《 FreeSWITCH權威指南》——1.2 電話實作技術

本節書摘來自華章計算機《 freeswitch權威指南》一書中的第1章，第1.2節,作者:杜金房　張令考 更多章節内容可以通路雲栖社群“華章計算機”公衆号檢視。

電話系統的發展與科技的進步是分不開的。在本節，我們來介紹一些關鍵的電話技術及專業術語。

1.2.1　電話号碼

我們的生活已經離不開電話，而要打電話就離不開電話号碼。但好多人對天天使用的電話号碼既熟悉又陌生，是以，在這裡我們也補充一些現行的電話網中電話号碼的知識。值得注意的是，這些号碼的出現大部分與業務内容和行政區劃有關，也有一些曆史背景，但限于篇幅，我們就不深入讨論了。

固定電話号碼

現行的電話網中采用e.164号碼格式。以我國固話電話的編号規則為例，我們先來看本地号碼。

一般來說，在比較大的省市（如北京、上海等）使用8位号碼，比較小的省市使用7位号碼。以北京的電話号碼為例，它由8位數字組成，表示為abcd efgh，其中，abcde稱為一個千群，即該群可以包含1000個電話号碼，同理abcd稱為一個萬群。小規模的交換機可能隻包含幾個千群，而大規模的可能包含幾個萬群。

如果在不同的省市之間打電話，則稱為長途電話，一般需要通過長途局進行路由。打長途電話需要在本地号碼前加上長途區号。根據城市的大小不同，我國電話區号的長度一般是2位到3位，如：

10 北京

20 廣州

21 上海

755 深圳

535 煙台

讀者可能會問，北京的長途區号不是010嗎？答案是—“不是！”許多人會錯誤地認為北京的區号是010，這也正是作者要寫這一節的原因。

由于各地區号的長度不同，而且數字也不規則，是以，為了區分長途電話和本地電話，我國規定，在撥打長途電話前除了要加上區号外，還要在最前面加“0”。是以，“0”是國内長途字冠，它本身不是區号的一部分。為了幫助讀者了解，我們先考慮國際長途的情況。為了區分國内長途與國際長途，我國規定，國際長途要在國家代碼前加兩個0。是以，如果撥打美國的号碼，如：1-234-567-890，則需要撥00-1-234-567-890。其中，1為美國的國家代碼，我們稍後還會講到。

交換機的撥号規則遵循短号優先的原則，撥号時不加0就認為是本地号碼，加一個0就認為是國内長途，兩個0是國際長途。我國的國家代碼是86，是以，一個北京号碼的國際表示是：86 10 abcd efgh。

與我國不同，美國的國際長途字冠是011，是以如果從美國撥打中國的号碼，則需要撥：011 86 10 abcd efgh。

類似的，其他國家和地區也有不同的撥号方式，這增加了電話号碼書寫的複雜性。是以，在實際書寫電話号碼時，有時會省略國際長途字冠，而統一用“+”号代替，如：+86 10 abcd efgh。

讀到這裡，讀者就可以了解為什麼北京的區号不是010了吧？另外，我們還知道，使用固定電話撥打異地手機時前邊要加撥0，同樣說明0并不是區号或手機号碼的一部分。

行動電話号碼和專用号段

行動電話号碼俗稱手機号，由于其可移動與漫遊的特性，是以與普通固定電話号碼略有不同。衆所周知，我國的行動電話号碼都是以1開頭的，按不同的營運商來劃分。如中國移動的号碼由135、136、137、138、139等開頭；中國聯通的由130、186等開頭，中國電信的由133、189等開頭。它們後面都是8位的号碼，是以整個手機号共11位，前3位稱為移動電信營運商專用的号段。

在2013年工信部發放虛拟營運商牌照以後，核發170号段作為虛拟營運商的專用号段。

短号碼

有一類特殊的号碼稱為短号碼，如大家熟知的110、119、120等，這些屬于公益性的号碼（又稱緊急号碼，供緊急情況下使用），撥打都是免費的。

還有一部分是預付費的電話卡類業務，如200、201、300等。撥打這類号碼本身不收費，而從關聯的電話卡上扣費。

另一些短号碼，如114等，由于營運商的分拆、合并，有的演變成了116114；還有一些5位的短号碼專門供一些大的集團（如銀行等）使用，如95555、95588等，這些号碼不論何時何地撥打，一般隻收市話費。

這些短号碼的資源比較緊張，一般不會給個人使用。另外還有其他一些短号碼，我們就不多講了。

800和400号碼

800開頭的号碼是被叫付費的業務，主叫呼叫這些号碼是免費的。這些号碼主要由一些大的企業集團使用。這類号碼都是虛拟的電話号碼，在實際呼叫過程中通過查詢資料庫轉換成真正的目的号碼。

但是800号碼有一個緻命的缺點，就是用手機打不通，這主要是電信業務的曆史原因（主要原因是不同營運商的網間結算）造成的。随着移動業務的發展，手機使用者越來越多，是以，出現了400業務。這類業務的特點是主被叫分攤付費，主叫付本地通話費，被叫付長途電話費（如果主被叫不在一個城市）。400業務是手機使用者可以呼叫的。

