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PBX 基础教程 一 IP 电话是什么 IP 是当前热门的技术 与此相关联的一批新名词 如 IP 网络 IP 交换 IP 电话 IP 传 真等等 也相继出现 那么 IP 是什么呢 IP 是英文 Internet Protocol 的缩写 意思是 网络之间互连的协议 也就是为计算机 网络相互连接进行通信而设计的协议 在因特网中 它是能使连接到网上的所有计算机网络 实现相互通信的一套规则 规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则 任何厂家 生产的计算机系统 只要遵守 IP 协议就可以与因特网互连互通 正是因为有了 IP 协议 因 特网才得以迅速发展成为世界上最大的 开放的计算机通信网络 因此 IP 协议也可以叫 做 因特网协议 IP 是怎样实现网络互连的 各个厂家生产的网络系统和设备 如以太网 分组交换 网等 它们相互之间不能互通 不能互通的主要原因是因为它们所传送数据的基本单元 技 术上称之为 帧 的格式不同 IP 协议实际上是一套由软件程序组成的协议软件 它把各种 不同 帧 统一转换成 IP 数据报 格式 这种转换是因特网的一个最重要的特点 使所有各种 计算机都能在因特网上实现互通 即具有 开放性 的特点 那么 数据报 是什么 它又有什么特点呢 数据报也是分组交换的一种形式 就 是把所传送的数据分段打成 包 再传送出去 但是 与传统的 连接型 分组交换不同 它 属于 无连接型 是把打成的每个 包 分组 都作为一个 独立的报文 传送出去 所以叫 做 数据报 这样 在开始通信之前就不需要先连接好一条电路 各个数据报不一定都通过 同一条路径传输 所以叫做 无连接型 这一特点非常重要 它大大提高了网络的坚固性和 安全性 每个数据报都有报头和报文这两个部分 报头中有目的地址等必要内容 使每个数 据报不经过同样的路径都能准确地到达目的地 在目的地重新组合还原成原来发送的数据 这就要 IP 具有分组打包和集合组装的功能 在实际传送过程中 数据报还要能根据所经过网络规定的分组大小来改变数据报的 长度 IP 数据报的最大长度可达 65535 个字节 IP 协议中还有一个非常重要的内容 那就是给因特网上的每台计算机和其它设备都 规定了一个唯一的地址 叫做 IP 地址 由于有这种唯一的地址 才保证了用户在连网的计 算机上操作时 能够高效而且方便地从千千万万台计算机中选出自己所需的对象来 现在电信网正在与 IP 网走向融合 以 IP 为基础的新技术是热门的技术 如用 IP 网 络传送话音的技术 即 VoIP 就很热门 其它如 IP over ATM IPover SDH IP over WDM 等等 都是 IP 技术的研究重点 PBX 基础教程 二 ADSL 简介 非对称数字用户环路 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Loop 能够在现有的铜双绞 线 即普通电话线上提供高达 8Mbit s 的高速下行速率 远高于 ISDN 速率 而上行速率有 1Mbit s 传输距离达 3km 5km 其优势在于可以充分利用现有的铜缆网络 电话线网络 在线路两端加装 ADSL 设备即可为用户提供高宽带服务 由于不需要重新布线 降低了成 本 进而减少了用户上网的费用 ADSL 调制解调技术的主要技术特点在于 ADSL 技术利用现有电话铜线基础设施 几乎就能为所有家庭和企业提供各种电信服务 允许用户以比今天最新的 56KModem 高 100 倍左右的速率通过数据网络或 Internet 以及相关服务进行交互式通信 在这种交互式通信中 ADSL 的下行线路可提供比上行线路更高的带宽 即上下行带宽不相等 且一般都在 1 10 左右 如果线路的上行速率是 640Kbps 则下行线路就有 6 4Mbps 的高速传输速率 这也就 是 ADSL 为什么叫非对称数字用户线的原因 同时 由于 ADSL 采用频分复用技术 可将 电话语音和数据流一起传输 用户只需加装一个 ADSL 用户端设备 通过分流器 话音与数 据分离器 与电话并联 便可使一条普通电话线就同时通话和上网且互不干扰 因此 使用 了 ADSL 接入方式 等于在不改变原有通话的情况下 另外增加了一条高速上网专线 可 见 ADSL 技术与拨号上网调制技术有很大区别 PBX 基础教程 三 xDSL 分类 xDSL 中 x 代表着不同种类的数字用户线路技术 各种数字用户线路技术的不同之处 主要表现在信号的传输速率和距离 还有对称和非对称的区别上 DSL 技术主要分为对称和非对称两大类 1 对称 DSL 技术 1 HDSL High bit rate DSL 高速 DSL 2 SDSL Single line DSL 这是 HDSL 的单线版本 它可以提供双向高速可变比特 率连接 速率范围从 160Kbps 到 2 084Mbps 3 MVL Multiple Virtual Line 多虚拟数字用户线 MVL 是 Paradyne 公司开发的 低成本 DSL 传输技术 4 IDSL ISDN 数字用户线 通过在用户端使用 ISDN 终端适配器和在双绞线的另 一端使用与 ISDN 兼容的接口卡 这种技术可以提供 128Kbps 的服务 2 非对称 