（通信与信息系统专业论文）cti呼叫中心的设计与实现.pdf

摘要 本文分析了呼叫中心的重要技术组成c t i 原理，论述了呼叫中心迅 速发展的原因，认为其原因主要是巨大的市场需求和商业动机。 本文着重对传统呼叫中心的构成和主要系统的组成部分以及因特 网呼叫中心的关键技术和系统构成进行设计。并指出目前主要研究方向 是将传统的呼叫中心与因特网相融合，即呼叫中心是集多种通讯方式于 一体的系统。 设计后的呼叫中心是基于电话，传真机，因特网，计算机等通信办 公设备于一体的交互式增值业务系统，是一个将营销电话中心，销售电 话中心和服务中心功能集成的综合体。 本文对c t i 技术和呼叫中心技术进行深入分析并对呼叫中心的系统 结构及其与i n t e r n e t 的融合进行了设计，对c t i 技术和呼叫中心之间 的融合发展以及传统呼叫中心和因特网技术的结合进行了探讨。 关键词：c t l 因特网呼叫中心 a b s t r a c t t h i sa n i c l ea i l a l y z et h ep r i n c i p l e ，c o n t e n ta t l dp m f 锄i n t e 商丑c eo fc t i ， w h i c hi st h ei m p o n a n tt e c h n i q u eo fc a l ic e n t e r t h er e a s o n ，i st h e t r e m e n d o u sr e a u i r e m e n to f m a r k e ta n dt h ei n t e n s i o no f b u s i n e s s t “sa r t i c l ei n t r o d u c e st h et e c i l l l i a u ea n ds v s t e mf b 啪a t i o no f t r a d i t i o n a lc a l lc e n t e ra n dc a l lc e n t e rb a s eo nt h ei n t e m e t t h er e s e a r c h 臼e n d i sh o wt oi n t e g r a t et 1 1 et r a d i t i o n a la n di n t e m e tc a c e m e r t h a tc a i ic e n t e ri s m u t i - c o m m u n i c a t i o ns y s t e m d e s i g n e dc a i ic e m e r a sw e l i a sc u s t o m e rc a r ec e i l t e r i sa n i n t e r a c t i v ei n c r e m e n t a lo p e r a t i o n ，w h i c hi sb a s e do nc o m m u n i c a t i o na n d o m c ee q u i p m e n t s ，s u c ha st e l e p h o n e ，融，i n t e m e t 趴dc o m p u t e r i “sa j l i n t e 酎a t i o no fm a k e t i n gt e l e p h o n yc e n t e r ，s a l et e l e p h o n yc e n t e ra n ds e r v i c e t e l e p h o yc e n t e l t 1 1 i sa m c l ed e e p l ya i l a l y z et h et e c h n i q u eo fc t la 1 1 dt e c l l l l i q u eo fc a l l c e n t e ra 1 1 dd e s i g nt l l es y s t e mf 0 蛐a l i o no fc a l lc e n t e ra n di m e g r a t et 1 1 e i n t e 盯1 e t ，d i s c u s st oi n t e g r a t ea n dd e v e l o pm et e c h n i q u eo fc t ia n dc a l l c e t e ra n di n t e g r a t e 删i t i o n a lc a l lc e m e ra n dt e c h n i q u eo f i m e m e t 1 沁y w o r d ： c tiln t e r n e tc ailc e n t e r 第一章绪论 1 1 呼叫中心的概述 早期的呼叫中心源于三十年前的民航业，类似于今天的热线电话， 其最初目的是为了更方便的向顾客提供咨询服务及有效地处理顾客投 诉顾客只要拨通指定的电话就可以和客服代表直接交谈随着近几年 来通信和计算机技术的发展与融合，呼叫中心已被赋予了新的内容。 