Iphone與PSTN網(wǎng)的接口
4、ITG電話系統(tǒng)的實際通信過程
Internet 電話網(wǎng)關(guān)（ITG：Internet Telephony Gateway）
是解決普通PSTN電話用戶通過Internet 打長途電話的最佳方案。由于ITG對于呼叫方和被叫方都是本地電話，因而ITG可以使Internet 電話費用低的優(yōu)點擴展到普通的PSTN用戶。ITG與市話局交換機或本地PBX的中繼線相連，市話網(wǎng)的用戶可以通過一個特 服號碼撥入ITG，本地的ITG通過Internet “呼叫”遠(yuǎn)方的ITG，遠(yuǎn)方的ITG再呼叫本地的PSTN用戶。ITG除了完成電話網(wǎng)與Internet 的硬件接口外，還承擔(dān)著信令轉(zhuǎn)換、話音處理、呼叫應(yīng)答與提示、路由尋址等功能。ITG真正實現(xiàn)了PSTN與Internet 的有機結(jié)合。
----ITG實際上也擴展了計算機用戶的話音通信范圍。通過ITG可以實現(xiàn)PSTN到PSTN、PSTN到PC、PC到PSTN的全方位通信。用戶甚至可以把他的電話號碼加入他的網(wǎng)頁，訪問者只要用鼠標(biāo)一點即可通過Internet 與之通信。這一項能對于一些公司提供熱線咨詢、技術(shù)支持、用戶服務(wù)特別具有吸引力。1. Internet電話通信的結(jié)構(gòu)模型
棗通過Internet實現(xiàn)語音通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
棗圖中所示的結(jié)構(gòu)由幾個基本的組件組成。終端設(shè)備是Internet電話的終端，如普通的雙音頻電話、具有通用的聲卡、電話卡的撥號PC或Internet的主機等。這些設(shè)備都有雙向的輸入、輸出功能，能夠同時發(fā)送和接收語音信號。Internet電話網(wǎng)關(guān)（Internet Telephony Gateway，簡稱為ITG）一端通過中繼線與市話局交換機相連，另一端通過以太網(wǎng)接口與Internet相連，是電話與主機之間、電話與電話之間通信的關(guān)鍵部件。 ITG主要完成實時語音信號的壓縮、信令信息的轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)形成了四種通信方式：即主機到主機，主機到電話，電話到主機，電話到電話。在主機到主機的通信過程中，可以采用純軟件的方式。這種方式實現(xiàn)起來較為簡單，其語音編解碼、回波消除、呼叫處理可以在主機CPU上完成，并未涉及到電話網(wǎng)關(guān)。
棗當(dāng)前普遍采用的ITG結(jié)構(gòu)如圖2所示。ITG由公用電話網(wǎng)PSTN中繼接口、數(shù)字信號處理板DSP、主處理器、全局RAM、以及以太網(wǎng)卡等設(shè)備組成。
棗PSTN中繼接口連接電話網(wǎng)，利用中繼線（如El或T1）承載用戶數(shù)據(jù)，主要接續(xù)呼叫信息及承載用戶的語音信息。
棗DSP處理板是ITG硬件結(jié)構(gòu)中必不可少的設(shè)備。由于ITG要處理實時的語音信號壓縮、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來完成，則負(fù)擔(dān)過重，實時性能受到
影響，會造成語音質(zhì)量下降，且同時通信的會話數(shù)較少，不能滿足大量用戶通信的要求。采用DSP的好處是所有上述工作都由DSP來實時完成，減輕了主機CPU的負(fù)擔(dān)，并且DSP能同時提供多個話路，能夠完成雙工的操作。正是DSP的這種作用，才使得ITG為普通用戶提供服務(wù)成為可能。棗快速時分復(fù)用總線（MVIP或SC總線）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，支持多個不同的時隙，實現(xiàn)同時的通信。
棗全局RAM主要用于緩存語音信息和信令報文，便于順序重組發(fā)送方發(fā)送過來的語音信息，使得接收方能夠接收到連續(xù)的報文，合成連續(xù)的語音，減少了語音抖動的現(xiàn)象，使接收方聽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(jié)構(gòu)如圖3所示，下面簡要描述了各個模塊的功能特性：
棗●語音處理模塊：該模塊在DSP上運行。主要完成語音編解碼、回波消除、DTMF信號的檢測）產(chǎn)生、語音分組封裝／解封等功能。
棗●呼叫處理模塊：該模塊要求支持各種電話信令標(biāo)準(zhǔn)，以完成電話網(wǎng)信令到分組網(wǎng)信令的轉(zhuǎn)換。其主要功能為完成電話號碼到IP地址的轉(zhuǎn)換、終止電話信令協(xié)議并提取信令信息、將電話信令信息映射成Internet信令報文的格式，以在分組網(wǎng)上建立會話通信。
棗●分組處理模塊：該模塊主要處理語音和信令分組。在分組提交給IP層以前，增加合適的頭部信息，完成分組的實時傳遞。
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(rèn)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(jié)構(gòu)
棗在ITG的協(xié)議結(jié)構(gòu)（圖4所示）中，ITU-1的H.323標(biāo)準(zhǔn)起到了重要的作用，該標(biāo)準(zhǔn)用于在不保證服務(wù)質(zhì)量的分組交換網(wǎng)上傳送實時多媒體信息。在傳統(tǒng)的計算機廠商開始提供符合H.323標(biāo)準(zhǔn)的桌面客戶機軟件（如NetMeeting等）的同時，PSTN到IP的網(wǎng)關(guān)廠商也開始在網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品中提供H.323的功能，使之成為Internet電話網(wǎng)關(guān)事實上的標(biāo)準(zhǔn)，受到眾多大公司的支持，如Microsoft、Intel等公司都宣布使用H.323標(biāo)準(zhǔn)，利用它開發(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)中傳送話音、視頻、數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)；