當然，随着時代的發展，以及各營運商提供更加靈活的話務套餐（如主叫免收長途費等），主叫使用者對撥打這類号碼時對實際資費已不太敏感。擁有800和400之類的電話号碼越來越多地成為了企業實力和社會形象的标志。

北美電話号碼分類計劃

為了與國内号碼進行對比，我們來簡單說一下北美電話号碼分類計劃（north american numbering plan）。

加拿大和美國使用北美電話号碼分類計劃，其區号由3位數字組成，本地号碼為7位數字，1為長途接入碼，即長途字冠（在有的情況下可以省略長途字冠）。比如，一個完整的号碼為1 （abc) def-ghij，如果是在本地撥打，則可以直接撥“def ghij”，如果是撥打長途，則需要先撥長途字冠1及區号，即：1 （abc) def-ghij。

值得一提的是，其中的區号abc如果是555，除555-1212是查号台外，其他的号碼都是不存在的。這類号碼一般用于電影或戲劇中，防止與真實環境中的電話号碼相沖突。

電話号碼的書寫格式

電話号碼就是一長串号碼，但有時候為了便于閱讀，在寫的時候常用連字元“-”、括号、空格等将數字分開，如上一節我們看到美國電話号碼的格式。

國内電話号碼的書寫一般采用如下的方式：

（010) abcd efgh （沒有國家代碼，雖然0不是區号的一部分，但是，習慣了）

+86 （10) abcd efgh （固話，8位，國際号碼格式）

+86 （535) abc defg （固話，7位，國際号碼格式）

+86 139 abcd efgh （手機，國際号碼格式）

當然，具體的寫法沒有統一的規定，隻要讓看到号碼的人知道怎麼撥打就行了。至于要将電話号碼印到名片上，又涉及企業形象設計的問題了，那就另當别論了。

1.2.2　模拟信号與數字信号

模拟（analog）量是連續的變化的量，如溫度、聲音等。早期的電話網也是基于模拟交換的。對于人類交流來講模拟信号是非常理想，但它很容易引入噪聲。如果通話雙方距離很遠，信号會衰減，因而需要對信号進行放大。問題是，信号中經常混入線路的噪聲，放大信号的同時也放大了噪聲，導緻信噪比（信号量與噪聲的比例）下降，嚴重時甚至會難以分辨。

數字（digital）信号是不連續的（離散的），是按一定的時間間隔（機關時間内抽樣的次數稱為頻率）對模拟信号進行抽樣（見圖1-6）得出的一些離散值。然後通過量化和編碼過程就可将這些離散值變成數字信号。根據抽樣定理，當抽樣頻率是模拟信号最高頻率的2倍時，就能夠完全還原原來的模拟信号。

1.2.3　pcm

pcm（pulse code modulation）的全稱是脈沖編碼調制。它是一種通用的将模拟信号轉換成以0和1表示的數字信号的方法。

一般來說，人的聲音頻率範圍在 300~ 3400hz 之間，通過濾波器将超過 4000hz 的頻率過濾出去，便得到 4000hz 内的模拟信号。然後根據抽樣定理，使用 8000hz 進行抽樣，便得到離散的數字信号。使用pcm方法得到的數字信号就稱為pcm信号，一般一次抽樣會得到16bit的資訊。

為了更有效地線上路上進行傳輸，通常對pcm信号進行一定的壓縮。通過使用壓縮算法，可以将每一個抽樣值壓縮到8bit。這樣1秒的抽樣就得到 8bit×8000=64000bit的信号（簡稱64kbit），抽樣速率（即傳輸速率）為64kbit/s。

pcm通常有兩種壓縮方式：a律和μ律。其中北美使用μ律，我國和歐洲使用a律。這兩種壓縮方法很相似，都采用8bit的編碼獲得12bit到13bit的語音品質。但在低信噪比的情況下，μ律比a律略好。a律也用于國際通信，是以，凡是涉及a律和μ律轉換的情況，都由使用μ律的國家負責。

1.2.4　局間中繼與電路複用技術

連接配接交換機（局）的e1或t1電路稱為局間中繼。交換機間的消息以及通話資料都是在局間中繼上傳送的，傳統的交換機使用時分複用（tdm）技術将多路通話合并到一條數字中繼線上，可以大大節省局間中繼線的數量。

利用時分複用技術可以将32個64kbit/s的信道合并到一條2mbit/s（64kbit/s×32 = 2.048mbit/s，通俗來說就直接叫一個兩兆）的電路上，這樣的電路稱為一個e1（在北美和日本，是24個64kbit/s複用，稱為t1，速率是1.544mbit/s）。在e1中，每一個信道稱為一個時隙。其中，除0時隙固定傳同步時鐘外，其他31個時隙最多可以同時支援31路電話（有時候會使用第16時隙傳送信令，這時最多支援30路電話）。

随着話務量的增加，交換機之間的電路越開越多，因而需要更進階别的電路複用技術。目前通常的做法是将63個e1合并到一個155mbit/s（2×63+p=155，其中p是電路複用的開銷）速率的光路（光纖）上，在sdh（synchronous digital hierarchy，同步數字傳輸體系）技術中這稱為stm-1（synchronous transfer module，同步傳輸子產品）。

當然，155mbit/s速率的光路還可以使用波分複用等技術合并到1gbit/s或10gbit/s速率的光路上，實作話路收斂和傳輸。