现代的呼叫中心( c a l lc e n t e r ) 基于先进的c t i “3 技术，它是 c t i ( c o m d u t e rt e l e p h o n yi n t e g r a t i o n ) 的一种重要应用也是最复杂的 应用就是呼叫中心。它是计算机与通信相结合的产物。以电话接入为主 的呼叫响应中心，为客户提供各种电话响应服务。分布式技术的引入使 人工座席代表不必再集中于一个工作地点；自动语音设备很大程度上取 代了人工座席代表并且使呼叫中心能2 4 小时不停的运转。i n t e r n e t 和 各种通信方式也使呼叫中心不仅能处理电话，电子邮件，w e d 访问等， 更能实现基于i n t e r n e t 的i p 电话和视频会议。客户通过呼叫中心利用 各种电子终端：电话手机、计算机、传真机、呼机等：可不受时间和空 间的限制，享受身临其境的服务。呼叫中心结合利用各种先进的通信和 计算机技术对信息、物资流程优化处理和管理，集中实现沟通和生产指 挥。因此，现在的呼叫中心已远远的超出了过去定义的范围，称为以信 息技术为核心，通过多种现代手段为顾客提供交互式服务的服务系统。 呼叫中心在国外已家喻户晓，广泛应用于电话通讯、商业服务、社 会服务、医疗、军事、电力、媒体宣传、交通运输、建筑行业、教育、 银行和旅游等领域。他伴随着国外服务业的发展和服务水平的提高而发 展起来的一种朝阳产业，其发展速度之快和由此带来的冲击与i n t e r n e t 不相上下。随着i t 技术的不断发展，呼叫中心将是通信技术与计算机 技术结合的具有强大业务处理能力的智能平台。 1 2 呼叫中心系统的发展历程 早期的呼叫中心实际上就是今天我们常说的热线电话，只能提供简 单的人工电话服务，如传统的电信局1 1 4 电话号码查询系统。企业通常 指派若干经过培训的业务代表专门负责处理各种各样的咨询和投诉，顾 客只需拨通指定的电话就可以与业务代表直接交谈。这套系统就是第一 代的呼叫中心系统。这种服务方式可以充分利用业务代表的专长，因而 在提高工作效率同时大大提高了顾客服务质量，其应用范围也逐渐扩大 到民航以外的许多领域。第一代的呼叫中心系统的缺点是：由于没有采 用c t i 技术，不具有自动语音应答功能，因此只能提供人工服务，用户 的来话无法转接仅仅是通过传统的程控交换机拨入电话，然后转人工受 理，客户无法自己查询。 随着c t i 技术的发展，采用了c t l 技术的第二代呼叫中心系统就诞 生了。在这一阶段呼叫中心引入了交互式自动语音应答( i v r ) 服务。 即在人工接听电话的基础上增加了i v r 技术的全自动语音应答服务。 由于业务量的不断扩大，第一代呼叫中心越来越难以满足企业的要 求。譬如说，客户抱怨电话难以打进、打进电话后等待服务的时间太长 、服务人员服务质量下降等等。第二代呼叫中心系统的最大优点是：由 于采用了c t i 技术，因此可以同时提供人工服务与自动服务，其中大部 份工作由i v r 自动完成，对于不能完成的任务转给人工座席处理。自动 语音应答服务的引入则可以明显的减轻服务中心人员的工作强度，提高 服务工作的运转效率和服务质量。第二代呼叫中心系统的缺点是用户只 能得到声讯服务。 伴随i n t e r n e t 飞速发展，企业纷纷在i n t e r n e t 网络上建立站点进行 宣传，而部分企业又建有呼叫中心处理用户服务，如果可以在系统中增 加i n t e r n e t 网络网关，用户就可以在访问站点的同时，通过浏览器软件 直接呼叫企业的呼叫中心。这样呼叫中心的接入方式就不再仅限于电话 呼叫接入，而且可以充分利用数据库的信息资源，为将来利用i n t e r n e t 进行电子商务活动奠定基础。因此基于i n t e r n e t 的第三代呼叫中心系统 就诞生了。其优点是：提供自动与人工服务，对座席进行技能分组，采 用先进的操作系统及大型数据库，支持多种信息源的接入。 由于c t i 技术与i n t e r n e t 技术的紧密集成，使得呼叫中心由单一的 以声讯访问为主转变为多种媒体手段的组合。如可以提供声音、传真、 e m a i l 、视频连接等多媒体手段的组合。基于i n t e r n e t 呼叫中心可以为 用户提供先进的搜索引擎。自助式的w e b 页面访问；同时可以为用户提 供v o i p ( i p 语音) 、t e x t c h a t ( 文字聊天) 、可视化协作、w 明导航等 实时服务。呼叫中心可以针对用户的e 矗a i l 、w e b 信箱留言进行及时回复。 1 3 呼叫中心的现状 1 9 9 8 年全球呼叫中心的产业规模已经达到7 5 亿美元( 包括硬件， 软件设施及服务收入等方面) ，仅美国一个国家的呼叫中心的规模就达 到了4 4 亿美元。国内建立呼叫中心可以说是刚刚起步，最先在国内建 立呼叫中心的是电信部门，民航部门等，他们都处于孤立分散，功能单 一的阶段。1 9 9 7 年国内的呼叫中心的销售额为6 2 0 0 0 个座席，市场规 模为l o 亿元，1 9 9 3 年到1 9 9 7 年的增长率为4 6 。一个成熟的呼叫中心 市场，比如美国，其电信部门的市场仅为全部市场份额的1 0 ，而我国 则占有2 3 的份额，可见未来的市场潜力还很大。