（计算机应用技术专业论文）语音网关中ip传真的设计与实现.pdf

摘要 摘要 随着i n t e m e t 的飞速发展，在i p 网上提供的业务也日趋繁多，i p 传真便是其 中之一，它是i p 技术与传统传真通信技术相融合的产物。耳前的传真主要是在公 用电话交换网( p s t n ) 上传输，隶属于在电话网上进行的数据通信，存在资费较 高、功能少、效率低等问题。i p 传真具有通信实时性强、接近传统传真操作方式、 资费低等诸多优点，应用前景广阔。但是由于接口复杂、参数众多、需要反复调 试，所以设计和实现都存在一定的难度。 本文给出了在网络传输设备路由器上实现i p 传真的原理和方法，分析了基于 t 3 0 和t 3 8 的网关间通信规程以及基于h 3 2 3 的传真呼叫建立过程等i p 传真通信 过程中的相关协议，提出了一种实现i p 传真的方法和结构。基于具体的实际应用， 结合d s p 芯片对传真功能的支持，分模块描述了实时m 传真的设计方案和实现过 程。 测试结果表明，实现i p 传真后，提高了网络资源的利用率，大大降低了传真 费用，扩展了语音网关语音接口卡的功能，提高了产品的竞争力。 i p 传真系统所涉及的知识面比较广，接口复杂，参数众多，本文只对在f x s 语音接口板上如何设计和实现进行了讨论，以后将在与其相关的性能和安全以及 基于s i p 协议的口传真等方面做迸一步研究。 关键词：实时传真i p 传真数字信号处理工3 8 t 3 0h 3 2 3 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t h 也er a p i dd e v e l o p m e mo fi i l t e m e t ，m o r ea 1 1 dm o r e 蜊i c c sa r ep r o v i d e di i i 口 n e 咖r kf a xo v e ri p ( f o i p ) i so n eo ft t l ea p p l i c a t i o n s ，nm e 喀e st h el e g a c y c o m m u 芏l i c a t b nt e c h n i ca n di pt e c h 王l i c c 峨n t l y t l l ef a xi sd e l i v e r e di np s t nn e t w o r k i ti ss t i l lb e l o n gt od a t ac o m m u i l i c a t i o no v e rt e l 印h o n en e 似，o r k t l l i sm e t h o dh 髂s o m e d i s a d v 卸t a g e s ，s u c h h i g h e rc h a r g er a t e ，l e s sc 印a b i l i 咄l o we m d e n c y o i l e n v i s e ， f a xo v e ri ph a sm a n ya d v 锄t a g e s ，s u c h 越f c a lt i m e ，s i m i l a ro p e m t i o n 州t 1 1i e g a c yf a 墨 l o wc h a 增蓐r a t e i ti sv e i yu s e 如lt e c h n i q u e b e c a u s et h ei 1 1 t e d h c ei sv e r yc o m p l e xa n d s om a i l yp 猢e t e r sa r ei n c l u d e d ，i ts h o u l db ed e b u g g e dm a i l yt i m e st ol n a i 【es u r ei t w o r k sw e l l t h i sk i n do f e 髓r tm a k e si t 枷t od e s 啦锄d p m c t i c e t 1 l i s l e s i sp r o “d e sas o l l n i o na b o mh o w t 0p m c t i 辩f a 】( o v e r i p i n g a t e w a y a h n d o fn e t w o r kc o 咖u 诅t i o l l se q u i p m 锄t a n a l y z e sp m c e d u r c sf o rd o c u i l l e mf a c s i m i i e t r a l l s m i s s i 叩i n 增c k n c r a ls 、i t c h e dt e l e p h o n en e t 、v o r k ( t 3 0 ) ；p r o c e d u r e sf o r r e a l - 1 1 m eg r o u p3f a c s i m i l ec o m m 岫j c a t i o no v e ri pn e t w o r k s ( t 3 8 ) ；p r o c e s so f f o i p s e n l pb a s e do nh 3 2 3p r o t o c 0 1 n e nb a s e do na b o v ei t e m s ，i tp r o v i d e st l l ea r c l l i t c c t u | e a n ds o l u t i o no f f 缸o v e ri p a c c o r d i n gt oa p p l i c a t i o no f p r t i c a la p p l i c a t i o 玛“a n a l y z e s b o wd s p s u p p o r ti pr ，d j v j d e sf o i ps 0 j u t i o ni m ds e v e r a im o d l l i e s ，锄di n 觚 d u c e st l l e d e s i g n a n dh o w t or e a l i z e a c c o r d i n gt ot h et e s tr e s u l t ，i ff a xo v 盯i pi sl l s e d ，i ti sm o r ee 茄c i e mt 0n e m o r k r e s o u r c e t h ec h a 娼er a t ei sm u c hl o w e lne x t e n d st l l ec a p a b i l i t yo f v o i c ei m e 面c ec a r d i nv o i c eg a t e w a y nm a k e so u rp r o d u c tm o r cc o m p e t i t i v ei nm a r k e t t h e r ea r es 0c o m p l e xi n t 耐a c e s ，s ob r o a db 船i cl 【i l o w l e d g e 柚ds 0m 锄yp a m i l l e t e r s r e l a t e dw i t l lf 酞o v e ri p t h e 卸t h o r0 1 1 l yf o c u so nh o wt od e s i g n 锄dp r a c t i s ef a ) 【o v e r i pi 1 1f x sv o i c ei n t e 血c cb o a r d t h es u c c e s s i v er e s e a r c hw o r kw i l lf o c u so ns o m e r e l a t e dc h a r a c t e r s ，c u r i t yf e 细a 【l df a xo v e rs i pp r o t o c 0 1 k e y w o r d ：r e a l 一t i m ef a xf o i p ( f a xo v e ri p )d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n g t 3 8 t 3 0h 3 2 3 西安电子科技大学 学位论文创新性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它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已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名： 盗丝 本人承担一切相关责任。 日期：加7 - 加 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复印手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密，在一年解密后适用本授权书。 本人签 导师签 日期：迎2 ：型! 日期：庐州口、 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文背景 随着世界范围内i p 网络基础设施的高速发展，基于i p 技术的各种增值业务 不断出现并取得迅速发展，很多数据产品都提供基于v o i p 的扩展功能。i p 传真技 术就是其中的典型。所谓i p 传真( f o i p ) ，就是利用m 网络全部或部分替代p s t n 网络进行传真通信。i p 传真最大的特点就是在远程中继上使用的是i p 网，而不是 p s t n 网络。由于i p 网可以动态地分配与使用带宽资源，具有比基于固定带宽分 配的p s n 4 网络更高的带宽利用率。它的效果同普通利用p s t n 网络发送传真几乎 一样，由于成本的大大降低使得其对i n t e n l e t 的发展起到巨大的推动作用。 p s l n ( 公共交换电话网络) 是一种全球语音通信电路交换网络，用于无线和 有线接入网络的语音和数据通信，包括商业的和政府拥有的。它也指简单老式电 话业务( p o t s ) 。