第六讲语音通信系统.
网络语音通信系统设计与实现
网络语音通信系统设计与实现随着网络技术的不断创新和发展，网络语音通信已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
网络语音通信系统通过网络实现人与人之间的通信，为用户提供了跨地域、跨国界的便捷通讯服务。
本文将从网络语音通信系统的设计和实现两个方面对其进行探讨。
一、网络语音通信系统的设计网络语音通信系统的设计需要涉及到多方面的知识技能，其中包括软件开发、网络通信、音频处理等等。
1. 软件开发网络语音通信系统需要基于特定的软件平台进行开发。
目前市面上常见的语音通信软件平台有Skype、Zoom、QQ等。
这些软件平台都提供了开发工具包（SDK），使得开发者可以基于此进行二次开发。
开发者可以根据自己的需求，选择合适的软件平台进行开发。
2. 网络通信网络语音通信系统需要利用网络进行数据传输。
因此，对于网络通信的理解和掌握是必要的。
网络通信技术包括TCP/IP协议、UDP协议、HTTP协议等。
开发者需要根据实际需求选择合适的协议，并掌握其使用方法。
3. 音频处理网络语音通信系统需要对音频进行处理，以达到清晰流畅的通信效果。
音频处理包括音频采集、声音编解码、音频传输等。
开发者需要了解不同音频格式的特点，选择适合自己的编解码算法，并对音频进行合理的传输。
二、网络语音通信系统的实现在网络语音通信系统的实现过程中，需要将设计方案具体化为可运行的程序代码。
实现过程可以分为以下几个步骤。
1. 程序设计程序设计是网络语音通信系统实现的第一步。
在程序设计过程中，需要根据设计方案进行软件功能划分和接口设计，并进行详细的模块设计。
开发者需要根据实际需求，选择合适的编程语言和开发工具。
2. 程序编写程序编写是程序设计完成后的下一步。
开发者需要按照设计方案和程序设计进行编码。
编码过程中需要注意代码规范，以便提高软件的稳定性和可扩展性。
3. 软件测试软件测试是网络语音通信系统实现的关键步骤。
开发者需要对软件进行全面的功能测试、性能测试和安全测试，以发现和解决潜在问题。
《语音通信系统》课件
G.722
7 kHz Audio-Coding within 64 kbps
G.729
Coding of Speech at 8 kbit/s Using Conjugate-Structure
Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction
IETF协议与标准
RTP (Real-time Transport Protocol): 用于实时传输音频 和视频数据流。
语音通信系统的历史与发展总源自词语音通信系统的历史可以追溯到电话的发明，经过不 断的技术创新和发展，现代语音通信系统已经实现了 数字化、网络化、智能化的变革。
详细描述
早期的语音通信系统主要依赖于模拟信号传输，随着数 字技术的发展，现代语音通信系统已经实现了数字化传 输。数字化语音通信系统具有更高的语音质量和更强的 抗干扰能力，同时还能够支持多种增值业务。随着互联 网和移动通信技术的发展，语音通信系统逐渐向网络化 、智能化方向发展，出现了许多新型的语音通信平台和 服务，如微信、Skype等。
详细描述
语音转换与编辑技术通过分析语音信号的频谱、倒谱等特征，采用变换、合成等方法，对语音信号进 行修改和编辑，实现个性化的语音合成和语音特效处理。
04
语音通信协议与标准
ITU-T建议的语音通信协议与标准
G.711
Pulse Code Modulation in 8 Bits Per Sample
WebRTC协议
由Google等公司开发的基于浏览 器的实时通信协议，支持点对点 音视频通话。
05
语音通信系统的应用与发 展趋势
语音通信系统的应用领域
01
02
03
移动通信
语音通信原理
语音通信原理语音通信是指利用声音作为信息传递的一种通信方式。
它是人类社会中最古老的通信方式之一，也是我们日常生活中不可或缺的一部分。
在现代科技的发展下，语音通信已经不再局限于面对面交流，而是通过各种设备和技术实现远程通信，如电话、对讲机、语音识别等。
本文将从语音通信的原理入手，介绍其基本概念、工作原理以及发展趋势。
语音通信的基本概念是指通过声音来传递信息。
声音是一种机械波，在空气、固体或液体中传播，能够被人类的耳朵感知。
在语音通信中，我们通过声音来表达思想、交流信息，从而实现沟通。
语音通信的基本原理是将声音转换成电信号，通过电路传输到接收端，再将电信号转换回声音。