DSL 技术 1 ADSL Asymmetric DSL 非对称 DSL 2 RADSL Rate Adaptive DSL 速率自适应 DSL 这种技术允许服务提供者调整 xDSL 连接的带宽以适应实际需要并且解决线长和质量问题 3 VDSL Very High Data Rate DSL 甚高速数字用户线 而其中主要的技术有 HDSL ADSL VDSL 三种 此外还有一些公司所提出的建议 如 UDSL Unidirectional DSL x2 DSL 应用很少 PBX 基础教程 四 电话机的原理 电话通信是通过声能与电能相互转换 并利用 电 这个媒介来传输语言的一种通信技术 两个用户要进行通信 最简单的形式就是将两部电话机用一对线路连接起来 a 当发话者拿起电话机对着送话器讲话时 声带的振动激励空气振动 形成声波 b 声波作用于送话器上 使之产生电流 称为话音电流 c 话音电流沿着线路传送到对方电话机的受话器内 d 而受话器作用与送话器刚好相反 把电流转化为声波 通过空气传至人的耳朵中 这样 就完成了最简单的通话过程 PBX 基础教程 五 何谓电话通信网 电话通信网是进行交互型话音通信 开放电话业务的电信网 简称电话网 它是一种电 信业务量最大 服务面积最广的专业网 可兼容其它许多种非话业务网 是电信网的基本形 式和基础 包括本地电话网 长途电话网和国际电话网 电话网采用电话交换方式 主要由四部分组成 发送和接收电话信号的用户终端设 备 进行电路交换的交换设备 连接用户终端和交换设备的线路和交换设备之间的链路 电话网基本结构形式分为多级汇接网和无级网两种 我国电话网由四级长途交换中 心和一级本地网端局组成五级结构 其中一 二 三 四级的长途交换中心构成长途电话网 由本地网端局和按需要设置的汇接局组成本地电话网 除了以传递电话信息为主的业务网外 一个完整的电话通信网还需要有若干个用以 保障业务网正常运行 增强网路功能 提高网路服务质量的支撑网路 支撑网中传递的是相 应的监测和控制信号 支撑网包括同步网 公共信道信令网 信输监控网和网路管理网等 PBX 基础教程 六 什么是电信和电信网 电信 telecommunication 是指利用电报 电话 传真 无线电设备和互联网络等电子 手段传递信息的通讯方式 而电信网 telecommunication network 是多个用户电信系统互连的通信体系 是由 终端设备 传输设备 交换设备等基本要素组成的综合系统 电信网的主要功能是按用户的 需要传递和交流信息 以实现人类远距离通信的需要 电信网的分类 按电信业务的种类分为 电话网 电报网 用户电报网 数据通信网 传真通信 网 图像通信网 有线电视网等等 按服务区域范围分为 本地电信网 农村电信网 长途电信网 移动通信网 国际电 信网等等 按传输媒介种类分为 架空明线网 电缆通信网 光缆通信网 卫星通信网 用户光 纤网 低轨道卫星移动通信网等 按交换方式分为 电路交换网 报文交换网 分组交换网 宽带交换网等等 按结构形式分为 网状网 星形网 环形网 栅格网 总线网等等 按信息信号形式分为 模拟通信网 数字通信网 数字模拟混合网等 按信息传递方式分为 同步转移模式 STM 的综合业务数字网 ISDN 和异地转 移模式 ATM 的宽带综合业务数字网 B ISDN 等 现在世界各国的电信网正在向数字化的电信网发展 将逐步代替模拟通信的传输和 交换 并且向智能化 综合化的方向发展 PBX 基础教程 七 PBX 为什么分组交换 像所有的电子系统一样 我们可以把交换系统看成是一个有多个输入和输出的 黑盒子 不过 一个交换系统的输入和输出往往都非常多 我们常常把这些输入叫作入线 或入端 把输出叫作输出线 或输出端 交换系统的功能可以用两种不同的说法来描述 一种说法是 交换系统的功能是在 入端和出端之间建立联接 按这种说法 可以把交换系统想像成一堆开关 当需要把一个入 端和一个出端联接起来的时候就扳动开关 另一种说法是 交换系统的功能是把入端的信息 分发到出线上 按这种说法 可以把交换系统想像成一个大的信息转运站 它接收入端上的 信息 然后分门别类地分发到各个出端上 乍一看 两种说法似乎并无本质的不同 建立联接的目的归根到底也是为了传送信 息 而能够把信息从入线上送到出线上 也就相当于入线和出线连接起来了 不过 如果我 们以这两种说法为起点加以引伸 就会发展出两种完全不同的交换方式来 以电路联接为目的的交换方式是电路交换方式 电话网中就是采用电路交换方式 我们可以打一次电话来体验这种交换方式 打电话时 首先是摘下话机拨号 拨号完毕 交 换机就知道了要和谁通话 并为双方建立连接 等一方挂机后 交换机就把双方的线路断开 为双方各自开始一次新的通话做好准备 因此 我们可以体会到 电路交换的动作 就是在 通信时建立 即联接 电路 通信完毕时拆除 即断开 电路 至于在通信过程中双方传送 信息的内容 与交换系统无关 电话交换出现在一百年前 在那个时候 人们还没有关于信息的概念 而电话交换 就是要把双方的电路联接起来 这件事又是如此的明显 那么采用电路交换方式当然是唯一 的选择了 不过 如果我们仔细考虑一下 也会发现很多电路交换的缺点 最明显的就是 只 要建立了一条电路 那么 不管双方是否在传送信息 不管双方是否在发声通话 这条电 路都不能改作他用 直到拆除这条电路为止 举例来说 我们假设有 A B 两个城市 