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《实施Cisco统一通信VoIP和QoS(CVOICE)学习指南(第4版)》一1.3 配置语音接口

简介:
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本节书摘来自异步社区《实施Cisco统一通信VoIP和QoS(CVOICE)学习指南(第4版)》一书中的第1章,第1.3节,作者 刘丹宁, CCIE#19920 , 田果, #19036 ,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

1.3 配置语音接口

实施Cisco统一通信VoIP和QoS(CVOICE)学习指南(第4版)
为了将语音设备连入网络中,要求管理员深入理解各类型接口的信令和电气特性。不匹配的电气特性参数会引起回声并导致低劣的话音质量。在国际实施环境中配置设备时,管理员要掌握不同国家的一些特殊设置。本节将详细介绍模拟语音接口、模拟信令以及如何配置模拟语音接口的各项参数。

1.3.1 模拟语音接口

路由器和访问服务器上的语音接口模拟了物理电话的交换连接,这样可以令语音呼叫及其相关的信令,无损地在包交换网络与电路交换网络/设备之间传输。为了实现一通语音呼叫,呼叫两端的电话设备之间必须交换一些特定的信息,比如设备的挂机状态、线路的可用性以及是否有去往某设备的来电等信息。上述这些信息称为信令,为了正确地处理信令,呼叫线路末段1上的两台设备(相互直连的的两台设备)必须使用相同类型的信令。

管理员必须以一种电路交换网络可以理解的方法,来配置包交换网络中的设备传送信令信息。同时这些设备也必须能够理解从电路交换网络收到的信令信息。这可以通过在路由器或访问服务器中安装适当的语音硬件模块,并且通过配置语音接口来实现,这些语音接口连接了电话设备或连接了电路交换网络。

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信令接口
路由器和访问服务器的语音接口通过信令接口,将路由器、访问服务器、或呼叫控制设备与电话设备,如电话、传真机、PBX、以及PSTN CO(PSTN中心局)交换机,从物理上连接在一起。

这些信令接口可产生表明下列状态信息。

挂机状态(On-Hook Status)。
振铃(Ringing)。
线路占用(Line Seizure)。
通过配置路由器语音接口的硬件和软件,使其能够与对端设备(即需要与它交换信令的设备)发送和接收相同类型的信令。这样的话,呼叫信令才能够在包交换网络和电路交换网络之间平滑地交换。

下一节中涉及的信令接口包括FXO、FXS和E&M,它们都是模拟接口。数字信令接口包括T1、E1和ISDN,有一些数字连接能够模拟FXO、FXS和E&M接口。重要的是要知道呼叫连接的电话设备端所使用的信令类型,并使路由器的配置和语音接口的硬件配置与该信令类型相匹配。

模拟语音接口
模拟语音接口将包交换网络中的路由器与电话网络中的模拟2线制或4线制电路连接在一起,其中2线制电路连接模拟电话或传真设备,4线制电路连接PBX。而到PSTN CO的连接通常使用数字接口。如图1-50所示,Cisco网关支持三种类型的模拟语音接口。

下面详细介绍这三种类型的模拟语音接口。

FXS:FXS接口将路由器或访问服务器与终端用户设备(如电话、传真设备或调制解调器)连接在一起。FXS接口可为电话终端提供振铃、电压和拨号音,同时FXS接口还可以为基本电话设备、key set和PBX提供RJ-11连接器。
FXO:FXO接口用于到PSTN CO或PBX的中继(Trunk)连接或直达连接线路(Tie-Line)连接,并且不支持E&M信令(需要本地电信局的许可)。FXO接口对于远程终端应用非常重要。远程终端可以使用标准的RJ-11模块化电话线缆,将FXO语音接口卡通过墙上的电话插口,连接到PSTN或PBX。
E&M:电话交换机之间通过中继线路(Trunk Circuit)彼此相连,中继线路并不用于终端用户设备到网络的连接。最常见的模拟中继线路是E&M接口,它使用与中继音频通道相分离的特殊信令通道传递与呼叫相关的信息。这个信令通道称为E端(E-Lead)和M端(M-Lead)。相比于FXS和FXO,路由器与电话交换机之间更适合使用E&M连接,因为E&M能够提供更好的应答和断开管理。
人们总认为E&M的名称来自于短语Ear and Mouth(耳朵和嘴)或rEceive and transMit(接收和发送),但它还有一个来源—Earth and Magneto(地线和永磁电机)。Earth and Magneto这个名称的由来要回溯到早期的电话通讯时代,当时CO端有一个将E端线路接地的开关,而另一端有一个发声器以及连接着电池的电磁铁。至于Ear and Mouth这类说法则是为帮助现场工程师理解和确定线路中信号的方向而使用的。

与串行接口相同,E&M接口也区分DTE/DCE类型。在电信环境中,中继端类似于DCE,并且常与CO功能相关联,路由器就起到这一端接口的作用。另一端指的是信令端,就像DTE,并且这一端通常是PBX之类的设备。
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注释:随路由器连接到PSTN方式的不同,语音网关可能会为与其相连的按键电话系统或PBX提供时钟信息,因为PSTN拥有更精确的时钟,而语音网关能够将这个性能传给下游设备。

1.3.2 模拟信令

人类的语音产生声波,电话将声波转换成类似于声音的电信号。由于线路噪声,模拟信令并不强壮。在模拟传输过程中,信号需要靠放大器来增强,因为由CO发出的模拟信号随传输距离的增长,信号的强度会相应减小。正如信号被放大,噪音也同样被放大,这常导致连接不可用。

在数字网络中,信号经过极长距离的传输,并且经过编码、再生、解码,却不会降低信号质量。中继器(Repeater)放大信号并将其净化为原始状态,接着测定原始的信号电平序列并将清晰的信号发送到下一个网络目的地。

路由器和访问设备的语音接口在物理上将路由器或访问设备与电话设备(如电话、传真设备、PBX以及CO交换机)连接在一起。这些设备可能会使用这些信令接口类型中的任意一种,来产生涉及挂机状态、振铃和线路占用的信息。

信令技术可分为以下3类。

管理(Supervisory):管理信令涉及回路状态或中继状态改变的检测。当检测到这些改变时,管理线路会产生预先设定的响应,比如,可将电路(回路)闭合来连接一个呼叫。
寻址(Addressing): 寻址信令涉及将被叫号码(脉冲或音调)传送到PBX或CO的行为。这些被叫号码为交换机提供了到另一台电话或CPE(客户前端设备)的连接路径。
信息(Informational):信息信令涉及提供给用户的可闻音(Audible Tone),它用于向用户表明某些状态,如入站呼叫或电话忙碌。
FXS和FXO管理信令
FXS和FXO接口通过两种接入信令方式,来表明挂机或摘机状态以及线路的占用状态——Loop-Start(回路启动)或Ground-Start(接地启动)。接入信令的类型由电话公司CO提供的服务类型决定。标准的家庭电话线路使用Loop-Start,而企业电话可以用Ground-Start来代替。

Loop-Start
Loop-Start(回路启动)是更为常见的接入信令技术,如图1-51所示。当话筒被摘起后(电话变为摘机状态),摘机行为会使电话中的48 V电路闭合,并因而从电话公司CO处得到电流,以表明状态的改变,这种状态的改变可以使CO提供一个拨号音。之后,CO通过发送标准开/关(On/Off)模式的信号,向被叫电话发送入站呼叫通知,这将导致被叫电话振铃。当被叫用户应答呼叫后,被叫电话中的48 V电路闭合并且CO关闭振铃电压。这时,两条线路在CO处连接在一起。

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Loop-Start信令的工作流程如下所示。

1.在空闲(Idle)状态时,电话、PBX或FXO模块中有一个打开的2线制回路(也就是正极线和负极线2之间的回路是打开的)。这个设备有可能是一台处于挂机状态的电话,也有可能是正极线和负极线之间存在开路的PBX或FXO模块。CO或FXS等待回路闭合,回路的闭合将会产生电流。CO或FXS的正极线连接着一个铃音产生器,负极线连接着-48 V直流电。

2.电话、PBX或FXO模块将正极线和负极线之间的回路闭合,这可以通过摘起电话听筒或者闭合PBX或FXO模块中的回路连接来实现。CO或FXS模块检测到电流后,会生成一个拨号音,并将其发送到电话、PBX或FXO模块,并以此暗示用户可以开始拨号了。同时,CO或FXS模块通过将20 Hz/90 VAC信号叠加在负极线的-48 V直流电上,占用被叫电话、PBX或FXO模块的负极线。这一行为将使被叫电话振铃,或者通知PBX或FXS模块有一个入站呼叫。电话、PBX或FXO模块将正极线和负极线之间的回路闭合后,CO或FXS模块就会移除振铃。

3.当被叫用户摘起听筒时,电话将其自身的回路闭合。当有连接到被叫电话的可用资源时,PBX或FXS模块将其自身的回路闭合。

Loop-Start有以下两个劣势。

Loop-Start没有办法防止CO和用户同时占用同条线路,这种情况称为双占(Glare)3。CO交换机需要花费大约4 s的时间在所有必须振铃的线路上循环一周。这个导致电话振铃滞后的延迟引发了双占问题,因为CO交换机和电话同时占用了一条线路。当发生这种情况时,主叫方几乎在拨出号码的一瞬间就与被叫方连接到一起,并且主叫用户听不到回铃音(Ring-Back Tone)。
注释:预防双占最好的方法是使用Ground-Start信令。

Loop-Start不能为FXO接口的通话提供交换机端的断开管理。电话交换机是去往PSTN、另一个PBX或按键电话系统的连接。这个交换机希望路由器的FXO接口能够挂断从该接口接收到的呼叫,因为这个接口被交换机当作一台电话。然而,路由器中并没有为接收到的呼叫设置该功能,它仅可以管理由FXO接口发起的呼叫。
这两点劣势在住宅电话环境中通常不会产生问题,但在高话务量的企业电话环境中会产生严重的问题。

Ground-Start
Ground-Start(接地启动)信令是另一项管理信令技术,如图1-52所示。与Loop-Start信令相似,它也在语音网络中表明挂机和摘机状态。Ground-Start信令主要用于交换机到交换机的连接。它与Loop-Start信令的主要不同在于:在能够使正极线和负极线之间的回路闭合之前,Group-Start信令需要在连接的两端进行接地检测。

