现主叫识别的基本方法是：发端交换机将主叫号码等信息通过局 间信令系统( 如7 号信令系统) 传送给终端交换机，其传输过程如图2 2 1 所示。【1 0 】 图2 2 1 主叫识别信息传输过程 终端交换机将主叫识别信息送给被叫用户的方式有f s k 方式和 d t m f 方式。f s k 方式是标准的主叫识别信息传送方式，所谓的d t m f 方式是非标准的。这两种传送方式的示意图如图2 2 2 ( a ) 、( b ) 所 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 不。 曩l 一次栩褥芦寓 彗j ：次攮铃芦裔 - - l “l l u _ i - l “i 山h i _ l 乩u o u 1 n l 阳i i l l l m l l l l i li 砌1 1 1 1 1 1 1 1 1 m m l l l 唯叫摹囊 ( a ) f s k 方式 曩- 诱曩锶爵，舅：次曩铃ii l i 汕曲u l i l 址l h l 。“u m 。山“ 1 l l n ii i i i , , i m u n l l ! i i r 。r 。丽们i 玎1 ”h f ”邪两唧i 澍奎到芦警 ( b ) d t m f 方式 图2 2 2 主叫识别信恳传送方式 终端交换机将主叫识别信息传送给被叫用户设备，通常是在被叫用 户挂机或通话两种状态下进行的。当被叫用户挂机时，终端交换机将 主叫识别信息在第一次和第二次振铃间隔期间送给被叫用户。 当主叫用户呼叫被叫用户时，在被叫用户尚未摘机通话之前，被叫 用户的主叫信息显示设备就已经将主叫用户的电话号码、日期、时间 等信息存储并显示出来，供被叫用户参考。 当被叫用户处于通话状态时，又有第三方呼叫，这时在被叫方的信 息显示设备上仍然可显示出第三方的主叫识别信息。( 但是，这种状态 下的c i d 业务必须是被叫用户已经申请并享有“呼叫等待”业务功能。) 接收主叫的要求：用户作为被叫，在接收来话时可以要求提供c i d 业务，也可以不要求提供此业务。不申请提供此业务的用户收不到主 叫识别信息。 发送主叫的要求：用户可以申请向被叫用户终端设备显示主叫号 码、允许单次呼叫不显示；用户可以申请不向被叫用户终端设备发送 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 主叫信息、允许单次呼叫显示；用户可以申请所有拨号均不向被叫发 送主叫信息的业务：拨打1 1 0 、1 1 9 等特服号码均应发送主叫信息。 主叫显示内容：至少包括主叫号码( 包括长途区号) 、日期( x x 月 x x 日) 、时间( x x 时x x 分) 。随着服务的扩展，发送的内容可以逐步 增加。其中主叫号码由发端交换机发送，日期和时间是由终端交换机 发送。所以在收不到主叫信息时要先考虑到是否对方交换机未发送主 叫号码。 2 2 3 主叫识别的传输协议 主叫识别信息数据的传送时序：先送铃流( 第一次振铃) ，振铃结 束0 5 1 5 秒之后开始传送主叫数据，传送数据的时间应不大于2 9 秒。 主叫数据传送结束2 0 0 毫秒后再送第二次振铃铃流。 在主叫数据传送过程中，如果用户摘机，则传送停止且呼叫处理正 常进行。 主叫识别信息数据的格式：分为两种，单数据消息格式( s d m f ) 和复 合数据消息格式( m d m f ) ；前者的结构简单，可容纳的信息内容较少， 如主叫号码，日期时间等；后者的结构较复杂，可容纳信息长度较长， 除前者的内容外还可传送主叫用户的姓名。 单数据消息格式：由消息头和消息体组成。 1 、消息头由消息类型和消息长度组成。它们均为8 b i t s 的字。消 息类型的值用来识别消息的特征。消息长度指明后面所跟的消息字的 长度。 2 、消息体包括交换机传送给终端用户的信息，可以容纳1 2 5 5 个 8 比特的消息字。每个字用8 比特带校验位的7 位编码字符集表示。 复合数据消息格式：也由消息头和消息体组成。不同的是，复合数 据的消息体由一个或多个小的消息( 称为参数消息) 组成。参数消息 同样具有参数头和参数体。参数头包括参数类型和参数长度，它们均 为8 比特字。参数类型值用来识别后续参数字。参数长度指明参数体 中参数字的数目。复合数据消息格式允许不同特征产生的不同消息在 同一个帧中传递。 数据的定义： l 、消息类型字 消息类型字的值( 16 进制数表示) 从0 0 f f 可以定义2 5 6 种不同特 征的消息。其中值0 0 0 0 0 1 0 0 在单数据格式里表示主叫号码传送信息， 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 10 0 0 0 0 0 0 在复合数据格式里表示呼叫建立。 2 、消息长度字 表示消息体中的消息字的数目。16 进制数，0 0 f f 。 3 、参数类型字 1 6 进制数，0 0 f f ，可表示2 5 6 种不同特征的参数。 4 、参数长度字 表示参数体中参数字的数目。