每个城市都有一部交换机并有一千个用户 两个交换机之间用 100 条中继线连接着 那么 如果我们说 在 A 城的两个用户之间建立 一条电路 我们指的是把两条用户线路通过 A 城的交换机联接起来 但当我们说 在 A 城 的一个用户和 B 城的一个用户之间建立一条电路时 我们指的就是由 A 城的用户线路经 A 城交换机联接到 A B 城之间的一条中继线路 在经 B 城交换机联接到 B 城的用户线路上 如图所示 由于经济上的原因 中继线路总是大大少于用户线路 并且为所有用户所共 享 那么 当我们占用了一条中继线路以后 即使我们不传送信息 别人也不能使用 这就 是电路交换最主要的缺点 在电话通信中 由于讲话双方总是一个在说 一个在听 因此电路空闲时间占大约 50 如果考虑到讲话过程中的停顿 那么还要多一些 不过这仍然被认为是可以容忍的 在计算机通信中 由于人机交互 从键盘输入 阅读观察屏幕输出 时间长 空闲 时间可高达 90 以上 再加上当时数字中继线路昂贵 于是人们就忍无可忍 于是在 70 年 代产生了另一种交换方式 即分组交换方式 在数据交换领域中 分组交换比电路交换更适 应人们的需要 PBX 基础教程 八 什么叫做 ISDN Integrated Service Digital Network 中文名称是综合业务数字网 俗称为 一线 通 目前电话网交换和中继已经基本上实现了数字化 即电话局和电话局之间从传输到交 换全部实现了数字化 但是从电话局到用户则仍然是模拟的 向用户提供的仍只是电话这一 单纯业务 综合业务数字网的实现 使电话局和用户之间仍采用一对铜线 也能够做到数字 化 并向用户提供多种业务 除了拔打电话外 还可以提供诸如可视电话 数据通信会议电 视等等多种业务 从而使电话 传真 数据 图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中 进行传输和处理 一 综合业务数字网有窄带和宽带两种 窄带综合业务数字网向用户提供的有基本速率 2B D 144Kbps 和一次群速率 30B D 2Mbps 两种接口 基本速率口包括两个能独立工作的 B 信道一般用来传输话 音 数据和图像 D 信道用来传输信令或分组信息 宽带可以向用户提供 155Mbs 以上的通信能力 但是由于宽带综合业务数字网技术 复杂 投资巨大 目前还不大可能投入大量的使用 而窄带综合业务数字网已经非常成熟 完全具备了商用化推广的条件 因此 这里指的综合业务数字网实际上是窄带综合业务数字 网 一线通 具有普通电话无法比拟的优势 综合的通信业务 利用一条用户线路 就可以在上网的同时拔打电话 收发传真 就像两条电话线一样 通过配置适当的终端设备 您也可以实现会议功能 把您和亲人朋友 之间的距离缩到最短 二 ISDN 的特点 ISDN 是可提供多种业务的电信网络 ISDN 是在电话 IDN 的基础上发展而成的 发展初期还是以电话为主 ISDN 的主要特点是在网内可实现端到端的数字连接正因为如此 该网络具有综合 多种业务的能力 即该网络具有承担广泛的话音 非话音业务的通信能力 用户通过一组标准多用途的用户 网路接口接入网路 该用户 网路接口可以适应不 同业务的终端 ISDN 的用户终端设备和网路组成可以分别开发 网路可用不同方式向用户提供多 种信息 为利用网络维护和网络管理 ISDN 应具有包括信息处理在内的综合网络功能 对 这种业务而言 根据所承担业务的需要来选择网络功能 三 一线通 提供三大类业务 承载业务 与用户终端类型无关 如电路交换的承载业务和分组交换的承载业 务等 用户终端业务 如数字电话 四类传真 数据通信 视频通信等 还有丰富的 令人惊叹的附加业务如 通过 一线通 可以 64kb s 或 128 kb s 的速 率飞速上 INTERNET 四 一线通 的补充业务 多用户号码业务 对一对 一线通 线路提供多个不同的电话号码 使得每一个 终端都可以与其他的区别开来 用户子地址业务 对 一线通 的终端 分别以一个子地址来标识 以保证每一个用 户终端均能被区分开 主叫线识别业务 当其它 一线通 用户拔打您的 一线通 电话时 您可以看见这电 话从哪一个电话上打来 被叫线识别业务 有了被叫线识别 您可以确信自已打电话 发传真的最终目的地 可防止无意的资料外泄 主叫线识别限制业务 此业务可以让您保护您的 一线通 电话号码不被别人知道 即使对方具有了主叫线识别功能 被叫线识别限制业务 此业务可以让别人不知道您用哪一个 一线通 电话接听 即 使对方具有了被叫线识别功能 呼叫传送业务 此业务可以在您忙 不在或无条件地将您的电话传到您指定的电话 上去 呼叫保持业务 此业务可以使您在一条 一线通 线路上 把一个终端从一个端口移 到其他的端口 而不用这个终端信息 五 宽带综合业务数字网 B ISDN 前面介绍的 ISDN 是指窄带 ISDN 即 N ISDN 当今 社会正在向 信息社会 发展 人类社会的进步 不仅要求通信多样化 高速化 综合化等 而对数据 图像 传真等业务 的要求也会越来越高 只具有基本速率和基群速率的 N ISDN 无法综合传输高清晰度电视 调整数据传真 广播电视等宽带业务 因此 电信技术较发达国家都纷纷着手被称为 21 世 纪电信网的宽带 ISDN 即 B ISDN 的开发和研究 B ISDN 是从 N ISDN 发展而来 它除了提供现在正在逐步实施的宽带业务外 