Ground-Start信令通过使用接地检测器和电流检测器进行信令检测,检测器使网络能够独立于振铃信号,发出摘机指示或入向呼叫占用线路的指示,并且将主动识别连接行为和连接断开行为考虑在内。Ground-Start信令要求在线路两端的接口上交换请求和/或确认消息,因此它是更适用于FXO和其他高话务量中继线路的信令类型。出于这个原因,Ground-Start信令通常用于PBX与PBX之间的中继线路及高话务量的企业环境中,这些环境如果使用Loop-Start信令则会引发双占问题。

Ground-Start信令的工作流程如下所示。

1.在空闲(Idle)状态时,正极线和负极线均为不接地状态。PBX和FXO持续监听正极线的接地状态,CO和FXS则持续监听负极线的接地状态。并且与Loop-Start信令相同,在这里负极线也与电池(-48 V直流电)相连。

2.PBX或FXO将其本身的负极线接地,这种行为向CO或FXS表明有一个入站呼叫。CO或FXS察觉到对端负极线接地的行为后,将其本身的正极线接地,这种行为向PBX或FXO表明它已做好准备接收这个入站呼叫。

3.PBX或FXO察觉到对端正极线接地后的行为后,以闭合其本身正极线与负极线之间的回路作为响应,同时移除负极线的接地状态。

图1-52 Ground-Start信令

模拟寻址信令
拨号阶段允许用户输入电话号码(地址),所拨电话号码属于另一个地点的电话。用户可以通过转盘电话输入号码,这时会生成脉冲;也可以通过按键音(或按键式)电话输入号码,这时会生成音调(Tone)。表3-2列出了由DTMF(双音多频)拨号产生的不同频率的音调。

电话使用两种不同类型的寻址信令,以通知电话公司用户向哪里发起呼叫。

脉冲拨号。
DTMF拨号。
这些脉冲或音调通过一条双绞线(2线制回路)传送到CO交换机。在语音网关上,FXO接口向FXS接口发送寻址信令,信令中携带的地址指示出呼叫的最终目的地。

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旧式转盘电话使用脉冲,这些电话有一个转盘,用户可以通过旋转转盘拨出号码。在旋转转盘时,根据转盘被转动的距离,电话会以特定的次数打开/关闭回路。交换设备通过计算回路的中断次数来确定被叫号码。从回路打开到回路关闭的时间间隔必须符合相关规定,这个规定由该网络所在的国家定义。

现在,模拟线路使用DTMF音调表示目的地地址。DTMF为按键式电话上的每个按键分配特定的音调(由两个频率组成)。这些双频的组合向交换设备通知被叫方的电话号码。

信息信令
FXS接口使用呼叫进行音(CP Tone)来提供信息信令,详见表1-7。呼叫进行音是可闻音,FSX接口连接的设备用它来表明通话状态。

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表1-7中列出的是北美电话系统的呼叫进行音。国际电话系统可以使用完全不同的呼叫进行音设置。用户应该熟悉以下大多数呼叫进行音。

拨号音(Dial Tone):表示电话公司已做好从用户电话接收号码的准备。
忙音(Busy Tone):表示由于远端电话已在使用中,因此不能完成呼叫。
回铃音(Ring-Back Tone,正常或PBX):表示电话公司正在试图为用户完成呼叫。
拥塞(Congestion):这是在交换机之间交互的进行音,表示当前在长途电话网络中的拥塞,导致不能完成呼叫。
重拨音(Reorder Tone):表示所有本地电话线路都在使用中,因此不能完成呼叫。
听筒摘机音4Receiver Off-Hook Tone):这是音量很大的铃音,表示电话的听筒已经有很长一段时间处于摘机状态。
空号音(No Such Number Tone):表示在交换机的路由表中找不到用户拨打的号码。
E&M信令
E&M是另一种管理信令技术,常用于PBX或其他连接网络到网络的电话交换机(朗讯5ESS[第五类电子交换系统]、北电DMS-100等交换机)之间。E&M信令可支持直达连接线路(Tie-Line)类型的设备,也可以工作于语音交换机之间。E&M并不将语音和信令叠加在相同的线路上,而是分别为它们使用单独的线路。

在接口上有6种截然不同的信令配置,分别是类型I~V和SSDC5(直流发信系统No.5)。它们通过不同的方式表示挂机或摘机状态,如表1-8所示。Cisco语音实施环境支持E&M类型I、II、III和V。

下面详细介绍表1-8中各种E&M信令类型的特点。

类型I:信令类型I是北美最常使用的E&M信令类型。一条线路是E端(E lead),第二条是M端(M lead),其余的两对线路是语音通道。在类型I中,PBX同时为E端和M端线路提供电源或电池。在空闲(挂机)状态时,E端和M端线路都是打开的。PBX通过将E端线路连接到电池来表示摘机,电话终端设备通过将E端接地来表示摘机。
类型II:信令类型II不需要在PBX及其所连设备之间有通用接地连接。该类型使用4条线路传输信令,一条是E端,另一条是M端,其他两条分别是SG(Signal Ground)和SB(Signal Battery)。在类型II中,SG和SB分别是E端和M端线路的返回路径。PBX通过将M端连接到SB端来表示摘机,电话终端设备通过将E端连接到SG端来表示摘机。
类型III:信令类型III有效消除了信令对电磁接口(EMI,Electromagnetic Interface)的影响。在空闲(挂机)状态时,E端线路为打开状态,M端则与SG端相连,也就相当于接地。PBX通过将M端线路由SG端移动到SB端来表示摘机,电话终端设备通过将E端接地来表示摘机。
类型IV:信令类型IV也使用四条线路传输信令。在空闲(挂机)状态时,E端和M端线路都是打开的。PBX通过将M端连接到SB端来表示摘机,电话终端设备的SB端是接地的,电话终端设备通过将E端连接到SG端来表示摘机,PBX的SG端是接地的。
注释:Cisco语音网关不支持E&M类型IV。然而,类型IV除了M端行为以外,与类型II相似。在类型IV中,M端的状态是打开/接地,而类型II中则是打开/电池。类型IV可以与与类型II交互,如需使用类型IV,管理员可以将E&M语音接口设置为类型II,并重新对M端进行布线。

类型V:信令类型V是除北美以外地区最常使用的E&M信令类型。类型V与类型I相似,因为它们都使用两条线路传输信令(一条为E端,另一条为M端)。在空闲(挂机)状态时,E端和M端线路都是打开的。PBX通过将M端线路接地来表示摘机,电话终端设备通过将E端接地来表示摘机。
SSDC5:与类型V相似,只是SSDC5的挂机和摘机状态与类型V相反,这样做是为了实现故障保护(Fail-Safe)。若链路出现故障,接口默认为摘机(忙碌)状态。最常使用SSDC5信令类型的国家是英国。
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E&M物理接口
E&M的物理接口是用来连接PBX中继线路的RJ-48连接器,它分为2线制或4线制。

注释:2线制和4线制指的是语音线路。一个连接有可能被叫作4线制E&M线路,尽管实际上它有6条物理线路(分别为2条正极线、2条负极线、1个E端和1个M端)。

E&M寻址信令
不同厂商生产的PBX能够使用以下3种类型的接入信令表示E&M接口的状态,其中包括挂机/摘机状态和电话线路占用状态。

Immediate-Start:如图1-53所示,Immediate-Start是最简单的E&M接入信令方式。主叫方通过将其E端变为摘机状态来占用线路,最多等待150 ms后,以DTMF数字信号或拨号脉冲的形式发送地址信息。这种信令方式用于E&M直达中继线(Tie Trunk)接口。
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Wink-Start:如图1-54所示,Wink-Start是最常用的E&M接入信令,并且是E&M语音接口的默认设置。Wink-Start是为最小化双占问题而开发的,在Immediate-Start环境中,有可能出现线路两端在同一时间试图占用同一条中继线的情况。使用Wink-Start,主叫方通过将其E端变为摘机状态来占用线路,接着在它以DTMF数字信号的形式发送地址信息前,会等待由其M端连接的另一端发来的短时摘机脉冲,或称为“Wink”。交换机将这个脉冲理解为开始进行,并且接下来以DTMF或拨号脉冲的形式发送被叫号码。这种信令用于E&M直达中继接口,同时也是E&M语音接口的默认设置。
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Delay-Start:如图1-55所示,在Delay-Start信令中,主叫方通过将其E端变为摘机状态来占用线路。经过一段时间后,主叫方查看被叫方的状态。若被叫方为挂机状态,则主叫方开始发送DTMF数字信令信息。否则主叫方一直等到被叫方变为挂机状态后,才开始发送地址信息。这种信令方式用于E&M直达中继接口。

1.3.3 配置模拟语音接口

本节将会介绍以下3种模拟语音接口的配置。

FXS。
FXO。
E&M。
FXS语音接口配置
在北美,大多数情况下FXS接口都使用默认设置,其他国家和地区可能并不如此。记住,对于连接在FXS接口上的边缘设备来说,FXS接口就好像是交换机。因此,FXS接口的配置应该模拟本地PSTN交换机的配置。

比如说,有一个跨国公司在美国和英国都有分支站点。每个PSTN提供的信令都遵循各自国家的标准。在美国,PSTN提供的拨号音与英国的拨号音不同,表示入站呼叫的信号也与英国不同。另一个例子是,当管理员在配置连接PBX或按键电话系统的中继时,可能需要改变默认配置。在每一个例子中,FXS接口的配置必须与它所连接设备中的设置相匹配。

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在本例中,管理员被派去配置一台语音网关,使其能够将呼叫路由到一台POTS电话,该电话连接在位于英国的一台远端路由器的FXS接口上。图1-56显示出,英国分支在FXS语音接口0/2/0上启用了Ground-Start信令,将呼叫进行音设置为英国模式,并且将振铃节奏设置为模式1。

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配置要求如下所示。

配置语音接口使用Ground-Start信令。
配置适用于英国的呼叫进行音。
通过完成下列步骤可实现既定目标。

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FXO语音接口配置
FXO中继是可以使用的最简单的模拟中继之一。因为DNIS(被叫号码识别服务)信息只能被网关向外发送到PSTN,因此不能够使用DID(直接向内拨号)特性,FXO能够支持用于入向呼叫的ANI(自动号码识别)。FXO接口可以使用两种信令—Loop-Start和Ground-Start,推荐使用Ground-Start信令方式。

请考虑图1-57所示的案例拓扑,想象管理员被派去配置一台语音网关,使其能够通过FXO接口路由入向和出向PSTN呼叫。

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在这个场景中,这位管理员必须使用与PSTN相连的FXO接口来建立PLAR连接。

