接入产品语音业务实现原理

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1、接入网语音业务实现原理接入网产品导入部 目前接入网设备中包括UA5000，MA5600T MSAN和MDU等均可以实现语音业务，具体实现方式支持传统V5语音，H248，MGCP，SIP等，各个产品的语言业务在内部实现时即存在差异，也有很多相似点。Page 2l学习完本课程，您将会：了解语音业务的组网应用掌握语音业务的呼叫流程理解语音业务的实现原理Page 3第第2章章 系统结构系统结构第第3章章 语音业务语音业务实现原理实现原理第第4章章 语音业务呼叫流程语音业务呼叫流程第第5章章 语音维护特性介绍语音维护特性介绍Page 4NGN 体系架构接入网语音产品就是接入网语音产品就是MGPage 5

2、POTSModemVOICE、FAX、MODEMTwisted pairFaxMGLEV5.1/V5.2H.248/MGCPFE/GEH.248/MGCPSoftSwitchIPnetworkE1IUAIUA支持V5上行的产品：UA5000不支持V5上行的产品：MA5600T/MA5606T/MA5620E/MA5620GPage 6第第1章章 语音业务概览语音业务概览第第3章章 语音业务语音业务实现原理实现原理第第4章章 语音业务呼叫流程语音业务呼叫流程第第5章章 语音维护特性介绍语音维护特性介绍Page 7软件结构逻辑图Page 8硬件逻辑框图以MA5600T为例POTS接入ISDN BR

3、A接入ISDN PRA接入业务接口模块GE/FEEPONGPON上行接口模块E1业务转发模块业务控制模块Page 9第第1章章 语音业务概览语音业务概览第第2章章 系统结构系统结构第第4章章 语音业务呼叫流程语音业务呼叫流程第第5章章 语音维护特性介绍语音维护特性介绍Page 10第第2节节 VOIP中的关键技术中的关键技术Page 11媒体流和信令流设备外流向PSTN分组核心网分组核心网Soft-phoneUMGMA5600TMSANUA5000MSANE-phoneSoft switchRouterSoft switchRouterMA5680TOLTMA5620E/MA5620GONU信

4、令流信令流媒体流媒体流Page 12媒体流和信令流设备内流向POTS接入ISDN BRA接入ISDN PRA接入业务接口模块GE/FEEPONGPON上行接口模块E1业务转发模块业务控制模块信令流信令流媒体流媒体流Page 13第第1节节 VOIP中的媒体流和信令流中的媒体流和信令流Page 14VoIP关键技术VoIP关键技术关键技术HDJ UR OK;UPOXCGDSZG J HFKLHL信令信令技术技术 实时传输实时传输技术技术网络传输网络传输技术技术QOS技术技术媒体媒体技术技术传统的IP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，因此没有效劳质量保证，存在分组丧失、

5、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。Page 15信令技术信令技术保证 呼叫的顺利实现，目前被广泛承受的VOIP控制信令体系包括：H.323系列MGCP H.248/MegacoSIPPage 16RTP/RTCPRTP报文格式：RTCP报文格式：RTCP(Real-time Transport Control Protocol)：实时传输控制协议 RTCP采用和数据分组同样的分配传送机制向RTP会话中的所有与会者周期性地发送控制包。从而提供数据传送QoS的监测手段。RTCP包一般占带宽的5%

6、；RTCP协议提供的QOS参数包括:环路时延,丢包率,抖动等;RTP端口一般为偶数，RTCP端口为紧挨着的奇数；RTP(Real-time Transport Protocol)：实时传输协议RTP协议为音频、视频等实时数据提供端到端的传送效劳，可以向接收端点传送恢复实时信号必需的定时和顺序信息。Page 17网络传输技术lVOIP中网络传输技术主要是TCP和UDP，此外还包括网关互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及平安认证和计费技术等。由于实时传输协议RTP提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务，因此VOIP可用RTP来传送话音数据。通常RTP协议数据单元是用UDP分组来承载，而且为了

7、尽量减少时延，话音净荷通常都很短。Page 18语音通信协议Page 19媒体处理技术CODECVAD/CNGPLCEC媒体处理技术媒体处理技术编码技术编码技术静音检测静音检测/舒适噪音舒适噪音丢包补偿丢包补偿回声取消回声取消Jutter BufferPage 20CODEC编码编解码性能因素：l比特率l语音质量l复杂度l时延一般来说，编码的比特率越低，算法的复杂度就越高，编码的处理时延也会越长，并降低语音质量。在实际的应用过程中，用户真正关心的并不是算法的原理以及所采用的具体技术，而是各种算法的使用特点Page 21Jitter bufferl媒体流传输RTP协议是基于UDP协议，在网络上传

