IP傳真的分析與改進(jìn)

1、IP傳真的分析與改進(jìn)            關(guān)鍵詞    軟交換，媒體網(wǎng)關(guān)，IP傳真  1 背景技術(shù)      在IP網(wǎng)絡(luò)中的傳真按照采用的協(xié)議，可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是透?jìng)?，透?jìng)魇前裀STN側(cè)的G3傳真機(jī)發(fā)送的PCM信號(hào)直接進(jìn)行語(yǔ)音編碼，比如采用G711A，G711U編碼，所占用帶寬為64K+IP報(bào)頭約80K。另一類(lèi)是T383傳真，T38傳真會(huì)把PCM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)制，恢復(fù)為原來(lái)的V.21/V.27/

2、V.17控制/數(shù)據(jù)流，然后再由主機(jī)按照T38協(xié)議對(duì)解調(diào)過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行IP打包，處理后的數(shù)據(jù)帶寬大約為20K。這兩種傳真方式各有利弊：透?jìng)鞣绞綄?duì)DSP能力要求不高，但是由于沒(méi)有冗余機(jī)制，糾錯(cuò)機(jī)制，并且?guī)捫枨蟠?，?duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和帶寬要求較高；T38傳真對(duì)網(wǎng)絡(luò)的丟包率具有很好的魯棒性，并且對(duì)帶寬要求只有透?jìng)鞯?5%左右，只是對(duì)DSP能力需求較大，對(duì)TI芯片來(lái)說(shuō)，一路T38編碼所占用的資源，是G711編碼的1.8倍。2 現(xiàn)有IP傳真建立方法分析2.1 現(xiàn)有IP傳真的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)      一個(gè)IP傳真的組網(wǎng)6如圖1所示，其中軟交換和媒體網(wǎng)關(guān)是一個(gè)VoIP分組交

3、換系統(tǒng)，軟交換本身并沒(méi)有通話(huà)資源，它是管理媒體網(wǎng)關(guān)的設(shè)備，通過(guò)H.248協(xié)議與媒體網(wǎng)關(guān)進(jìn)行交互，它可以控制呼叫的建立與釋放；媒體網(wǎng)關(guān)則負(fù)責(zé)PSTN側(cè)的各種事件，比如摘機(jī)，掛機(jī)，排叉的檢測(cè)與上報(bào)，通話(huà)所需各種資源，比如DSP通道，UDP端口號(hào)，用戶(hù)側(cè)時(shí)隙的分配和管理等。不同于PSTN網(wǎng)絡(luò)，IP網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無(wú)連接的網(wǎng)                        

4、                           圖1 IP傳真的組網(wǎng)圖絡(luò)，存在著時(shí)延，抖動(dòng)，丟包等較之PSTN網(wǎng)絡(luò)惡劣的環(huán)境5，這些不良因素，將對(duì)IP傳真的質(zhì)量和成功率產(chǎn)生較大影響，為了克服這些不利因素，在網(wǎng)關(guān)上采用了設(shè)置動(dòng)態(tài)jitbuffer，糾錯(cuò)7 8等措施。2.2 現(xiàn)有IP傳真的建立方法    &

5、#160; 透?jìng)鱾髡娴牧鞒?如圖2所示，其中傳真發(fā)送方在媒體網(wǎng)關(guān)MG1下，傳真接受方在媒體網(wǎng)關(guān)MG2下，為了重點(diǎn)說(shuō)明傳真流程，傳真建立前的通話(huà)建立過(guò)程加以省略。                                    

6、0;        圖2 透?jìng)鱾髡娴慕⑦^(guò)程      (1) 軟交換下發(fā)命令，要求媒體網(wǎng)關(guān)檢測(cè)傳真開(kāi)始事件      (2) 媒體網(wǎng)關(guān)檢測(cè)到傳真接受方用戶(hù)按下傳真鍵，上報(bào)傳真開(kāi)始事件      (3) 軟交換接收到傳真開(kāi)始事件，給傳真收發(fā)雙方下發(fā)指示：切換到傳真模式，并且把靜音檢測(cè)關(guān)閉掉，如果現(xiàn)在通話(huà)用的是G729，G721等壓縮率較大的編碼，那么就把編碼切換到G711編碼(