还需要提供现在正在逐步实施的窄带 ISDN 的各种业务 PBX 基础教程 九 模拟 和 数字 的概念 所谓 模拟 是指把某一个量用与它相对应的连续的物理量来表示 所谓 数字 是指把某 一个量用与它相当的离散的 不连续的 数字来表示 以用于计时的钟表为例 指针式钟表 是以指针的连续走动指示时间 所以它是一种 模拟 方式 相反 数字式钟表每隔一定时间 跳一个数 是一种非连续计时方式 即 数字 方式 电信是用电信号进行远距离传递信息的过程 这个过程的主要内容就是首先要把信息转变 成电信号 然后再通过有线或无线方式传送出去 电信号有两种不同的类型 一种叫做 模 拟信号 另一种叫做 数字信号 什么叫 模拟信号 以电话为例加以说明 在电话通信中 传送的信息是发话人 信源 的声音 声音是由振动发出的 声波通过送话器 变换器 转变成跟随声音的强弱变化而变 化的电信号 由于该信号是 模拟 声音变化的 因此叫做 模拟信号 这个模拟信号通过线 路 信道 传送到对方 再通过受话器 反变换器 转变为原来的声音 为受话人 信宿 所听到 模拟信号的特点是它连续地 模拟 着信息的变化 信号的波形在时间上是连续的 所以又可 称之为 连续信号 原始的电话 传真 电视的信号都是模拟信号 用模拟信号传送信息的 通信叫做 模拟通信 数字信号 是什么 这可以用电报通信为例来说明 早期的莫尔斯电报 其电报信号是用 点 和 划 组成的电码 叫做莫尔斯电码 来代表文字和数字 如果用有电流代表 1 无 电流代表 0 那么 点 就是 1 0 划 就是 1 1 1 0 莫尔斯电码是用一点一划代表 A 用一划三点代表 B 所以 A 就是 101110 B 就是 1110101010 数字信号是数字形式的信号 它的特点是离散的 不连续的 用数字信号传送信息的通信 就叫做数字通信 现代电子计算机输入 输出的信号以及它所处理的信号都是离散信号 是 速率非常高的数字信号 所以计算机之间的通信也是数字通信 数字通信可以传送符号 数字 数据等数字信号 也可以传送经数字化处理后的话音 图 像等模拟信号 模拟信号转变为数字信号的过程叫做 模数变换 相反 数字信号转变为 模拟信号的过程称 数模变换 PBX 基础教程 十 IP phone 编码简析及其发展探讨 IP 电话是指在 IP 网上通过 TCP IP 协议实时传送语音信息的应用 比起传统的模拟电话来 IP 电话是将语音信号在传送之前先进行数字量化处理 并压缩 打包转换成 8kbit s 或更小 带宽的数据流 然后再送到网络上进行传送 而传统的模拟电话是以纯粹的音频信号在线路 上进行传送 与传统电话不仅存在着较大的资费差 而且存在着明显的技术差异 我们可以 从简单物理模型来比较一下两者之间的编码差异 从编码差异上分析两者网路利用率 从技术角度分析 IP phone 技术一是采用了压缩编码及基于 TCP IP 的包交换技术 二是 利用了具有统计复用的 IP 数据网 三是充分利用了现有的光纤传输技术 因此在资源占用 率上来讲明显高于仅仅采用 PCM 语音编码技术的传统模拟交换技术 在 IP phone 刚刚面世 不久 人们从 H 323 系列的语音编码标准中 如 G 723 1 编 输出码流速率为 6 3kbit s 或 5 3kbit s 或者 G 729 编 速率为 8kbit s 推出结论 IP 电话与基于 64kbit s 的 PCM 交换 相比 编码处理后利用率提高了 8 倍甚至更高 其实 这种结论是不确切的 我们知道 IP 电话与传统电话最大的不同在于语音模拟信息以分组数据的形式在数据网 中传输 因此 在语音终端和数据传输网络之间需要一个信源编码器 通常叫网关 将连 续的语音模拟信号分割成一定长度的多个语音数据分组 并对其进行压缩处理 减小信源语 音消息的多余度 降低传输码率 提高传输消息的有效性 又因为采用基于 TCP IP 协议的 包交换技术 所以在通过传输信道传送前 将压缩后得到的数据封装到 IP 数据包中实现在 IP 交换网的传输 由于网络上实际传送的码流并不是编码后输出净菏码流 语音包 如 5 3kbit s G 723 1 或 8kbit s G 729 而是经过封装后的码流 它的一般封装形式为 在 语音包前加上 IP 包头 UDP 包头和 RTP 包头 IP 包头为 20 字节 UDP 包头为 8 字节 RTP 包头 12 字节 总包头长度为 40 字节 通过增加这部分多余字节 达到寻址 提高可靠性等 功能 封装的效率取决于一个 RTP 包中打多少数量的语音包 RTP 包头所打的语音包越多 封装效率就越高 单位流量也就越小 电路利用率就越高 但同时 由于 RTP 包头所携带 的语音包个数增加 单个 IP 数据包的传输时延在一个话音来回的历时加长 全网时延就加 大 给消费者最直接的感觉就是 对方反应迟钝 反之亦然 因此 在设计系统时 运营商 需要在提高电路利用率和减少时延中做出选择 两者是难以两全的 一般地 在全程时延 包括编码时延 打包时延 处理时延 网络时延 缓冲排队时延 等 中分配给编码的时延为 30ms 左右 这种时延要求也是普通电信业务的时延最低要求 要满足这个时延要求 取决于一个 RTP 的包打进多少压缩后的语音包 IP 电话的实际码流 可估算如下 实际传送码流 压缩后的语音包 封装效率 封装效率的估算公式为 封装效率 压缩后的语音包 n 帧长 8 压缩后的语音包 n 帧长 8 