配置要求如下所示。

配置语音接口使用Ground-Start信令。
配置从远端站点到奥斯丁分机4001的PLAR连接。
为入向和出向PSTN呼叫配置标准的Dial Peer。
由于FXO中继不支持DID,管理员就需要为所有入向呼叫配置二次拨号(Two-Stage Dialing)。若所有入向呼叫都应该被路由到指定分机(如前台),则需要使用命令connection plar opx。在本例中,所有入向呼叫都被路由到分机4001。

通过完成下列步骤可实现既定目标。

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注释:PLAR是自动拨号机制,将一个语音接口与一个远端语音接口永久地关联起来,该特性能够使主叫用户不用拨号而建立到特定电话号码或PBX的呼叫连接。主叫方电话一摘机,摘机行为就会自动匹配一个预定义的网络Dial Peer。这样就建立了去往目的地电话或PBX的通话。

使用opx选项,本地语音接口会在远端语音接口接受应答前,提供一个本地应答。在FXO接口上,语音接口直到远端应答后,才会应答呼叫。

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注释:控制符T表示目的地模式是可变长度的号码串。使用这个控制符,使路由器能够直到收集到所有号码之后,才路由呼叫。

拨号对等体(dial-peer)的配置在“介绍拨号对等体”一节中涉及。

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E&M语音接口配置
E&M模拟中继的配置非常简单,管理员需要设置3个关键参数。

E&M信令类型。
2线制或4线制模式。
E&M类型。
请考虑图1-58所示的案例拓扑。

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在本例中,管理员被派去配置一台语音网关,使其能够根据网络要求,与现有的PBX系统一起工作。他必须建立语音网关与PBX的连接,使IP电话用户能够使用4位数字的分机号码来呼叫POTS电话。

配置要求如下所示。

配置语音接口使用Wink-Start信令。
配置语音接口使用2线制操作模式。
配置语音接口使用E&M信令类型I。
为PBX连接的POTS电话配置标准的Dial Peer。
中继的两端需要有相匹配的配置。以下配置案例中的E&M使用Wink-Srart信令、E&M类型I,以及2线制操作模式。由于E&M支持入向和出向DNIS,因此将DID也配置在相应的Dial Peer上。

通过完成下列步骤可实现既定目标。

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注释:这条命令仅对语音流量起作用。若指定了错误的线缆方案,用户可能只能得到单向的语音流量。同样地,在一个语音接口使用这个命令,会改变同一个VPM(语音接口模块)卡上所有语音接口的操作模式。为使新参数生效,必须关闭并再次激活语音接口。

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注释:当POTS电话呼叫IP电话时需要使用DID,在本例中匹配POTS Dial Peer。相同的Dial Peer也用于去往POTS电话的呼叫。

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1.3.4 中继

中继(Trunk)将网关或PBX系统与其他网关、PBX系统或PSTN连接起来。中继是连接到单一目的地的一个单独的物理接口,或者是包含多个物理接口的逻辑接口。它可以是一个单独的FXO接口,在Cisco网关与小型PBX系统/POTS设备的FXS接口之间提供单一的线路连接,也可以是多条T1接口,在Cisco网关上通过24条线路为若干自设备提供PSTN线路。

中继接口既可以是模拟接口,也可以是数字接口,并且可以使用各种信令协议。信令既可以通过语音信道(带内)传递,也可以通过专用信道(带外)传递。可用的特性取决于设备之间所使用的信令协议。

图1-59说明了各种可能的中继连接。

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请关注图1-59所示中继的特点。

若位于伦敦的用户发起去往PSTN的呼叫,则网关会使用E1 R2中继接口的语音信道。
若位于芝加哥的传统PBX系统中的用户需要呼叫芝加哥网关连接的IP电话用户,则呼叫会通过E&M中继,从传统PBX到达网关。
站点丹佛和芝加哥通过QSIG与圣何塞相连,并在这些站点之间建立了通用的私有号码计划。由于丹佛的Cisco IP电话系统刚刚建成还未投入使用,因此圣何塞网关和丹佛传统PBX之间直接建立了QSIG中继。
下文详细介绍了模拟中继提供的特性。除此之外,还介绍了解决模拟中继上常见的主叫ID问题的方法,以及如何处理通过模拟中继(比如DID中继)进入路由器的呼叫。

模拟中继
因为很多企业仍需继续使用模拟设备,因此需要将模拟线路与VoIP/IP电话网络集成在一起。为在模拟中继环境中实施Cisco语音网关,管理员通常会使用FXS、FXO、DID以及E&M,如图1-60所示。

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住宅电话能够支持PSTN运营商所提供的模拟中继特性。表1-9列出了常见的模拟中继特性。

图1-61所示为小型企业语音网通过网关连接到PSTN。该语音网络同时支持模拟电话和IP电话,FXO接口负责连接PSTN,FXS接口负责连接小型企业网中的模拟电话。该场景需要考虑的问题是如何将主叫用户ID传递到呼叫的目的地。

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本例中显示了两个呼叫:第1个呼叫的目的地是现场分机(On-Premises),而第2个呼叫的目的地是远程分机(Off-Premises)。

呼叫1:从模拟电话去往另一台现场分机。FXS接口配置了站点ID名称(Station-ID Name)和站点ID号码(Station-ID Number),并且它的名称为John Smith,号码为555-0212。当从模拟电话发起去往另一台现场分机(本例中为IP电话)的呼叫后,主叫用户姓名和号码会显示在IP电话的屏幕上。
呼叫2:从同一台模拟电话发起,但目的地是PSTN中的远程分机。FXO接口会将站点ID名称和站点ID号码转发给CO交换机。CO交换机会将站点ID名称和站点ID号码丢弃,并使用该连接预配置的相关信息将其替换。
对于入向呼叫来说,主叫用户ID特性是由网关FXO接口提供的。若管理员为网关配置的是H.323协议,则主叫用户ID会显示在IP电话和模拟电话上(如果支持的话)。

集中式自动消息记账中继
CAMA(集中式自动消息记账)中继是特殊的模拟中继类型,起初是为长途电话计费而开发的,但现在主要用于紧急呼叫服务(911和E911服务)。管理员可将CAMA接口连接到PSAP(公共安全应答点)以部署紧急呼叫。CAMA中继只能够发送带外ANI信息,该信息正是本地PSAP所需要的。

当服务提供商和运营商要为其创建的新网络或现存网络提供E911(增强型911)服务时,就需要针对不同的企业网络制定相应的CAMA接口卡和软件配置。CAMA运营商使用带内信令传递主叫号码和被叫号码。这种携带标识信息的方法使电话系统能够使用MF(多频)信令,通过电话公司的E911设备,向PSAP发送站点ID号码。当前80%的E911网络都在使用CAMA中继。PSAP需要主叫号码有以下两个原因。

可以通过主叫号码查阅ALI(自动定位识别)数据库,以找到主叫用户的精确位置,以及存储在数据库中的与主叫用户相关的所有附加信息。
在通话断开后,可以将主叫号码用作回拨号码(Callback Number)。美国的一些州开始启用一项法案,即要求企业直接连接到E911网络中。美国FCC(联邦通讯委员会)已向美国所有州正式公布了公示法案(Model Legislation),其中包括了该要求。那些可以在ISDN中继上接收911呼叫的PSTN所管辖范围内的企业,可继续使用现有的Cisco ISDN语音网关产品,因为主叫号码是ISDN信息中固有的一部分。
注释:管理员在使用CAMA时,必须查阅本地的相关法规要求。

紧急服务呼叫是根据主叫号码进行路由的,而不是根据被叫号码进行路由的。主叫号码被用于在存有紧急服务提供商的数据库中,查找主叫用户所在位置的服务提供商。当确定了相关信息后,该呼叫会被路由到为该主叫用户所在位置提供服务的PSAP。

在建立E911呼叫的过程中,在音频信道相连接之前,主叫号码已通过CAMA被传送到各个交换点,这些交换点也被看作备选路由器。

Cisco VIC2-2FXO和VIC2-4FXO接口卡可通过软件配置支持CAMA。Cisco 2800系列和3800系列ISR同样可以支持CAMA。E911服务提供商为其网络配置CAMA接口是很常见的。

图1-62所示站点使用T1 PRI进行正常的入向和出向PSTN呼叫。由于本地PSAP使用专门的CAMA中继实施紧急呼叫(911),因此该站点需要通过Dial Peer将紧急呼叫指向CAMA中继。

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语音接口1/1/1是CAMA中继,实际的配置需要参考PSAP的要求。在本例中,数字1用来表示地区代码312。接着可使用命令signal cama为语音接口配置CAMA信令,其中包括以下5个可选项。

KP-0-NXX-XXXX-ST:传输7位ANI,由中继组(Trunk Group)指定的NPA(编号计划范围)或地区代码不会被传送出去。
KP-0-NPA-NXX-XXXX-ST:传输10位号码,也就是完整传输E.164地址。
KP-0-NPA-NXX-XXXX-ST-KP-YYY-YYY-YYYY-ST:支持CAMA信令和ANI/PANI(伪ANI)。
KP-2-ST:这是当CAMA中继不能在表中找到相应的NPD(编号计划位数),或当主叫号码少于10位数字(NPA号码不可用)时的默认传输方式。
KP-NPD-NXX-XXXX-ST:传输8位ANI。NPD是单独的MF数字,它将被扩展为NPA。发送端和接收端设备(MF中继的两端设备)中预配置了NPD表,如0=415、1=510、2=650、3=916。
05551234 = (415) 555-1234、15551234 = (510) 555-1234。

NPD的取值范围是0~3。

在使用NPD格式时,需要将地区代码与一个单独的数字相关联。管理员可以通过语音接口命令ani mapping,用一个单独的MF数字代表NPA。NPD预定义的号码由本地策略以及PSAP提供的NPA号码所决定。可重复使用该命令,直到所有NPD配置完成,或者到达NPD配置的最大范围。

在本例中,PSAP所期望的NPD信令是由数字1表示地区代码312。

应该依照以下步骤配置语音接口,以满足CAMA运行的要求。

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例1-8显示出完整的CAMA中继配置。

例1-8 CAMA中继配置

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直接向内拨号
通常情况下,FXS接口连接的是模拟电话,但有些运营商提供的FXS中继可支持DID(直接向内拨号)。DID服务是由电话公司提供的,它使用户能够直接拨打PBX或VoIP系统(如CUCM及Cisco IOS路由器和网关)中的分机号码,而无须求助于总机或自动话务系统。该服务使用DID中继,也就是仅将电话号码的最后3~5位数字转发给PBX、路由器或网关。比如说,公司中的电话分机号码为555-1000~555-1999,若主叫用户拨打555-1234,则本地CO将234转发到PBX或VoIP系统中,接着PBX或VoIP系统使分机234振铃。以上的整个流程对于用户来说是透明的。

