IP傳真的分析與改進

1、IP傳真的分析與改進            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：一類是透傳，透傳是把PSTN側(cè)的G3傳真機發(fā)送的PCM信號直接進行語音編碼，比如采用G711A，G711U編碼，所占用帶寬為64K+IP報頭約80K。另一類是T383傳真，T38傳真會把PCM信號進行解調(diào)制，恢復(fù)為原來的V.21/V.27/

2、V.17控制/數(shù)據(jù)流，然后再由主機按照T38協(xié)議對解調(diào)過的數(shù)據(jù)進行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：透傳方式對DSP能力要求不高，但是由于沒有冗余機制，糾錯機制，并且?guī)捫枨蟠?，對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和帶寬要求較高；T38傳真對網(wǎng)絡(luò)的丟包率具有很好的魯棒性，并且對帶寬要求只有透傳的25%左右，只是對DSP能力需求較大，對TI芯片來說，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VoIP分組交

3、換系統(tǒng)，軟交換本身并沒有通話資源，它是管理媒體網(wǎng)關(guān)的設(shè)備，通過H.248協(xié)議與媒體網(wǎng)關(guān)進行交互，它可以控制呼叫的建立與釋放；媒體網(wǎng)關(guān)則負責(zé)PSTN側(cè)的各種事件，比如摘機，掛機，排叉的檢測與上報，通話所需各種資源，比如DSP通道，UDP端口號，用戶側(cè)時隙的分配和管理等。不同于PSTN網(wǎng)絡(luò)，IP網(wǎng)絡(luò)是一個無連接的網(wǎng)                        

4、                           圖1 IP傳真的組網(wǎng)圖絡(luò)，存在著時延，抖動，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)置動態(tài)jitbuffer，糾錯7 8等措施。2.2 現(xiàn)有IP傳真的建立方法    &

5、#160; 透傳傳真的流程1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，為了重點說明傳真流程，傳真建立前的通話建立過程加以省略。                                    

6、0;        圖2 透傳傳真的建立過程      (1) 軟交換下發(fā)命令，要求媒體網(wǎng)關(guān)檢測傳真開始事件      (2) 媒體網(wǎng)關(guān)檢測到傳真接受方用戶按下傳真鍵，上報傳真開始事件      (3) 軟交換接收到傳真開始事件，給傳真收發(fā)雙方下發(fā)指示：切換到傳真模式，并且把靜音檢測關(guān)閉掉，如果現(xiàn)在通話用的是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)；這幾個步驟對傳真成功起著關(guān)鍵作用，切換到傳真模式，會把jitbuffer設(shè)置為動態(tài)值，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)時延抖動調(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，將會導(dǎo)致傳真失敗的后果。關(guān)閉靜音檢測，可以避免網(wǎng)關(guān)將一些傳真信號當(dāng)作噪聲而過濾掉，設(shè)置編碼模式為G711，是因為這種編碼模式是一種無損編碼，雖然占用了較大的帶寬，卻可以避免在編碼時對信號造成損傷。T38傳真2如圖3所示：              &

8、#160;                                      圖3 T38傳真的建立過程      (1)同透傳傳真   &#

9、160;  (2)同透傳傳真      (3)軟交換要求傳真雙方切換到傳真模式，設(shè)置UDP端口號為語音端口號加2，設(shè)置編解碼方式為T38，檢測傳真結(jié)束事件      (4)傳真發(fā)送方上報傳真結(jié)束事件      (5)軟交換要求傳真雙方把UDP端口號設(shè)置為語音端口號，恢復(fù)DSP的編解碼方式為G711A其中需要說明的是，設(shè)置傳真端口號為語音端口號加2，是因為有的DSP芯片不能支持傳真通道和語音通道共用相同的UDP端口號。2.3 現(xiàn)

10、有IP傳真的劣勢       從圖2和圖3可以看到，對于現(xiàn)有編碼方案來說，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，如果電信運營商使用的軟交換因為產(chǎn)商或者采購時間較早的原因，只能支持通話的建立，而不能支持傳真的建立，那么在透傳模式下，如果一開始采用的編碼為G729等壓縮率較大，對信號有損傷的編碼，網(wǎng)關(guān)不能切換到無損編碼G711，也不會把靜音抑制關(guān)閉，把DSP的工作模式設(shè)置為傳真模式，這樣由于信號損傷，網(wǎng)絡(luò)時延等因素，傳真成功率將會大大下降。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，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%，通話語音編碼為G729，并且設(shè)置軟交換不檢測傳真信號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)置軟交換檢測傳真信號音，那么20次完全可以成功。在T38編碼時，如果設(shè)置軟交換不檢測傳真信號音，那么傳真根本就不會切換到 T38的編碼方式，還是以開始的語音編碼方式進行傳真，因此效果和透傳是一樣的。所以，很有必