它是自a l e x 锄d e rg r a h 锄b e l j 发明电话以来所有的电路交换式 电话网络的集合。如今，除了使用者和本地电话总机之间的最后连接部分，公共 交换电话网络在技术上己经实现了完全的数字化。在和因特网的关系上，p s t n 提 供了因特网相当一部分的长距离基础设施。 一个多世纪以来，在技术上p s t n 仍是唯一的可用承载网络。如今，基于无 线接入网的移动电话日益流行，它通过p s t n 干线网络( t m i l k n e t w o r k ) 传输语 音信号。此外语音传输承载网络还包括综合业务数字网( i s d 咐) 、数字用户线路 ( d s l ) 、异步传输模式( 删) 、帧中继( f r a m er e l a y ) 以及英特网v o 口等。图 1 1 显示的是典型的p s t n 公共交换电话网的应用。 图1 1p s t n 公共电话交换网 g 3 传真机是一种采用数字信号处理技术的通信设备，图象信号在内部经过数 语音网关中i p 传真的设计与实现 字化处理压缩后，通过d a 转换成模拟信号，然后通过普通用户线输入到交换机 内。 目前，几乎所有的网络设备生产厂商都有自己的v o i p 产品，在i r l t e m e t 网络中 也运行着许多v o i p 网关。由于定义实时i p 传真过程的国际建议标准i t u tt 3 8 建议出现的较晚，与之相关的实时m 传真技术的研究和实现均需要依赖于统一的 过程定义，所以实时i p 传真的实现还是一个正在进行的工作，由此导致了本文的 研究主要方向和内容。即实时m 传真的研究、设计与实现。 1 2 研究现状及传真产品的发展 随着传统传真使用的种种不足的发现，国内外众多公司纷纷研究开发传真服 务器，利用传真服务达到降低成本，改善办公效率及快速传送文件等功能。例如 c i s c o 公司，加拿大e i c o n 网络公司，北京友邦讯通公司，上海三贝公司等都陆 续研发了口传真产品。各公司的传真服务器产品除了基本的传真收发等功能外还 各具特点： 1 ) 加拿大e i c o n 网络公司是世界领先的企业通信产品生产厂商。它主要开发 d i v as e n ，c r f o r n e t w 趾软件产品，支持c a p i 接口，使d i v as e n 惯卡能支持传真 应用f 2 】； 2 ) 北京友邦讯通公司开发的传真服务器主要提供多文件、多地址同时发送， 支持传真模板套打等功能 3 ) c i s c o2 6 0 0 和3 6 0 0 的语音传真模块可使语音和传真信息能够在i p 网络上 进行路由选择。语音传真网络模块安装在c i s c o2 6 0 0 和3 6 0 0 的网络模块插槽内， 具有一个或两个语音接口卡插槽【4 j ； 4 ) 上海三贝公司开发的s y - f a ) 【s e r 、，盯传真服务器，主要支持t x t ，w b r d ，e x c e l 文件的直接传真，且支持通讯录功能，以便用户管理自己的客户资料，快速准确 的完成传真的发送【5 j 。 由于传真服务增长的潜力极大，因此本文在深入了解用户需求、结合众多成 功案例的实施经验、参考国内外同类产品的基础上，进行了口传真的开发。 随着世界范围内h l t e m e t 网络基础设施的高速发展，包括i p 传真在内的基于 i p 技术的各种应用也迅猛的发展。从国际电信市场发展的大环境上看，电信业务 包括i p 传真业务的开放是大势所趋。在美国、日本、德国、瑞典等国都已经或正 在进行较大规模的i p 传真业务商业运行。从某种意义上讲，m 电话传真对传统电 话和传真的挑战不是一般意义上的新产品对老产品的挑战，而是一种趋势，预示 着一个崭新的通信时代的到来【6 】f 7 1 。 第一章绪论 1 3 实时i p 传真通信过程 实时i p 传真通信过程可分为三部分： 1 传真终端之间通过i p 语音网关正常通话。 2 网关间的传真呼叫建立过程。该过程可采用多种协议，h | 3 2 3 、s i p 、h 2 4 8 、 m g c p 都可以被用来发起和控制传真会话。 3 i p 传真通信的主要过程，即t 3 8 会话过程，也就是传真信号与报文数据 经过p s t n 和i p 网络在收发双方传真终端间通信的过程。这一过程又可 分为同时进行的两部分：一是基于r l 3 0 建议的传真终端与网关间的通信， 二是基于t 3 8 建议的网关与网关间的通信。实时i p 传真系统结构如图1 _ 2 所示。 i l 3 2 3 ，s 信令 图l ，2 实时i p 传真系统的结构 1 4 课题来源及本文工作 本课题任务来自某通讯公司研发的在低端路由器上实现i p 传真功能的项目。 本文负责在低端路由器的驱动层实现p 传真业务，主要是利用路由器之前开 发的v o i p 功能，通过运用硬件芯片的富余功能和开发先进的t 3 8 协议并扩展h 3 2 3 协议来实现，既不增加路由器设备的成本，又为用户提供了一个非常有用的功能。 