FXS DID中继仅可接收入向呼叫,因此入向和出向呼叫需要结合使用FXS、DID和FXO。DID可使用两种信令类型—Loop-Start和Ground-Start,其中Ground-Start是推荐使用的方法。

如图1-63所示,一条模拟中继为入向呼叫使用FXS DID中继,为出向呼叫使用标准的FXO中继。

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管理员可按照以下步骤完成FXS接口上的DID信令配置。

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1.3.5 计时器与计时参数

管理员可以设置一些计时器和计时参数来微调语音接口。管理员可以使用下列语音接口配置模式下的命令来设置不同的计时参数。

timeout initial seconds:以秒为单位配置初始号码超时值。这个值用来控制在设备收到第1个号码之前,需要提供多长时间的拨号音。通常这个值无需修改。
timeouts interdigit seconds:以秒为单位配置在用户拨出号码后,以及系统对该输入号码进行判定之前,需要等待的时间。若号码是由一台自动设备拨出,并且该网络中的拨号计划是可变长的,那么就需要缩短这个时间,否则在呼叫过程中默认需要等待10 s之后,拨号间隔计时器才会超时。
timeouts ringing{seconds | infinity}:配置当无人应答时,主叫用户可以让电话持续振铃的最长时间。管理员可以将该设置配置为小于默认的180 s,这样在呼叫明显无人应答的情况下,不会将语音接口占用太长时间。
timing digit milliseconds:配置用于指定语音接口的DTMF数字信号。若设备不能识别被叫号码,可使用该设置来对该设备的连接做些微调。因为如果用户或设备拨号速度太快的话,网关设备有可能识别不出被叫号码。通过改变该数字计时器的计时值,可指定更短或更长的DTMF信号持续时间。
timing interdigit milliseconds:为指定的语音接口配置DTMF数字信号间隔时间。可以通过改变该设置,来适应用户拨号速度的快慢。
timing hookflash-input milliseconds-和timing hookflash-output milliseconds:以毫秒为单位配置Hookflash指示的最大持续时间。Hookflash(拍叉簧)是主叫用户想要对呼叫做些特殊行为时,给网关的指示,例如呼叫转移或呼叫挂起。对于命令timing hookflash-input来说,若用户做出的Hookflash持续时间超过了管理员定义的时间限制,则FXS接口会将该行为当作挂机(On-Hook)。若管理员将这个值设置得过低,则真正的Hookflash行为可能会被当作挂机,相反若将这个值设置得过高,则电话听筒也相应要维持较长的挂机状态,才可以将已建立的通话清除。命令timing hookflash-output以毫秒为单位,该设置指定了网关向外产生Hookfalsh指示的持续时间。可以使用该命令满足网关所连设备的具体要求。
在正常使用中,不需要调整这些计时器。在以下两种情况中,可以通过调整这些计时器来为指定功能提供更长或更短的时间间隔。

接口连接的设备不能正确地对被叫号码或Hookflash做出响应。
接口连接的设备提供自动拨号功能。
例1-10所示的配置,为需要更长拨号间隔的伤残人士提供了更从容的拨号时间范围。注意,在这里,允许电话在无人接听的情况下,振铃4 min。该配置启用了Cisco语音路由器语音接口0/1/0上的各种计时参数。初始号码超时值延长到了15 s,拨号间隔延长到了15 s,振铃时间设置为240 s,hook-flash-in(这个参数以毫秒为单位,设置了挂机行为的最大值,即在这个最大值之内的挂机行为将被路由器当作闪断行为)设置为500 ms。

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1.3.6 检查语音接口

在将模拟或数字设备(在物理上)连接到Cisco语音路由器后,管理员可以使用show、test或debug命令来检查或诊断设备的配置。下面列出了检测和诊断语音接口的6个步骤。

步骤1 将所连电话设备的听筒摘起,检查拨号音。若听不到拨号音,则需检查以下内容。

电话线插头有无松动?
语音接口有无激活?
Cisco IOS识别出该语音接口了吗?
路由器使用的Cisco IOS版本正确吗?是否可以识别该语音模块?
是否为该接口配置了Dial Peer?
步骤2 若能够听到拨号音,则拨出一个DTMF号码。若按下一个按键后拨号音停止了,则语音接口配置正确。

步骤3 使用命令show voice port检查语音接口的配置是否正确。若不能建立呼叫,并且怀疑问题与语音接口的配置有关,则可以通过执行步骤4~6来解决这个问题。

步骤4 使用命令show voice port来确认接口已被激活。若接口状态为Administratively Down(管理关闭),可使用命令no shutdown将其激活。若接口以前可正常工作但现在不工作,则它可能处于Hung(停止工作)状态,可按顺序使用命令shutdown/no shutdown将接口重新激活。

步骤5 若接口被配置为E&M接口,则要确保它与相应PBX相关的参数配置正确。具体来说,需要检查2线制或4线制、Wink-Start、Immediate-Start或Delay-Start信令类型及E&M接口类型。以上参数需要与PBX中的相应参数相匹配,这样接口才可以进行正常的通信。

步骤6 在这一步骤中,管理员必须确认正确安装了VNM(语音网络模块,也就是安装在路由器中的包含语音接口的模块)。先关掉设备,移除VNM,再将其插入来检查安装是否正确。若设备中有其他插槽可用,可以将VNM插入另一个插槽以判断出现问题的位置。同样地,管理员也可以将VIC(语音接口卡)插到另一个VIC插槽,以判断有问题的到底是VIC卡还是模块插槽。

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例1-11显示了命令show voice port的输出样例。

例1-11 命令show voice port

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例1-12显示了命令show voice port summary的输出样例。

例1-12 命令show voice port summary

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表1-11为管理员提供了更多测试Cisco语音接口的命令参考。命令test可用来分析并排查语音路由器上语音接口的错误。如表1-11所示,管理员可以使用5个test命令,将语音接口强制为某些具体状态,来测试语音接口的配置。命令csim start dial-string用于模拟去往任何终端电话设备的呼叫,仅做测试使用。

表1-11 test命令

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额外视频:读者可以在1ExamAMonth.com网站的CVOICE页面,找到作者讨论模拟语音接口理论和模拟语音接口案例配置的视频。有关模拟语音接口的视频名称是The Secret Life of an Analog Voice Port。该网站提供的其他视频资料将在本书的后续内容中进行介绍。

1.3.7 数字语音接口

数字语音接口被用于分组语音网络和数字化的电路交换电话网络的连接处。它将路由器或访问服务器与T1/E1线路相连,并在包交换网络和电路交换网络之间传递语音数据和信令信息。

Cisco语音网关支持以下3种类型的数据语音线路。

T1:T1使用TDM(时分复用)在24路语音信道上传输数字化的信息,使用CAS(随路信令)。
E1:E1使用TDM在30路语音信道上传输数字化的信息,使用CAS或CCS(共路信令)。

ISDN:ISDN(综合业务数字网)是使用CCS的电路交换电话网络系统。ISDN包括如下线路变体。

BRI:2个B信道6(Bearer,承载信道)和1个D信道(Delta,控制信道)。
T1 PRI:23个B信道和1个D信道。
E1 PRI:30个B信道和1个D信道。

1.3.8 数字中继

数字语音接口将网关/PBX系统与其他网关/PBX系统/PSTN相连接。数字中继是单一的物理或逻辑接口,其中可能包含多个连接同一目的地的逻辑接口。

在数字线路上发送信令需要考虑两方面的内容。一方面是传输的实际信息,也就是关于线路和设备状态的信息。另一方面是在数字线路上传输这些信息所使用的方法。

在数字线路上传输的那些关于线路和设备状态的实际信息是通过信令传递的,这些信令方式会仿真模拟电路交换网络中所使用的信令方式:FXS(外部交换站)、FXO(外部交换局)、以及E&M(RecEive and TransMit)。

为使包交换网络和电路交换网络之间可以相互交换信令信息,这两个网络必须使用相同的信令类型。Cisco路由器和访问服务器上的语音接口可支持多数CO(中心局)和PBX使用的信令。表1-12列出一些常见数字线路选项。

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T1/E1或ISDN线路用于连接电话网络与路由器/访问服务器的数字语音接口,这些线路中包含了传输语音呼叫的信道。T1或ISDN PRI线路中包含24个全双工信道或时隙,E1线路中包含30个全双工的信道或时隙。每个信道上的信号以64 kbit/s的速率传输,这个标准称为DS0(数字信号等级0),信道也称为DS0信道。使用命令ds0-group可以在一部分或所有DS0信道中,创建一个逻辑的语音接口(一个DS0组),这样做可以将多个信道作为一个组,以便使用语音接口配置命令轻松地对其进行管理。

用于传输信息的方法描述了仿真的模拟信令如何在数字线路中传输。

数字线路使用以下两种类型的信令。

CAS:随语音信道发送信令信息。
CCS:通过专用信道发送信令信息。
以下为使用CAS信令的两种主要的数字中继类型,如图1-64所示。

T1 CAS中继:该线路类型通过数字T1线路发送模拟信令消息。有很多CAS变体都可以工作在模拟和数字接口上。使用T1帧(称为SF[超级帧]或ESF[扩展超级帧])的常见数字接口包括2个或4个专用的信令位(Signaling Bit)。最常与T1 CAS一起使用的信令类型是E&M信令。除了建立和拆除呼叫以外,CAS还可以接收和捕获DNIS和ANI信息,这些信息可用于支持认证及其他功能。CAS信令的主要优势在于,它使用用户带宽来执行这些信令功能。
E1 R2中继:R2信令是20世纪60年代开发的CAS系统,现在仍被用于欧洲、拉丁美洲、澳大利亚和亚洲。在称为CCITT-R2(CCITT:国际电报电话咨询委员会)的国际版本中包含有多个国家的版本或变体。R2信令的定义包含在ITU-T Q.400 – Q.490建议中。R2同样可以提供ANI。
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T1 CAS
早期的语音网络就已经开始使用T1。开发T1的初衷是使单一的铜线能够承载多路呼叫。由于铜线可承载的带宽远远高于语音传输所需要的4000 Hz,因此人们最早在铜线上使用FDM(频分复用)来传输24路呼叫。现在,T1线路使用TDM来传输数字信息(1和0),而不再传输老式的模拟信号。

