劉聲權，侯小軍

（邁普通信技術股份有限公司 成都 610041）

VoIP網絡中的傳真信號干擾分析與解決方案

劉聲權，侯小軍

（邁普通信技術股份有限公司 成都 610041）

在基于IP的網絡中，IP傳真業(yè)務的使用越來越普遍，但是復雜的客戶環(huán)境也正影響著IP語音以及傳真業(yè)務的正常開展。根據實際運營中遇到的IP傳真干擾問題，在深入分析問題原因的基礎上，提出了相應的解決方案，并且取得了良好的效果。

VoIP；傳真；IMS

1 前言

當前運營商通過部署IMS或者軟交換系統(tǒng)實現(xiàn)固話業(yè)務，在基于IP的網絡中，IP傳真的使用越來越普遍。然而由于客戶環(huán)境的復雜性以及當前日益流行的彩鈴業(yè)務，IP語音以及傳真不可避免地受到干擾，嚴重時導致通話中斷，解決這個問題無疑具有重要意義。

目前，由于VoIP正處于起步階段，同時IP電話彩鈴也不是很普及，因此還沒有任何廠家對這個問題提出系統(tǒng)性的解決方案，出現(xiàn)問題時通常要求用戶將傳真機和電話機保持一定距離，或者直接將傳真配置為透傳模式。但是傳真透傳模式抗干擾性很差，受網絡影響較大，很容易造成傳真失敗，而且占用網絡帶寬也大幅增加。

2 IP傳真工作原理

傳真是近20多年發(fā)展最快的非語音電信業(yè)務，其將文字、圖表等記錄在紙面上的靜止圖像，通過掃描和光電變換變成電信號，經各類信道傳送到目的地，ITU規(guī)定的傳真業(yè)務可分為如下種類。

（1）模擬傳真

·G1傳真（一類機），低速模擬傳真?！2傳真（二類機），中速模擬傳真。

這類傳真機已經基本停止生產與使用。

（2）數(shù)字傳真

·G3傳真 （三類機）。高速數(shù)字傳真，主要使用在PSTN和PLMN（公共陸地移動網絡），調制信號在調制處理前采取措施減少報文信號中的信號冗余度,并能在1min內經電話電路傳輸一頁ISOA4幅面的典型文字內容。國際標準為ITU-TT.4與T.30。G3傳真是目前最主流的技術與終端形態(tài)

·G4傳真 （四類機）。高速數(shù)字傳真，主要使用在ISDN（綜合業(yè)務數(shù)據網），采用數(shù)字基帶傳輸，對發(fā)送前的報文信號采取措施減少其信息冗余度。經過調制處理,也可用在PSTN。國際標準為ITU-TT.6。G4傳真機成本高、機種少。

圖1 T.38建議體系結構

（3）IP 傳真

·實時傳真。實時傳真采用ITU的T.38標準，與存儲轉發(fā)式IP傳真不同，是一個端到端的傳真會話，并且收發(fā)兩個傳真機是同時完成工作的。

·存儲轉發(fā)傳真。存儲轉發(fā)傳真采用ITU的T.37標準，這個標準定義了通過電子郵件發(fā)送存儲轉發(fā)傳真的有關規(guī)定。

目前IP傳真使用的典型協(xié)議是T.38，T.38協(xié)議是通過IP網進行實時G3傳真的通信規(guī)程，對在IP網上進行實時G3傳真所采用的通信方式、報文格式、糾錯方式以及部分通信流程均作了描述和規(guī)定。T.38傳真的呼叫控制可以采用SIP、H.323等協(xié)議，T.38建議參考的體系結構如圖1所示。

從體系結構可以看出，兩個G3傳真終端之間遵循T.30傳真通信規(guī)程。一個典型的T.30傳真過程如圖2所示。

當加入T.38 Gateway（網關）以后，網關在不同階段根據收到的T.30消息通過協(xié)議(如SIP)在收發(fā)雙方之間進行協(xié)商，以便能建立一條適合傳送T.38傳真信號的通路。T.38傳真過程如圖3所示。

圖2 T.30傳真過程

3 IP傳真存在的問題

VoIP網關處理語音或者傳真信號的功能如圖4所示。

語音或者傳真信號經過Codec（編解碼）的A/D轉換后變成數(shù)字信號，進入DSP進行編碼處理，編碼后的數(shù)據再通過IP網絡傳送到對端網關，然后在對端網關進行解碼以及D/A轉換。

理想狀態(tài)下，傳真和語音業(yè)務相互之間不會產生影響。但是實際應用中，由于客戶使用環(huán)境的影響，傳真會干擾語音業(yè)務，如當某個用戶正在通話時，同辦公室剛好有人要傳真，或者當前流行的彩鈴音甚至是環(huán)境噪聲中正好包含了傳真信號中的V21前導信號(信號頻率為2100 Hz)。V21前導信號通常用于識別傳真接收方屬性，ITU-T標準規(guī)定該前導信號持續(xù)時間不得低于2.6 s并且不大于4 s。如果這個信號被正在通話的用戶話筒拾取到，會經過Codec進入DSP進行編碼，而DSP一旦檢測到V21信號，就會通知協(xié)議層進行傳真協(xié)商，協(xié)商成功后進入傳真過程，這樣原來的語音通話就會被中斷。

基于以上分析，問題的產生主要是由于缺乏一種有效的傳真信號確認機制，從而導致一些干擾信號影響正常的語音通話。因此如果能找到一種有效的方法，既能屏蔽干擾信號，又不至于造成傳真過程延遲過大，對解決這個問題以至于提高VoIP網關的產品質量是非常具有實用價值的。