目前由于技术的发展 和逐渐的商用，呼叫中心的应用己被广大工商企业的领导者和市场专家 所重视。不仅是大企业，一些中小性企业都开始策划自己的呼叫中心。 目前第四代呼叫中心已在关键技术的研发上取得了很大进步。其 一，接入方式上集成了i n t e r n e t 渠道，这种集成不是简单的把信息公 布在网上而是使用户通过点击公司主页上的按钮，便可方便的与呼叫中 心的客服代表进行交谈。其二，是管理上融入了客户关系管理”1 ( c r m ) 模式思想，呼叫中心不再仅仅是一个客服中心，而是立足全局使生产， 配送，服务等部门形成一个互动的整体。 1 4c t l 标准组织简要介绍 1 美国企业c t 论坛e c t f 一e n t e r p r i s ec o m p u t e rt e l e p h o n y f o r u m 美国”企业c t 论坛”的目标是为了促进建立开放、竞争的c t i 市场， 其中聚集了大量的供应商、开发商系统集成和用户，致力于建立能够进 行互操作的标准。这些标准主要是建立在基于计算机语音板卡业务应用 方面的。目前建立的标准包括媒体服务方面的a p i s 1 0 0 ，协议一级的 s 2 0 0 和资源s p i 一级的s 3 0 0 ，服务器管理一级的 i 1 0 0 、m 1 1 0 、m 5 0 0 和m 5 1 0 协议。最近，为了支持硬件互操作性，又推出了定义在p c i 平 台上的新c t 总线一h 1 0 0 规范( 它是由e c t f 定义的c tb u s 规范号， 它是取代现有吖i p 和s c b u s 总线结构的通信总线，每个流有1 2 8 个通 道，总共有4 0 9 6 个6 4 k 时隙，所以根据公式计算它支持8 m 的数据速率， 最多支持2 0 4 8 个双向通话) ，并发展了呼叫控制业务模型c 1 0 0 。 2 欧洲计算机制造商协会e c m a 一e u r o p e a nc o m p u t e r m a n u f a c t u r e sa s s o c i a t i o n 主要建立信息及通信系统方面的标准，已经有3 0 年的历史，集中 在基于交换机一端提供业务方面的标准c s t a ( c o m p u t e rs u p p o r t e d t e l e c o 啪u n i c a t i o n sa p p l i c a t i o n s ) ，确立的是交换机与计算机接口方 面的内容。目前已经推出了p h a s e i i i 版本，其中由n o v e l l 和a t t 公 司$ 黾出的t s a p l ( t e l e p h o n ys e r v i c e sa p p li c a t i o np r o g r a 唧i n g i n t e r f a c e ) 为c s t a 协议提供了c 语言的接口。 3 欧洲电信标准协会e t s i 一一e u r o p e a n t e l e c o m m u n i c a t i o n s s t a n d a r d si n s t i t u t e 由法国和英国建立，服务于电信、信息技术及电视、广播方面的标 准，由政府、私人企业代表等组成，提出了基于i s d n 方面的p b x 标准 q s i g 。 4 i n t e r n e t 工程任务组i e t e i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e 该组织负责i n t e r n e t 协议工程的发展，协调i n t e r n e t 协议中新协 议的选择和如何发展问题，保证i n t e r n e t 的正常工作和平滑过渡。该 组织建立于1 9 8 6 年1 月，如今已经发展成一个巨大的、开放的国际团 体，包括网络设计、设备运营、销售和技术研究等多方面的人员。 5 国际多媒体电信会议联盟i m t c 一i n t e r n a t i o n a l m u l t i m e d i at e l e c o n f e r e n c i n gc o n s o r t i u m 该组织负责建立一个能够用于多媒体会议( 电话和电视) 系统产品 和业务方面的标准，包括”v o i p 论坛”，负责为i p 网络上的语音业务提 供有关的开放标准。目前v o i p 项目组提出了h 3 2 3 协议和相关的c 0 d e c 标准，包括g 7 2 3 1 、g 7 2 9 和g s m 。其他的项目组推出了己被i t u 所 接受的相关标准，如i t u tt 1 2 0 、h3 2 0 和h 3 2 4 。 6 智能网论坛i n f i n t e l l i g e n tn e t w o r kf o r u m 智能网论坛是一个开放的、非盈利的组织，目的是通过提出有关的 标准来简化应用开发过程，出版相应的图书资料，发展用智能网方式来 提供的业务。 