7、RTP/AVP 8)；這幾個(gè)步驟對(duì)傳真成功起著關(guān)鍵作用，切換到傳真模式，會(huì)把jitbuffer設(shè)置為動(dòng)態(tài)值，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延抖動(dòng)調(diào)節(jié)jitbuffer的大小，避免造成幀亂序，幀亂序，尤其是控制幀亂序產(chǎn)生的沖突，將會(huì)導(dǎo)致傳真失敗的后果。關(guān)閉靜音檢測(cè)，可以避免網(wǎng)關(guān)將一些傳真信號(hào)當(dāng)作噪聲而過(guò)濾掉，設(shè)置編碼模式為G711，是因?yàn)檫@種編碼模式是一種無(wú)損編碼，雖然占用了較大的帶寬，卻可以避免在編碼時(shí)對(duì)信號(hào)造成損傷。T38傳真2如圖3所示：              &

8、#160;                                      圖3 T38傳真的建立過(guò)程      (1)同透?jìng)鱾髡?#160;  &#

9、160;  (2)同透?jìng)鱾髡?#160;     (3)軟交換要求傳真雙方切換到傳真模式，設(shè)置UDP端口號(hào)為語(yǔ)音端口號(hào)加2，設(shè)置編解碼方式為T(mén)38，檢測(cè)傳真結(jié)束事件      (4)傳真發(fā)送方上報(bào)傳真結(jié)束事件      (5)軟交換要求傳真雙方把UDP端口號(hào)設(shè)置為語(yǔ)音端口號(hào)，恢復(fù)DSP的編解碼方式為G711A其中需要說(shuō)明的是，設(shè)置傳真端口號(hào)為語(yǔ)音端口號(hào)加2，是因?yàn)橛械腄SP芯片不能支持傳真通道和語(yǔ)音通道共用相同的UDP端口號(hào)。2.3 現(xiàn)

10、有IP傳真的劣勢(shì)       從圖2和圖3可以看到，對(duì)于現(xiàn)有編碼方案來(lái)說(shuō)，必須要軟交換的支持才能把DSP的工作模式切換到傳真模式，設(shè)置編碼方式等，如果電信運(yùn)營(yíng)商使用的軟交換因?yàn)楫a(chǎn)商或者采購(gòu)時(shí)間較早的原因，只能支持通話(huà)的建立，而不能支持傳真的建立，那么在透?jìng)髂Ｊ较?，如果一開(kāi)始采用的編碼為G729等壓縮率較大，對(duì)信號(hào)有損傷的編碼，網(wǎng)關(guān)不能切換到無(wú)損編碼G711，也不會(huì)把靜音抑制關(guān)閉，把DSP的工作模式設(shè)置為傳真模式，這樣由于信號(hào)損傷，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等因素，傳真成功率將會(huì)大大下降。采用Genoa Technology公司的Faxlab，當(dāng)傳真模型

11、選擇為模擬Canon L777傳真機(jī)，傳真發(fā)送方Orig:TX 3 Pg ECM Best Enc V.17 14400 Best Res，傳真發(fā)接收方Ans:RX 3 Pg Best ECM Best Enc V.33 14400 Best Res在丟包率為1%，通話(huà)語(yǔ)音編碼為G729，并且設(shè)置軟交換不檢測(cè)傳真信號(hào)音以模擬支持傳真的軟交換，這樣模擬20次傳真，其中只有11次成功；如果設(shè)置軟交換檢測(cè)傳真信號(hào)音，那么20次完全可以成功。在T38編碼時(shí)，如果設(shè)置軟交換不檢測(cè)傳真信號(hào)音，那么傳真根本就不會(huì)切換到 T38的編碼方式，還是以開(kāi)始的語(yǔ)音編碼方式進(jìn)行傳真，因此效果和透?jìng)魇且粯拥?。所以，很有?/p>