8、输时，因无Qos保证，远端匀速发送的数据包到达近端时的时间间隔并不均匀抖动，甚至可能发生了乱序后发的包先到。ljitter buffer技术就是用来消除数据包在IP网络上传输的抖动使数据包在接收近端通过缓存调整，使乱序、抖动的数据包，匀速送给Decoder。l很明显，Jitter buffer需要对包进展缓存，就增加了数据包的传输时延。lJitter buffer的大小与Delay是对立的，如何进展均衡处理，也是jitter buffer技术考虑的重点。7 65 43217654321Rtp包Jutter BufferJitter buffer工作模式：工作模式：动态：根据网络的动态：根据网络

9、的jitter情况动态调整情况动态调整jitter buffer的深度，使防抖动能力和的深度，使防抖动能力和时延到达最优均衡时延到达最优均衡Fixed 静态：不根据网络静态：不根据网络jitter进展调整进展调整jitter buffer的深度的深度Page 22PLC丢包补偿lPLC：Packet Loss Concealment 丢包补偿l应用：l当网络出现丢包时，根据语音信号的时域相关性，通过前几帧的数据恢复丧失帧的信息，到达平滑补偿的作用；l丢包补偿对语音有好处，据测试，5的随机丢包对语音几乎没有多大影响，在20的随机丢包情况下，语音质量还可以承受。Page 23EC回声抵消电学回声主

10、要是 网络上的二四线转换器在用户板上引入的，由于二四线转换器两侧的阻抗不匹配，导致局部能量返回，引起回声。声学回声是由于话机听筒中的声音又直接送至了话筒中所导致。使用话机的免提功能时，这种现象更为明显。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IP分组网络中尤为重要。Page 24VAD/CNG静音检测/舒适噪音lVAD：Voice Activity Detect 语音活动检测静音检测lCNG：Comfort Noise Generator 舒适噪声产生l应用：l统计显示：在人的通话过程中，仅40%左右的时间是真正有声音的如果在静音期

11、间发送方不发送语音包,理论上可以节约60%左右的带宽；l发送端检测到TDM静音时，发送静音包SID帧(遵循RFC3889)；l接收端接收到静音包SID帧时，为了不使得对方产生断线的错觉，在对方产生舒适噪声。Page 25数字信号处理器D S P数字信号处理器D S P,digital signal processors是语音编码器和调制解调器的核心部件，D S P是进展语音分组和压缩的关键部件，在Vo I P中也起到关键作用。Page 26保证NGN语音质量常用技术VOIP本身提供的技术冗余，丢包补偿，FFC2198，adaptive/Fixed Jitter,EC,选择适宜的编解码提高音源质

12、量自动增益调整&背景噪声抑制接收端合理的规划网络规划独立的NGN网络或者独立的VPN；信令和媒体别离设计给语音规划合理的TOS/DSCP;合理的规划和定义每个网元的时延和抖动；Page 27第第1章章 语音业务概览语音业务概览第第2章章 系统结构系统结构第第3章章 语音业务实现原理语音业务实现原理第第5章章 语音维护特性介绍语音维护特性介绍Page 28第第2节节 FAX、MODEM流程流程第第3节节 其他特色业务流程其他特色业务流程Page 29SLIC+CODECCPUCPUDSPSLIC+CODEC摘机DSP摘机摘机正常极性拨号音+数图第一个号码停拨号音最后一个号码号码上报振铃振铃远端回

13、铃音回铃音摘机摘机摘机停远端回铃音DSP停振铃RTP回铃音回铃音RTP反极性反极性反极性拨号音呼叫建立流程MGMG振铃Page 30SLIC+CODECCPUCPUSLIC+CODECDSP忙音+正常极性忙音挂机挂机挂机挂机DSP释放资源释放资源挂机DSP正常极性释放资源呼叫释放流程RTPDSPDSPMGMGMGC正常极性Page 31SLIC+CODECCPUCPUDSPSLIC+CODEC摘机DSP摘机摘机正常极性拨号音+数图拨号音第一个号码停拨号音最后一个号码号码上报振铃振铃振铃脉冲收号DSP最后一个号码第一个号码MGMGMGCPage 32SLIC+CODECCPUCPUSLIC+CO