7 p c i 工控机制造者协会p i c m g 一p c ii n d u s t r i a lc o m p u t e r m a n u f a c t u r eg r o u p 该组织1 2 0 多个基于p c i 总线的工业控制计算机应用厂家组成，提 出了一系列的标准和规范。 第二章c t i 标准汇编 8 0 年代，在用户三方通信应用需求的推动下，欧洲计算机制造协 会( e c m a ) 发起了制订计算机和电信平台间的通信标准的运动。从那时 起，产生了两个c t i 标准：计算机支持的电信应用( c s t a ) 和交换机计 算机应用接口( s c a i ) 。随后，又有众多的厂家制定了相关的接口协议， 主要有以下几种： 2 1s c i 标准 交换机计算机应用接口( s c a i ) 标准是由美国国家标准协会( a n s i ) 制订的。s c a i 详述了一种结构和o s i 应用层协议以便在计算机和交换 机应用程序间进行对等的数据通信，从而实现计算机和电话交换平台 的集成。 s c a i 受其他标准的影响。包括i s d n 和智能网i n 的影响。第一版 的s c a i 的目标是实现在公众网和专用网上的呼叫中心应用。 与c s t a 不同的是，s c a i 强调通信集成而不是应用集成。由于c s t a 提供了更多的事件报告能力，因而吸引了更多的应用丌发者。 2 2c s t a 标准 c s t a 为集成计算机和电信网平台定义了总体结构、要求和协议。 这项技术强调了计算和交换的灵活性、双向通信和分布模型。由于c s t a 起初是针对专用网的，因此它关注的是基于交换的对象，比如电话、中 继线和队列等。c s t a 获得大多数交换机制造商和呼叫中心开发公司的 支持，目前的版本有c s t ai ( 1 9 9 2 ) 、c s t ai i ( 1 9 9 4 ) 和c s t ai i i ( 1 9 9 8 ) 。 1 c s t ai 作了以下定义： 呼口q 控制服务：包括呼叫应答，清除链接，呼叫转移等； 设备服务：包括话机性能比如面打扰、转移和清除： 状态报告服务、系统状态和退出服务。 2 c s t ai i 拓展各种服务的定义，包括： 呼叫控制服务：单步会议，单步转移，单步呼叫； 设备服务：麦克风和音量控制： 语音设备服务：发消息和记录消息。 3 c s t ai i i 相对c s t ai i 作了以下扩充： 增加了新的服务和实践类别，如交换，既和其他媒体结合； 加强了现有服务和事件的功能； 基于组群的服务和事件管理( 呼叫控制，设备控制) ； 用连续模板描述服务和事件，包括初试最终连接状态、连接 状态迁移、事件监视序列等。 第四版将会增加v o i p 功能。 2 3v e r 8 i t 的标准 由于计算机和电信应用和软件呈几何级数增长，以及技术实施的不 规范性，造成了公司内部以及公司问互操作能力的困难。另一方面，迅 速的发展也使得由某一个公司来支配互操作标准变得越来越难。 v e r s i t 是由四家主导计算机通信产品生产商一a p p l e 计算机公 司、a t t 、i b m 和s i e m e n sr o l m 组成的，目的是签署使计算机、电话 及其他网络应用能共同工作的标准。该协会将保证那些获得其批准的 产品才能够相互作用。 v e s i t 的另一个目标是定义技术规范，而且也已选择了一些现有的 标准作为技术规范的基础。n o v e l l 的t s a p i ，i b m 的c a l l p a t h 的交换 正规化方案，单方呼叫功能以及下一代电话应用的一系列目标都由 v e r s i t 支持。 2 4t a p i 标准 w i n d o w s 电话a p i 被称为t a p i 。m i c r o s o f t 公司的t a p i 提供单方 连接。t a p i 的目的是为w i n d o w 平台提供“个人电话”，它包含在 w i n d o w s 9 5 系统中。 w i n d o w s 电话是由w i n d o w s 电话和两个标准组成的。第一个标准是 服务提供者接口( s p i ) 。s p i 被发送给那些希望遵从w i n d o w s 电话的硬 件生产厂。如果硬件生产商的产品遵从s p i ，就可以与w i n d o w s 电话对 话。第二个标准被称为应用编程接口( a p i ) ，它被发送给编写应用程序 的软件开发者。如果这些开发者的软件遵守a p i ，就可以利用w i n d o w s 电话的便利去驱动任何电话设备或遵从s p i 的服务。 t a p l 支持多种现行应用的共享和控制一个或多个设备。 应用之间可以相互察知，也可以察知设备的状态。比如，一个用数 字p b x ( 专用分组交换机) 电话拨号，与此同时第二个应用可以控制在 m o d e m 上的数据传输过程，而第三个应用则通过数字p b x 电话进行音频 录音以报告传送过程的状态。当然，所有这些也可以由一个应用来完成 的，但是t a p i 可以使多个应用合作完成一项工作。 t a p i 动态链接库( t a p i d l l ) 在应用和业务提供者之间扮演交通 警察的角色来完成上述功能。