研究的内容主要有： 1 分析基于t 3 0 和t 3 8 建议的网关与传真终端间的通信规程； 2 分析基于h 3 2 3 的i p 传真呼叫建立过程； 3 根据语音网关中d s p 芯片对传真功能的支持，针对实际应用对d s p 编码 进行改造； 4 根据以上各项分析的结果，进行需求分析和概要设计，描绘出i p 传真所 需要实现的具体功能，提出整体设计方案； 5 分析现有的软件框架，给出了i p 传真在驱动层实现的具体方法； 6 对概要设计进行细化，对i p 传真进行详细设计，并对每个模块进行编码 4 语音阿关中i p 传真的设计与实现 实现； 7 对代码进行实际应用测试。 1 5 论文章节安排 本文章节安排如下： 第一章：绪论。介绍论文的背景和来源，i p 传真的功能简介，本文所作的工 作以及论文的章节安排。 第二章：介绍了网关通信规程建议。主要内容包括：文件传真在p s t n 网上 的传输规程t 3 0 建议和基于i p 的三类传真实时传输规程t 3 8 建议、v x w o r k s 操 作系统和开发调试工具t 0 m a d o 的相关介绍等。 第三章：分析了网关间i p 传真的呼叫建立过程。重点分析比较了 l 3 2 3 协议 和s i p 协议，以及基于h 3 2 3 的i p 传真建立过程。 第四章：给出了语音网关中m 传真的总体设计方案。 第五章：详细说明了i p 传真的具体实现。主要包括：分析d s p 芯片对传真功 能的支持；传真模块驱动部分的实现；传真相关s h e l l 配置的实现。 第六章：通过实例组网应用对口传真进行测试，并对测试结果进行进一步的 分析。主要包括：传真功能及性能的测试、传真相关s h e l l 配置的测试。 第七章就本文研究的内容做了全面的总结，提出存在的问题，指出需要进一 步开展的工作。 第二章网关通信规程建议 第二章网关通信规程建议 i p 传真的设计和实现需要特定的标准和协议为基础，由于定义实时i p 传真过 程的国际建议标准i t u tt 3 8 建议出现的较晚，与之相关的实时碑传真技术的研 究和实现均需要依赖于统一的过程定义，因此本章将介绍实现i p 传真系统的两种 通信传输规程t 3 0 建议与t 3 8 建议，并简要介绍系统的开发环境和调试工具。 2 1i t u tt 3 0 建议 i t u tt 3 0 建议【5 1 是p r o c e d u 佗sf o rd o c 岫e n tf a c s i m i l e1 r a n 锄i s s i o ni nt h e g e n e m ls w i t c h e dt e l e d h o n en e t 、v o r k ，是文件传真在公共电话网上的传输规程。传 真终端在公共电话网中进行通信时，必须按照t 3 0 建议进行操作。 t 3 0 建议详细规定了通信过程和信号方式，通常称之为传真通信的控制规程。 传真通信过程包括：传真呼叫的建立、能力协商、信道训练、报文传输等等。信 号是指完成各个过程所需要的命令和响应。 2 1 1 传真通信系统和通信过程 传真通信系统的基本过程是对图像进行分解、数字化处理、编码、调制、信 道传输、解调、译码和合成的过程。和其他通信过程系统一样，传真通信由发送 方和接收方以及传真线路组成。传真图像信息从发送方经过处理后送到传输线路， 经过线路传送到接收方后再做相应处理，恢复出与发送方图像一致的图像信息。 传真通信系统的原理如图2 1 所示。 图2 1 传真通信系统的原理 三类传真是使用压缩编码技术的数字传真，主要用于公用电话交换网 ( p s t n ) 。目前，市场上销售最多、使用最普遍的是三类传真终端，一般称其为 三类传真机或g 3 传真机。 t 3 0 建议中规定的通信过程分为a 、b 、c 、d 、e 五个阶段，如图2 2 所示。 阶段a ：呼叫建立。人工或自动建立呼叫，包括拨号、将线路倒换到传真终 6 语音网关中i p 传真的设计与实现 端进行识别。 图2 2 通信过程的阶段示意图 阶段b ：报文前处理。即进行报文传输前的准备阶段，包括传真终端性能的辨 别和选择、传送模式的确立、信道训练等。当接收方认定可以接收后，向发送方 发送可接收证实信号，发送方收到该信号表示传真机完成了协商，可以转入阶段c ， 进行报文传输。 阶段c ：报文传输。一旦线路中断的时间超过时限，或者信道误码超过规定， 将自动拆除线路，中止报文传输。 阶段d ：报文后过程。在这一过程中，收发双方传真终端均要对报文传输是 否结束、接收的情况如何、是否还有报文以及传真过程是否结束等做出判断，以 便确定下一步是否转向e 阶段，还是返回到b 阶段。 阶段e ：呼叫释放。本次传真通信结束，释放传真通信线路。 每次传真通信均由这五个阶段组成。如某一阶段不正常，传真通信双方将放 弃通信，按照通信失败处理。 2 1 2 传真通信信号 在传真通信的上述五个阶段中，每个阶段收发传真终端均需要交互传真信号， 即传真终端间相互对话，交换身份和性能，说明通信意图，以便顺利完成传真报 文的传送。三类传真信号分为单音信号和二进制信号两种。 1 单音信号 单音信号有c n g ( 主要单音) 和c e d ( 被叫终端标识) 两种，用于a 阶段告 知通信对方本方是传真终端，欲建立传真通信。c n g 为1 1 0 0 h z 的单音信号，由 主叫传真终端自动发送，3 秒钟一次，一次持续0 ，5 妙。