12、要采取一種改進(jìn)手段，讓媒體網(wǎng)關(guān)可以在沒(méi)有軟交換支持傳真的情況下，自己把編碼，靜音檢測(cè)等參數(shù)調(diào)整為最佳。3 改進(jìn)方案的提出3.1 改進(jìn)思路      媒體網(wǎng)關(guān)從功能上可以分為幾大模塊9，跟傳真相關(guān)的模塊如圖4所示，其中協(xié)議處理模塊負(fù)責(zé)信令的編碼解碼，處理軟交換下發(fā)的信令，創(chuàng)建給控制器的信令，并調(diào)用業(yè)務(wù)處理模塊處理相應(yīng)的業(yè)務(wù)；業(yè)務(wù)處理模塊，主要負(fù)責(zé)呼叫的接續(xù)和業(yè)務(wù)的處理，資源管理模塊主要是對(duì)網(wǎng)片資源和DSP資源進(jìn)行有效的管理，支撐業(yè)務(wù)的運(yùn)行；端控模塊主要負(fù)責(zé)用戶(hù)端口消息的處理，并完成協(xié)議的轉(zhuǎn)換，以標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的內(nèi)部原語(yǔ)與業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行交互，從而屏蔽用戶(hù)物

13、理端口的信息；PM模塊還負(fù)責(zé)用戶(hù)物理端口狀態(tài)的維護(hù)以及用戶(hù)端口資源的申請(qǐng)和記錄；驅(qū)動(dòng)模塊則負(fù)責(zé)對(duì)DSP進(jìn)行操作；對(duì)傳真的處理如圖4所示：                                      

14、0;              圖4 媒體網(wǎng)關(guān)對(duì)傳真的處理  對(duì)于T38傳真，處理流程為：        (1)啟動(dòng)檢測(cè)到傳真接收方發(fā)送的傳真開(kāi)始信號(hào)，上報(bào)給業(yè)務(wù)模塊        (2)業(yè)務(wù)通過(guò)協(xié)議模塊上報(bào)傳真開(kāi)始事件給軟交換        (3)媒體網(wǎng)關(guān)下

15、發(fā)編碼方式，端口號(hào)給業(yè)務(wù)        (4)業(yè)務(wù)通過(guò)資源管理模塊分配T38所用的全速率資源，下發(fā)傳真所用的UDP端口號(hào)給驅(qū)動(dòng)，要求驅(qū)動(dòng)打開(kāi)DSP通道        從處理流程可以看到，媒體網(wǎng)關(guān)需要從軟交換獲取編碼方式，傳真端口號(hào)，靜音檢測(cè)等的設(shè)置，控制器發(fā)出的信令中的這些設(shè)置都是網(wǎng)關(guān)上報(bào)了傳真開(kāi)始或者傳真結(jié)束事件才下發(fā)的，所以，如果傳真發(fā)送接收方都能夠監(jiān)測(cè)到傳真開(kāi)始，結(jié)束。我們就可以把這一部分“智能”下移到網(wǎng)關(guān)中來(lái)。通過(guò)這樣的改進(jìn)，就產(chǎn)生了兩種新的傳真方

16、式，一種是不需要軟交換參與的透?jìng)?，叫做自交換透?jìng)?，一種是不需要軟交換參與的T38傳真，稱(chēng)之為自切換T38。3.2 具體方法       如圖1所示，盡管在網(wǎng)關(guān)之間的信號(hào)是G711編碼信號(hào)或者是T38編碼信號(hào)，但是在網(wǎng)關(guān)之下，IP傳真中傳真發(fā)送出去，接收到的信號(hào)還是和PSTN網(wǎng)絡(luò)中一樣的PCM信號(hào)，傳真機(jī)信號(hào)所遵循的協(xié)議也是在PSTN網(wǎng)絡(luò)上的傳真協(xié)議T.30，根據(jù)協(xié)議，傳真接收方在發(fā)送完被叫用戶(hù)標(biāo)識(shí)CED之后，會(huì)發(fā)送能力標(biāo)識(shí)信號(hào)DIS，向發(fā)送端標(biāo)識(shí)自己是第三類(lèi)傳真終端，同時(shí)DIS中攜帶了傳真接收終端性能的字段，告知發(fā)送終端自己所具有的全