40 n 表示打进 n 个语音包 以 G 729 信源编码为例 如一个 RTP 包打进一个语音包 则实际传 送码流为 40kbit s 时延约为 10 ms 如打两个语音包 则实际传送码流为 24kbit s 时延约 为 20 ms 如打四个语音包 实际传送码流为 16kbit s 时延为 40ms 为保证编码打包的时 延 若将缺省语音包的数量定为两个 实际传送码流即为 24kbit s 而不是 8kbit s 因此对 于语音业务这类实时性要求非常高的业务 要保证语音的质量 根据 ITU T 标准语音的全 程往返时延应当控制在 450ms 为宜 编码打包后形成的单位码流通常是在 20kbit s 从这一 点可以看出带宽压缩与普通电话相比仅为 3 倍左右 而不是 8 倍或更多 当然 我们采用不同的信源编码器和采用不同的封装形式所产生的实际传送码流差异是 很大的 我们只有通过信源编码和信道编码来提高信道传输消息的有效性和可靠性 我们分 别从信源编码和信道编码两方面来改善 IP phone 的传输效率 以及时下谈得较多的 QoS 问 题 采用某种语音编码方式可以提高编码效率 但没有提高整个网络的传输效率 仅仅是将大量 的网络带宽节省下来 从目前中国电信的发展趋势来讲 随着传输技术的不断提高 传输速 率越来越快 带宽也将越来越高 届时网络带宽资源可能无须那样节约 这种压缩编码方式 是否适用还很难说 但从目前使用来看 这种技术的运用应该是有其优越性 在消费者使用电话进行交流时 有一个较为突出的特点 即交互式 当对端说话时 本端一 般保持沉默 而本端说话时 对端保持沉默 而语音冲突的现象并不多见 正如图 1 所示 目前所采用的 IP 语音编码压缩技术是 ITU T 于 1995 年 11 月批准的被称为 G 729 的新的语 音压缩标准 正如前面所说 G 729 标准采用的算法 可以仅用 8kbit s 带宽传输话音 而话 音质量与 32kbit sADPCM 相同 而这种语音编码技术并没有充分利用图 1 的这种交互式 也就是说编码时将许多无用的空白消息进行了编码 从某些资料显示 大量的研究表明 在 一个全双工电话交谈中 只有 36 40 的信号是有效的 这一数据与图二的表示有异曲同 工之意 在对对端语音进行编码时 开始由于没有语音信号 所以不进行语音编码 默认值 为零 当 x1 时刻到来时 检测到语音信号 此时再进行采样 量化 编码 当 x2 时刻到来 时 检测到语音信号的渐渐衰落而进入抑制编码阶段 即编码间隔进行适当的调整 当语音 信号消失时 编码间隔趋于无穷大 从而提高了编码效率 从图 1 的语音曲线来看 似乎是没有规律的 但我们知道中国语言中词 惯用语较多 单个的字很少 尤其是 流 有很多连续的词句 正如计算机汉字编码一样 常用词汇只有 5000 多条 我们在编码时充分利用这一规律 可以在语音识别的基础上进行语音预编码 我们可以将语音看作一个马尔可夫信源 例如 我们在接电话时 习惯用语是 喂 你好 找哪位 如果我们在编码中已经将这段话进行了预编码 当收到语音信号 喂 时 根据转 移概率 P 你 喂 发出 你 再根据转移概率 P 好 你 发出 好 字等等 这就好比 你还没说 我这儿就预测到你下面要说的话 这将大大缓解现有 IP phone 语音延迟大的现 象 我们再从信道编码入手 在通信信道传输中包含了很多技术 也经过了许多传输信道 因此 片面地去改变现有的信道编码技术或者笼统地去改变某一信道编码技术来追求资源利 用率是不现实的 因为信道编码是在信源编码的基础上 有目的的增加某些码元 使之具有 纠错或检错功能 在 IP 通信中 就是在信源编码的基础上 在语音包前封装某些信息 例 如寻址信息 使之能有目的的进行传输 由于 IP 是基于 TCP IP 协议的包交换技术 因此它 在进行语音包交换时 每一个语音包前必须加上 IP 包头 UDP 包头和 RTP 包头 这些包头 如果采用某些压缩技术是可以达到提高网路利用率的目的 但随之产生的误码也将会增加 因此 从个人观点出发 从信道编码角度来提高网路利用率是不可取的 IP 技术的发展是日新月异的 尤其是信源编码技术的更新 对 IP phone 来讲是具有重 大意义的 可以想象 将来 IP phone 无论从质量还是效率来讲应该远远超过普通电话 PBX 基础教程 十一 ISDN 与普通模拟电话线有什么不同 模拟电话线只能传送模拟话音信号 只能提供单一的电话业务 而 ISDN 实现了用户线的数 字化 不管是文字 图像还是声音 只要变成数字信号 都可以传输 因此 ISDN 可以支 持多种业务 ISDN 与模拟电话采用同样的线路传输 保留了人们原来的操作习惯 但速度 更快 能提供的服务更多 使用起来却和原来一样方便 由于 ISDN 可以同时接入多个设备 一起使用 因此 不能像模拟电话一样把电话机直接接到电话线上 而需先接入一个被称为 网络终端 NT1 或智能网络终端 NT1 的设备 再接入电话机 传真机 上网用的适配卡等 常见的 ISDN 终端设备有哪些 一类网络终端 NT1 一头接 ISDN 电话线 另一头接数字电话 ISDN 适配卡等 ISDN 应用中必须的设备 可以用智能网络终端 NT1 代替 NT1 上只能接标准的 ISDN 设备 模 拟电话机等不能直接接入 智能网络终端 NT1 NT1 的延伸产品 一头接 ISDN 电话线 可以接入数字电话等标 