在人工发送传真时，此信 号可以不发送。c e d 信号为持续2 6 4 秒的2 1 0 0 h z 的单音，由被叫传真终端发送， 此信号无论在自动或人工发送时均应发送。c e d 信号发送后进入阶段b ，7 5 m s 后 才可发送阶段b 的二进制信号。 2 二进制信号 第二章网关通信规程建议 7 接收与发送传真终端通过收发标识、命令、响应等信号来完成对传真通信过 程的控制，这些信号都是二进制信号。3 0 0 b ，s 的二进制信号是标准传送速率，而 2 4 0 0 b s 是认可的选用速率。在传输过程中，采用了i s o 颁布的数据通信规程，即 h d l c 高级数据链路控制规程。h d l c 帧由先导序列、标志序列、地址字段、控 制字段、信息字段( 分为传真控制字段和传真信息字段) 和校验序列组成。 一些主要的传真控制字段表表示的信号如下所示： d i s ( 数字标识信号) ：表示被叫传真终端符合i t u t 标准性能。 d c s ( 数字命令信号) ：命令信号，对d i s 信号所标明的标准性能做出响应。 c f r ( 可接收证实) ：响应信号，它证实训练成功，全部报文前过程己完成， 可以开始报文传输。 兀t ( 训练失败) ：命令信号，表明训练失败，并要求重新训练。 e o p ( 过程结束) ：表示一页传真信息结束，不再发送文件，在收到证实信号 后进入阶段e 。 m c f ( 报文证实) ：对已收到的报文表示满意。 d c n ( 拆接) ：表示阶段e 已经开始，此信号不需要响应。 2 1 3 传真终端间通信实例 发送和接收传真终端采用h d l c 帧结构和规定的传真控制信号，来验证双方 通信的兼容性，使操作正确无误。下面通过一个主叫传真终端发送两页传真的通 信实例来描述传真的过程，如图2 3 所示，对传真的通信过程说明如下： 1 在阶段a ，主叫传真终端拨号后发送c n g ，即1 1 0 0 h z 的单音信号，被叫传 真终端发送单音信号作为应答，切换到传真接收状态，发送c e d ，即2 1 0 0 h z 的单 音信号来建立连接并进入阶段b ； 2 在阶段b ，被叫传真终端发送数字标示信号( d i s ) ，表明自己的性能参数， 包括纸张大小、编码方式、调制速度等，主叫传真终端根据此信号做出响应，发 送数字命令信号( d c s ) ，表明下面的训练过程采用的性能，随后发送1 5 s 士1 0 的训练序列( 训练是对双方m o d e m 进行调整，以达到同步工作的目的) ，被叫传 真终端认定训练符合要求后，给予可以接收的证实信号( c f r ) ，随后进入阶段c ； 3 在阶段c ，数据传输开始，由发送终端发出传真编码数据，完成报文的发 送。发送完成后，进入阶段d ； 4 在阶段d ，主叫传真终端发送多页信号( m p s ) ，被叫传真终端发送报文 证实信号( m c f ) ，然后主叫终端发送第二页图像信号，第二页发送完毕后发送 过程结束信号( e o p ) ，表示该页传真结束且不再发送其它报文。被叫传真终端收 到满意的报文后，发送报文证实信号( m c f ) ，然后进入阶段e ： 5 在阶段e ，由主叫传真终端发送拆接信号( d c n ) ，双方挂机，传真过程 结束。 主叫传真终端 信号流向 被叫传真终端 ( 发送)( 接收) 主叫发送端拨号 应答后，按s t a n 键，传真机 接割线路上 收到c e d 后，按啦l r c 键传舅 被叫站标志，发2 1 0 0 比单音表 阶段a 机接到线路上 明非话音终端 检出c s i d i s 帧 。d i s发送c s i ，d i s 帧，性能 标志信号 发送t s i d c s 帧 d c s检出t s i ，d c s 帧选择工 作方式 阶段b 发送训练信号 接收训练信号 c f r ( f r r ) 检出c f r ( f r r ) 帧 可否接收的证实 训练，p k 接收图像信号 阶段c发送第一页图像信号 m p s 阶段d r 收到多页信号 m c f 、 发送报文证实信号 训练，p k 阶段c发送第二页图像信号接收图像信号 e o p 阶段d -过程结束 m c f 、 发送报文证实信号 阶段e d c n 切断连接 r 图2 3 主叫传真终端发送两页传真的信号流程 2 2i t u tt 3 8 建议 i t u tt 3 8建议州即“p r o c c d u r c sf o rr e a l 币m eg r o u p3f a c s i m i l e c o 咖u i l i c a t i o no v c ri pn e t 、v o r k s ”，定义了g 3 传真在终端间传真系统传输的过程， 除了包括p s t n 或者i s d n 部分的传输，还包括i p 网络部分的传输。 在实时口传真模型中，由t 3 8 建议规定的实时口传真系统主要由以下几部 分组成： 1 发送网关：用于呼叫g 3 传真设备i f t ( h l t e m e t 传真传输) 服务的i f p ( 1 1 1 t e 玎1 e t 传真封包) 端，它通过一个连接到接收网关的t c p 或u d p ，来开始一个i f t 会话。 