这个过程涉及到声音的采集、编码、传输和解码等环节。
首先，声音的采集是语音通信的第一步。
我们通常使用麦克风等设备来采集声音信号，将声音转换成电信号。
麦克风中的振膜受到声音的振动，产生相应的电信号，这个电信号就是声音的电信号表示。
接下来，采集到的声音信号需要进行编码处理。
编码是将连续的模拟信号转换成数字信号的过程，常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）等。
编码后的数字信号能够更好地在传输过程中保持稳定和准确。
然后，编码后的数字信号通过传输介质传输到接收端。
传输介质可以是导线、光纤、无线电波等，不同的传输介质有不同的传输特性和适用范围。
在传输过程中，需要考虑信号的稳定性、抗干扰能力和传输速率等因素，以确保信号能够准确地传输到接收端。
最后，接收端需要将接收到的数字信号解码成原始的声音信号，再通过扬声器等设备将声音还原出来。
解码是编码的逆过程，通过解码器将数字信号转换成模拟信号，然后再经过放大等处理，最终还原出原始的声音信号。
这样，接收端就能够听到发送端传递过来的声音。
总的来说，语音通信的原理是将声音转换成电信号，通过传输介质传输到接收端，再将电信号转换回声音。
这个过程涉及到声音的采集、编码、传输和解码等环节。
通信系统课件第六章
Eb 1 pe = efrc N 2 0
erfc( x ) =
2
π
∫
∞
x
exp(− z 2 )dz is the
complementary error function.
11
“通信系统( “通信系统(Communication Systems)”课件 Systems)”课件
QPSK – Signal-Space Diagram
φ1 (t ) = φ2 (t ) =
2 cos(2πf c t ), 0 ≤ t < T T 2 sin( 2πf c t ), 0 ≤ t < T T
S3(01) S4(11)
f c = nc / T
2E π si (t ) = cos[2π f c t + (2i − 1) ], 0 ≤ t < T T 4 = E cos[(2i − 1) ]φ1 (t ) − E sin[(2i − 1) ]φ2 (t ) 4 4 i = 1, 2, 3, 4 S1(10) π S2(00) E cos[(2i − 1) 4 ] Fig. 6. Signal-space diagram of si = , i = 1, 2, 3, 4 coherent QPSK system. − E sin[(2i − 1) π ] 4
• Power spectra
s (t ) = s I (t ) cos(2πf cT ) − sQ (t ) sin(2πf cT ) = Re[~ (t ) exp( j 2πf T )] s
c
1 S s ( f ) = [ S B ( f − f c ) + S B ( f + f c )] 4
第六讲GSM系统组成(一)
主要内容
GSM系统结构 GSM系统主体部分 GSM系统接口
2
GSM系统结构
GSM系统结构
MS BTS
HLR / AUC
E IR
MSC / VLR
DCS180 0 MS
Um
GSM
BTS Abis
No .7 BSSAP
No .7 MAP
A BSC
X.25
OMC
MSC / VLR
13
基站子系统(BSS)
2) 基站控制器(BSC, Base Station Control) BSC在BSS子系统内充当控制器和话务集中器, 它主要
负责管理BTS, 而且当BSC与MSC之间的信道阻塞时, 由它进 行指示。BSC同时具有对各种信道的资源管理、小区配置的 数据管理、操作维护、 观察测量和统计、功率控制、切换及 定位等功能, 是一个很强的功能实体。
9
网络交换子系统(NSS)
3) 归属位置寄存器(HLR, Home Location Register) HLR是GSM系统的中央数据库, 主要存储着管理部门用
于移动用户管理的相关数据, 具体包括两类信息: 一是有关 用户的参数, 即该用户的相关静态数据, 包括移动用户识别 号码、 访问能力、用户类别和补充业务等; 二是有关用户 目前所处状态的信息, 即用户的有关动态数据, 如用户位置 更新信息或漫游用户所在的MSC/VLR地址及分配给用户 的补充业务等。 每个移动用户都应在其HLR处注册登记。 HLR可以与MSC/VLR一一对应, 也可以一个HLR控制若干 个MSC/VLR或整个区域的移动网。