准 ISDN 设备 也可以接入模拟电话 传真机 MOODEM 等模拟设备 ISDN 适配卡 内置式插卡 使计算机可以通过 ISDN 上网 可以提供最大 128Kbps 的数 据传输速率 接在 NT1 或 NT1 的 S T 口上 用于台式机 ISDN 适配器 外置式适配器 提供 RS232 接口或 USB 接口 可以接在计算机的串口或 USB 接口上 用于上网或其他数据应用 可用于台式机或笔记本电脑 若 ISDN 适配器带模 拟电话接口 也可接入模拟电话 传真机等设备 ISDN 数字电话 标准的 ISDN 终端 接在 NT1 或 NT1 的 S T 口上 ISDN 可视电话 基于 ISDN 的独立可视电话 具有内置摄像头 视频解压卡 在打电话 的同时能传输清晰的实时动态图像 若希望通过 ISDN 一边上网一边打电话 可以采用 NT1 以及 ISDN 适配卡或适配器 电 话机接在 NT1 的模拟口上 通过 ISDN 适配卡或适配器上网 PBX 基础教程 十二 VoIP 的关键技术 一 的基本 原理与实现形式 是建立在 技术上的分组化 数字化传输技术 其基本原理是 通过语音压缩 算法对语音数据进行压缩编码处理 然后把这些语音数据按 等相关协议进行打包 经过 网络把数据包传输到接收地 再把这些语音数据包串起来 经过解码解压处理后 恢复 成原来的语音信号 从而达到由 网络传送语音的目的 电话系统把普通电话的模拟 信号转换成计算机可联入因特网传送的 数据包 同时也将收到的 数据包转换成声音 的模拟电信号 经过 电话系统的转换及压缩处理 每个普通电话传输速率约占用 带宽 因此在与普通电信网同样使用传输速率为 的带宽 时 电话数是原来的 倍 的核心与关键设备是 电话网关 电话网关具有路由管理功能 它把各 地区电话区号映射为相应的地区网关 地址 这些信息存放在一个数据库中 有关处理软 件完成呼叫处理 数字语音打包 路由管理等功能 在用户拨打 电话时 电话网关 根据电话区号数据库资料 确定相应网关的 地址 并将此 地址加入 数据包中 同时选择最佳路由 以减少传输时延 数据包经因特网到达目的地 电话网关 对于 因特网未延伸到或暂时未设立网关的地区 可设置路由 由最近的网关通过长途电话网转接 实现通信业务 目前 系统一般由 电话终端 网关 网 关 守 网管系统 计费系统等几部分组成 电话终端包括传统的语音电 话机 电话机 也可以是集语音 数据和图象于一体的多媒体业务终端 由于不 同种类的终端产生的数据源结构是不同的 要在同一个网络上传输 这就要由网关或者是通 过一个适配器进行数据转换 形成统一的 数据包 电话网关提供 网络和电话网 之间的接口 用户通过 本地环路连接到 网络的网关 网关负责把模拟信号转换 为数字信号并压缩打包 成为可以在因特网上传输的 分组语音信号 然后通过因特网传 送到被叫用户的网关端 由被叫端的网关对 数据包进行解包 解压和解码 还原为可被 识别的模拟语音信号 再通过 传到被叫方的终端 这样 就完成了一个完整的电话 到电话的 电话的通信过程 关守实际上是 电话网的智能集线器 是整个系统的服务 平台 负责系统的管理 配置和维护 关守提供的功能有拨号方案管理 安全性管理 集中 帐务管理 数据库管理和备份 网络管理等等 网管系统的功能是管理整个 电话系统 包括设备的控制及配置 数据配给 拨号方案管理及负载均衡 远程监控等 计费系统的功 能是对用户的呼叫进行费用计算 并提供相应的单据和统计报表 计费系统可以由 电话 系统制造商提供 也可以由第三方制作 但此时需 电话系统制造商提供其软件数据接口 在实现方式上 有电话机到电话机 电话机到 到电话机和 到 等 种方式 最初 方式主要是 到 利用 地址进行呼叫 通过语音压 缩 打包传送方式 实现因特网上 机间的实时话音传送 话音压缩 编解码和打包均通 过 上的处理器 声卡 网卡等硬件资源完成 这种方式和公用电话通信有很大的差异 且限定在因特网内 所以有很大的局限性 电话到电话即普通电话经过电话交换机连到 电话网关 用电话号码穿过 网进行呼叫 发送端网关鉴别主叫用户 翻译电话号码 网 关 地址 发起 电话呼叫 连接到最靠近被叫的网关 并完成话音编码和打包 接收 端网关实现拆包 解码和连接被叫 对于电话到 或是 到电话的情况 是由网关来完 成 地址和电话号码的对应和翻译 以及话音编解码和打包 二 的关键技术 传统的 网络主要是用来传输数据业务 采用的是尽力而为的 无连接的技术 因此 没有服务质量保证 存在分组丢失 失序到达和时延抖动等情况 数据业务对此要求不高 但话音属于实时业务 对时序 时延等有严格的要求 因此必须采取特殊措施来保障一定的 业务质量 的关键技术包括信令技术 编码技术 实时传输技术 服务质量 保证技术 以及网络传输技术等 信令技术 信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量 目前被广泛接受的 控制信令体 系包括 的 系列和 的会话初始化协议 的 系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒 体通信的协议及其规程 标准是局域网 广域网 和 上的多媒体提供技术基础保障 是 有关多媒体通信的一个协 议集 包括用于 的 用于 的 和用于 终 端的 等建议 其编码机制 协议范围和基本操作类似于 的 信 令协议的简化版本 