Iphone與PSTN網(wǎng)的接口
1、Internet電話(huà)網(wǎng)關(guān)(ITG)到PSTN的實(shí)現方案
2、ITG的硬件結構
3、ITG的軟件結構
4、ITG電話(huà)系統的實(shí)際通信過(guò)程
Internet 電話(huà)網(wǎng)關(guān)（ITG：Internet Telephony Gateway）
是解決普通PSTN電話(huà)用戶(hù)通過(guò)Internet 打長(cháng)途電話(huà)的最佳方案。由于ITG對于呼叫方和被叫方都是本地電話(huà)，因而ITG可以使Internet 電話(huà)費用低的優(yōu)點(diǎn)擴展到普通的PSTN用戶(hù)。ITG與市話(huà)局交換機或本地PBX的中繼線(xiàn)相連，市話(huà)網(wǎng)的用戶(hù)可以通過(guò)一個(gè)特 服號碼撥入ITG，本地的ITG通過(guò)Internet “呼叫”遠方的ITG，遠方的ITG再呼叫本地的PSTN用戶(hù)。ITG除了完成電話(huà)網(wǎng)與Internet 的硬件接口外，還承擔著(zhù)信令轉換、話(huà)音處理、呼叫應答與提示、路由尋址等功能。ITG真正實(shí)現了PSTN與Internet 的有機結合。
----ITG實(shí)際上也擴展了計算機用戶(hù)的話(huà)音通信范圍。通過(guò)ITG可以實(shí)現PSTN到PSTN、PSTN到PC、PC到PSTN的全方位通信。用戶(hù)甚至可以把他的電話(huà)號碼加入他的網(wǎng)頁(yè)，訪(fǎng)問(wèn)者只要用鼠標一點(diǎn)即可通過(guò)Internet 與之通信。這一項能對于一些公司提供熱線(xiàn)咨詢(xún)、技術(shù)支持、用戶(hù)服務(wù)特別具有吸引力。棗通過(guò)Internet實(shí)現語(yǔ)音通信的拓撲結構如圖1所示。
棗圖中所示的結構由幾個(gè)基本的組件組成。終端設備是Internet電話(huà)的終端，如普通的雙音頻電話(huà)、具有通用的聲卡、電話(huà)卡的撥號PC或Internet的主機等。這些設備都有雙向的輸入、輸出功能，能夠同時(shí)發(fā)送和接收語(yǔ)音信號。Internet電話(huà)網(wǎng)關(guān)（Internet Telephony Gateway，簡(jiǎn)稱(chēng)為ITG）一端通過(guò)中繼線(xiàn)與市話(huà)局交換機相連，另一端通過(guò)以太網(wǎng)接口與Internet相連，是電話(huà)與主機之間、電話(huà)與電話(huà)之間通信的關(guān)鍵部件。 ITG主要完成實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號的壓縮、信令信息的轉換、DTMF信號的檢測與產(chǎn)生、呼叫控制、地址映射、以及網(wǎng)絡(luò )的維護與管理等功能。
棗這種結構形成了四種通信方式：即主機到主機，主機到電話(huà)，電話(huà)到主機，電話(huà)到電話(huà)。在主機到主機的通信過(guò)程中，可以采用純軟件的方式。這種方式實(shí)現起來(lái)較為簡(jiǎn)單，其語(yǔ)音編解碼、回波消除、呼叫處理可以在主機CPU上完成，并未涉及到電話(huà)網(wǎng)關(guān)。
棗當前普遍采用的ITG結構如圖2所示。ITG由公用電話(huà)網(wǎng)PSTN中繼接口、數字信號處理板DSP、主處理器、全局RAM、以及以太網(wǎng)卡等設備組成。
棗PSTN中繼接口連接電話(huà)網(wǎng)，利用中繼線(xiàn)（如El或T1）承載用戶(hù)數據，主要接續呼叫信息及承載用戶(hù)的語(yǔ)音信息。
棗DSP處理板是ITG硬件結構中必不可少的設備。由于ITG要處理實(shí)時(shí)的語(yǔ)音信號壓縮、DTMF信號的檢測與產(chǎn)生、回波消除等工作，若所有的工作都由主機CPU來(lái)完成，則負擔過(guò)重，實(shí)時(shí)性能受到
影響，會(huì )造成語(yǔ)音質(zhì)量下降，且同時(shí)通信的會(huì )話(huà)數較少，不能滿(mǎn)足大量用戶(hù)通信的要求。采用DSP的好處是所有上述工作都由DSP來(lái)實(shí)時(shí)完成，減輕了主機CPU的負擔，并且DSP能同時(shí)提供多個(gè)話(huà)路，能夠完成雙工的操作。正是DSP的這種作用，才使得ITG為普通用戶(hù)提供服務(wù)成為可能。棗快速時(shí)分復用總線(xiàn)（MVIP或SC總線(xiàn)）用于連接PSTN中繼接口和DSP處理板，完成兩者之間信息的快速傳遞。MVIP和SC都是公用總線(xiàn)，支持多個(gè)不同的時(shí)隙，實(shí)現同時(shí)的通信。