14、DEC摘机DSP摘机摘机正常极性拨号音+数图第一个号码停拨号音最后一个号码号码上报振铃振铃振铃回铃音拨号音本端回铃音流程回铃音回铃音MGMGMGCPage 33CPUDSPSLIC+CODEC振铃来电显信息初始振铃初始振铃挂机态主叫号码显示流程来电显信息FSK持续振铃持续振铃DSP振铃来电显信息来电显信息DTMF持续振铃持续振铃数据传送方式：1、FSK：移频键控方式美国、加拿大、比利时、英国、西班牙、日本、新加坡和中国等FSK两种标准：1BellCore FSK美规，在响铃的一、二声之间显示来电2ETSI FSK欧规，振铃后显示来电FSK格式：(a)SDMF可以显示日期、时间、号码 (b)MD

15、MF可以显示日期、时间、号码、姓名等，可以显示P(限制主叫号码显示)、O(由于跨网络而无法获取号码)2、DTMF：双音多频传送方式欧洲以瑞典为代表DTMF是在响铃前显示来电只显示 号码日期、时间、号码等信息由MGC通过H.248/MGCP信令下发到MG，而对于SIP，代理效劳器目前只能下发号码，日期和时间采用的是MG本地信息MGMGCFSK制式DTMF制式Page 34CPUDSPSLIC+CODEC呼叫等待音来电显信息占用占用摘机态主叫号码显示流程来电显信息FSK证实证实DSP呼叫等待音来电显信息占用占用来电显信息DTMF证实证实主叫号码显示相关的配置包括：1主叫号码显示使用的制式FSK/D

16、TMF2使用的标准ITU/ETSI3FSK格式SDMF/MDMF4数据传输时机振铃前/振铃后无法显示来电原因:1.用户没有申请主叫号码显示功能开通来电显功能 2.话机不支持主叫号码显示更换为支持来电显功能的话机 3.格式不符更改配置为相应的主叫号码显示制式或者标准 4.设备故障更换单板或者设备 5.话机故障更换话机MGMGCFSK制式DTMF制式Page 35SLIC+CODECCPUCPUDSPSLIC+CODECDSP振铃振铃振铃远端回铃音回铃音摘机摘机摘机停远端回铃音DSP停振铃RTP(回铃音回铃音)RTP反极性反极性反极性反极计费流程忙音+正常极性忙音挂机挂机挂机挂机挂机正常极性DSP

17、MGMGMGC忙音+正常极性Page 36SLIC+CODECCPUCPUDSPSLIC+CODECDSP振铃振铃振铃远端回铃音回铃音摘机摘机摘机停远端回铃音DSP停振铃RTP(回铃音回铃音)RTPKCKCKCKC计费流程忙音忙音挂机挂机挂机DSP停止KC停止KCKCKCKCMGMGMGCPage 37SLIC+CODECCPUCPUDSPDSP请拨输入号码，按#号健完毕RTP(语音提示语音提示)DTMF号码通过带外信令传送DSP检测出媒体流中的DTMF号码后，把收到的号码通过信令送给MGC，同时擦除RTP流中的DTMF号码如果不擦除如此可能导致重号,MGC通过信令把号码信息送给对端设备，对端

18、可以根据需要确定是否把号码复原成DTMF信号送给最终用户。号码号码号码MGMGCPBXDTMFDTMF号码Page 38SLIC+CODECCPUCPUDSPDSP请拨输入号码，按#号健完毕RTP(语音提示语音提示)DTMF号码带内透传传送DSP把DTMF当作普通语音数据处理，即不做任何改变直接透传到对端。对端从RTP流中检测出DTMF号码，并进展处理。MGMGCDTMFRTP(DTMF)DTMFPage 39SLIC+CODECCPUCPUDSPDSP请拨输入号码，按#号健完毕RTP(语音提示语音提示)DTMF号码通过带内RFC2833传送DSP检测出媒体流中的DTMF号码后，把DTMF号码

19、封装成2833报文发送到对端，同时擦除RTP流中的DTMF号码如果不擦除如此可能导致重号。对端把接收到的FRC2833报文复原成DTMF号码送给用户。MGCDTMFDTMFRTP(RFC2833)Page 40第第1节节 常见业务流程常见业务流程第第3节节 其他特色业务流程其他特色业务流程Page 41Modem over IPPCMoIPModem trafficMGModemIP backbonenetworkCall serverTMGPSTNAccessserverG.711语音编码方式关闭VAD/CNG高速ModemEC关闭低速ModemEC翻开对网络要求比较高，网络的抖动、丢包、时