单独的数字语音信道需要64 kbit/s带宽,这是通过下面的公式计算得出的。

64 kbit/s = 8000样本/s × 8 bit/样本 = 64 000 bit/s

这个64 kbit/s的语音信道也称为DS0。T1中有24个语音信道,每个信道64 kbit/s,因此T1表示1.536 Mbit/s的数据,再额外加上用于帧同步的8 kbit/s,则T1线路的总速率为1.544 Mbit/s。

T1 CAS使用数字T1线路与带内CAS的组合。带内CAS也就是通过真正语音信道中的比特位来传输信令信息。CAS有时也称为夺位7(Robbed-Bit)信令,因为用户带宽中有一些比特位会被网络夺去用于信令传输。在每6个语音数据帧中,有1比特会被夺走,用于传输挂机/摘机状态、Wink、Ground-Start、被叫号码及其他与呼叫相关的信息。

T1 CAS使用与模拟中继相同的信令类型:Loop-Start、Ground-Start及E&M变体,如Wink-Start、Delay-Start及Immediate-Start。在使用E&M时,还有一些可用的特性组合,下面给出几组常见的特性组合。

E&M FG-B:入向和出向DNIS、入向ANI(仅在Cisco AS5x00中提供)。
E&M FG-D:入向和出向DNIS、入向ANI。
E&M FG-D EANA:入向和出向DNIS、出向ANI。
图1-65显示了使用T1 CAS的SF(超级帧)格式。图中最上面的一行表示单独的一个具有24个时隙的T1帧,每个时隙8 bit。每个T1帧后面都会加上额外的1 bit,用作SF同步。12个T1帧的序列组成一个SF,CAS的夺位发生在这个序列中的第6帧和第12帧。图中最下面的一行表示T1的第6帧和第12帧,在这里,语音信道中最不重要的1位被夺走,并留下7 bit用来传输语音数据。

如图1-66所示,ESF(扩展超级帧)格式是对SF的升级,目前在公共和私有网络中占据主导地位。这两种帧格式都保留了基本的帧结构,也就是在每192个数据比特位后面加上1个帧同步位。然而,ESF还提议使用F位,T1中总共使用8000个F位,其中2000个用于帧同步,2000个用于CRC(循环冗余检测),这里的CRC仅用于错误检查,还有4000个被当作智能监管信道,用于端到端的控制功能(如Loopback和错误报告)。

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E1 R2 CAS
E1线路与T1线路相似,它们都是TDM线路,在一个连接中承载多个DS0。E1线路广泛应用于欧洲、亚洲和美国中南部。

E1与T1很大的不同是E1使用32个时隙而不是24个,这就使其带宽成为2.048 Mbit/s。在E1中,1个时隙用于帧同步,1个时隙用于传输信令信息,剩下的30个时隙可用于传输用户数据。

E1数字线路可使用R2信令,使用R2信令的中继称为E1 R2中继。在理解E1 R2信令如何工作之前,首先需要了解E1 R2所使用的E1复帧(Multiframe)格式。

一个复帧由16个连续的256 bit帧组成,每帧具有32个时隙。其中时隙1专门用于帧的同步,时隙2~6和18~32用于承载真正的语音流量,时隙17被R2信令使用。

在E1复帧中,第1帧的时隙17包含了复帧的格式信息。第2~16帧的时隙17则包含了信令信息,每帧中包含的信令信息为两个语音时隙服务。

通过使用这种信令方式,E1 R2可支持入向和出向DNIS和ANI。

图1-67所示为E1 R2使用的信令概念。

时隙17用于承载信令信息,每帧携带的信令信息用于两个语音时隙。分配给每帧的信令信息如下所示。

第1帧:复帧的开始。
第2帧:语音时隙2和时隙18的信令信息。
第3帧:语音时隙3和时隙19的信令信息。
第4帧:语音时隙4和时隙20的信令信息。
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第5帧:语音时隙5和时隙21的信令信息。
第6帧:语音时隙6和时隙22的信令信息。
第7帧:语音时隙7和时隙23的信令信息。
第8帧:语音时隙8和时隙24的信令信息。
第9帧:语音时隙9和时隙25的信令信息。
第10帧:语音时隙10和时隙26的信令信息。
第11帧:语音时隙11和时隙27的信令信息。
第12帧:语音时隙12和时隙28的信令信息。
第13帧:语音时隙13和时隙29的信令信息。
第14帧:语音时隙14和时隙30的信令信息。
第15帧:语音时隙15和时隙31的信令信息。
第16帧:语音时隙16和时隙32的信令信息。
ISDN
另一个可用于数字中继的协议是ISDN。它是为电路交换电话网设计的,支持在原始的电话铜线上传输数字化的语音和数据。与PSTN系统相比,该方式提供了更高的话音质量和更快的传输速度。

ISDN由地区电话运营商提供的数字化电话通讯和数字传输服务组成。ISDN涉及数字化电话网络,也就是允许在现有的电话线上传输语音、数据、文本、图片、音乐、视频及其他原始资料。ISDN的出现代表了业界开始着手实现用户服务、用户/网络接口以及网络和网络互联能力的标准化。

ISDN服务
与CAS和R2信令仅提供DNIS不同,ISDN可提供多种附加业务,如DND(免打扰)。ISDN应用包括高速成像服务(如G4传真)、增加住宅电话线路、提供远程办公能力、高速文件传输及视频会议等。语音服务同样是ISDN可以提供的应用之一。

ISDN媒介类型
Cisco路由设备可以支持ISDN BRI和ISDN PRI。这两种媒介类型都使用B信道和D信道。其中B信道承载用户数据,而D信道则充当B信道的信令载体,负责引导CO交换机将入站呼叫发送到Cisco访问服务器或路由器上的某个指定时隙。图1-68所示为三个ISDN安装选项的示例。

ISDN BRI也称为“2B+D”,它有如下特点。

2个64 kbit/s的B信道用于承载语音或数据,最大传输速率为128 kbit/s。
1个16 kbit/s的D信道用于承载信令流量,也就是用于指示处理每个B信道的方法,同时在特定条件下,它也支持传输用户数据。
D信道的信令协议由OSI(开放式系统互联)参考模型的第1~3层协议组成。BRI还规定了帧同步控制开销和其他开销,这样它的总比特率为192 kbit/s。

BRI物理层标准定义在ITU-T I.430中。BRI的应用在欧洲非常普遍,同时它也可用于北美。BRI允许建立两路并发呼叫。

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ISDN PRI也称为“23B+D”或“30B+D”,它有如下特点。

23个B信道(北美和日本)或30个B信道(世界其他地区)用于承载语音或数据,总比特率分别为1.544 Mbit/s和2.048 Mbit/s。
1个16 kbit/s的D信道用于承载信令流量。
PRI物理层标准定义在ITU-T I.431中。

注释:PRI接口比BRI接口更为经济,因为通常现代PBX上已安装了支持PRI的接口卡。

PRI有如下全球标准。

T1-PRI:使用该接口以指明北美ISDN PRI,它拥有23个B信道和1个CCS信道。
E1-PRI:使用该接口以指明欧洲ISDN PRI,它拥有30个B信道、1个CCS信道及1个帧同步信道。
ISDN-PRI NFAS(随路信令,Nonfacility Associated Signaling):ISDN NFAS使用单独的D信道控制一个机箱上的多个ISDN PRI接口。这个D信道作为主用信道,还能够根据用户需要为该组添加另一个D信道作为备用信道。在管理员将信道化控制器(Controller)配置为ISDN NFAS后,接下来只需再配置一个NFAS主用D信道就可以完成配置工作。设备会将主用D信道信息分发到所有关联到NFAS组的成员。PRI NFAS的优势在于它通过一个单独的D信道管理多个PRI接口,释放了B信道。每个接口中释放的B信道都可以用来承载其他流量。
部分PRI(Fractional PRI):术语Fractional PRI在世界各地有着不同的意思。其中一个意思指相同T1/E1接口上的多个PRI组(B信道及其关联的D信道)。由于NM-HDV(Cisco高密度语音网络模块)仅支持每个T1/E1上存在1个单独的D信道,所以PRI特性不能支持部分PRI。而该术语的其他版本是指:为每个拥有小于23或30个B信道的接口定义1个与之关联的、单独的D信道的能力。Cisco语音网关可以支持上述定义中的部分PRI。
BRI与PRI接口
表1-13对比了BRI接口和PRI接口的能力。

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使用ISDN传输语音流量具有以下优势。

ISDN最适合G.711 PCM编码,因为B信道中没有被夺走的比特位。
ISDN具有内建的呼叫控制协议,这一协议称为ITU-T Q.931。
ISDN能够传送基于标准的语音特性,如快速拨号、自动应答服务、呼叫等待、呼叫转移及利用地理信息系统提供客户数据库分析。
ISDN支持基于标准的增强拨号功能,如G4传真(Group 4 Fax)和音频信道。
ISDN分别传送用户数据和信令数据。用户数据(如包含数字化电话呼叫的负载)使用64 kbit/s的B信道,信令数据(如呼叫建立消息)则使用D信道。一个单独的D信道可以支持多个B信道,这也就是ISDN服务为什么被称为CCS(共路信令)的原因。

ISDN信令
ISDN将Q.921作为它的第2层信令协议,并将Q.931作为它的第3层信令协议。

Q.921
ISDN的第2层信令协议也称为LAPD(D信道的链路接入规程),它与HDLC(高级数据链路控制)和LAPB(平衡型链路接入规程)相似。随着LAPD这个首字母缩写含义的扩展,这一层被用于D信道,以确保控制信息和信令信息能够正常地接收和流动。LAPD的帧格式与HDLC的帧格式非常相似,它们都会使用监管信息和无编号帧(U帧)。LAPD协议被正式定义在了ITU-T Q.920和ITU-T Q.921中。其中TEI(终端端点标识符)字段即可表示一个单独的终端,也可表示多个终端,若TEI字段全为1,则表示广播。

Q.931
ISDN信令有两个第3层定义:ITU-T I.450(也称为ITU-T Q.930)和ITU-T I.451(也称为ITU-T Q.931)。将这些协议一起使用,能够支持用户到用户连接、电路交换连接以及包交换连接。它们定义了大量呼叫建立、呼叫终结、呼叫信息以及混合消息,其中包括SETUP(建立)、CONNECT(连接)、RELEASE(释放)、USER INFORMATION(用户信息)、CANCEL(取消)、STATUS(状态)以及DISCONNECT(拆线)。这些消息的功能与X.25协议中相应消息提供的功能相似。