棗全局RAM主要用于緩存語(yǔ)音信息和信令報文，便于順序重組發(fā)送方發(fā)送過(guò)來(lái)的語(yǔ)音信息，使得接收方能夠接收到連續的報文，合成連續的語(yǔ)音，減少了語(yǔ)音抖動(dòng)的現象，使接收方聽(tīng)到比較舒服的聲音信號。
3.1網(wǎng)關(guān)的軟件功能描述棗網(wǎng)關(guān)的整體功能塊結構如圖3所示，下面簡(jiǎn)要描述了各個(gè)模塊的功能特性：
棗●語(yǔ)音處理模塊：該模塊在DSP上運行。主要完成語(yǔ)音編解碼、回波消除、DTMF信號的檢測）產(chǎn)生、語(yǔ)音分組封裝／解封等功能。
棗●呼叫處理模塊：該模塊要求支持各種電話(huà)信令標準，以完成電話(huà)網(wǎng)信令到分組網(wǎng)信令的轉換。其主要功能為完成電話(huà)號碼到IP地址的轉換、終止電話(huà)信令協(xié)議并提取信令信息、將電話(huà)信令信息映射成Internet信令報文的格式，以在分組網(wǎng)上建立會(huì )話(huà)通信。
棗●分組處理模塊：該模塊主要處理語(yǔ)音和信令分組。在分組提交給IP層以前，增加合適的頭部信息，完成分組的實(shí)時(shí)傳遞。
棗●網(wǎng)絡(luò )管理模塊：該模塊提供管理的功能，主要完成故障管理、計費管理、配置管理、認證安全性管理、地址映射管理等功能。
3.2 網(wǎng)關(guān)的協(xié)議結構
棗在ITG的協(xié)議結構（圖4所示）中，ITU-1的H.323標準起到了重要的作用，該標準用于在不保證服務(wù)質(zhì)量的分組交換網(wǎng)上傳送實(shí)時(shí)多媒體信息。在傳統的計算機廠(chǎng)商開(kāi)始提供符合H.323標準的桌面客戶(hù)機軟件（如NetMeeting等）的同時(shí)，PSTN到IP的網(wǎng)關(guān)廠(chǎng)商也開(kāi)始在網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品中提供H.323的功能，使之成為Internet電話(huà)網(wǎng)關(guān)事實(shí)上的標準，受到眾多大公司的支持，如Microsoft、Intel等公司都宣布使用H.323標準，利用它開(kāi)發(fā)Internet網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品。
棗H.323通信主要在基于分組交換的網(wǎng)絡(luò )中傳送話(huà)音、視頻、數據和控制信息的協(xié)議。其協(xié)議組包括以下協(xié)議：
棗（1）圖象編碼：H.261、H.263，為視頻編解碼標準；
棗（2）語(yǔ)音編碼：G.711、G.728、G.729a、G.723.1，為音頻編解碼標準；
棗（3）數據通信：T.120，為數據和會(huì )議控制標準；
棗（4）呼叫控制：H.225；
棗H.225呼叫控制信令用于建立局域網(wǎng)或Internet中兩個(gè)H.323端點(diǎn)（包括終端、網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)控制單元）之間的連接，主要完成呼叫控制、注冊、媒體同步、分組打包等功能。
棗（5）系統控制：H.245；
棗H.245系統控制信令用于在兩個(gè)終端之間或終端與關(guān)守之間建立連接，以承載端到端的控制報文。用于打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)呼叫、功能協(xié)商、流量控制及一般的命令與指示等任務(wù)。一個(gè)終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守可以支持多個(gè)呼叫，因此有多個(gè)H.245控制信道承載控制報文。
棗（6）實(shí)時(shí)傳送協(xié)議：RTP、RTCP。
棗RTP為端到端的實(shí)時(shí)數據傳送協(xié)議。RTP位于UDP之上，它們共同完成傳輸層的功能。RTP本身并不向被傳數據提供時(shí)間和質(zhì)量上的保證，它既不保證傳輸的可靠性，也不保證下層網(wǎng)絡(luò )是可靠的，而是依靠下層網(wǎng)絡(luò )提供此功能。它主要用于媒體點(diǎn)播與交互式通信。RTCP是管理傳輸質(zhì)量和提供QOS（服務(wù)質(zhì)量）信息的實(shí)時(shí)控制協(xié)議，主要監視時(shí)延和帶寬。一旦所傳送的多媒信息流的帶寬發(fā)生變化，則通知發(fā)送方，改變符號識別碼和編碼參數。
棗圖4描述了ITG協(xié)議結構。由于著(zhù)重考慮利用Internet進(jìn)行語(yǔ)音通信，所以在此圖中未列出圖象編碼協(xié)議和數據通信協(xié)議。
