FreeSWITCH权威指南-基础篇-1.2-电话实现技术

文章目录

1.2 电话实现技术
- 1.2.1 电话号码
- - 1. 固定电话号码
  - 2. 移动电话号码和专用号段
  - 3. 短号码
  - 4.800和400号码
  - 5. 北美电话号码分类计划
  - 6. 电话号码的书写格式
- 1.2.2 模拟信号与数字信号
- 1.2.3 PCM
- 1.2.4 局间中继与电路复用技术

1.2 电话实现技术

电话系统的发展与科技的进步是分不开的。

在本节，我们来介绍一些关键的电话技术及专业术语。

1.2.1 电话号码

我们的生活已经离不开电话，而要打电话就离不开电话号码。

但好多人对天天使用的电话号码既熟悉又陌生，

因此，在这里我们也补充一些现行的电话网中电话号码的知识。

值得注意的是，这些号码的出现大部分与业务内容和行政区划有关，

也有一些历史背景，

但限于篇幅，我们就不深入讨论了。

1. 固定电话号码

现行的电话网中采用E.1649号码格式。

参见http://en.wikipedia.org/wiki/E.164。

以我国固话电话的编号规则为例，我们先来看本地号码。

一般来说，

在比较大的省市(如北京、上海等)使用8位号码，

比较小的省市使用7位号码。

以北京的电话号码为例，它由8位数字组成，表示为 ABCD EFGH,

其中，

ABCDE称为一个千群，即该群可以包含1000个电话号码，

同理ABCD称为一个万群。

小规模的交换机可能只包含几个千群，

而大规模的可能包含几个万群。

如果在不同的省市之间打电话，则称为长途电话，

一般需要通过长途局进行路由。

打长途电话需要在本地号码前加上长途区号。

根据城市的大小不同，

我国电话区号的长度一般是2位到3位，

如：

10 北京
20 广州
21上海
755 深圳
535 烟台

读者可能会问，北京的长途区号不是010吗？

答案是一一“不是！”

许多人会错误地认为北京的区号是010,

这也正是作者要写这一节的原因。

由于各地区号的长度不同，而且数字也不规则，

因此，为了区分长途电话和本地电话，

我国规定，在拨打长途电话前除了要加上区号外，还要在最前面加“0”。

因此，“0”是国内长途字冠，它本身不是区号的一部分。

为了帮助读者理解，我们先考虑国际长途的情况。

为了区分国内长途与国际长途，

我国规定，国际长途要在国家代码前加两个0。

因此，如果拨打美国的号码，

如：1-234-567-890,则需要拨00-1-234-567-890。

其中，1为美国的国家代码，我们稍后还会讲到。

交换机的拨号规则遵循短号优先的原则，

拨号时不加0就认为是本地号码，

加一个0就认为是国内长途，

两个0是国际长途。

我国的国家代码是86,

因此，

一个北京号码的国际表示是：8610 ABCD EFGH。

与我国不同，美国的国际长途字冠是011,

因此如果从美国拨打中国的号码，则需要拨：0118610 ABCD EFGH.

类似的，其他国家和地区也有不同的拨号方式，这增加了电话号码书写的复杂性。

因此，在实际书写电话号码时，有时会省略国际长途字冠，而统一用“+”号代替，

如：+8610 ABCD EFGH.

当然，为了方便阅读，有时还会在电话电码中增加括号和短横线。

读到这里，读者就可以理解为什么北京的区号不是010了吧？

另外，我们还知道，

使用固定电话拨打异地手机时前边要加拨0,

同样说明0并不是区号或手机号码的一部分。

2. 移动电话号码和专用号段

移动电话号码俗称手机号，由于其可移动与漫游的特性，

因此与普通固定电话号码略有不同。

众所周知，我国的移动电话号码都是以1开头的，按不同的运营商来划分。

如中国移动的号码由135、136、137、138、139等开头；

中国联通的由130、186等开头，

中国电信的由133、189等开头。

它们后面都是8位的号码，

因此整个手机号共11位，

前3位称为移动电信运营商专用的号段。

在2013年工信部发放虚拟运营商牌照以后，

核发170号段作为虚拟运营商的专用号段。

3. 短号码

有一类特殊的号码称为短号码，

如大家熟知的110、119、120等，

这些属于公益性的号码(又称紧急号码，供紧急情况下使用)，

拨打都是免费的。

还有一部分是预付费的电话卡类业务，如200、201、300等。

拨打这类号码本身不收费，而从关联的电话卡上扣费。

另一些短号码，如114等，由于运营商的分拆、合并，有的演变成了116114;

