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Showing posts from November 18, 2007

Understanding and Troubleshooting Analog E&M Start Dial Supervision Signaling

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Introduction
This document discusses analog recEive and transMit (E&M) Start Dial Supervision signaling. Start Dial Supervision is the line protocol that defines how the equipment seizes the E&M trunk and passes the address signaling information (sends dual tone multifrequency (DTMF) digits). The three main start dial supervision protocols used on E&M circuits are Immediate Start, Wink Start, and Delay Dial.

Wink Start Signaling
Wink is the most commonly used protocol. This is the Wink Start operation process:
1. Originating side seizes the trunk by going off-hook.
2. Terminating side remains idle (on-hook) until the digit collection equipment is attached.
3. Once the terminating side is ready, it sends a wink. A wink is an on-hook to off-hook to on-hook transition. This transition period ranges from 100 to 350 ms.
4. Once the origination side receives the wink, (which is interpreted as an indication to proceed), it sends the address (digits) information.
5. The call is then route…

雙音多頻信號(Dual-Tone MultiFrequency, DTMF) vs 脈衝式撥號(Pulse Dialing)

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雙音多頻信號(DTMF):
雙音多頻式電話,見下圖,顧名思義是建基於雙音調、多頻率 (Dual Tone Multi-Frequency, DTMF) 的概念。這種技術與傳統的十位脈衝式電話中以電脈衝的形式傳送訊號有所不同,DTMF電話所撥出的每個數字都由兩個音調組成,並以可聽得到的音調傳送到電話交換機。雙音多頻式電話DTMF電話配有一個按鍵式的撥號盤,上面有0至9的撥號數字,另外還有星號“*”及井號“#”用作完成一些特定的功能。如下圖所示,按鍵是以四列三行的二維陣列形式排列,對於每一列或行,都有特定頻率的音調。行的音調頻率較高而列的音調頻率則較低。當某一按鍵被按下時,由兩個不同頻率所組成的雙音調訊號會產生,這兩個頻率一個屬於低頻率群組而另一個則屬於高頻率群組。就是這個原因,所以我們才稱這種技術為“雙音多頻”。在這種技術中,由7個不同頻率的音調 (4個列頻率 + 3個行頻率) 可組成12種不同的頻率組合 (4 x 3)。舉例來說,若我們按下按鍵“5”,由770 Hz及1336 Hz組成的音調訊號會一起被傳送到電話交換機譯碼再分辨出所撥的是哪一個號碼。按鍵號碼及其對應的頻率對應表
脈衝式撥號(PULSE DIALING):
使用於較老式的轉盤式號碼盤. 電話機,當號碼盤轉動時,以脈衝的多寡代表所播出的號碼。

迴路起動訊號(Loop start signaling) vs 接地起動訊號通知(Ground Start Signaling)

迴路起動訊號(Loop start signaling)

在家庭環境中,在本地電話總機房的電話交換機,可以根據電流是否流過本地迴路連線回到電話上來判別到底電話是被拿起聽筒(off-hook)還是被掛上聽筒(on-hook)的狀態。因為一隻聽筒被拿起來的電話就在機械方面來說它的尖塞(tip)和振鈴(ring)電路是開啟的,通過尖塞(tip)和振鈴(ring)所使用的-48伏特直流電並沒有做任何的事情。這個電壓只是在那邊等待著電路的關閉。當電話聽筒被拿起來之後,那麼,尖塞(tip)和振鈴(ring)電路關閉了,電流就可以開始流動通過這條電路。當電話總機房的電話交換器看見了這個電流開始流動,它便知道這隻電話已經被拿起聽筒,而且電話交換機會傳送撥號音(dial-tone)給這個發話者,告知他們可以開始撥打號碼了。這種類型的監督訊號傳送(supervisory signaling)被稱之為迴路起動訊號通知(loop start signaling)。