由于ISDN消息类型也许会对BRI或PRI中继配置的功能产生影响,因此管理员应该检查Q.931包结构中的消息,并且观察ISDN如何实现信令功能。

NFAS
如图1-69所示,ISDN NFAS可通过单独的D信道控制多个PRI接口,这样就能够将其他接口中的D信道释放出来,用来承载其他流量。可以配置备用D信道,这样,当主用NFAS D信道失效后,就可以将其启用。配置了备用D信道后,一旦硬系统(Hard System)失效,就会由主用D信道切换到使用备用D信道,而当前已连接的呼叫将依然保持连接状态。
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只有信道化(Channelized)T1控制器可以支持NFAS,并且该T1控制器还必须具有ISDN PRI能力。在将信道化控制器(Controller)配置为ISDN PRI后,只需再配置一个NFAS主用D信道。设备会将主用D信道信息分发到所有关联到NFAS组的成员。主用D信道的任何配置变化都会被传达给所有NFAS组成员。在保存配置后,主用D信道接口是唯一可显示的接口。

路由器上的信道化T1控制器必须也配置为ISDN。路由器必须连接AT&T 4ESS、Northern Telecom DMS-100或DMS-250或者国内ISDN交换机类型。

ISDN交换机必须配置为NFAS。主用和备用D信道应该分别配置在不同的T1控制器上。各个控制器上的主用、备用及B信道成员必须与路由器和ISDN交换机上的配置相同。为控制器分配的接口ID也必须与ISDN交换机上的接口ID相匹配。

使用配置命令isdn service interface,可禁用一个指定的信道或整个PRI接口,从而使其终止服务或变成另一种交换状态。

当属于NFAS组的控制器关闭(Shut Down)后,该控制器上所有活动的呼叫都将被清除(无论该控制器是主用、备用还是即非主用也非备用)并且将发生以下事件。

若被关闭的控制器是主用控制器,并且没有配置备用控制器,则该组中所有活动的呼叫被清除。
若被关闭的控制器是主用控制器,活动的(使用中)D信道由主用控制器提供,并且配置了备用D信道,则活动的D信道将变为由备用控制器提供。
若被关闭的控制器是主用控制器,活动的D信道由备用控制器提供,则活动的D信道保留不变。
若被关闭的控制器是备用控制器,活动的D信道由备用控制器提供,则活动的D信道将变为由主用控制器提供。
在NFAS环境中,当ISDN的D信道(串行接口)被关闭后,ISDN第2层就会失效(Down)但会保持ISDN第1层的有效性(Up),当超过计时器T309所定义的时间后,整个接口将会失效(Down)。

配置T1 CAS中继案例
T1 CAS中继的配置涉及控制器设置以及语音接口参数。

控制器设置
在开始配置T1/E1中继之前,管理员必须决定出T1/E1数字控制器的各种参数。下面将详细讲述该如何选择这些参数。

帧同步格式
帧同步(Framing)格式参数描述了如何从指定帧中夺取比特位,来用作信令传输。控制器必须与该语音接口连接的PBX或CO使用相同的帧同步格式。

数字T1线路使用SF或ESF帧同步格式。SF持续地监测信令,并为其提供两种状态,其中值0表示挂机状态,值1表示摘机状态。ESF夺取4位而不是2位,但对于话音质量几乎没有影响。ESF要求工作在64 kbit/s的DS0环境中,并且是PRI配置中推荐的帧同步格式。

数字E1线路可以使用CRC4(循环冗余校验)或非CRC4,或者也可以选择澳大利亚E1线路的帧同步格式(可选)。

线路编码
数字T1/E1接口的线路编码(Line Coding)也需匹配该接口所连接的PBX或CO的线路编码配置。线路编码定义了线路所使用的成帧类型。

T1的线路编码方式包括AMI(双极性码)和B8ZS(二进制8零替换码)。AMI用于老式T1线路,并以二进制中的1作为基准信号传输,或者说作为“标记(Mark)”。B8ZS是更可靠的方法,同时也更为常见,并且是PRI配置中推荐的做法。B8ZS将八个0的一串独特的二进制序列进行编码(也就是一个全为0的字节),其中包括在特定比特位的两个线路编码违例。

E1的线路编码方式包括AMI和HDB3(三阶高密度双极性码),这是一种零抑制线路编码形式。

时钟源
数字T1/E1接口利用叫做时钟(Clock)的计时器来确保语音数据包会被正确地封装和传递。处理相同数据包的所有接口必须使用同样的定时源(Timing Source),这样数据包才不至于丢失或滞后传递。配置中的定时源对于路由器的数字接口来说,既可以是外部的(线路上的)也可以是内部的。

若定时源是内部的,则它来自于数字语音接口自带的PLL(锁相回路,Phase Lock Loop)芯片。若定时源是线路上(外部)的,则它来自于与语音接口相连的PBX或PSTN CO。通常由PSTN发出时间同步信息是更好的选择,因为PSTN的时钟总是非常准确的,同时这也是时钟的默认配置。当管理员配置了两个或两个以上控制器时,应指定其中一个为主时钟源,它将会对其他控制器进行时钟同步。

下面请看一些案例。

单个语音接口提供时钟:在这个情景中,数字语音硬件为相连设备提供时钟源,如图1-70和例1-13所示。PLL在设备内部生成时钟,并将时钟信息传送到线路上。一般说来,这种方法仅用在连接PBX、Key Set系统或使用信道组合特性(Channel Bank)的情况中。Cisco VoIP网关几乎不为CO提供时钟信息,因为CO的时钟信息相对更加可靠。
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单独语音接口接收内部时钟:在这个情景中,数字语音硬件从相连的设备(CO电话交换机或PBX)接收时钟信息,如图1-71和例1-14所示。PLL时钟信息由Rx端(接收端)设备的数字线路连接提供。
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网络时钟同步
PCM(语音系统传输数字化)语音信息的传输需要依赖入向比特流中包含的时钟信号(Clocking Signal)。这样的话,相连设备就可以从比特流中恢复时钟信号,并利用这个时钟信号来确保不同信道中的数据能够与其他信道保持相同的时间关系。

若设备之间没有共同的时钟源,设备就有可能错误地理解比特流中的二进制值,因为它会在错误的时间采样信号。比如说,当接收端设备本地所使用的时间周期略小于发送端设备时,那么8个连续的二进制1可能会被误解为9个1。若该数据被继续发往下游设备,并且下游设备都是用不同的时间基准(Time Reference),这个错误就会越来越严重。因此通过确保网络中的所有设备使用相同的时钟信号,就能够确保流量的一致性。

若设备之间没有保持时间的同步,就会出现时钟滑动(Clock Slip)。时钟滑动是指复制或删除并发比特流中的比特块(A Block Of Bits)的现象,导致该现象的原因是缓冲区读取和写入速率的不一致。

时钟滑动是由于设备缓冲存储器(或其他装置)不能适应入站和出向站号之间,各阶段或各频率的差距所引起的,在这些情况中,出向信号的时间信息与入站信号的时间信息来源不同。

T1/E1接口以帧的形式发送流量。每个帧的长度(比特数)是固定的,设备能够看到帧的开始与结束。接收端设备仅仅通过计算已收到的比特数,就可以准确地知道一个帧何时结束。因此,若发送端和接收端设备的时间信息并不相同,接收端设备也许就会在错误的时间对比特流进行采样,这就会相应地返回不正确的值。

尽管管理员可以通过Cisco IOS软件管理这些平台上的时钟信息,但设备默认的时钟模式却是各自运行,这就是说从一个接口接收到的时钟信号并不会与路由器背板相连,也不会使用它同步路由器上的其他接口。路由器依然会使用自身内部的时钟源将流量传过背板及其他接口。

对于数据应用来说,这样的时钟并不会带来问题。因为数据包会先被缓存在设备内部内存中,然后被复制到目的地接口的传输缓冲区中。在内存中读取和写入数据包有效地消除了接口间对于时钟同步的需要。

数字语音接口则面临着不同的问题。除非管理员配置了其他方法,否则Cisco IOS软件会利用背板(或内部)时钟信息来控制数据在DSP(数字信号处理器)中的读取和写入。若一个PCM流进入了数字语音接口,很明显这个接收到的比特流使用的是外部时钟信息。然而,这个比特流并不一定与路由器背板使用相同的时间基准,这就是说DSP很可能会曲解从控制器进入的数据。

这个在路由器E1/T1控制器上的时钟信息不匹配就称为时钟滑动。路由器使用其内部的时钟源将流量由接口发出,但从接口进入的流量却使用不同的时钟基准。发送和接收信号之间时间关系的差距会越来越大,最终控制器会注意到入向帧中的滑动。

为了消除这个问题,管理员可以通过Cisco IOS配置命令改变设备默认的时钟行为。设置正确的时钟命令是非常必要且重要的。

尽管这些命令是可选的配置,Cisco依然强烈建议管理员将这些命令作为路由器配置的一部分来实施,这样才能够确保正确的网络时钟同步。
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命令network-clock-participate通过指定插槽(Slot)、WIC(WAN接口卡)或者AIM(高级集成模块)来支持路由器使用线路上的时钟,并将固有的时钟同步为相同的时间基准。

若设备上安装了多个VWIC(语音WAN接口卡),则管理员需要在所有接口卡上重复配置相同的命令。管理员可以使用命令show network clocks查看系统时钟信息。

DS0组
对于数字语音接口来说,仅ds0-group这一个命令,就可执行下列功能。

为被压缩的语音呼叫定义T1/E1信道。
自动创建逻辑语音接口。
定义路由器用来与PBX或PSTN通信的仿真模拟信令的方法。
若管理员购买了T1/E1连接,应确保服务提供商所提供的设置是正确的。

额外视频:读者可以在1ExamAMonth.com网站的CVOICE页面,找到作者讨论数字语音接口理论和数字语音接口案例配置的视频。有关数字语音接口理论的视频名称是Let's Get D-I-G-I-T-A-L (Theory)。有关数字语音接口配置的视频名称是Let's Get D-I-G-I-T-A-L (Configuration)。该网站提供的其他视频资料将在本书的后续内容中进行介绍。

VoIP Dial Peer
管理员必须首先在T1/E1控制器上创建数字语音接口,之后才能够配置语音接口的参数。他还必须为逻辑语音接口分配时隙和信令。第1步管理员可以使用命令ds0-group ds0-group-no timeslots timeslot-list type signal-type来创建T1/E1数字语音接口。

