电话通信PSTN及物理知识整理，VOIP发展梳理

早期电话通讯

PSTN（Public Switched Telephone Network, 公共交换电话网）

PSTN电话交换技术经历的阶段：

第一次语音传输（苏格兰人亚历山大.贝尔）1876年用振铃电路的实现，相互通话的用户之间就是一路物理线路连接，并且只能有一个用户讲话（半双工）,下图是10个人通话的物理线路。10x(10-1)/2=45

人工电话交换时代，交换机的诞生，但是是人工交换，通话一放先连接到管理交换机的接线员，由接线员负责接通到对方的线路。如下图是最早的交换机

1889-1891史乔瑞发明了进步式交换机（为了殡仪馆电话业务！）。 后来又出现了螺旋式，升降式的交换机。这类交换机采用“记发器”的部件来接收用户的拨号脉冲，然后通过译码器译成电码来控制接线器的动作（间接控制）。 1919 瑞典电话工程师帕尔姆格伦和贝塔兰德发明“纵横制接线器”，之前的滑动方式改为压接触。 电子技术半导体技术的发展，人们在交换机内引入了电子系统，技术有限，仅在控制部分引入了电子技术，话路部分仍然为机械触点。称为：半电子交换机。 1946年第一台存储程序控制的计算机诞生，1965年美国贝尔系统的1号电子交换机（Ess No1）问世，世界第一部程控电话交换机。当时话路部分任然是机械触点以“空分”方式工作，并且是模拟信号。 20世纪60年代初以来，脉冲编码调制（PCM）技术成功地应用于传输系统中，它通过将“模拟”的信号数字化节约线路成本，增加传送距离和质量。1970年，法国开通世界上第一部程控数字交换机E10，开始了数字交换时代。 随着技术的进步和通信需求的增加，许多交换机需要通信，这些交换机之间通过中继线（Trunk）相连，随着电子交换机和程控交换机的发展，出现了现代意义的PSTN网络。 20世纪70年代出现了蜂窝移动电话系统，无线电通信是在1895年发明的，无线电话在20世纪初发明了真空三极管之后才出现。1915首次成功实现跨越大西洋的无线通话，移动电话的出现，扩展了PSTN网络的能力和范围。用于移动电话交换的通信网络称为移动网，原来的程控交换网称为固定电话网，简称固网。移动网就是在固网的基础上增加了基站（理解为天线）并增加了归属位置寄存器和拜访位置寄存器。

网络电话

VoIP（Voice OVer IP）承载于IP网上的语音通信。

分组交换技术的成熟及因特网的发展，人们意识到将原始的基于电路交换的语音网络与因特网进行融合的必要性（语音通信和数据通信相结合），出现了NGN（Next Generation Network）下一代网络。NGN是一种规范和部署网络的概念，即通过采用分层，分布和开放业务接口方式，为业务提供者和运营商提供能够逐渐演进的策略，实现一个更好的业务平台。

经过数年的研究探索，提出了各种NGN的解决方案，但最终基本同意到IMS（IP Multimedia Subsystem）技术：

IMS运行于标准的IP网络上，使用基于第三方伙伴计划（3GPP）的SIP标准的VOIP实现方式。IMS是核心交换层的技术，全部基于IP网络，但在接入层语音大部分基于电路接入方式。目前要兼容之前的电路设备，但对高速IP网络的要求越来越迫切，最新的3G、4G技术就是因此而生。未来要取消低效的电路传输，全部集中到IP通信上来，所以就产生了一个新的无线通信标准LTE，LTE是长期演进而来，为现在的手机移动设备提供了高效的数据通信手段，逐步实现全IP交换。

通信网络的演进：

在无线网方面GSM/CDMA/UMTS等向LTE发展。

在核心网方面则是从电路交换向IMS发展。

由于LTE标准不再支持GSM、UMTS和CDMA2000网络下语音传输的电路交换技术，它只能进行全IP网络的分组交换，因此随着LTE网络的部署，运营商选择VoLTE，CSFB、SVLTE、OTT等方式之一进行解决LTE网络中的语音传输问题。现在网络建设的初期采用CSFB进行过度方案，长远来看VoLTE及其它几种方案更符合未来网络发展方向。

设备线路

交换机（局）： 局间中继线：连接交换机（局）的E1或T1电路称为局间中继。交换机间的消息以及通话数据都是在局间中继上传送的，传统的交换机使用时分复用（TDM）技术将多路通话合并到一条数字中继线上，可以大大节省局间中继线的数量。 利用时分复用技术可以将32个64kbit/s的信道合并到一条2Mbit/s（64kbit/s×32 = 2.048Mbit/s，通俗来说就直接叫一个两兆）的电路上，这样的电路称为一个E1（在北美和日本，是24个64kbit/s复用，称为T1，速率是1.544Mbit/s）。在E1中，每一个信道称为一个时隙。其中，除0时隙固定传同步时钟外，其他31个时隙最多可以同时支持31路电话（有时候会使用第16时隙传送信令，这时最多支持30路电话） 模拟中继线：称为用户小交换机，提供号码连选。典型应用就是提供一个总机号，及若干中继线（实际是普通电话线，和局间中继线有差别）。有人拨号时选择一条空闲的拨入，通常用户端接PBX设备，下设分机。用户呼出是，通过PBX设备选择空闲的线路，用户可以选择是否显示总机号。 PBX：（Private Branch eXchange）全称是专用小交换机，一般企业内部。PBX上端通过运营商提供的模拟或数字中继线连接到PSTN，下端接内部分机。 IP-PBX：PBX是模拟和数字小交换机基于电路实现的，称为传统的PBX，像Freeswitch这种PBX是纯软件实现的，基于IP网络进行通信，因而称为IP-PBX.

注：部分参考摘抄 杜金房《Freeswitch权威指南》