业务提供者独立于这种错综复杂的情况之 外，因为一般认为他们只服务于一个应用，而且也不知道其他的应用。 而应用则不同，他们可以决定是否要协同其他的应用和设备。 6 t a p i 的能力在于它允许一个应用提供对许多设备和媒体类型的接 入，也可以与其他应用合作来提供必要的接入和控制。 电话服务分为完全电话服务和辅助电话服务。完全电话服务用以建 立有生存能力的强健的电话控制应用。而辅助电话服务则用以为非电话 应用，比如文字处理器、帐目系统和个人信息管理系统等应用提供较小 的但有用的电话控制功能。 完全电话定义了三个服务水平，最低服务水平称为基本电话。它保 证提供对应于传统电话业务( p o t s ) 的一整套功能一只能打电话或接 电话。t e l t o n ，一个以b o t h e l 和w a p 为基础组建的公司，有一种设备 可以将p o t s 线路和p c 机通信端口连接起来为单个的p c 用户提供c t i 。 第二个服务水平是补充的电话服务，提供高级的交换功能，比如呼叫等 待和呼叫转移。最高水平的服务是扩展的电话服务，它可以使应用开发 者接入服务提供者的独特功能，而这些功能不是由电话a p i 定义的。 t a p i 的操作并不需要l a n ，也不需要特别的电话系统。在t a p i 之 下有一条直接连接存在于p c 机和电话之间。这种连接可以由多种方式 建立：通过r s 一2 3 2 电缆连接p c 机串行端口至电话，通过p c 机扩展槽 上的附加卡，或通过一个m o d e m 。在以p c 机为中心的连接中，当电话 与p c 机连接时，p c 机接收电话服务的初始连接。而在以电话为中心的 连接中，当p c 机与电话挂按时，电话接收初始的服务搭连。电话中心 式的优点在于其简单性。从p c 发出的功能呼叫通常都是基于h a y e s a t 机的。这种简单性限制了与p c 机内在的多个应用综合的能力。比如说， 传真通信和语音邮件就不容易被综合，因为电话仍然控制着电话线。 1 动态链接库( d l l ) d l l 是w i n d o w s 操作系统的一个特点，它是可以由多个应用软件 动态调用和链接的一组可执行代码的集合。改变d l l 并不影响使用它的 应用程序。 2 w i n d o w s 开放服务结构( w 0 s a ) w i n d o w s 电话是w o s a 的一个组成部分。w o s a 应用通过一个单一 的系统级接口对信息和网络进行不中断接入为w i n d o w s 提供了一个框 架。前台的应用和后台的服务，只要他们知道如何与w 0 s a 接口交谈， 就不必以各自对方的语言进行交流。 w o s a 定义了一个系统级的动态连接库( d l l ) ，为网络提供者，即 数据库、e m a “和p b x 等销售商提供公用的进程和功能。应用调用一 套公用的系统a p i 以获得计算资源和服务，比如数据库接入( o d b c ) 、 消息应用编程接口( m p i ) 、市场数据( x r t ) 以及电话应用编程接口 ( t a p i ) 。客户应用只需要知道如何与w o s a 对话而不必直接与服务提 供者的协议和接口对话。w 0 s a 使用w i n d 。w s d l l 使软件组件可以在运 行时相互连接。这使应用可以与服务动态地连接。由于这一套a p i 是 可以扩展的，因此新的服务及其a p i 可以根据需要而增加。 3 客户服务器t a p i 由于t a p i 独立于网络支撑和连接模型，因此它支持客户一服务器 的c t i 应用。在实施中，服务提供者与网络上的电话服务器进行通信而 该服务器一般通过一条c t i 链路与p b x 对话。此应用不知道电话服务 是如何完成的，只知道哪些功能是由业务提供者支持的。假定有两个服 务提供者支持应用所需求的同一个功能，那么用w i n d o w s p c 机上的电话 板控制数字电话的同一个t a p i 应用将不会改变它与电话服务器的网络 连接。采用这种方法的一个例予是d i a l o g i c 公司的c t c o n n e c t 产品。 例如，种配置可以用w i n d o w s n t 服务器与运行t a p i 应用的w i n d o w s 客户的m e r i d i a n p b x 进行通信，从而进行电话拨号及电话登录。客户服 务器1 a p i 对于提供高级c t i 功能的应用或希望在几百个桌面上实施c t i 功能的公司是很有好处的。 2 5t m p 标准 t a p i 的早期支持者n o r t h e r nt e le c o m 引入了t m a p ，它将把为 t s a p i 写的基于服务器的应用程序翻译成基于桌面的t a p i ，或者相反。 t m a p 与t s p i ( 电话服务提供者接口) 接口从而方便了这个转换。软 件提供者只需遵照两个a p i 之一编写应用程序，而程序可以在两个a p i 下工作。因此，这两个实质上的标准最终可以统一为具有多个实施选项 的一个标准。如果这个统一发生了，最大的受益者将是用户。 n o r t h e r n t e l e c o m 已经声明该软件将免费提供给软件开发者。 