注释:命令ds0-group会自动创建一个逻辑语音接口,并且将其编号为slot/port:ds0-group-no。

管理员可以通过变量ds0-group-no来识别DS0组(T1使用0~23,E1使用0~30)。这个组号码被用于逻辑语音接口编号计划的一部分。

命令timeslots允许管理员指定哪些时隙是DS0组的一部分。变量timeslot-list可以是一个时隙号、某个范围内的时隙号或者多个不连续范围内的时隙号(以逗号相隔)。

命令type定义了路由器用来与PBX或PSTN通信的仿真模拟信令的方法,这个类型取决于接口类型是T1还是E1。

若管理员要删除一个DS0组,必须首先关闭(shut down)逻辑语音接口。当接口处于shutdown状态时,管理员就可以使用命令no ds0-group ds0-group-no将DS0组从T1/E1控制器中移除。

图1-72说明了命令ds0-group如何将T1线路中的一些DS0时隙化分为一组,成为一个单独的逻辑语音接口,这个接口在之后的语音接口配置中将被当作一个单独的实体。其他用于传输语音的DS0组可以从图4-13剩余的时隙中创建,也可以将这些时隙用作数据或串行直通传输。

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T1 CAS控制器配置案例
在本例中,管理员需要根据下列网络需求,为语音网关配置T1控制器。

T1
帧同步 = ESF
线路编码 = B8ZS
时钟源 = PSTN
DS0组 = 1,使用12个时隙以及E&M Wink-Start信令
语音接口
呼叫进行音 = US
压缩标准 = u-law
请依照以下步骤为数字T1/E1语音接口配置控制器参数。

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该命令用于配置连接了T1/E1部分PRI数字线路的路由器或访问服务器。服务提供商会定义T1/E1线路需要使用的帧同步类型。

该命令不可通过在命令前添加no来删除。

步骤3 配置时钟源。

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关键字line说明设备使用的时钟源位于活动线路上,而不是使用未经同步的设备内部时钟。管理员可以在控制器接口上应用下列时钟源选择规则。

若将两个接口都设置为使用线路时钟源,但没有指定主时钟源,则接口0是默认的主时钟源,接口1是默认的次时钟源。钟源。
若将两个接口都设置为使用线路时钟源,并且将其中一个接口设置为主时钟源,则默认情况下,另一个接口成为备用或次时钟源,并且为循环定时(Loop-Timed)。
若将一个接口设置为clock source line或clock source line primary,并且另一个接口设置为clock source internal,则使用内部时钟源的接口将从时钟源线路接口同步自己的时钟,若该接口没有开启,则内部接口会生成自己的时钟。
若两个接口都设置为clock source internal,则只存在一个时钟源—内部时钟源。
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该命令用于配置连接了T1/E1部分PRI数字线路的路由器或访问服务器。T1服务提供商会定义线路需要使用的编码类型—ami或b8zs。同样地,E1服务提供商会定义E1线路需要使用的编码类型—ami或hdb3。

步骤5 定义传输压缩语音呼叫的T1信道及路由器用来连接PBX或CO的信令方式。

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命令ds0-group会自动创建一个逻辑语音接口。这个逻辑语音接口将被编号为1/0:1,其中1/0是模块号和插槽号,:1是管理员在这一部中分配的ds0-group-number(DS0组号)变量。

步骤6 激活控制器。
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数字语音接口参数
在设置好控制器后,管理员就可以为该数字语音接口配置语音接口参数了。在定义了一个ds0-group后,系统将自动创建一个逻辑语音接口。管理员必须进入语音接口配置模式来配置接口参数。在数字语音接口配置模式中创建的每个语音接口都是通过命令ds0-group所创建的逻辑语音接口。

管理员可以依照下列步骤为数字T1/E1语音接口配置基本参数。

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注释:该命令用于未使用DSP的环境中,如本地交叉连接(Cross Connects),并且这条命令会覆盖命令cptone中设置的compand-type值。

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配置T1 CAS中继:入向E&M FGD以及出向FGD EANA案例
由于E&M FGD(Feature Group D)仅支持入向ANI,因此管理员需要同时部署入向和出向ANI,才能将E&M FGD与FGD EANA(Exchange Access North American)中继结合在一起。FGD中继将被用于入向呼叫,而FGD EANA中继将被用于出向呼叫。

在本例中,管理员需要根据下列网络需求,为语音网关配置T1控制器。

T1
帧同步 = ESF
线路编码 = B8ZS
时隙1~12应为FGD中继
时隙13~24应为FGD EANA中继
语音网关必须支持入向和出向ANI。
管理员可以依照下列步骤配置T1 CAS数字语音接口并使其提供入向和出向ANI。

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图1-74和例1-16描述了本例中的完整配置。

0174.tif

图1-74 为入向和出向呼叫配置T1 CAS中继

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配置E1 R2中继案例
管理员同样可以使用命令ds0-group来配置E1 R2中继。Cisco的R2信令实施环境中默认启用了DNIS支持。若启用了ANI选项,设备仍将收集DNIS信息。也就是说,配置ANI选项并不会将DNIS禁用。

在本例中,管理员需要根据下列网络需求,为语音网关配置E1控制器。

E1
帧同步 = CRC4
线路编码 = HDB3
时隙1~31应使用R2数字信令
语音网关必须支持入向和出向DNIS和ANI。
管理员可以依照下列步骤配置E1 R2数字语音接口,并使其提供入向和出向ANI。

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图1-75和例1-17描述了本例中的完整配置。

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配置ISDN中继
许多PBX厂商可以同时支持T1/E1 PRI或BRI连接。在欧洲ISDN的使用更为广泛,许多PBX厂商可以支持BRI连接。在设计如何使PBX将语音传输到网络中时,设计者必须确保路由器可以支持正确的连接类型。为T1/E1 PRI连接部署ISDN能力的第一步是进行控制器的基本配置。在配置了时钟源、帧同步及线路编码后,实现ISDN语音功能还需要下列配置命令。

isdn switch-type:配置ISDN交换机类型。管理员可以在全局配置模式或接口配置模式下输入这个参数。若在这两个配置模式中都进行了配置,那么在接口下配置的交换机类型将优于全局配置的交换机类型。这个参数必须与提供商ISDN交换机相匹配,同时BRI和PRI连接都需要这个设置。
pri-group:为ISDN PRI组配置时隙。T1线路允许管理员将时隙1~23配置为B信道,时隙24分配为信令信道(D信道)。E1线路有时隙1~31,其中时隙16分配为D信道。管理员既可以配置PRI组包含所有可用的时隙,也可以选择一些时隙配置成PRI组。
isdn incoming-voice:配置接口将所有入站呼叫发往DSP群进行处理。
isdn switch-type [primary-qsig | basic-qsig]:配置在D信道上使用QSIG信令。通常在通过ISDN连接到PBX时需要使用该设置。为PRI连接启用QSIG信令的命令是isdn switch-type primary-qsig,为BRI连接启用QSIG信令的命令是isdn switch-type basic-qsig。
图1-76和例1-18显示了在Cisco语音路由器上配置PBX连接的案例,使用QSIG信令的连接可使用全部的23个时隙。

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网络要求如下所示。

由于ISDN交换机位于慕尼黑,因此管理员需要将isdn swith-type配置为德国类型basic-net3。
DSP时钟要与插槽0的WIC进行同步。
入站号码有可能逐数字发送,而不是整体发送,因此管理员需要配置isdn overlap-receiving。
配置命令isdn incoming-voice voice,将入站呼叫定义为纯语音(Voice-Only)呼叫。这会使设备将入向呼叫发送到DSP资源。
若当前的配置被设置为网络端ISDN,则使用命令isdn protocol-emulate user将其转换到用户端ISDN。用户端的设置是默认的,所以会显示在配置中。
管理员可以依照以下步骤建立去往PSTN的BRI中继。

步骤1 配置DSP时钟,使它与PSTN时钟进行同步。

步骤2 配置ISDN交换机类型,它取决于本地国家的ISDN实施情况。

步骤3 为使用可变长编号计划的国家配置ISDN重叠接收。

步骤4 将入站ISDN呼叫配置为语音呼叫,这些呼叫将会被直接发送到DSP。

步骤5 如果需要的话,将BRI配置为用户端。这是默认设置,因此大多数情况下不需要进行配置。

步骤6 如果需要的话,根据配置重置接口。

例1-19显示了本例的完整配置。

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网络要求如下所示。

由于ISDN交换机位于德国慕尼黑,根据ISDN交换机类型BRI参数表,管理员需要将isdn swith-type配置为primary-net5。
DSP时钟要与插槽0的WIC进行同步。
E1控制器的线路编码为ami(这个参数没有显示在例4-9中,因为它是默认配置)。
为E1控制器定义帧同步格式。本例中使用crc4(这个参数没有显示在例4-9中,因为它是默认配置)。
将时钟源指向PSTN(这是默认设置,因此没有显示在配置中)。
建立逻辑语音接口,这可以通过命令pri-group timeslots 1-31实现,该命令将所有30个B信道定义为逻辑语音接口(这也是默认设置)。
配置可变长的编号计划。尽管用户拥有4位分机号,还需要通过分机号“0”连接到总机。因此需要配置voerlap-receiving。
配置命令isdn incoming-voice voice,将入向呼叫定义为纯语音(Voice-Only)呼叫。这会使设备将入向呼叫发送到DSP资源。
管理员可以依照以下步骤建立去往PSTN的BRI中继。

步骤1 根据国家的ISDN部署情况来配置ISDN交换机类型。

步骤2 配置DSP时钟,将它与PSTN时钟进行同步。

步骤3 配置E1线路编码,配置时需要向服务提供商查询正确的设置信息。

步骤4 配置E1帧格式,配置时需要向服务提供商查询正确的设置信息。

步骤5 配置时钟源,指定哪一端需要提供时钟信息。

步骤6 配置逻辑语音接口,定义用于传输语音的信道。

步骤7 为使用可变长编号计划的国家配置ISDN重叠接收。

步骤8 将入站ISDN呼叫配置为语音呼叫,这些呼叫将会被直接发送到DSP。

步骤9 如果需要的话,根据配置重置接口。

例1-20所示为本例的完整配置。

例1-20 PRI中继

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1.3.9 检查数字语音接口

在路由器上配置好语音接口后,管理员可以依照以下步骤检查设置的运行情况。

步骤1 摘下与路由器相连的电话设备的听筒,检查有无拨号音。需要注意的是,在当前的Cisco IOS版本中,管理员需要先为被测试的语音接口配置POTS Dial Peer,才可以听到拨号音。