第二章网关通信规程建议 9 2 接收网关：从发送网关接收一个t c p 或u d p 连接的i f p 端，它向一个被 叫g 3 传真设备提供i f t 服务。 3 g 3 传真设备：在i t u tt 3 8 建议中，g 3 传真设备指所有提供符合t 3 0 ， 工4 和t 6 建议的通讯接口的实体。 2 2 1 网关传真数据传输 t 3 8 实时i p 传真网关之间的可靠数据传输由两种方法实现：应用t c p 协议和 应用u d p 协议及可选的纠错算法进行传输。t 3 8 建议定义了如图2 4 所示的分层 协议，以保证用于实现t c p 和u d p 的消息交换是完全相同的。 传真同关 i f p 包 传真网关 图2 4t 3 8 建议实时i p 传真网络分层及协议使_ l j 情况 发送网关接收来自发送传真终端的t 3 0 消息流，根据t 3 8 建议转换为八比特 组结构的i f p ( i m e m e t f a c s i m i l ep r o t o c 0 1 ) 包，并将其还原为t 3 0 消息流，直接传 送给接收传真终端。接收网关也应将接收传真终端发来的响应传递给发送网关。 通过i p 网络实时传输传真数据可以采用t c p 仃p 或u d p ，i p 协议。t c p 具有保 证无差错传输的重传机制，同时也增加了延时，在丢包和数据出错时时延会显著 增加，可能导致通信中断。u d p 是一种数据报服务，信息发送后不需要交付认可， 其优点是传输时延小，但传输时可能会产生数据差错，需要附加的协议来提供传 输的顺序性和传输纠错，在t 3 8 协议中采用u d p t l 协议来进行传输纠错。 比较两种传输协议后认为：实时i p 传真的优势在于远距离中继成本低，而且 目前的i m e m e t 在远距离传输时，因为线路带宽有限，且需要经过多级路由器转发， 所以其时延是大于传统p s t n 网的，而实时i p 传真又有比i p 电话更高的时延要求， 语音网关中i p 传真的设计与实现 所以实时i p 传真选择u d p 协议。u d p 协议虽然不保证传输的可靠性，但在采用 u d p t l 协议来保证传输的顺序性和进行传输纠错，再加上传真通信本身可以忍受 一定范围内的差错，因此是能够提供满意的数据传输质量的。 2 2 2t 3 8 建议的i f p 封包格式 在以下的讨论中，一个消息是指在一个单一的周期里从一台g 3 传真终端或一 个网关，在一个方向上传送的协议或数据信息。它可以包含例如：一个或多个h d s l 帧，或传真数据的一“页”。消息可以透过i p 网络在多个封包中被传输。这些封包 可以包含部分或全部单一的或多重的帧。在实时i p 传真协议t 3 8 建议中，也提出 了对于多重帧的支持。数据元素i f p 使用在呼叫建立期间确定的端口，透过t c p i p 或u d p i p 进行操作( 侦听) 。在i f p 端与端之间的所有通讯，都使用被标识为i f p 的封包。 一个i f p 包由“类型( t y p e ) ”和“数据( d a l f a ) ”两部分组成。“类型”单 元描述的是h d l c 帧的前导标志、传真训练、调制方法和速率，以及传真模拟信 号，“数据”元素包含传真信号和报文数据。“数据”又分为两种，一种称为“t 3 0 指示符”( t 3 0 i n d i c a t o r ) ，它指示前导标志、传真训练和传真模拟信号，另一 种称为“t 3 0 数据”( t 3 0 d a t a ) ，指示传送传真信号或报文数掘的调制方法和速 率。表2 1 和表2 2 分别给出了“t 3 0 指示符”和“t 3 0 数据”的内容。 表2 1t 3 0 - i n d i c a t o rv a l u e s n os i g n a lv 1 71 2 0 0 0m o d u l a c j o ns h o r t t r a j n i n g c n g ( 1 1 0 0 h z ) v 1 71 2 0 0 0m o d u l a t i o nl o n gt r a i n i n g c e d ( 2 1 0 0 h z ) v _ 1 71 4 4 0 0m o d u l a t j o ns h o r t t r a i n i n g v _ 2 ld r e a r n b l ev1 71 4 4 0 0m o d u l a t i o nl o n gt r a i n i n g v 2 72 4 0 0m o d u o n 响i n i n gv - 8a n s a ms i g n a l v 2 74 s o om o d u l a t i o n 仃a i n i n gv 8s 逗n a i v 2 97 2 0 0m o d u l a t i o nt r a jn j n gv 3 4 c m l c h a n n e l - 12 0 0 v 2 99 6 0 0m o d u l a l j o nt r a i n i n g v _ 3 4 一d r j c h a n n e