1 6 进制数，0 0 f f 。 5 、消息字和参数字 单数据格式按照消息类型( 如：0 4 h ) 、消息长度、消息字、月、 日、时、分、主叫号码( 或o 或p )顺序排列组成。 复合数据格式按照消息类型( 如：8 0 h ) 、消息长度、参数消息( 日 期，时间) 、参数消息( 主叫号码，或o 或p ) 、参数消息( 主叫姓名， 或o 或p ) 的顺序排列组成。 所有的消息字和参数字都有奇偶校验位( 即比特位7 ) ，采用奇校验 方式。 差错校验：消息后附有校验字供发送器和接收器校验消息的正确 性。消息字算法是将消息数据按2 5 6 的模求和取补来得到校验字。 2 3 固网短信 2 3 1 固网短信业务简介 固网短信业务是基于固定电话网，利用c t i 技术，在电话响铃音之 间的间隙把短消息传送出去，用户通过中文短消息电话机享受到中文 短消息服务的业务。使用电话的中文短消息业务的用户不仅可以实现 短消息的收发，而且还可以获得收发电子邮件、新闻点播、天气预报 定制、电话计费信息查询、广告、股市行情查询、通知等短消息服务。 固网短信的开展，使得传统的固定电话网不再是单一的语音通道，同 时也是文字消息的传播渠道。因该业务是基于完全开放的体系结构的 平台，所以不但可以与语音、传真、人工座席等服务系统实现无缝地 结合，还可以充分利用i n t e r n o t 上的信息资源和服务资源。 固网短信业务的关键就是内容服务，固定短信息平台需要通过网关 接到国内各大ic p 上，使得用户既可以通过网站向固定终端发送消息， 也可以由固定电话终端向固定电话发送短消息，甚至可以通过一些个 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 性化的服务，使得用户可以享受到更多的增值短信服务( 如同收费电 子信箱) 。 固定短信平台通过网关可以接到移动运营商的短信平台，实现与移 动用户互发短信息。固网短信业务实现了因特网、固定电话网、移动 电话网之间的信息传递，使得电话机成为一种全新的信息媒体。 2 3 2 固网短信的业务功能 固网短信业务的业务种类非常丰富，能够为广大的固定电话用户提 供短消息、实现电子商务和获取信息咨询等项服务，使用户获得新的 利益。固网短信业务的功能有： 1 1 终端互发短消息功能有固定信息终端用户之间短消息的收发( 包括 本地用户间和长途用户间) 、固定信息终端用户和移动用户之间短消 息的收发以及固定信息终端用户同i n t er n e t 用户之间短消息的收 发： 固定q q 固定q q 业务是利用固网信息服务系统短信息平台与q q 系 统互联，是固定电话用户和0 0 用户进行短讯通信的一种服务。该业 务的用户不需上网即可与互联网上的0 0 用户自由沟通，费用低，速 度快，非常方便： 收发电子邮件该业务无需配备计算机，也不需要连接i n t ern e t ， 不需要专业知识即可实现固定信息终端用户之间、l n t e r n t 用户和 固定信息终端用户之间的电子邮件收发； 信息订阅用户利用信息终端按照自己的需求向信息平台订阅一些 发送的信息服务，如天气预报、新闻速递、电视节目预告、广告等， 实现了对用户的个性化信息服务： 信息点播信息点播业务可使用户从系统得到实时的、交互的信息。 信息点播业务可提供新闻点播、财经信息、it 科技信息、休闲娱乐、 文化教育、交通信息、言语传情等信息： 电子商务用户无需计算机和连接in t e r n e t 网络，无需专业知识即 可实现简单的电子商务业务，如在线股票交易、在线购物、家庭常 用付费等； 存储空间出租平台提供用户自己的存储空间，可存储、查询和下载 个人通讯录等内容； 电信业务可实现电信业务查询、话费自动通知、长途话单查询等功 能。 基于家居服务器的信息电话系统的研究与实现 2 3 3 固网短信系统结构 12 1 固网短信系统结构 中国电信为规范固定短消息系统，专门成立了工作组，召集了一批 网络设备商和终端设备商，制定了一系列的关于固网短信的技术规范。 目前入围的网络设备商包括：中兴通讯、上海贝尔、新太、亚信；入 围的终端设备商包括：步步高、上海贝尔、新太等。 建立在模拟线上的中文信息终端服务接口规范，即简称c t s f ( c h in e s et er 1 1 1 in a is er v ic eln t er f a c e ( c s t i ) s p e c i f ic a t io ro n a n a io gl jn e ) ，是固定短消息系统的基础，它描述了o p e ( 固定短消息 终端) 、f s k ( 频移键控) 服务器、c s t l 服务器三者之间如何协调工作、 完成消息的收发。规范具体描述了c t s i 协议的物理层、链路层、消息 层，描述了c p e 的功能、操作方式、部件组成，阐述了上传和下载各 类消息的命令和交互流程，并对固定网短消息各类业务的流程进行了 规定。 固定网短消息的结构示意图如图2 3 1 所示