20、延对 质量有较大的影响。Page 42Fax over IP-VBDIP backbonenetworkFAXDataEncapsulation of T.30 fax packetTDMFAXDataEncapsulation of T.30 fax packetTDMMGMGDataEncapsulation of T.30 fax packetG.711UDP/IPCall serverTMGPSTNG.711语音编码方式关闭VAD/CNG低速 EC翻开高速 EC关闭不需要配置、由MGC或者设备自动设置优点：1、对DSP要求较低，占用资源少；2、兼容性好，对接成功率高；缺点：对网络要求比

21、较高，网络的抖动、丢包、时延对 质量有较大的影响。Page 43Fax over IP-T.38IP backbonenetworkFAXDataEncapsulation of T.30 fax packetTDMFAXDataEncapsulation of T.30 fax packetTDMMGMGDataEncapsulation of T.38 fax packetUDP/IPCall serverTMGPSTNT.38 原理：是一种实时 模式，网关将收到的来自 机的T30信号终结，以T38协议将数据传送给对方网关，对方网关将收到的T38包，复原成T30信号。T38 优点：数据包有

22、冗余处理机制，对网络要求不高20的丢包，也能通缺点：DSP由于参与T30的解析，由于终端类型太多，存在兼容性问题。Page 44T.38 流程可配置两种方式：1.自切换T.382.软交换控制T.38Page 45 流程被叫接收机阶段A被叫终端标识（CED）建立电话通路能力标识（DIS）接收命令（DCS）训练（TCF）接收证实（CFR）阶段B阶段C阶段D报文报文结束（EOP）报文证实（MCF）拆线命令(DCN)阶段E主叫发送机阶段A 呼叫建立 终端标识 CNG CED阶段B 报文前过程能力协商速度、编码、纠错 DIS CSI NSF/DCS TSI NSS线路训练 TCF阶段C 报文中过程报文传

23、输报文中过程同步、误码纠错、监测阶段D 报文后过程证实单页、多页 MCF完毕报文、EOP/MPS阶段E 呼叫释放 DCNPage 46第第1节节 常见业务流程常见业务流程第第2节节 FAX、MODEM流程流程Page 47本地混音1、应用场景适合MRS功能简化，或者无MRS部署的应用场景符合TISPAN NGN标准开展趋势，三方通话、呼叫等待等补充业务混音功能由网关实现2、实现方式利用语音处理DSP芯片的本地混音能力，支持三方通话，呼叫等待等补充业务ASS-CSCFMRSIP Core NetworkMGCPMGRTP/RTCPSoftSwitchSIPMGMGAGCFSIPSIPH.248H

24、.248H.248Page 48本地数图1、应用场景：、应用场景：减少减少MG和和MGC信令交互信令交互大数图应用大数图应用8K数图数图2、实现方法：、实现方法：用户低定义数图文件，通过用户低定义数图文件，通过FTP方式加载到设备方式加载到设备IP Core NetworkMGSoftSwitchMGH.248H.248加载数图到设备下发数图下发数图Page 49本地放音1、应用场景：、应用场景：可以分担可以分担MRS大局部放音功能，减轻大局部放音功能，减轻MRS负荷，提高话务负荷，提高话务顶峰时的接通率，同时减少顶峰时的接通率，同时减少MRS与与AMG之间之间IP承载网承载网的流量的流量符合

25、符合IMS架构开展趋势，简化架构开展趋势，简化MRS放音功能，接入层完成常放音功能，接入层完成常见信号音放音见信号音放音可以实现局部客户的特殊信号音定制需求，如南非可以实现局部客户的特殊信号音定制需求，如南非Telkom双双频信号音，阿根廷频信号音，阿根廷Telcom同步放音需求同步放音需求,BT的的announcement2、实现方法：、实现方法：扩大信号音种类，扩大到扩大信号音种类，扩大到50种信号音，语音的本地放送，种信号音，语音的本地放送，包包括：新增括：新增10余种信号音参数音，新增余种信号音参数音，新增12种语音提示种语音提示波形音，以及波形音，以及5种应用层定义语音文件，可以为局