14
移动台(MS)
1) 移动终端(MT, Mobile Terminal) 移动终端就是“机”, 它是移动台的主体, 是完成语
网络语音通信系统的设计与优化
网络语音通信系统的设计与优化随着科技的不断发展，网络语音通信系统已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
因此，设计一个高效且优化的网络语音通信系统就显得尤为重要。
本文将从系统设计、优化和安全性三个方面，对网络语音通信系统进行详细阐述。
首先，网络语音通信系统的设计需要考虑到系统的可扩展性、稳定性和实时性。
为了实现系统的可扩展性，可以采用分布式架构，将系统拆分为多个子系统，每个子系统负责处理一部分业务，从而提高系统的处理能力。
此外，利用云计算技术，可以动态分配资源，使系统能够根据实际需求自动扩容或缩容。
稳定性是网络语音通信系统设计的另一个重要考虑因素。
系统应该具备容错机制，能够自动检测并修复故障。
此外，采用负载均衡技术，将用户请求均匀地分配到不同的服务器上，以避免单点故障。
同时，合理利用缓存技术，可以提高系统的响应速度，减轻服务器的负载压力。
实时性是网络语音通信系统设计需要重点关注的方面。
系统的延迟要尽量降低，保证语音通话的流畅性。
为了实现低延迟的要求，可以采用近场通信技术，将通信数据转化为本地数据进行处理，在最后一刻才上传到服务器。
此外，对通信数据进行压缩和优化，减少数据传输的量，也能有效降低延迟。
其次，网络语音通信系统的优化需要从网络性能、编解码算法和声音质量三个方面进行考虑。
首先，为了提高网络性能，可以采用链路聚合技术，将多个物理链路合并为一个逻辑链路，以提高网络带宽。
同时，在系统设计中使用QoS（Quality of Service）技术，可以对语音数据进行优先传输，确保语音通话的稳定性和流畅性。
其次，编解码算法对语音通信系统的性能和效果有着重要影响。
选择合适的编解码算法可以减少数据传输的量，降低网络带宽的要求。
目前常用的编解码算法有G.711、G.729等，可以根据实际场景和需求进行选择。
此外，可以结合声音信号处理技术，对语音数据进行降噪、增强和回声消除等处理，提高声音质量和通话体验。
最后，网络语音通信系统的安全性是不可忽视的。
语音通信系统
语音通信系统根据海景公寓语音通信的需求，结合我们多年的通信行业经验，针对海景公寓的通信特点，我们与网通一起为海景公寓推荐两种语音系统解决方案，供用户参考选择。
一、广域虚拟网广域虚拟网业务（简称WAC）是建立在公众电话网基础上的虚拟用户交换业务，是根据用户需求，在虚拟网的基础上发展起来的。
广域虚拟网是将分布在不同的交换局的“虚拟小交换机”组成一个专用的网络，局内的WAC群内呼叫由本局交换机完成，局间的WAC群内呼叫通过号码转换完成。
为同一单位在同一地市不同地点的分支机构或办事处提供内部电话和公网电话服务。
广域虚拟网群内用户拥有一长一短两个电话号码：长号为外线直拨电话号码；短号即内线号码，群内外来电可区分振铃。
1.1 广域虚拟网业务功能享有公网的所有功能和新业务呼出限制、缩位拨号、呼叫转移、呼叫等待、免打扰服务、三方通话、追查恶意呼叫；虚拟小交换机的特殊新业务性能◆呼叫限制功能（可对分机用户设定呼叫限制）◆完全发话限制、限制网外发话、限制网内发话、限拨国内长途、限拨国际长途。
◆完全受话限制、网外来话限制、网内来话限制。
◆来话转接：分机可将任何来话转接到另一个分机。
◆来话代接：当网内任一分机来话无应答时，可由网内用户代为应答。
◆区别振铃：网内、网外来话振铃音不同。
1.2 网络示意图广域虚拟网的网络示意图如下图所示：1.3 广域虚拟网特点广域虚拟网有以下特点。
◆适用范围广域虚拟网分支机构或办事处在同一地市不同地点的商业集团公司、工厂、学校、机关、医院、宿舍集中区等单位。
◆统一编号自主管理网内号码自主选择编号方式，用户可根据各分支机构的分工等特性进行跨地区自主编号，方便记忆、管理。
◆呼叫方式同一局内的群内呼叫，由双方直接呼叫短号来完成；本地网跨局群内呼叫，由双方直接呼叫短号来完成；群内呼叫群外用户：由群内用户加出群字冠及群外用户电话号码来完成；群外用户呼入群内用户：由群外用户直接呼叫群内电话号码来完成。
计费方式一个营业区内，内部通话免费。
语音通信系统演示文稿
10：表示该呼叫的物理地区码，10是北京的长途区号
6228:表示一个特定的海淀区交换局的交换机；
1971：表示端口及电路标识，与本地环路（用户线） 有关，该用户线与位于软件学院物理位置的终端设备 有关。