17、部能力，在DIS信號(hào)前會(huì)有一個(gè)長(zhǎng)達(dá)1秒的前導(dǎo)信號(hào)(Preamble) 4，傳真發(fā)送方接受到DIS信號(hào)后，會(huì)發(fā)送DCS信號(hào)，根據(jù)本終端設(shè)置的能力并考慮接收終端所具有的能力，給出本次通信所采用的性能，在DCS前也會(huì)有前導(dǎo)信號(hào)。在原來(lái)的傳真流程里是把DIS前的前導(dǎo)信號(hào)作為傳真開(kāi)始事件的，因此，可以做一個(gè)改進(jìn)，把DIS前和DCS前的前導(dǎo)信號(hào)都作為傳真開(kāi)始信號(hào)。驅(qū)動(dòng)上報(bào)這個(gè)信號(hào)后，由業(yè)務(wù)自己來(lái)設(shè)置編碼和靜音檢測(cè)等，業(yè)務(wù)模塊的偽碼如下：if ( 驅(qū)動(dòng)上報(bào)的消息)  If ( 傳真開(kāi)始消息)  設(shè)置DSP工作模式為FAX；  設(shè)置DSP工作模式為G711；  關(guān)閉靜音

18、檢測(cè)；   /*透?jìng)髂Ｊ较聜髡娑丝诰褪钦Z(yǔ)音端口*/  設(shè)置傳真端口號(hào)為語(yǔ)音端口號(hào)；調(diào)用驅(qū)動(dòng)函數(shù)，以設(shè)置的參數(shù)打開(kāi)DSP；else  else   驅(qū)動(dòng)模塊的偽碼如下：if ( 前導(dǎo)信號(hào) )  if ( DIS的前導(dǎo)信號(hào) )      上報(bào)傳真開(kāi)始信號(hào)；else if( DCS的前導(dǎo)信號(hào) )   上報(bào)傳真開(kāi)始信號(hào)；else   和透?jìng)髯郧袚Q相比，T38自切換要復(fù)雜，這主要是因?yàn)橐韵氯c(diǎn)原因：     

19、;  (1)傳真接收方上報(bào)前導(dǎo)信號(hào)后，把自己的編解碼方式切換到T38，而傳真發(fā)送方的DSP這是還是普通的語(yǔ)音編解碼方式，如G711，所以無(wú)法解碼出T38格式的DIS，因此不會(huì)回應(yīng)DCS，這樣也就沒(méi)有DCS的前導(dǎo)信號(hào)，傳真發(fā)送方就無(wú)法上報(bào)傳真事件；       (2)T38是專(zhuān)為傳真而設(shè)置的一種編碼方式，傳真結(jié)束后，一定要切換到語(yǔ)音編碼，否則用戶(hù)無(wú)法通話(huà)。       (3)T38傳真時(shí)，端口號(hào)可能和語(yǔ)音端口號(hào)不同(可能加2)，沒(méi)有軟交換的支持，無(wú)法告知對(duì)方網(wǎng)關(guān)自己采

20、用的端口號(hào)；        現(xiàn)在Minspeed公司提供的Miro芯片可以檢測(cè)到T38報(bào)文，因此，傳真發(fā)送方可以通過(guò)檢測(cè)對(duì)方發(fā)送的DIS的報(bào)文為T(mén)38格式，來(lái)上報(bào)傳真開(kāi)始事件。而對(duì)于第三點(diǎn)，我們只能要求兩個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)置的傳真端口號(hào)一致，要么全是語(yǔ)音通道，要么全是語(yǔ)音端口號(hào)加2；自切換T38的業(yè)務(wù)模塊偽碼如下：if ( 是驅(qū)動(dòng)上報(bào)的傳真開(kāi)始信號(hào) )  設(shè)置DSP工作模式為FAX；  設(shè)置編碼方式為T(mén)38；/*是語(yǔ)音端口加2，還是語(yǔ)音端口*/  根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置傳真端口號(hào)；  以設(shè)置的新參數(shù)打開(kāi)DSP；else if( 是驅(qū)動(dòng)上報(bào)的傳真結(jié)束信號(hào) )  恢復(fù)傳真前的工作模式，編碼，端口；else   驅(qū)動(dòng)模塊偽碼如下：if( 前導(dǎo)信號(hào))  if( DIS的前導(dǎo)信號(hào) )      上報(bào)傳真開(kāi)始消息；else  else if( T38報(bào)文信號(hào) )  上報(bào)傳真開(kāi)始消息；else  3.3 效果驗(yàn)證  在沒(méi)有軟交換支持傳真的情況下，采用Genoa Tec