迴路起動訊號通知(Loop start signaling)有個可議之處就是睨視(glare)。您是否曾經拿起電話撥打給某人,但是您聽不到任何的撥號音卻發現某人正在電話線的另一端。如果是這樣子的情況,您就是發生了睨視(glare)。睨視(glare)又被稱之為通話碰撞(call collision),當同一個Trunk或是通道(channel)的兩端在同一個時間不約而同的拿起電話來準備建立通話時就會發生無法撥通的情況。

睨視(glare)在家庭環境中可能不是個大問題,但是對於連結到公司私人電話交換機(PBX)系統的線路會是怎麼樣呢?因為連接至私人電話交換機(PBX)的線路會發生明顯比您在家中電話使用更大量的通話,在PBX上使用迴路起動訊號發生睨視(glare)的可能性遠遠大於在您家中電話發生睨視(glare)的可能性。因此,您有時會發現在PBX以及在投幣式電話上使用了另一種類型的訊號傳送。也就是接地起動(ground start),這種訊號傳送的方式可以避免睨視(glare)現象的發生。

接地起動訊號通知(Ground Start Signaling)

利用接地起動訊號通知(ground start signaling),電話交換機監控著線路上電壓電位“振鈴(ring)”的提示,當振鈴(ring)提示擁有接地電位時,這條線路會被咬住。如…

Lost Calls Cleared(LCC) vs Lost Calls Held(LCH) vs Lost Calls Delayed(LCD)

Lost Calls Cleared(LCC)(遺失通話清除)
LCC假設當電話被撥打時,伺服器(網路)正處於忙碌或是無法提供服務的狀態,該通話消失於系統中(沒有紀錄)。因此你放棄了並且嘗試去進行其他的動作。

Lost Calls Held(LCH)(遺失通話保留)
LCH假設一個電話在系統中維持保留的期間內,不論該電話號碼是否被撥打。因此在你放棄之前,你持續地去重撥直到保留時間結束。

Lost Calls Delayed(LCD)(遺失通話延遲)
LCD意謂當電話被撥打時,它維持在一個佇列中的等待時間直到伺服器準備好去處理這筆通話。

Note: LCC導致在主繼幹線(trunk)中的所需要的通話數量被低估;另一方面,LCH導致高估了在主繼幹線(trunk)中所需要的通話數量。

Poisson 分配

考慮下列現象:每小時服務台訪客的人數,每天家中電話的通數,一本書中每頁的錯字數,某條道路上每月發生車禍的次數,生產線上的疵品數,學生到辦公室找老師的次數……。大致上都有一些共同的特徵:在某時間區段內,平均會發生若干次「事件」,但是有時候很少,有時又異常地多,因此事件發生的次數是一個隨機變數,它所對應的機率函數稱為 Poisson 分配。
一個 Poisson 過程有三個基本特性:
(1) 在一個短時間區間 T 內,發生一次事件的機率與 T 成正比 。
(2) 在短時間內發生兩次以上的機率可以忽略。
(3) 在不重疊的時間段落裡,事件各自發生的次數是獨立的。

厄蘭(Erlangs)

一個公司的電話系統(例如,私人電話交換機(PBX))的通話數量利用厄蘭(Erlangs)來測量,厄蘭(Erlangs)是一小時的電話使用量。例如,如果您和您的三位同事每一個人使用您們的公司電話系統在相同小時中使用了30分鐘,那就是總共120通話分鐘(意即,4 * 30)的電話系統使用量。因為厄蘭(Erlangs)測量的單位是小時,您能將通話分鐘數除於60來轉變通話分鐘數成為厄蘭(Erlangs)。在本例中,您和您的同事擁有價值為2厄蘭(Erlangs)的電話系統使用量(意即,120 / 60)。

讓我們考慮一個方法來只需要您知道您的公司電話系統在一整個月期間內被使用的總分鐘數。這個“通話分鐘(call minutes)”數值可能來自於您公司的內部分機通話詳細紀錄或是來自於您公司的電話帳單。