2 6m t a 标准 1 9 9 1 年，a p p l e 公司公开了m a c 机电话结构( m t a ) ，它是一个面向 桌面的方案，目的是将c 机定位于多目的可处理电话应用的计算机系 统。a p p l e 的做法比c t i 的基础更广泛。它可以联合多种传输媒介( 数 据、传真、图像和语音) 。为了支持这个方法，a p p l e 开发了g e o p o r t 一一 一种为m a c 机设计的商速串行接口。一个适配器或一个物理接口将计算 机和电话线连接起来。作为m t a 的一部分，a p p l e 为呼叫控制业务提供 电话管理员应用程序，并为将电话管理员程序映射到各种电话亭台提供 电话工具软件。 a p p l e 的概念是优秀的，但是该公司将其应用于今天的流行环境的 步骤有点慢了。特别是它还没有服务器部件，没有直接的p b x 接口、数 字电话连接( 只支持模拟的电话) ，而且发展受限。a p p l e 知道这些限 制，而且也已计划增强m t a 的吸引力。工业界的广泛支持常常比新概念、 新技术和实际的实施更重要。 9 第三章通信技术基础与七号信令 目前通信业务主要有电话、图象( 传真、电视) 等，这些信源在时 间和幅度上均为连续的模拟信号，要实现数字化传输和交换，首先要把 模拟信号变成数字信号。由于目前通信网中大量的业务为电话业务，故 本章主要讨论语音编码。它在c t i 技术中在信号传输和交换方面是起到 很重要的基础作用的。这些编码理论对任何模拟信号数字化的实现过程 都是适用的。 3 1 语音信号的基本特征与数宇化 3 1 1 语音信号的统计特性 语音信号的统计特性有很多，这里只介绍几种常用的统计特性。 1 语音的幅度概率密度 语音信号进行幅度概率密度统计，是根据语音波形在长时间范围内 对其幅度进行大量的抽样得到的结果。为了分析方便，常采用分布函数 来近似它，最好的近似是伽玛分布，其次是拉普拉斯分布和高斯分布。 ( 1 ) 伽玛分布 设x = 兰，“为信号的瞬时电压，。为“的均方根值，则标称化的 “。 分布函数为m ，= 蔫箫，式中t 为撇通常壮o s e e 。 ( 2 ) 拉普拉斯分布 拉普拉斯分布函数p ( x ) = 昙p 刊，式中口为常数，通常取日= 互。 当变量为“时， p ( “) = e - 2 叫 2 。 ( 3 ) 高斯分布 设x = 兰，“为信号的瞬时电压，“。为的均方根值，则标称化的 “。 分布函数为p ( x ) = 兰p 一。 叫z 万 2 语音信号的动态范围 p 语音信号的动态范围定义为三= 1 0 1 9 等坠船，式中圪。，户m h 分 别是语音信号的最大、最小功率。 人们在讲话时，动态范围有时可达6 0 一7 0 柏，但根据统计平均来 看，一般不超过4 0 船。因此，在设计电话通信设备时，基本上都是按 4 0 拈的动态范围来考虑。 3 1 2 语音信号的数宇化 音频信号的数字化有多种方法，但都会涉及下列指标。 量化特性：指的是被量化幅度样值与量化值之间的关系，如线性关 系和对数关系。 编码位数：表示每个样值的位数。位数越多，样值表示越精确。 编码方法：可以按每个样值来编码( 如p c m ) ，这里介绍一下脉冲 编码调制p c m 。 脉冲编码调制通信是数字通信系统的最主要形式之一。采用基带传 输的p c m 系统如图3 1 所示，它由三个部分组成：相当于信源编码部 分的模数变换( a d ) ，它包括抽样、量化、编码；相当于信道部分的 信道和再生中继；相当于信宿编码部分的数模变换( d a ) ，它包括再 生、解码和低通平滑。 图3 1p c m 基带传输通信系统 1 抽样：模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进行离散处 理，即将时间上连续的信号处理成时间上离散的信号，这一过程称之为 抽样。从信息传输的角度考虑，对抽样的要求应是用时间离散的抽样序 列来代替原来时间连续的模拟信号，并要求能完全表示原信号的全部信 息，也就是由离散的抽样序列能不失真地恢复出原模拟信号。 ( 1 ) 抽样定理：设时间连续信号，1 ( f ) ，其最高截止频率为厂m ，如 果用时间间隔i - 的开关信号对厂( r ) 进行抽样，则，( f ) 就可以被 o ，m 这抽样后的样值信号f ( r ) 来唯一表示。抽样定理也称为奈奎斯特定理， 它是模拟信号数字化的理论基础。抽样定理的数学表达式为 ，( r ) = ，t ) 勋瞰一n 正b ，】，其中= 2 力乙，研疋) 表示厂( f ) 的全部样点值。 ( 2 ) 抽样的折叠失真：抽样定理成立的前提条件是工2 厶，如果 不满足这个条件，或抽样信号的带宽是无限的，则抽样后就要产生折叠 失真。由于被抽样信号不是严格的带限信号，所以抽样后的样值序列频 谱的拖尾将产生交叠，一般称作频谱折叠。落于通带0 一。的低通滤波 器恢复的信号可表示为：v ( f ) = 厂( r ) + 九( f ) ，其中丸( f ) 为由只( ) 中 的f 一h 国。) 