还有一些5位的短号码专门供一些大的集团（如银行等）使用，如95555、95588等，

这些号码不论何时何地拨打，一般只收市话费。

这些短号码的资源比较紧张，一般不会给个人使用。

另外还有其他一些短号码，我们就不多讲了。

4.800和400号码

800开头的号码是被叫付费的业务，主叫呼叫这些号码是免费的。

这些号码主要由一些大的企业集团使用。

这类号码都是虚拟的电话号码，

在实际呼叫过程中通过查询数据库转换成真正的目的号码。

但是800号码有一个致命的缺点，就是用手机打不通，

这主要是电信业务的历史原因（主要原因是不同运营商的网间结算）造成的。

随着移动业务的发展，手机用户越来越多，因此，出现了400业务。

这类业务的特点是主被叫分推付费，

主叫付本地通话费，被叫付长途电话费（如果主被叫不在一个城市）。

400业务是手机用户可以呼叫的。

当然，随着时代的发展，

以及各运营商提供更加灵活的话务套餐（如主叫免收长途费等），

主叫用户对拨打这类号码时对实际资费已不太敏感。

拥有800和400之类的电话号码越来越多地成为了企业实力和社会形象的标志。

5. 北美电话号码分类计划

为了与国内号码进行对比，

我们来简单说一下

北美电话号码分类计划（ North American Numbering Plan)

参见http:/zh.wikipedia.org/wiki/北美电话号码分类计划。

加拿大和美国使用北美电话号码分类计划，

其区号由3位数字组成，

本地号码为7位数字，

1为长途接人码，即长途字冠（在有的情况下可以省略长途字冠）。

比如，一个完整的号码为1(ABC)DEF-GHJ,

如果是在本地拨打，则可以直接拨“ DEF GHIJ",

如果是拨打长途，则需要先拨长途字冠1及区号，即：1(ABC)DEF-GHI.

值得一提的是，

其中的区号ABC如果是55,

除555-1212是查号台外，

其他的号码都是不存在的。

这类号码一般用于电影或戏剧中，

防止与真实环境中的电话号码相冲突。

6. 电话号码的书写格式

电话号码就是一长串号码，

但有时候为了便于阅读，

在写的时候常用连字符“-”、括号、空格等将数字分开，

如上一节我们看到美国电话号码的格式。

国内电话号码的书写一般采用如下的方式

(010) ABCD EFGH(没有国家代码，虽然0不是区号的一部分，但是，习惯了
+86(10) ABCD EFGH(固话，8位，国际号码格式)
+86(535) ABC DEEG(固话，7位，国际号码格式)
+86139 ABCD EFGH(手机，国际号码格式)

当然，具体的写法没有统一的规定，只要让看到号码的人知道怎么拨打就行了。

至于要将电话号码印到名片上，又涉及企业形象设计的问题了，那就另当别论了。

中国：国际长途字冠（+00）+国家代码86+区号（10）+7位或者8位电话号码
美国：国际长途字冠（+011）+国家代码1+区号（ABC）+7位电话号码
手机：11位 = 三位运营商号短+8位电话号码

1.2.2 模拟信号与数字信号

模拟( Analog)量是连续的变化的量，如温度、声音等。

早期的电话网也是基于模拟交换的。

对于人类交流来讲模拟信号是非常理想，但它很容易引入噪声。

如果通话双方距离很远，信号会衰减，因而需要对信号进行放大。

问题是，信号中经常混入线路的噪声，放大信号的同时也放大了噪声，

导致**信噪比（信号量与噪声的比例）**下降，

严重时甚至会难以分辨。

**数字( Digital)**信号是不连续的（离散的），

是按一定的时间间隔（单位时间内抽样的次数称为频率）对模拟信号进行抽样(见图1-6)