2020/11/27
10
6.1.4 PSTN业务
省际平面
DC1
DC1
DC1
DC1
DC1
DC2 (a) 基干结构
2020/11/27
省内平面
DC2 A省
DC2
DC2
DC2
DC2
(b) 实际结构
DC2 DC2 B省
基干路由
低呼损直达路由
高效直达路由
7
PSTN本地网
端局与汇接局 网状网与二级网
端局
端局
长途局 长途电话网 本地电话网
端局
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STP
SP
信令区
STP
SP
STP SP
SP STP
（b）自由连接
STP STP
SP
信令区
SP
2020/11/27
20
电话网与信令网的对应关系
控制平面
STP
STP
SP
用户
SP
STP
STP
SP
SP
SP
SP
SP
信息平面 LE
用户
LE
2020/11/27
TC
LE
LE
TC
TC
用户
用户
21
6.3.3 信令网编址方案
分级信令网的连接方式
一级STP之间的连接方式
网状连接 AB平面连接方式
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DC2 DC2 B省
高效直达路由
2018/10/18
7
PSTN本地网
端局与汇接局 网状网与二级网
长途局 长途电话网 本地电话网 端局
端局 端局
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8
6.1.3 PSTN编号计划
什么叫编号计划
为什么要制定编号计划 本地网中用户号码的组成
局号+用户号
长途电话用户编号方法 国内长途字冠+长途区号+本地号码 国际长途字冠+国家号码+长途区号+本地号码
2018/10/18
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SP与STP之间的连接方式
固定连接方式 自由连接方式
SP SP
STP STP （a）固定连接
STP STP
SP
信令区
SP
SP SP
STP
STP
SP
信令区
SP STP （b）自由连接 STP
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20
电话网与信令网的对应关系
控制平面 STP STP
SIG A 局 SIG SIG （a）随路信令 SIG SIG SIG B 局
局间信令
随路信令 共路信令
A 局 CCS （b）共路信令
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B 局 CCS
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6.3.2 SS7结构
信令网的组成 信令点（SP） 信令转接点（STP） 信令链路
SP (a) SP (b) SP
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SP
STP
独立信令转接点
SP
SP STP
(C) 综合信令转接点
SP
15
信令系统工作方式
直连工作方式 准直连工作方式
SP STP STP
SP
直连工作方式
SP
SP
准直连工作方式
SP
SP
准直连工作方式
SP
SP
信令点
STP
独立信令转接点
STP
公共信道信令链路 综合信令转接点 话路
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2
PSTN设计需求 基本需求
接通的任意性 服务质量的满意度 升级的灵活性 网络的可管理性和可维护性
具体要求
支持连续的、实时的、交互式语音通信 有线通信，不支持移动性 支持广域范围内的交换式通信业务
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PSTN的网络特性 采用电路交换与同步时分复用技术 网络之间互连互通 本地环路是模拟和数字混合的,主干级是数字的 传输介质通常为有线而非无线 网络采用分级结构组织 交换方式采用电路交换
2018/10/18
4
PSTN的组成 传输系统 交换系统 用户系统 信令系统 PSTN的分类 本地电话网 国内长途电话网 国际长途电话网
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5
6.1.2 PSTN结构
PSTN结构 平面结构: 星型网络、网状网络、环型结构