26、种应用层定义语音文件，可以为局部客户的特殊信号音需求定制部客户的特殊信号音需求定制继承原有继承原有DSP放送信号音参数音的功能，扩大支持逻辑放送信号音参数音的功能，扩大支持逻辑放送语音文件波形音的功能放送语音文件波形音的功能同时实现放音功能优化，增加语音文件实时加载功能、增加同时实现放音功能优化，增加语音文件实时加载功能、增加语音文件备份功能语音文件备份功能 ASS-CSCFMRSIP Core NetworkMGCPMGRTP/RTCPSoftSwitchSIPMGMGAGCFSIPSIPH.248H.248H.248语音文件加载到设备实现语音文件定制和announcement播放Page

27、50智能启动RFC2198和10ms打包MODEMIP 网网络络银行POS机POS机接收系统MSANMSANPOS机怎么机怎么经经常断啊？常断啊？采用采用RFC2198,以及以及10ms codec效果就是不一样啊！效果就是不一样啊！职能启动职能启动RFC2198+10ms打包打包技术技术时钟源1、应用场景：、应用场景：在银行、商场等使用MODEM连接POS终端的开展业务时，提高MODEM的稳定性和在 线 时间2、实现方式：、实现方式：当网络丢包时采用RFC2198重传机制，可以明显的改善因为丢包引起的Modem断线；部署10ms打包技术，通过短的数据包快速传送，可以减少包的误码律和重传MOD

28、EM速率打包时长网络丢包率（随机丢包）在线时长T336Cx20ms0.10%22H0.50%1.5H1%基本不可用1%(RFC2198)12.5H10ms0.10%24H0.50%22.5H1%5.5H1%(RFC2198)24HPage 51第第1章章 语音业务概览语音业务概览第第2章章 系统结构系统结构第第3章章 语音业务实现原理语音业务实现原理第第4章章 语音业务呼叫流程语音业务呼叫流程Page 52远程抓包远程抓包配置：配置效劳器指定需要抓包的用户或者配置录音号码功能介绍：TDM TraceP TraceCMD Trace扩展trace原理介绍：远程抓包功能是依靠DSP芯片提供的重定向

29、功能复制报文，将RTP包和DSP芯片命令使用IP和UDP协议进展二次封装，在分析报文时再将二次封装的IP和UDP头去掉。IP HeaderUDP HeaderDataIP HeaderUDP HeaderRTP Header G.nnn FramePage 53抓包点、环回点DSP芯片DSP驱动CPUSLIC+CODECIPnetworkPCM TRACEIP TRACECMD TRACE扩展TRACEPCM侧环回侧环回IP侧环回侧环回当需要对主、被叫双不通或单通现象进展定位时，使用该命令。当话路正常时，如果主叫设置了PCM侧环回，如此主叫可以听到自己的回声；如果主叫设置了IP侧环回，如此被叫

30、可以听到自己的回声。Page 54导通测试概述应用场景：导通测试特性是针对语音设备开局应用设计的一个测试功能，用来检验设备的硬件、设备的配置数据、用户的配置数据、设备连接的网络，通过导通测试，可以确保设备下的语音用户正常进展语音业务。导通测试特性，也可以作为一个平时的故障定位手段，界定问题出现的范围。PORT_CALLEECSIP NetworkPORT_CALLERT EngineT Agent测试台导通测试步骤：1，测试代理T Agent承受测试台的测试任务，启动测试；2，测试电路T Engine模拟话机终端，控制主叫摘机，拨打被叫号码；3，测试电路T Engine检测被叫振铃，控制被叫摘

31、机，建立通话；4，通话建立后，媒体通路经过主叫通道、被叫通道、IP网络以及测试电路T Engine，建立了一个双向的环形网络；5，测试电路T Engine通过证实音，验证媒体通路的两个方向；6，测试完毕，测试电路T Engine控制主叫和被叫挂机；7，测试代理T Agent将测试的结果上报给测试台；只在小规格产品支持Page 55112线路测试功能IP Core NetworkSoftswitchMDUMDUEPON5类线类线5类线类线双绞线双绞线MA5620EMA5680TMA5620E内线测试内线测试环路电流测试铃流电压测试馈电电压测试拨号音测试摘桂机测试外线测试外线测试支持电阻测试支持电容测试支持电压测试直流和交流BMSn有效的利用现存的五类线和铜线资源，解决用户的宽带和话音接入n 为了降低POTS维护费用，支持线路内测和外测功能112测试台双绞线双绞线软交换网管软交换网管Page 56Thank You