棗圖中標出了資源預約協(xié)議RSVP。由于RTP不能保證傳輸的完整性，在網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)質(zhì)量下降時(shí)，將會(huì )發(fā)生數據報的丟失現象，故要求實(shí)現資源預留，確保端到端之間的傳輸帶寬，并按照不同的應用分配帶寬，以減少延時(shí)和抖動(dòng)，提高服務(wù)質(zhì)量。
棗TCP是面向連接的通信協(xié)議，采用超時(shí)重發(fā)和流量控制的機制來(lái)保證傳輸的可靠性，呼叫控制信令H.225和系統控制信令H.245位于TCP之上。UDP是面向無(wú)連接的協(xié)議，并不能保證數據的正確到達，也不保證到達的數據是有序的，在數據的實(shí)時(shí)性要求比可靠性要求高的場(chǎng)合下應用較多。結合IP采取的“盡力而為”的特征，這些特性較好地實(shí)現了語(yǔ)音傳送的實(shí)時(shí)性，所以語(yǔ)音編碼協(xié)議及RTP、RTCP均位于UDP之上，提供實(shí)時(shí)傳輸特征和服務(wù)質(zhì)量反饋的功能。
棗此處主要考慮電話(huà)用戶(hù)到電話(huà)用戶(hù)的通信過(guò)程。具體的通信流程如圖5所示。
4.1呼叫建立棗用戶(hù)首先撥入特服號碼以訪(fǎng)問(wèn)源ITG，與其建立連接，源ITG的PSTN中繼接口收到該呼叫信息后，將選擇空閑的通道建立連接。然后源ITG將要求用戶(hù)輸入其帳號（包括用戶(hù)名、密碼等信息）。當源ITG收到用戶(hù)的輸入后，將這些信息傳送給認證中心以完成對用戶(hù)身份的認證。若認證失敗，則終止用戶(hù)的會(huì )話(huà)請求；否則，源ITG將要求用戶(hù)輸入受話(huà)方的電話(huà)號碼。源ITG將用戶(hù)輸入的電話(huà)號碼傳送給認證中心，完成電話(huà)號碼到IP地址的翻譯，并將獲得的IP地址返送給源ITG。然后源ITG利用該IP地址與目的ITG建立連接（連接的建立是由TCP協(xié)議完成的），且將目的電話(huà)號碼、口令等信息傳送給目的ITG。當目的ITG收到該連接請求后，將驗證源ITG的身份、檢查可得到的線(xiàn)路資源，然后根據獲得的信令幀形成信令信號，傳遞給本地市話(huà)局的交換機，由交換機傳送振鈴信息給用戶(hù)，并建立與用戶(hù)的交換電路。這樣，在呼叫方和受話(huà)方間建立起了通信，雙方可以進(jìn)行實(shí)際的語(yǔ)音通信了。
4.2語(yǔ)音傳輸棗在連接建立之后，源ITG將與目的ITG協(xié)商一組語(yǔ)音參數（如語(yǔ)音的抽樣率、信道數、每個(gè)抽樣所用的比特數、所使用的數據壓縮技術(shù)等）。此后，雙方可以進(jìn)行實(shí)際的語(yǔ)音通信。首先，PSTN中繼接口從PSTN中獲取用戶(hù)的語(yǔ)音信息（若沒(méi)有數字化，則首先將其數字化），然后采用協(xié)商的壓縮編碼算法進(jìn)行壓縮，填入時(shí)間標記，形成IP分組以便在Internet網(wǎng)上傳輸。在接受方，從網(wǎng)卡上來(lái)的語(yǔ)音信息首先排序、解壓縮，然后形成語(yǔ)音信息，傳送給受話(huà)方。
4.3呼叫終止棗當通信的一方初始化傳送呼叫終止信號，相應的Internet電話(huà)網(wǎng)關(guān)將釋放所占甲的干線(xiàn)通道，并向通信的另一網(wǎng)關(guān)發(fā)送終止信號。接收方網(wǎng)關(guān)收到終止信號后，也將釋放所占甲的干線(xiàn)通道。此后，斷開(kāi)兩個(gè)網(wǎng)關(guān)之間的TCP連接。整個(gè)會(huì )話(huà)過(guò)程到此結束。
棗Internet電話(huà)網(wǎng)關(guān)負責連接PSTN和Internet，支持主機與電話(huà)之間、電話(huà)與電話(huà)之間的通信，使得長(cháng)途通話(huà)費用與市話(huà)費用一樣便宜。盡管當前Internet電話(huà)還存在許多問(wèn)題，如延時(shí)大長(cháng)、存在抖動(dòng)現象、分組丟失、呼叫建立的時(shí)間比較長(cháng)等，但其作為一門(mén)新技術(shù)的出現仍然具有強大的生命力，相信隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，新標準（如H.323V2，RSVP，IPV6等）的出現和完善，上述問(wèn)題必將逐步得到解決，Internet電話(huà)技術(shù)將成為人們語(yǔ)音通信的重要工具。
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