4 解決方案

針對上述傳真問題的屬性以及考慮到客戶實際使用效果，解決方案應具有兩個特點：能有效屏蔽干擾信號、對正常傳真過程的影響最低。

圖3 T.38傳真過程

圖4 VoIP網關基本功能

本文針對上述問題從統(tǒng)計學原理角度提出一個解決方案。在某個端口檢測到傳真CED/V21信號后，先查找一下此端口是否有成功傳真的先例（通常傳真機都是固定接在某些端口下面）。

（1）如果發(fā)現(xiàn)沒有傳真成功的先例(也許是傳真機初次接入)，那么檢測到的信號先不作處理，軟件進行計數(shù)，直到連續(xù)檢測到3次CED/V21信號，才進行下一步處理（如果是干擾信號的話，這樣可以過濾很多干擾），從而啟動一個真正的傳真過程，傳真成功后將CED/V21信號的電平作為一個有效電平保存下來。

（2）如果發(fā)現(xiàn)該端口有傳真成功的先例，那么將CED/V21信號電平和原來保存的有效電平進行比較，如果兩個電平誤差在3 dB以內 （可以有效過濾通過環(huán)境因素導入的干擾信號），同時先后檢測到CED以及V21信號（可以過濾彩鈴中的干擾信號）時，才直接將該V21信號當成有效信號進行處理，啟動傳真過程。如果誤差超過這個門限，則啟動步驟（1）中的流程。傳真成功后，將CED/V21信號的電平和原來保存的有效電平進行加權平均。

軟件上需要對CED和V21信號分別進行處理。處理流程如圖5、圖6所示。

具體實現(xiàn)方法描述如下。

圖5 CED信號處理

圖6 V21信號處理

如圖5所示，某個端口N檢測到CED信號（傳真接收方先發(fā)起傳真請求）后，系統(tǒng)首先查找該端口是否有成功傳真的記錄。一旦發(fā)現(xiàn)有成功傳真的記錄，將當前檢測到的CED信號的電平值CLn1和系統(tǒng)記錄中該端口的有效電平CLn0進行比較，如果CLn1比CLn0小3 dBm及以上(該值可以根據實際情況進行配置，缺省設置為3 dBm)，那么不記錄CED信號，作無效處理，否則記錄cedFlag為True。

如圖6所示，端口N通話開始時，先將V21檢測計數(shù)器v21Cnt清零。當端口檢測到V21信號后，系統(tǒng)再次檢查該端口是否有成功傳真的記錄。按以下步驟進行處理。

步驟1：如果發(fā)現(xiàn)有記錄，則比較當前V21信號電平VLn1和記錄的有效電平VLn0。

步驟1.1：如果VLn1和VLn0差值在3 dBm及以上（該值可以根據實際情況進行配置，缺省設置為3 dBm）。如果是本次呼叫首次檢測到V21,記錄檢測時間戳，同時將v21Cnt加1；否則用當前V21時間戳和上一次檢測到V21信號時的時間戳進行比較，如果時間間隔超過8s（正常傳真V21信號的時間間隔不超過4 s），那么設置v21Cnt=1；如果v21Cnt=3，則表示該端口收到一個有效的傳真信號V21，因此設置 v21Flag為 True，并記錄 V21信號電平VLn1，啟動一個有效的傳真過程。

（1）如果傳真成功，將VLn1和VL0進行加權平均，用加權平均值更新VLn0，CLn1和CLn0進行加權平均，更新CLn0。

（2）如果傳真失敗，那么直接丟棄VLn1以及CLn1電平值。

步驟1.2：如果VLn1和VLn0差值在3 dBm以內，那么檢查該端口cedFlag是否為True，如果為True，則直接啟動一個傳真過程，轉入步驟（1）或者（2）；如果為 False，則轉入步驟1.1。

步驟2：如果發(fā)現(xiàn)該端口沒有成功傳真的記錄，那么轉入步驟1.1。

通過上述處理，網關傳真功能的健壯性得到加強，在實際應用中也會取得更好的客戶體驗效果。該方案在IP網關實施后，經實際測試，達到如下效果。

（1）由于彩鈴信號中的CED和V21信號沒有同時出現(xiàn)，因此此方案有效屏蔽了彩鈴信號的干擾。

（2）鄰近傳真機的傳真干擾信號進入普通電話機話筒時，普通電話機所接端口沒有任何成功傳真記錄，因此v21Cnt計數(shù)有效屏蔽了這類干擾。實際測試這類干擾v21Cnt計數(shù)通常只能達到1。

5 結束語

本文對IP網絡中的傳真問題進行了分析，并提出了解決方案。利用傳真的V21信號的重傳機制過濾彩鈴中不規(guī)律的干擾信號，利用CED、V21信號電平的統(tǒng)計特性過濾環(huán)境因素造成的干擾。通過分析，只有第一次傳真時需要3次確認傳真信號，造成傳真接續(xù)稍微有點慢，對后續(xù)傳真沒有影響，方案切實可行。隨著VoIP的普及，這個問題真正引起大家的重視后，應該會出現(xiàn)其他更好的解決方案。

1 ITU-T Recommendation T.38.Procedures for real-time group 3 facsimile communication over IP networks,1998

2 Gonzalo Camarillo， MiguelA Garcia-Martin.The 3G IP multimedia subsystem：merging the Internet and the cellular world.Wiley,2006

Analysis and Solution of Fax Signal Interference Over VoIP

Liu Shengquan，Hou Xiaojun
（Maipu Communication Technology Co.,Ltd.,Chengdu 610041,China）

As the new application of one traditional service on the IP network,IP fax is being widely used.However,VoIP and fax are interfered by the complexity of the customer environment.This article provides a solution based on thoroughly having analyzed the interferential causation of IP fax encountered on the customer environment,and obtaines better effect on putting into practice.

VoIP,fax,IMS

2011-05-30)