據統計,一家公司電話系統在一天中忙碌小時(busy hour)期間內所經歷的通話分鐘數可以利用以下的公式來粗略估計︰

忙碌小時通話分鐘數(Busy_Hour_Call_Minutes) = [每月通話分鐘(Monthly_Call_Minutes) / 22] * 0.15

這個公式的基本原理基於觀察一個月包含大約22個營業日,並且在營業日中,一天通話量大約有百分之15發生在那天最繁忙小時期間。將忙碌小時通話分鐘數(Busy Hour Call Minutes)除於60,然後我們可以計算出來忙碌小時厄蘭(Erlangs)的數值。

舉例來說,假設有一家公司電話帳單顯示一個月的電話使用量是50,000分鐘。我們可以計算出來這家公司的忙碌小時通話分鐘數如下︰

忙碌小時通話分鐘數(Busy_Hour_Call_Minutes) = [50,000 / 22] * .15 = 340.9 通話分鐘

下一步,將通話分鐘數值除於60我們可以轉換通話分鐘數值變成厄蘭(Erlangs):

厄蘭(Erlangs) = 341 / 60 = 5.7

尖峰時間平均阻塞率(Grade of Service, GoS)

如果我們購買足夠的幹線(在私人電話交換機(PBX)世界中)或是足夠的頻寬(在網路電話(VoIP)世界中)來處理忙碌小時期間的每一個通話,某些幹線,或是頻寬,可能在一天的其餘時間裏並未被使用到。因此,我們必須確定一個在一天最忙碌小時期間內可接受的通話被拒絕的百分比。這個百分比被定義為尖峰時間平均阻塞率(grade of service,GoS)。

通常,電話網路設計者使用一個尖峰時間平均阻塞率(GoS)的百分比(P)(0.01),也就是一個通話在一天中最忙碌小時期間內被拒絕的機會是百分之一。

柔和噪音產生器(Comfort Noise Generator, CNG)

VoP是支援採用語音行為探測(VAD)的模式。在一般的電話通話過程中,50%或更多的時間都沒有語音信號,只有一些背景噪聲。如果在一個時間內沒有語音信號,可以不用傳送數據包。這會大幅降低對RTP處理器和網路呼叫客戶端的要求。在這種模式下運行時,通常感覺上語音品質比較差。但柔和噪音產生器(Comfort noise Generator)能藉由添加背景噪音來改善聲音效果,因為在話音間斷期間完全沒有聲音會讓人感覺不舒服。

因此,在進行網路閘道設計時,確定在何處產生RTP以及是否啟用VAD對設計工程師而言都非常重要,這些都會大幅影響VoP網路閘道設計的整體品質。

緊急回應定位(Emergency Response Location, ERL) vs 緊急定位辨識號碼(Emergency Location Identification Number, ELIN)

緊急回應定位(Emergency Response Location, ERL)指的是緊急電話(911/119)撥打的所在位置。在網路電話網路中常見VoIP號碼可攜,來電號碼並非總是代表緊急電話所在位置,因為發話者維持相同的代表號不論他們真實的所在位置。將設備及Port與一個ERL群組產生關聯性讓ERL可以被使用於號碼可攜網路中。

緊急定位辨識號碼(Emergency Location Identification Number, ELIN)是一個NANP(North American Numbering Plan)電話號碼用來使得緊急電話被導引至適當的PSAP。在一個可攜號碼網路中,來電號碼(Automatic Number Identification, ANI)是使用者所使用的可攜號碼,當通話被傳送至PSAP時,來電號碼就會被ELIN所取代。這樣的取代使得PSAP可以紀錄來電號碼並且可以回撥如果有這方面的需求時。每一個ERL都有一個唯一的ELIN相關聯。當一個漫遊的使用者登入網路電話系統時,這個網路電話號碼的ELIN就會根據網路電話連接的Port上相關聯的ERL而被確認。

公眾安全回應點 (Public Safety Answering Point, PSAP)

美國聯邦電信委員會(FCC)的強制要求(E911)