i v 1 77 2 0 0m o d u l a i i o ns h o r tt r a i n i n gv 3 4 c c - r e t f a i n v 1 77 2 0 0m o d u i a ：c i o nl o n g 仃a i n i n g v 3 31 2 0 0 0m o d u l a t i o nt r a i n i n g vl79 6 0 0m o d u l a t i o ns h o r tt r a i n i n gv 3 314 4 0 0m o d u ia t l o n 恤i n i n g v 1 79 6 0 0m o d u l a t i o nl o n gt r a i n i n g 第二章网关通信规程建议 表2 2 t 3 0d a l av a i u e s v 2 lc h a n n e l2v 1 7 7 2 0 0 v r 3 4 - p 一r a t e v 2 7t e r 2 4 0 0v 1 79 6 0 0 v 3 4 c c 1 2 0 0 v 2 7 t e r 4 8 0 0v 1 71 2 0 0 0v 3 4 p c h v 2 97 2 0 0v 1 71 4 4 0 0v - 3 31 2 0 0 0 v 2 99 6 0 0v 8v 3 31 4 4 0 0 i f p 包的“数据”单元包含传真网关从传真终端接收的传真信号和报文数据。 “数据”单元由一个或多个字段组成，每个字段有两部分：字段类型( f i e l d t y p e ) 和字段数据( f i e l d d a 协) 。字段类型指出后随的字段数据的性质，例如后随数据 为h d l c 数据或普通( 非h d l c ) 传真报文数据等。字段数据包括传真规程中使 用h d l c 帧传送的传真信号( 如d i s ，d c s ，c f r 等) ，在e c m ( e r r d rc o 眦t i o n m o d e ) 方式中使用h d l c 帧传送的传真报文数据，以及普通传真报文数据( 非e c m 报文数据) 。 i f p 包“数据”单元的尺寸受i p 协议制约，如果传真信号或报文数据较小，一 个i f p “数据”单元可以包含多个信号( 例如多个h d l c 帧) ，同时在传真信号或报 文数据较大时，可以用多个i f p “数据”单元来传送一个传真信号或报文数据。 综上所述，一个i f p 包可以是某种信号状态的指示符号，即“类型”单元，- 它 指出传真终端发送了模拟信号( c n g 或c e d ) 、训练信号、前导标志信号，以及用 何种调制方式和速率来发送数据。i f p 包也可以携带传真终端发送的传真信号和报 文数据，即“数据”单元。图2 5 给出了正p 包的举例，其中使用了连续的三个i f p 包传送两个h d l c 帧。 【竺竺兰l 竺竺竺 第一个m p 包 第二个p 包 第三个p 包 图2 5i f p 包举例 2 2 3u d p 仃p 装载i f p 包的格式 传真网关将传真信号和报文组装成i f p 包，加上适当的包头装载在t c p i p 或 1 2 语音网关中i p 传真的设计与实现 u d p i p 包中在1 1 1 b e m e t 中进行传输。u d p i p 装载i f p 包的方式如图2 6 所示。 a ) l a y e r e dm o d e io f p u d p t l u d f r 口p a c k e t b ) f l 越m o d e lo f p u d 刑u d p ，口p m o o c 0 i 图2 6 u d m p 装载i f p 包 在使用u d p i p 包来传送传真信息时，由于u d p 协议没有反馈重发的纠错机 制，为了保证传输质量，使用了纠错技术，为此增加了u d p t l ( f a c s i m i l e u d p t r 柚s p o r tl a y c r ) 协议。u d p t l 协议由u d p t l 头和u d p t l 有效负荷两部分组成， u d p t l 头包含所传送的i f p 包的序号，u d p t l 有效负荷由“主要”和“次要”两 部分组成，“主要”部分是要传送的i f p 包，“次要”部分是为了纠错而增加的冗 余部分。有了u d p t l 协议后，接收传真网关可以通过序号来发现是否发生了失序 或丢包，如果发生可以重新排序或使用纠错技术来进行纠错。 t - 3 8 建议中提供了两种纠错机制，一种为冗余纠错，另一种为奇偶前向纠错。 冗余纠错在每一个数据段内以封装前面的主数据( p r i m a r y ) 封包的形式，通过传 送冗余信息的方法来提供错误恢复。所使用的策略是在原始数据( 叫m a 叮) 域之 后另外再封装n 个具有单调递减的序列号的以前发送的封包。因此，每一个数据 段含有一个原始数据域和两个或多个附加数据( s e c o 咖) 域，这样两个封包的 丢失是可以被修复的。为了在一个u d p t l 中提供冗余服务，必须维持一个“旧的” 原始数据域的缓冲用于封装到新的封包中。