棗（2）語音編碼：G.711、G.728、G.729a、G.723.1，為音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)；
棗（3）數(shù)據(jù)通信：T.120，為數(shù)據(jù)和會議控制標(biāo)準(zhǔn)；
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H.323端點（包括終端、網(wǎng)關(guān)、多點控制單元）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(tǒng)控制：H.245；
棗H.245系統(tǒng)控制信令用于在兩個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。用于打開和關(guān)閉一個呼叫、功能協(xié)商、流量控制及一般的命令與指示等任務(wù)。一個終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守可以支持多個呼叫，因此有多個H.245控制信道承載控制報文。
棗（6）實時傳送協(xié)議：RTP、RTCP。
棗RTP為端到端的實時數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)提供時間和質(zhì)量上的保證，它既不保證傳輸?shù)目煽啃裕膊槐ＷC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）信息的實時控制協(xié)議，主要監(jiān)視時延和帶寬。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(shù)。
棗圖4描述了ITG協(xié)議結(jié)構(gòu)。由于著重考慮利用Internet進行語音通信，所以在此圖中未列出圖象編碼協(xié)議和數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
棗圖中標(biāo)出了資源預(yù)約協(xié)議RSVP。由于RTP不能保證傳輸?shù)耐暾�，在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量下降時，將會發(fā)生數(shù)據(jù)報的丟失現(xiàn)象，故要求實現(xiàn)資源預(yù)留，確保端到端之間的傳輸帶寬，并按照不同的應(yīng)用分配帶寬，以減少延時和抖動，提高服務(wù)質(zhì)量。
棗TCP是面向連接的通信協(xié)議，采用超時重發(fā)和流量控制的機制來保證傳輸?shù)目煽啃�，呼叫控制信令H.225和系統(tǒng)控制信令H.245位于TCP之上。UDP是面向無連接的協(xié)議，并不能保證數(shù)據(jù)的正確到達，也不保證到達的數(shù)據(jù)是有序的，在數(shù)據(jù)的實時性要求比可靠性要求高的場合下應(yīng)用較多。結(jié)合IP采取的“盡力而為”的特征，這些特性較好地實現(xiàn)了語音傳送的實時性，所以語音編碼協(xié)議及RTP、RTCP均位于UDP之上，提供實時傳輸特征和服務(wù)質(zhì)量反饋的功能。
棗此處主要考慮電話用戶到電話用戶的通信過程。具體的通信流程如圖5所示。
4.1呼叫建立棗用戶首先撥入特服號碼以訪問源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將要求用戶輸入其帳號（包括用戶名、密碼等信息）。當(dāng)源ITG收到用戶的輸入后，將這些信息傳送給認(rèn)證中心以完成對用戶身份的認(rèn)證。若認(rèn)證失敗，則終止用戶的會話請求；否則，源ITG將要求用戶輸入受話方的電話號碼。源ITG將用戶輸入的電話號碼傳送給認(rèn)證中心，完成電話號碼到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），且將目的電話號碼、口令等信息傳送給目的ITG。當(dāng)目的ITG收到該連接請求后，將驗證源ITG的身份、檢查可得到的線路資源，然后根據(jù)獲得的信令幀形成信令信號，傳遞給本地市話局的交換機，由交換機傳送振鈴信息給用戶，并建立與用戶的交換電路。這樣，在呼叫方和受話方間建立起了通信，雙方可以進行實際的語音通信了。
4.2語音傳輸棗在連接建立之后，源ITG將與目的ITG協(xié)商一組語音參數(shù)（如語音的抽樣率、信道數(shù)、每個抽樣所用的比特數(shù)、所使用的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)等）。此后，雙方可以進行實際的語音通信。首先，PSTN中繼接口從PSTN中獲取用戶的語音信息（若沒有數(shù)字化，則首先將其數(shù)字化），然后采用協(xié)商的壓縮編碼算法進行壓縮，填入時間標(biāo)記，形成IP分組以便在Internet網(wǎng)上傳輸。在接受方，從網(wǎng)卡上來的語音信息首先排序、解壓縮，然后形成語音信息，傳送給受話方。
4.3呼叫終止棗當(dāng)通信的一方初始化傳送呼叫終止信號，相應(yīng)的Internet電話網(wǎng)關(guān)將釋放所占甲的干線通道，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通道。此后，斷開兩個網(wǎng)關(guān)之間的TCP連接。整個會話過程到此結(jié)束。
棗Internet電話網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)連接PSTN和Internet，支持主機與電話之間、電話與電話之間的通信，使得長途通話費用與市話費用一樣便宜。盡管當(dāng)前Internet電話還存在許多問題，如延時大長、存在抖動現(xiàn)象、分組丟失、呼叫建立的時間比較長等，但其作為一門新技術(shù)的出現(xiàn)仍然具有強大的生命力，相信隨著技術(shù)的進步，新標(biāo)準(zhǔn)（如H.323V2，RSVP，IPV6等）的出現(xiàn)和完善，上述問題必將逐步得到解決，Internet電話技術(shù)將成為人們語音通信的重要工具。