步骤2 听到拨号音后,检查设备的DTMF检测功能。若在用户拨打了1位号码后,拨号音停止了,则说明语音接口的配置基本正确。

步骤3 使用命令show voice port summary查看路由器上的语音接口的接口号。

步骤4 使用命令show voice port检查语音接口的参数设置。

步骤5 使用命令show running-config检查数字T1/E1连接的编码复杂性设置。

步骤6 使用命令show controller检查数字T1/E1控制器的状态(Up)以及是否有过告警报告,并显示有关时钟源的信息以及其他的控制器设置。

步骤7 使用命令show voice dsp查看所有DSP信道的语音信道配置信息。

步骤8 使用命令show voice call summary检查所有语音接口的呼叫状态。

步骤9 使用命令show call active voice查看活动呼叫表中的内容,这条命令会显示当前通过路由器或集中器连接的所有呼叫信息。

步骤10 使用命令show call history voice查看呼叫历史表中的内容。

下面是一些检查数字语音接口配置的命令输出样例。例1-21显示出命令show voice port summary的输入样例,阴影部分显示了一个FXS接口的状态。

例1-21 命令show voice port summary

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例1-22所示为命令show voice port的输出样例。

例1-22 命令show voice port

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例1-23所示为命令show controller T1的输出样例。管理员可以使用这个命令检查控制器的工作状态,以及帧同步、线路编码、时钟源。

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例1-25所示为命令show voice call summary的输出样例。

例1-25 命令show voice call summary
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例1-26所示为命令show call active voice的输出样例。

例1-26 命令show call active voice
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例1-27所示为命令show call history voice的输出样例。

例1-27 命令show call history voice

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1.3.10 交叉连接DS0和模拟接口

信道组合(Channel Bank)特性通过使用CAS信令,能够在同一NM-HD-2VE模块(2插槽48信道高密度语音网络模块,2-Slot 48-Channel High-Density Voice Network Module)上的模拟语音接口和数字DS0之间,提供TDM交叉连接(Cross-Connect)功能,如图1-79所示。交叉连接网络好比是将T1/E1 CAS中继上指定时隙与模拟语音接口连接在一起的交换机。

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该特性有如下限制。

交叉连接特性的配置必须在同一网络模块上进行。
最多有4个FXS或FXO接口能够被交叉连接到一个T1接口。
无法配置BRI到PRI或模拟到BRI/PRI的交叉连接;交叉连接特性仅适用于模拟到T1/E1 CAS(也就是DS0组)。
DS0组必须仅包含一个时隙。DS0组所使用的信令类型必须与模拟语音接口所使用的信令类型相同。
当管理员在T1控制器上使用信道组合特性时,其余未使用的DS0组不能用于部分PRI信令。
为了在模拟语音接口和T1 DS0之间建立信道组和连接(交叉连接),管理员需要在全局配置模式中使用命令connect。这条命令中包含的参数有模拟语音接口识别符以及需要被交叉连接的控制器识别符和DS0号码。例1-28根据图1-79的要求,给出了将DS0与模拟端口交叉连接的配置命令。

例1-28 DS0与模拟端口交叉连接

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1.3.11 回声消除

回声是指当用户打电话时,能从电话听筒中听到自己的声音。当同步控制适当时,回声并不会为用户的会话带来任何问题;但当回声的返回间隔超过了25 ms(大约),回声就会对说话者造成影响。在传统电话网络中,回声通常是由阻抗不匹配导致的,这通常发生在4线网络向2线本地环路转换的环节。

回声的产生
图1-80所示案例为2线到4线的混合链路。混合回声是由混合链路上的阻抗不匹配造成的。这种不匹配导设备将传输(Tx)信号当成了接收(Rx)信号。
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Telco(电话公司)通常会使用自己的调整技术来使回声最小化。在Telco环境中总是存在回声的,但低延迟和低振幅会使回声变得无关紧要。

当回声是个不容忽视的问题时,环境中一定存在下列条件。

在Tx和Rx路径之间存在模拟信号泄漏路径。
过长的回声返回延迟使用户意识到回声。
过高的回声振幅使用户意识到回声。
讲话人回声
讲话人回声(Talker Echo)是指讲话人发出的声音能量,通过主用信道路径传递出去,并被耦合进远端(或尾端线路)的接收路径中。在这种情况中,讲话人会听到自己的声音,回声经过了回声路径上的总延迟时间后,又回到了讲话人这边。当回声信号的振幅和延迟都足够大时,回声就会对用户造成影响,甚至对正常的通话造成影响。如图1-81所示,讲话人回声通常是由PSTN网络中出现的2线到4线的转换直接导致的。

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收听者回声
收听者回声(Listener Echo)发生在远端,是由循环的语音能量引起的,如图1-82所示。收听者回声是由2线和4线混合线路的转换导致的(由重复的回声导致)。讲话人的声音被远端混合线路重复,且当回声回到收听者这边时,收听者这边的混合线路会重复回声,并将其发送到讲话人那边。最终的效果就是收听者既听到了讲话人的声音,同时也听到了讲话人的回声。

回声消除
管理员可以使用回声消除(Echo Canceller)工具来控制回声。回声消除器能够降低从Rx路径(从网关出来,进入尾端线路)泄露到Tx路径(从尾端线路进入网关)的回声。在语音网关中的回声消除器看来,Rx信令是穿越网络,从另一个地点发送来的声音;Tx信令是两种声音的混合—另一个地点的语音通话和原始语音的回声,后者来自于初始端的尾段线路,并被发送到接收端。

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回声消除器用于PSTN尾端线路上,用来消除尾端线路上产生的回声。在源端网关上,回声消除是面向尾端线路的。在设计中,回声消除被时间总量所限,这里的时间指的是收到反射声音前等待的时间,这段时间称为回声尾部(Echo Tail)。回声尾部通常为32 ms。

Cisco语音网关中的DSP固件提供了回声消除功能,且该功能的运作还需要依赖于DSP提供的其他功能,比如DSP协议和压缩算法。在分组语音网络中,回声消除器内置于低比特编码中,并运行在每个DSP中。

回声消除器的运作
当信令从尾端线路发出并进入WAN时,回声消除器负责把信令中的回声部分移除。为了实现这个目的,回声消除器会习得尾端线路的电气特性,在内存中形成自己的尾端线路类型,并根据当前和之前的Rx信令,评估并创建出回声信号。之后,回声消除器会把评估出的回声从实际的Tx信令(从尾端线路中发出)中抽出。由于回声消除器会监测评估中的错误,因此评估质量会得到持续增长。

回声消除器的组成部分
典型的回声消除器包括两部分内容—卷积处理器(Convolution Processor)和NLP(非线性处理器,Nonlinear Processor),如图1-83所示。

测量并影响回声消除功能的变量包括ERL、ERLE、ACOM、输出衰减(Output Attenuation)和输入增益(Input Gain)。

ERL(回声返回损耗,Echo Return Loss):表示返回回声的衰减(越大越好)。
ERLE(ERL增强,ERL Enhancement):消除器带来的额外回声损耗。
ACOM(综合值,A COMbined Value) = ERL + ERLE(越大越好)。
通过输出衰减和输入增益,将ERL调整为至少6 dB。
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卷积处理器首先会捕获并储存发往远端混合线路的出站信号,然后它切换到监测模式,当有回声信号返回时,它会评估入站回声信号的级别,并从回声信号中减去原始语音信号的衰减。

评估原始信号衰减级别所花费的时间称为收敛时间(Convergence Time)。由于收敛处理器要求将语音信号储存在内存中,因此回声消除器对尾端线路延迟的收敛做出了限制,通常收敛时间为64 ms、96 ms以及最长的128 ms。收敛完成后,卷积处理器将提供18 dB的RELE。由于传统模拟电话线路提供了至少12 dB的ERL(也就是回声消除器与远端混合线路之间的回声路径损耗),因此收敛回声消除器的预期ERL参数大概为30 dB或更高。

配置回声消除器
回声消除器收敛(也称为尾端收敛或尾端长度)指的是回声消除器把估算出的回声存储到内存中的时间长短。回声消除器能够评估最大回声延迟。

回声消除器面向一条固定的尾端线路,且把线路分为输入和输出。若一个词进入了尾端线路,回声就是延迟且衰减后的这个词,这里的延迟和衰减取决于回声源的数量及其相关的延迟。经过一段特定的时间后,线路上的信号会衰减为零。这段时间称为尾端线路的震荡时间(Ringing Time),即所有信号震荡最终消失不见所需的时间。为了彻底消除全部回声,回声消除器的收敛时间必须与尾端线路的震荡时间一样长。管理员可以使用下列命令来设置尾端收敛(在不同的Cisco IOS平台上,可配置的时间选项及其默认值有所不同)。

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举例来说,若管理员将最差环境ERL设置为6(echo-cancel erl worst-case 6),则用户打电话时,经过信号从初始源返回(回声)的时间后,可能会获得至少6 dB的信号衰减。通常管理员没必要更改默认值6。管理员设置的最差环境ERL并不会直接修改入向和出向信号,这个配置参数只是为了帮助回声消除器区分回声和新的信号。

管理员可以在语音接口配置模式下,使用命令echo-cancel enable和命令no echo-cancel enable来重新启用和禁用回声消除器。默认情况下,回声消除器使启用的。

1“呼叫线路末段”指的是电话设备与其直连的模拟/数字设备之间的连接线路。—译者注
2正极线和负极线(Tip and Ring)表示组成电话配线电路的两条线路,文中的“回路”就是指“正极线和负极线之间的回路”。——译者注
3双占(Glare)也就是呼叫冲突(Call Collision)。——译者注
4Receiver Off-Hook Tone 也就是我们常说的“催挂音”。——译者注
5Busyout(置忙)。命令show voice busyout是显示所有受监控接口的置忙信息,并列出当前处于置忙状态的语音接口及其原因。——译者注
6B信道有多种习惯叫法,其中以承载信道、数据信道、语音信道最为常见。本章中可能根据情景交替使用这几种说法。——译者注
7这里的夺“位”,指的是夺走1个“比特”,也称为“比特位”。在下文CAS原理的介绍中,会根据不同情景替换使用这几种说法。仅用于表示单位(bit)的则保留原文。——译者注

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