缓冲区举例如图2 7 所示。 i s 田u e w 嚅等u m 雎1 嚣酴琵l8 四：删c 1 18 涩：等7 s e 口u 朋c ci f pm e s s a g cs i o 正 j 团 i f p m e s s a g e 4 4i f p m e s s a g e 4 3i f p m e s s a g e 4 2 f i f p m e s s a g e l 刖l ! 望丛曼皇垒曼l 图2 7 使用冗余信息进行纠错的u t p t l 分组 第二章网关通信规程建议 下面是经过a s n 1 【1 0 】( a b s t r 孔ts y n t a x n o 诅t i o n n 啪b e r o n e 抽象语法标记) 编 码后的u d p t l 包的结构。 信中， a s n 1 编码的作用是对于相同的信息，尽管不同的计算机在其内部对这些信息有 不同的表示，但是在传入网络时，其数据表示都是一样的，这样就做到了数据传 送格式的统一。表2 3 是一个u d p t l 的具体例子。 表2 3 u d p t l 数据包示例 f i e l d n e f i e i dc o n t e n t u d p t lp a c k e t o 0 0 2 0 6 c 0 0 18 00 0 0 0 f f 0 00 10 10 6 n s e q 0 0 0 2 n b v t e s0 6 t 3 8 a s n 1i f pc o o l8 0 0 00 0f f e r r0 0 n r e d0 1 r e d u n d tp a c k e t n b v t e s0 1 t 3 8a s n 1i f p0 6 2 2 4 实时i p 传真数据速率管理方法 i p 传真存在两种训练方法，分别称为数据速率管理方法l 和数据速率管理方 法2 ( 简称方法l 和方法2 ) ，用于决定高速数据传输率的t c f 信号。两种方法中 的任何一种都能确保p s t n 传真会话能够以相同的速率传输和处理。 方法1 是一种发送传真终端和发送网关、接收传真终端和接收网关分别训练 的方法。需要接收网关在本地产生t c f 训练信号。数据速率的管理由发送网关根 语音网关中i p 传真的设计与实现 据p s t n 连接双方的训练结果来完成，当接收网关收到一个来自于接收端的g 3 传 真设备的c f r 或f t t 信号，一个t 3 0h d l c 封包( 包括接收确认c f r 或训练失 败f t t ) 应被转发到发送网关。根据从g 3 传真设备收到的t c f 和从接收网关转 发来的t 3 0h d l c 封包的结果，发送网关根据表2 4 发送f t t 或c f r 。 表2 4t 3 8 发送网关信号速率决策表 从接收网关转发的发送网关收到的来自于接收端应发送给发送端g 3 t 3 0 信号消息g 3 传真设备的t c f 信号传真设备的信号 c f rs u c c e s sc f r f r rs u c c e s sf r r c f rf a 订u r ef t t m f a i l u r e f r t 方法2 是发送网关直接将发送传真终端的训练信号传送给接收网关，再由接 收网关直接将此训练信号传送到接收传真终端。此种训练方法是一种全程训练， 它检测了包括i p 网在内的从发送传真终端到接收传真终端的全部信道的传输质 量。 一般情况下，t c p 传输方式使用方法1 进行训练。其原因是t c p 具有纠错能 力，不需要对i p 网进行训练。u d p 传输方式不能保证传输质量，所以使用方法2 进行训练。 2 2 5 实时i p 传真通信过程实例 实时i p 传真的传真信息传输过程是发送传真终端首先将传真信息传送到发送 网关，传真发送网关将传真信息转换为i f p 包，再将i f p 包装置在t c p 或u d p ，口 包内并通过i p 网传送到接收网关，接收网关将i f p 包恢复成传真信息，再发送给 接收传真终端。应注意的是传真通信是双向传输，接收传真也会向传真终端发送 消息。 实时i p 传真通信过程中，口网对收发双方传真终端是“透明的”，实时i p 传 真通信过程对收发传真终端而言，与传统传真通信过程相同。 实时i p 传真的通信过程如图2 8 所示。图中采用的是u d p 协议和速率协商方 法2 ，报文传输速率为v 2 9 ：9 6 0 0 b i “s ，非e c m 方式。 第二章网关通信规程建议 图2 8 实时i p 传真通信过程 2 3v x w o r k s 操作系统及调试工具t o m a d o 本项目所有代码都是通过t 0 m a d o 的开发环境进行开发调制，运行于v x w b r i 巧 操作系统之上，因此对v x w o r l 巧操作系统及开发环境t o m a d o 进行简要介绍。 2 3 1v x w o r k s 操作系统简介 v x w b r l c s 是美国w i n dm v e rs y 啦m ( w r s ) 公司于1 9 8 3 年设计开发的一种嵌 1 6 语音网关中i p 传真的设计与实现 入式实时操作系统( r 1 o s