并采用了比较传统的电路交换的方法 相关的协议包括用于控制的 用于建立连接的 用于大型会议的 用于补充业务的 和 有关安全的 与电路交换业务互 操作的 等 提供设备之间 高层应用之间和提供商之间的互操作性 它不依赖于网络结构 独立于操作系统和硬件平台 支持多点功能 组播和带宽管理 具备相当的灵活性 支持包含不同功能的节点之间的会议和不同网络之间的会议 建议的多媒体会议系统中的信息流包括音频 视频 数据和控制信息 信息流采用 建议方式来打包和传送 呼叫建立过程涉及到三种信令 注册 许可 和状态 信令 呼叫信令和 控制信令 其中 信令用来完成终端与网守之间的登记注册 授权许可 带宽改变 状态和脱离解除等过程 呼叫信令用来建立两个终端之间的连接 这个信令 使用 消息来控制呼叫的建立和拆除 当系统中没有网守时 呼叫信令信道在呼叫 涉及的两个终端之间打开 当系统中包括一个网守时 由网守决定在终端与网守之间或是在 两个终端之间开辟呼叫信令信道 控制信令用来传送终端到终端的控制消息 包 括主从判别 能力交换 打开和关闭逻辑信道 模式参数请求 流控消息和通用命令与指令 等 控制信令信道建立于两个终端之间 或是一个终端与一个网守之间 虽然 提供了窄带多媒体通信所需要的所有子协议 但 的控制协议 非常复杂 此外 不支持多点发送 协议 只能采用多点 控制单元 构成多点会议 因而同时只能支持有限的多点用户 也不支 持呼叫转移 且建立呼叫的时间比较长 与 相反 是一种比较简单的会话初始化协议 它不像 那样 提供所有的通信协议 而是只提供会话或呼叫的建立与控制功能 可以应用于多媒体 会议 远程教学及 电话等领域 既支持单点发送 也支持多点发送 会话参加者和媒体种类可以随时加入一个已存在的会议 可以用来 呼叫人或机器设备 如呼叫一个媒体存储设备记录一个会议 或呼叫一个点播电视服务器向 会议播放视频信号 是一种应用层协议 可以用 或 作为其传输协议 与 不同的是 是一种基于文本的协议 用 规则资源定位语言描述 这样易于实现和调试 更重要的是灵活性和扩展性 好 由于 仅作于初始化呼叫 而不是传输媒体数据 因而造成的附加传输代价也不大 的 甚至可以嵌入到 页或其它超文本链路中 用户只需用鼠标一点即可发 出一个呼叫 与 相比 还有建立呼叫快 支持传送电话号码的特点 编码技术 话音压缩编码技术是 电话技术的一个重要组成部分 目前 主要的编码技术有 定义的 等 其中 可将经过 采样的 话音以几乎不失真的质量压缩至 由于在分组交换 网络中 业务质量不能得到很好保证 因而需要话音的编码具有一定的灵活性 即编码速率 编码尺度的可变可适应性 原来是 的话音编码标准 现在的工作 范围扩展至 话音质量也在此范围内有一定的变化 但即使 是 话音质量也还不错 因而很适合在 系统中使用 采用 双速率话音编码 其话音质量好 但是处理时延较大 它 是目前已标准化的最低速率的话音编码算法 表 为 和 的部分性能比较 此外 静音检测技术和回声消除技术也是 中十分关键的技术 静音检测技术可有效 剔除静默信号 从而使话音信号的占用带宽进一步降低到 左右 回声消 除技术主要利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大回声干扰 保证通话质量 这点 在时延相对较大的 分组网络中尤为重要 实时传输技术 实时传输技术主要是采用实时传输协议 是提供端到端的包括音频在内的 实时数据传送的协议 包括数据和控制两部分 后者叫 提供了时间 标签和控制不同数据流同步特性的机制 可以让接收端重组发送端的数据包 可以提供接收 端到多点发送组的服务质量包馈 保障技术 中主要采用资源预留协议 以及进行服务质量监控的实时传输控制 协议 来避免网络拥塞 保障通话质量 网络传输技术 中网络传输技术主要是 和 此外还包括网关互联技术 路由选择 技术 网络管理技术以及安全认证和计费技术等 由于实时传输协议 提供具有实时特 征的 端到端的数据传输业务 因此 中可用 来传送话音数据 在 报头 中包含装载数据的标识符 序列号 时间戳以及传送监视等 通常 协议数据单元是用 分组来承载 而且为了尽量减少时延 话音净荷通常都很短 和 报头都按最小长度计算 话音分组开销很大 采用 协议的 格式 在 这种方式中将多路话音插入话音数据段中 这样提高了传输效率 PBX 基础教程 十三 交换机的发展史 电报的发明 把人们想要传递的信息以每秒 30 万公里的速度传向远方 这是人类信息史 上划时代的创举 但久而久之 人们又有点不满足了 因为发一份电报 需要先拟好电报稿 然后再译成电码 交报务员发送出去 对方报务员收到报文后 得先把电码译成文字 然后 投送给收报人 这不仅手续繁多 而且不能及时地进行双向信息交流 要得到对方的回电 还需要等较长的时间 人们对电报的不满 促使科学家们开始新的探索 最早提出远距离传送话筒接力传送信息的建议 虽然这种方法不太切合实际 但休斯为 这种通话方式所取的名字 电话 却一直沿用至今 19 世纪 30 年代之后 人们开始探索用电磁现象来传送音乐和话音的方法 其中最有成 就的要算是贝尔和格雷了 亚历山大 格雷厄姆 贝尔 1847 年生于英国苏格兰 他的祖父亲毕生都从事聋哑人的 教育事业 由于家庭的影响 他从小就对声学和语言学有浓厚的兴趣 开始 他的兴趣是在 研究电报上 有一次 当他在做电报实验时 偶然发现了一块铁片在磁铁前振动会发出微弱 