当”0 时所有拖尾在通带内的产物，其折叠噪声的总能 量为：见= 圭f ， 一肛q ) f 2 如，( 珂。) ，带内的信号频谱可表示 为， 行吐) = f ( 甜) ，则信号能量为：风= j f ) j 2 如，故输出的 信号与折叠噪声的能量比为氐d 。在脉冲编码调制中，为了减少折叠 噪声，在对语音信号进行抽样时，除在抽样前加一个0 3 4 0 0 h z 的低通 滤波器作频带限制之外，通常还将抽样频率工不选为2 3 4 0 0 = 6 8 0 0 h z ， 而是取得稍大一些，使其留有一定的富余量，一般选为8 0 0 0 h z ，以减 少由于低通滤波器特性不理想使频谱拖尾而产生的折叠噪声。 2 量化理论：由于模拟信号的幅度是连续变化的，在一定范围内 可取任意值；用有限位的数字信号不可能精确地等于它。实际上并没有 必要十分精确地等于它，因为信号在传送的过程中必然会引进噪声，而 且信息的最终接受器官耳朵和眼睛对信号细微差别的分辨也是有限 的。由于数字量既不可能也没有必要精确反映原信号的一切可能的幅 度，因此将p a m 信号转换成p c m 信号之前，可对信号样值幅度分层，将 一个范围内可变的无限个值，用不连续变化的有限个值来代替，这个过 程叫“量化”。 量化的意思是将时间域上幅度连续的样值序列信号变换成时间域 上幅度离散样值序列的信号。根据被量化的输出信号与原信号之间的关 系，可分为均匀量化和非均匀量化两种方式。均匀量化也称线形量化， 输入和输出信号在数学上呈线形关系。均匀量化的缺点是量化的信噪比 随信号电平的减小而下降。非均匀量化的特点是信号幅度小时，量化级 间隔小，其量化误差也小，当信号幅度大时，量化级间隔大，其误差也 大。非均匀量化通过这种方法保证了信号无论大小，都保持较高的信噪 比。 实现非均匀量化的方法之一是采用压缩扩张技术，压缩扩张技术的 根本点在于：在发端对输入量化器的信号进行压缩处理，在接受端再进 行相应的扩张处理。目前常采用的两种压缩扩张方法：一种是以率为 参量的压扩特性，叫做率特性；另一种是以a 做为参量的压扩特性， 叫a 率特性。 a 压缩率：若从坐标原点向式( 3 1 ) 给出的对数曲线作一切点为a 的切线o a ( 如图3 2 ) 。设切点a 的坐标为( _ ，m ) ，则切线o a 的斜率 为式( 3 1 ) 在x 点的斜率。 v = l + 二l n x( 3 1 ) 。 k y ( a 切线o a 的方程为 jl ， 1 7 一 1 l ， | | 。j 。 - 1 ( b 图3 2 压缩率特性曲线 坐：上( 3 2 ) 出戤 y 。瓦x 当z = 五时，= y ，= 去代入式( 3 切线方程为 土：1 + 上l n 石 kk k = 1 一l n x ， 矗= 一5 1 ) 五：土：e 叫一 彳 ( 3 3 ) ( 3 4 ) ( 3 5 ) ( 3 6 ) ( 3 7 ) v ：三：坐( 3 8 ) 7 戤，l + l n 4 x 去之后的曲线方程为：y = 1 + 警= 等等 ( 3 9 ) 以l + m 4 由图3 1 2 可见，当x o 时，y 为正值；x o x = o( 3 1 1 ) x l 。当前国际上通常选a = 8 7 6 。 a 压缩率是我国及欧洲等国家采用的一种压缩率。 压缩率：压缩率是美国、日本、加拿大等过采用的一种压缩率， 它是从理想对数压缩率修改得到的。 由于理想对数型压缩率包含有l n x 项，当x = o 时，y = 一，不经 过原点。为了满足工= o 时y = 0 ，作如下修改： 令k ：l n ：常数) ，：半：粤丝 m l 为了使z = o 时y = o ，可将上式分子l n 肛修改为l n ( 1 + 肛) ，同时为了要 在x = 1 时y = 1 ，则分母应修改为l n ( 1 + ) ，这样得到下式： y = ! ! ! ! ! j 兰2s g n x l x s l( 3 1 2 ) y = 二山s g n x lsx s ll0 1 z ， 。 l n ( 1 + ) 。 式中是一个参量，故此压缩率称为压缩率。 o o ，(l = x 弘 s 率曲线的斜率为：y = i 若l - 历，r 缶 。x l 为了在小信号范围得到正压扩效益，就需要( o ) 2 i 孑 1 因而需要 0 ，当越大时，则信号的压扩效益越高。美国最早的d 系统采用= 1 0 0 ，其后d ：系统采用= 2 5 5 。 当“：o 时， 1 1 m y r ：1 1 m 壁一：1 寸0 。斗u l n ( 1 十) 此时压扩效益为o ，即为均匀量化情况。 a 率和砧率从量化质量来看，两种特性稍有差别，但总的讲来相差 无几，因此在国际上广泛采用。从发展数字通信的时间及各国的国情不 同，美国及日本等国多采用率特性。西欧各国多采用a 率特性。考虑 到c c i t t 将a 率和率都列为建议，以及国际间数字系统相互连接时， 要以a 率为标准，及其他一些因素，中国统一采用a 率制式。 3 a 率p c m 编解码：把量化后的信号电平值转换成二进制码组的 过程称为编码，其逆过程称为解码。 在a 率1 3 折线编码中，正负方向共有1 6 个段落，在每一段落内有 1 6 个均匀分布的量化电平，因此总的量化电平数l ：2 5 6 ，编码位数n = 8 。 