在1996年6月,美國聯邦電信委員會(FCC)正式通過一個報告書並要求擴大在無線911的服務(E911)。這個法規要求美國本土內的細胞式行動通訊系統(包括GSM,IS-95,cdma2000,...)、寬頻的個人通訊服務系統(PCS)等,要能傳遞撥話者的電話號碼至公眾安全回應點 (PSAP),並當有緊急電話(911)撥出能自動地轉給適當的PSAP,且即時地提供撥話者(發話手機)的所在位置。
無線的E911方案分成兩個階段,Phase I與Phase II。第一階段從2001年10月1日開始,其要求無線載波回報使用手機撥打911緊急電話的撥話者其電話號碼與撥話時的位置。第二階段要求無線載波提供更精準的位置資訊,一般為10米至100米。FCC針對第二階段制定一個4年的時程表,從2001年10月1日至2005年12月31日止。FCC針對 E911緊急情況服務命令的性能要求亦公佈一個適當的標準,依據使用定位技術的類別,針對性能上的要求亦有所不同。

緊急電話處理程序

1.用戶將話機使用地點通知Service Provider。
2.Service Provider將資料存入PSAP資料庫。
3.用戶撥打緊急電話(911/119)。
4.Call Server尋找處理緊急電話之PSAP。
5.緊急電話接通處理緊急電話之PSAP。
6.PSAP值班人員與用戶通話,有連接ALI(Automatic Location Identification)資料庫的PSAP能夠顯示發話者的電話號碼及發話位址資料。
7.PSAP通知相關緊急處理單位前往處理。

集中式數位交換機(CENTREX)系統

一般公司行號採購電話系統時,大部分都是自行購置私用交換機(PBX)。其實除了PBX之外,亦可選擇電信公司提供的CENTREX電話系統。 所謂CENTREX電話系統,中文翻譯為「集中式數位交換機」,簡稱CENTREX虛擬總機。就是在電信公司在市話交換機上,附加用戶專用交換機(PBX)軟體的功能,使在CENTREX系統之各線獨用電話可兼有私用交換機的分機功能。在CENTREX系統中,電信公司將市話交換機的部分用戶定義為一個基本用戶群,該用戶群的用戶不僅擁有普通用戶的所有功能,而且擁有私用交換機的所有功能。CENTREX系統用戶的分機可以獨立計費,也不會因中繼數量不足而產生話路壅塞;除此之外,若同一公司有多個辦公地點,而均在同一市話交換機之供線範圍內,則全部之分機皆可以視為同一套總機之分機,這是一般私用交換機所不及的地方。以前因為CENTREX線路的申租費用較高、大部分是學校等建築物分散的用戶在使用。但隨著固網業務開放,CENTREX線路租用費用日益降低,將吸引人更多企業用戶捨棄自行建置PBX而改用CENTREX系統。

CENTREX系統的功能

一般來說,電信公司為CENTREX用戶提供下列一般及特殊功能:

一.外線直接撥入分機(DID)
不必另外申請,外線就可以直接撥入任一分機,分機亦可以不經總機之轉接,直接抓外線撥號。

二.分機限撥
每一分機可以做適當之限制,如限撥外線、長途、國際或限外線直接撥入分機等之各項限制。

三.電話轉接功能
當電話進來,完成通話之後,如要再找第三人時,可以利用本功能,將電話轉接到第三人,繼續通話而不必重撥。

四.來話保留(Call Hold)
接到電話時,如需要轉問其他人員,而不希望對方知道通話內容時,可以利用本功能將對方保留起來,進行詢問動作;完成後,在接回對方,繼續服務工作。

五.仲介電話功能
控制者可以利用本功能,自行控制要與甲方或乙方通話,當與甲方通話時,乙方成保留狀態,而聽不到甲方與控制者之通話內容;反之亦同。

六.呼叫代接功能
同一單位之電話可以設定為同一帶接群,當有同事不再位置上,而有電話進來時,可以利用呼叫代接功能代接其電話,而不必到他的位置上幫他接電話。

七.條件指定轉接
當電話忙線與電話進來而無法應答時,將電話轉到所設定之電話。

八.自動回叫(Call Back)
當你有急事要與對方聯繫,而對方又在電話中,不知對方何時完成通話,就可啟動自動回叫之功能,由…