声音的现象 而且他还发现这种声音能通过导线传向远方 这给贝尔以很大的启发 他想 如果对着铁片讲话 不也可以引起铁片的振动吗 这就是贝尔关于电话的最初构想 贝尔发明电话的努力得到了当时美国著名的物理学家约瑟夫 亨利的鼓励 亨利对他说 你有一个伟大发明的设想 干吧 当贝尔说到自已缺乏电学知识时 亨利说 学吧 在 亨利的鼓舞下 贝尔开始了实验 一次不小心把瓶内的硫酸溅到了自已的腿上 他疼痛得喊 叫起来 沃森先生 快来帮我啊 想不到 这一句极普通的话 竟成了人类通过电话传送 的第一句话音 正在另一个房间工作的贝尔先生的助手沃森 是第一个从电话里听到电话声 音的人 贝尔在得知自已试验的电话已经能够传送声音时 热泪盈眶 当天晚上 他写给母 亲的信中预言 朋友们各自留在家里 不用出门也能互相交谈的日子就要到来了 1877 年 也就是贝尔发明电话后的第二年 在波士顿设的第一条电话线路开通了 这 沟通了查尔期 威廉期先生的各工厂和他在萨默维尔私人住宅之间的联系 也就在这一年 有人第一次用电话给 波士顿环球报 发送了新闻消息 从此开始了公众使用电话的时代 说到电话的发明 还有一段鲜为人知的故事 由于贝尔 1876 年 3 月 10 日所使用的这部电话机的送话器 在原理上与另一位电话发明 家格雷的发明雷同 因而格雷便向法院提出起诉 一场争夺电话发明权的诉讼案便由此展开 并一直持续了十多年 最后 法院根据贝尔的磁石电话与格雷的液体电话有所不同 而且比 格雷早几个小时提交了专利申请等这些因素 作出了现在大家已经知道结果的判决 电话发 明权案至此画上句号 尽管如此 电话仍然是一个时代的产物 它凝聚着包括贝尔在内的许多电话发明家的智 慧和汗水 从人工交换到自动交换 第一个研究发明自动电话的人是一个名叫阿尔蒙 B 史端乔的美国人 他是美国堪萨斯 城一家殡仪馆的老板 他发觉 电话局的话务员不知是有意还是无意 常常把他的生意电话 接到他的竞争者那里 使他的多笔生意因此丢掉 为此他大力恼火 发誓要发明一种不要话 务员接线的自动接线设备 从 1889 年到 1891 年 他潜心研究一种能自动接线的交换机 结 果他成功了 1891 年 3 月 10 日 他获得了发明 步进制自动电话接线器 的专利权 1892 年 11 月 3 日 用史端乔发明的接线器制成的 步进制自动电话交换机 在美国印第安纳州的拉 波特城投入使用 这便是世界上第一个自动电话局 从此 电话通信跨入了一个新时代 但 是自动电话的大踏步发展是在 20 世纪 到 20 世纪 20 年代 世界上还只有 15 的电话是自 动电话 随着自动电话技术的发展和进步 到 20 世纪 50 年代 世界上已有 77 的电话是 自动电话了 史端乔发明的自动电话交换机的制式 为什么叫做 步进制 这是因为它是靠电话用户 拨号脉冲直接控制交换机的机械作一步一步动作的 例如 用户拨号 1 发出一个脉冲 所 谓 脉冲 就是一个很短时间的电流 这个脉冲使接线器中的电磁铁吸动一次 接线器就 向前动作一步 用户拨号码 2 就发出两个脉冲 使电磁铁吸动两次 接线器就向前动作 两步 余类推 所以 这种交换机就叫做 步进制自动电话交换机 1919 年 瑞典的电话工程师帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了一种自动接线器 叫做 纵横 制接线器 并申请了专利 1929 年 瑞典松兹瓦尔市建成了世界上第一个大型纵横制电话 局 拥有 3500 个用户 纵横制 的名称来自纵横接线器的构造 它由一些纵棒 横棒和电磁装置构成 控制通 过电磁装置的电流可吸动相关的纵棒和横棒动作 使得纵棒和横棒在某个交叉点接触 从而 实现接线的工作 纵横制 和 步进制 都是利用电磁机械动作接线的 所以它们同属于 机电制自动电话 交换机 但是纵横制的机械动作很小 又采用贵重金属的接触点 因此比步进制交换机的 动作噪声小 磨损和机械维修工作量也小 而且工作寿命也较长 另外 纵横制与步进制的控制方式也不同 步进制是由用户拨号直接控制它的机械动作 的 叫做 直接控制式 而纵横制是用户拨号要通过一个公共控制设备间接地控制接线器动 作 因而叫做 间接控制式 公共控制设备的功能就好比是人工电话交换中的话务员 担任着接收用户拨发的电话号 码的任务 并进行存储 计数 转发等工作 它模仿话务员的工作过程 但是接线速度比人 工快得多 公共控制设备是 由许多电子器件组成的一个极为复杂的电子电路 这种 间接控制方式 比 直接控制方式 有明显的优点 例如 它的工作比较灵活 便于在有多个电话局组成的电话网中实现灵活的交换 便于实现长途电话自动化 还便于配 合使用新技术 开放新业务等等 因而 它的出现使自动电话交换技术提高到一个新的水平 走过模拟 迈向数字 电信通信按传送信号的方式不同 可分为模拟通信和数字通信两大类 电话是模拟通信 因为传送说话声音的电信号是 模仿 说话人的声音变化的 而电报是数字通信 因为它传送 的是只有 有 和 无 两种状态的脉冲组合信号 常见的模拟通信有电话 电视等 常见的数 字通信有电报 数据通信 计算机通信 等 过去 数字通信在整个通信中只占很小的比重 近年来 随着电子计算机的日益广泛应用 数字通信的需求急剧增长 同时由于大规模和超 大规模集成电路的迅速发展以及计算机技术 数字信号处理技术的日益发展 电话通信技术 也在一步步向数字化的方向发展 所谓电话的数字化就