12、要采取一種改進手段，讓媒體網(wǎng)關(guān)可以在沒有軟交換支持傳真的情況下，自己把編碼，靜音檢測等參數(shù)調(diào)整為最佳。3 改進方案的提出3.1 改進思路      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網(wǎng)片資源和DSP資源進行有效的管理，支撐業(yè)務(wù)的運行；端控模塊主要負責(zé)用戶端口消息的處理，并完成協(xié)議的轉(zhuǎn)換，以標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的內(nèi)部原語與業(yè)務(wù)模塊進行交互，從而屏蔽用戶物

13、理端口的信息；PM模塊還負責(zé)用戶物理端口狀態(tài)的維護以及用戶端口資源的申請和記錄；驅(qū)動模塊則負責(zé)對DSP進行操作；對傳真的處理如圖4所示：                                      

14、0;              圖4 媒體網(wǎng)關(guān)對傳真的處理  對于T38傳真，處理流程為：        (1)啟動檢測到傳真接收方發(fā)送的傳真開始信號，上報給業(yè)務(wù)模塊        (2)業(yè)務(wù)通過協(xié)議模塊上報傳真開始事件給軟交換        (3)媒體網(wǎng)關(guān)下

15、發(fā)編碼方式，端口號給業(yè)務(wù)        (4)業(yè)務(wù)通過資源管理模塊分配T38所用的全速率資源，下發(fā)傳真所用的UDP端口號給驅(qū)動，要求驅(qū)動打開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，靜音檢測等的設(shè)置，控制器發(fā)出的信令中的這些設(shè)置都是網(wǎng)關(guān)上報了傳真開始或者傳真結(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)測到傳真開始，結(jié)束。我們就可以把這一部分“智能”下移到網(wǎng)關(guān)中來。通過這樣的改進，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傳，叫做自交換透傳，一種是不需要軟交換參與的T38傳真，稱之為自切換T38。3.2 具體方法       如圖1所示，盡管在網(wǎng)關(guān)之間的信號是G711編碼信號或者是T38編碼信號，但是在網(wǎng)關(guān)之下，IP傳真中傳真發(fā)送出去，接收到的信號還是和PSTN網(wǎng)絡(luò)中一樣的PCM信號，傳真機信號所遵循的協(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)送完被叫用戶標(biāo)識CED之后，會發(fā)送能力標(biāo)識信號DIS，向發(fā)送端標(biāo)識自己是第三類傳真終端，同時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信號前會有一個長達1秒的前導(dǎo)信號(Preamble) 4，傳真發(fā)送方接受到DIS信號后，會發(fā)送DCS信號，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前也會有前導(dǎo)信號。在原來的傳真流程里是把DIS前的前導(dǎo)信號作為傳真開始事件的，因此，可以做一個改進，把DIS前和DCS前的前導(dǎo)信號都作為傳真開始信號。驅(qū)動上報這個信號后，由業(yè)務(wù)自己來設(shè)置編碼和靜音檢測等，業(yè)務(wù)模塊的偽碼如下：if ( 驅(qū)動上報的消息)  If ( 傳真開始消息)  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；   /*透傳模式下傳真端口就是語音端口*/  設(shè)置傳真端口號為語音端口號；調(diào)用驅(qū)動函數(shù)，以設(shè)置的參數(shù)打開DSP；else  else   驅(qū)動模塊的偽碼如下：if ( 前導(dǎo)信號 )  if ( DIS的前導(dǎo)信號 )      上報傳真開始信號；else if( DCS的前導(dǎo)信號 )   上報傳真開始信號；else   和透傳自切換相比，T38自切換要復(fù)雜，這主要是因為以下三點原因：     

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

20、用的端口號；        現(xiàn)在Minspeed公司提供的Miro芯片可以檢測到T38報文，因此，傳真發(fā)送方可以通過檢測對方發(fā)送的DIS的報文為T38格式，來上報傳真開始事件。而對于第三點，我們只能要求兩個網(wǎng)關(guān)設(shè)置的傳真端口號一致，要么全是語音通道，要么全是語音端口號加2；自切換T38的業(yè)務(wù)模塊偽碼如下：if ( 是驅(qū)動上報的傳真開始信號 )  設(shè)置DSP工作模式為FAX；  設(shè)置編碼方式為T38；/*是語音端口加2，還是語音端口*/  根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置傳真端口號；  以設(shè)置的新參數(shù)打開DSP；else if( 是驅(qū)動上報的傳真結(jié)束信號 )  恢復(fù)傳真前的工作模式，編碼，端口；else   驅(qū)動模塊偽碼如下：if( 前導(dǎo)信號)  if( DIS的前導(dǎo)信號 )      上報傳真開始消息；else  else if( T38報文信號 )  上報傳真開始消息；else  3.3 效果驗證  在沒有軟交換支持傳真的情況下，采用Genoa Tec