ADM
ADM
ADM
信令网的级数与信令点的个数和信令网的冗余度 等因素相关。 二级信令网、三级信令网
2018/10/18
18
分级信令网的连接方式
一级STP之间的连接方式
网状连接 AB平面连接方式
STP STP STP STP STP STP STP (b) A、B平面连接方式 STP STP STP
(a) 网状连接方式
6.2.2 SS7结构 6.2.3 信令网编址方案
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信令的功能 监视：处理摘机、挂机信号 地址：标识用户 呼叫信息：向用户提供有关呼叫状态信息 网络管理：用于网络的维护、错误检修以及 网络的整体操作
2018/10/18
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信令的位置
用户线信令：用户和网络之间的信令 局间信令：网络之间的信令
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6.1.4 PSTN业务
PSTN的设计决定了其所支持的业务 基于64kbit/s的窄带信道； 电路交换机 接入业务 专用传输业务 交换传输业务 虚拟专用网业务（VPN） 增值业务
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6.2 信令系统与信令网
6.2.1 信令系统基本概念
主要内容
6.1 PSTN网络
6.2 信令系统与信令网 6.3 智能网
2018/10/18
1
6.1.1 PSTN概述
公用交换电话网（PSTN）是最早建立起来的一
种通信网
1876年贝尔发明电话 1891年史端乔发明自动交换机
PSTN是： 以电路交换为信息交换方式，以电话业务为主要业务的 电信网，同时也可以提供传真等部分简单的数据业务
其中我国为 4-120（大区编码为4，区域网编码为120）
2018/10/18
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信令网结构 无级网：无级信令网是指信令网的节点中无 信令转接点，所有的信令点间都采用直连方 式工作 。
优点是路由多，时延短。 但是当网络中的信令点很多的时候，就需要非 常多的信令链。
2018/10/18
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分级网：分级信令网是指在信令网中引入了信
令转接点。这些信令点之间采用准直ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方式工 作。
星型结构 网状结构 环型结构
ADM
分级结构：适合不同等级交换节点的互连， 多用于长途网
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2018/10/18
PSTN长途网 我国历史上长途网结构：五级结构 长途两级网结构
省际平面 DC1 DC1 DC1 DC1
DC1
省内平面
DC2 (a) 基干结构
DC2 A省 DC2 DC2 (b) 实际结构 基干路由 低呼损直达路由 DC2 DC2
用户
SP
用户
SP
STP SP SP SP SP STP SP
信息平面
用户
LE
LE LE TC
用户
TC
2018/10/18
LE
TC
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6.3.3 信令网编址方案
国际信令网与国内信令网独立编址 国际信令网编码方案：14位
N M L
大区识别
K J
I H
G
F
E D
C B A
信令点识别
区域网识别
信令区域网编码（SANC） 国际信令点编码（ISPC）
2018/10/18
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举例
下列逻辑寻址起到了建立连接的作用，该连接起端在美 国一个物理地点，终端位于中国北京海淀区学院路北 京邮电大学软件学院：0086-10-6228-1971 0086：该呼叫是跨国呼叫，86是中国的国家号码； 10：表示该呼叫的物理地区码，10是北京的长途区号 6228:表示一个特定的海淀区交换局的交换机； 1971：表示端口及电路标识，与本地环路（用户线） 有关，该用户线与位于软件学院物理位置的终端设备 有关。