8 位码的排列是：肘，m 2m 3 m 4m 5m 6m ，m 8 第一位码m ，为 极性码，l 代表正极性，o 代表负极性。第2 至4 位码m ：m ，肘。为段落 码，表示信号绝对值处在哪个段落，3 位码共可表示8 个段落，代表了 8 个段落的起始电平值。第5 至8 位码表示任一段落内的1 6 个量化电 平值。 将归一化值1 分成4 0 9 6 份，每份对应的电平称归一化电平，归一 化电平以下标标记，各位码的安排以及所代表的电平值如表3 1 1 所 示，电平值均用归化电平表示。 表3 1a 率正输入值编码表 段段落码段落码段内电平码对应的电平段内 落对应的量化 号 m 2 m 3 m 4 m s m b m 1 m 电平 间隔 loooo1 6 8 4 22 20o13 21 6 8 4 22 301o6 43 21 684 4 4o111 2 8 6 43 21 688 51oo2 5 61 2 8 6 4 3 2 1 61 6 6lo15 1 22 5 61 2 86 43 2 3 2 711o1 0 2 45 1 22 5 61 2 8 6 46 4 8111 2 0 4 81 0 2 45 1 22 5 61 2 81 2 8 由编码表可知，编码实际上是对输入信号所对应的分层电平砟进 行编码，对于处在同一层的信号电平值心蔓x 1 0 2 4 。，说明样值落入 第7 段，故段落码吖：m 3 肘。= l l o ，将样值减去第7 段起始电平，得 1 2 6 0 一1 0 2 4 = 2 3 6 。再将剩余电平与电平码逐位比较： 2 3 6 6 4 ，m 8 = l 所以编码码组为：c = 1 1 1 0 0 0 1 1 。 解码输出为：膏= 1 0 2 4 a + 1 2 8 a + 6 4 a + 6 4 a 2 = 1 2 4 8 a 量化误差为：g = 1 2 6 0 。一1 2 4 8 。= 1 2 ，1 2 6 6 4 2 ，即量化误差小于 量化间隔的一半。 3 2 七号信令概述 对于移动通信网，交换局间信令方式一般采用c c i t t ”1 规定的n o 7 公用信道信令方式，它是利用局间公用的几条信令链路传送几千条话路 的信令信息。我国自1 9 9 0 年颁布n o 7 信令技术规范( m t p 和t u p 部分) 后，先后又制定了信令技术体制、信令连接控制部分( s c c p ) 、事务处 理部分( t c a p ) 、移动应用部分( m a p ) 等规范，针对需要又对相应规范 进行了补充规定。这些规范的制定为我国n o 7 信令的应用提供了依据。 n o 7 信令具有传输速度快、信令容量大、可靠性高、使用灵活、成本 低、适用性强，同时可开发多种新业务功能，具有很好的应用前景。我 国的n o 7 信令应用和发展很快，目前已在电话网、移动网、i s d n 网和 智能网中广泛应用。 3 3 信令网 信令网是由信令点( s p ) ，信令转接点( s t p ) 和信令链路( s l ) 等 组成。 信令点( s p ) 是信令消息的起源点和目的地点，它可以具有n o 7 信 令功能的各种交换局，如电话交换局，数据交换局和i s d n 交换局，也 可以使各种特服中心，如网管中心、维护中心、业务控制点等。信令点 是由n o 7 信令系统中的消息传递部分( m t p ) 和用户部分( u p ) 组成， 用于程控交换局间信令的传输和处理，控制电话网或i s d n 网呼叫的建 立和释放。信令点也可以具有业务交换点( s s p ) 功能，这时它包括信 令方式的消息传递部分( m t p ) ，信令连接控制部分( s c c p ) 及事务处理 能力( t c ) 。主要用于智能网中。 信令转接点( s t p ) 具有转接信令的功能它可将一条信令链的信令 消息转发给另一个信令点。s t p 可分为两种，一种是只具有消息传递部 分功能的专用信令转接点，称为独立的信令转接点：另一种是既具有 m t p 功能，又包括用户部分的具有信令点功能的信令转接点，称为综合 信令转接点。独立信令转接点是一种高可靠的分组交换机，它是n o 7 信令网中的信令汇接点，专门用于提供n o 7 信令的转接功能通常有一 些程控电话交换机制造商开发，其中央处理机硬件也与程控交换机的中 央处理机型号相同，但它们不是程控交换机。综合的s t p 容量较小，可 靠性不高，但是它传输系统利用率高，设备价格比较便宜；独立的信令 转接点虽然容量大，易于维护管理，可靠性高，但它组网复杂，传输系 统利用率低：故在组网初期只提供t u p ”1 业务本身交换局容量也不大时， 可采用信令转接点( s t p ) 。 信令链路( s l ) 是信令网中联接信令最基本的部件，它由n o 7 信 令功能的一、二级组成。目前的信令链路有4 8 k b i t s 的模拟信令链路 和6 4 k b it s 的数字信令链路两种。 3 4 七号信令系统结构 n o 7 信令方式的基本功能结构是由消息传递部分( m t p ) 和用户部 分( u p ) 组成。其中u p 可以是电话用户部分( t u 尸) 、数据用户部分( d u p ) 、 i s d n 用户部分等。 3 4 1 消息传递部分( 一t p ) 如图3 3