得出的一些离散值。

然后通过量化和编码过程就可将这些离散值变成数字信号。

根据抽样定理，当抽样频率是模拟信号最高频率的2倍时，就能够完全还原原来的模拟信号。

又称【采样定理】或【奈奎斯特・香农定理】，见http://zh.wikipedia.org/wiki/采样定理。

1.2.3 PCM

PCM( Pulse Code Modulation)的全称是脉冲编码调制。

它是一种通用的将模拟信号转换成以0和1表示的数字信号的方法。

一般来说，

人的声音频率范围在300~3400Hz之间，

通过滤波器将超过4000Hz的频率过滤出去，便得到4000Hz内的模拟信号。

然后根据抽样定理，使用8000Hz进行抽样，便得到离散的数字信号。

使用PCM方法得到的数字信号就称为PCM信号，一般一次抽样会得到16bit的信息。

为了更有效地在线路上进行传输，通常对PCM信号进行一定的压缩。

通过使用压缩算法,可以将每一个抽样值压缩到8bit。

实际为【压扩法】，因为有的部分是压缩的，有的是扩张的。
目的是【给小信号更多的比特位数】以提高语音质量。

这样1秒的抽样就得到8bitx8000=64000bit的信号(简称64kbit),

抽样速率（即传输速率）为64 kbit/s.

bit/s即比特/秒，有时也写作bps( Bit Per Second)。
注意，通常，对于二进制数来说K为大写，1K=1024,
但此处的k为小写，1k=1000

PCM通常有两种压缩方式：A律和μ律。

其中北美使用μ律，我国和欧洲使用A律。

这两种压缩方法很相似，都采用8bit的编码获得12bit到13bit的语音质量。

但在低信噪比的情况下，μ律比A律略好。

A律也用于国际通信，因此，凡是涉及A律和以μ律转换的情况，都由使用以μ律的国家负责。

目前我国使用的是A律13折线特性。
基本原理是：使用【非均匀量化方法】和【压缩扩张技术】得到【13段折线】。
感兴趣的读者可在Google上搜索“13段折线”进行更深入的了解。

总结：
1、人的声音：300~3400Hz
2、滤波器：4000Hz以上过滤，4000Hz以内保留模拟信号
3、PCM采样：根据采样原理，应该8000Hz；一次采样16bit。
4、压扩法：有的部分是压缩的，有的是扩张的，A律和μ律，μ律略好，A律国际
5、传输：8k8bit=64kbit/s=64kbps

1.2.4 局间中继与电路复用技术

连接交换机（局）的E1或T1电路称为局间中继。

交换机间的消息以及通话数据都是在局间中继上传送的，

传统的交换机使用时分复用(TDM)技术将多路通话合并到一条数字中继线上，

可以大大节省局间中继线的数量。

利用时分复用技术可以将32个64kbit/s的信道

合并到一条2 Mbit/s(64kbit/sx32=2.048Mbit/s,通俗来说就直接叫一个两兆）的电路上，

这样的电路称为一个E1

(在北美和日本，是24个64kbit/s复用，称为T1,速率是1.544Mbit/s)。

在E1中，每一个信道称为一个时隙。

其中，除0时隙固定传同步时钟外，

其他31个时隙最多可以同时支持31路电话

（有时候会使用第16时隙传送信令，这时最多支持30路电话）。

随着话务量的增加，

交换机之间的电路越开越多，

因而需要更高级别的电路复用技术。

目前通常的做法是将63个E1合并到一个

155Mbit/s(2x63+P=155,其中P是电路复用的开销）速率的光路（光纤）上，

在SDH( Synchronous Digital Hierarchy,同步数字传输体系)技术中

这称为STM-1( Synchronous Transfer Module,同步传输模块)。

当然，155Mbit速率的光路还可以使用

波分复用等技术合并到1 Gbit/s或10 Gbit/s速率的光路上，

实现话路收敛和传输。

时分复用(TDM)技术
1、E1：32个64kbit/s的信道=2.048Mbit/s，0时隙固定传同步时钟，第16时隙传送信令，30通电话同时。
2、T1：24个64kbit/s=1.544Mbit/sSDH( Synchronous Digital Hierarchy,同步数字传输体系)技术
1、STM1光纤：155Mbit/s(2x63+P=155,其中P是电路复用的开销）速率，63*30=1890路电话同时。波分复用等技术
1、光纤：1 Gbit/s或10 Gbit/s速率