IP网络与PSTN互通实现云呼叫中心系统原理(二)

 一、呼叫中心体系结构

　　呼叫中心经过多年的发展，已广泛应用于政府、金融、电信、保险、购物等多领域。众多需要使用电话进行产品行销、服务与支持的企业都希望拥有或使用呼叫中心服务。

 　　随着国内中小企业信息化的普及应用，中小企业市场对云呼叫中心的优势认知接受程度越来越高，云呼叫中心按需付费，投入成本低，使用风险低的优势将越来越为广大中小企业管理者认可，市场增长潜力巨大。但对于部分特殊行业如银行等未来仍将采用传统的自建型呼叫中心，即采购价格昂贵的设备建立自有的呼叫中心系统，这主要取决于企业的需求。

　　云呼叫中心可以实现资源虚拟化，虚拟成多个独立的逻辑联络中心，能独立部署业务及监控管理，实现按需分配，更加贴近服务资源，节约成本，提高服务质量。

　　以下是云呼叫中心的拓扑图，我们将根据这张图来一一说明相关概念和学习相关知识。

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二、VoIP与PSTN的概念

　　VoIP(又名IP电话、网络电话、宽带电话)是一种基于IP地址进行语音传输的通话技术，VoIP的基本原理是通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然后把这些语音数据按 TCP/IP 标准进行打包，经过 IP 网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音的目的。VoIP 电话的核心与关键设备是 VoIP网关，它把各地区电话区号映射为相应的地区网关 IP 地址。

　　PSTN是公共交换电话网络的简称，一种常用旧式电话系统，即我们日常生活中常用的电话网，PSTN是一种以模拟技术为基础的电路交换网络。PSTN的入网方式比较简便灵活，通常有以下几种：

• 通过普通拨号电话线入网：只要在通信双方原有的电话线上并接Modem，再将Modem与相应的上网设备相连即可。2013年大多数上网设备，如PC或者路由器，均提供有若干个串行端口，串行口和Modem之间采用RS-232等串行接口规范。
• 通过租用电话专线入网：使用专线的接入方式与使用普通拨号线的接入方式没有太大的区别，但是省去了拨号连接的过程。使用专线必须向所在地的电信局提出申请，由电信局负责架设和开通。
• 经普通拨号或专线方式由PSTN转接入公共交换数据网PDN：PDN为用户提供可靠的面向连接的虚电路服务，其可靠性与传输速率都比PSTN强得多。 

三、IP网络与PSTN网络的连接

　　通常来说，电话呼叫有四种情况，即PC2PC、PC2PHONE、PHONR2PHONE、PHONE2PC。其中PC2PC通常只需要互联网络马，不需要产生额外的电话费用。但是如果想要PC2PHONE，则需要进行电路切换，将Internet网络转换到PSTN网络，这需要借助一个叫做语音网关的设备来处理。语音网关用于连接PSTN和Internet网络，将语音的IP数字信号转换成模拟信号，新款语音网关具备PBX的所有功能，可以完全将话音通信集成到公司的数据网络中，从而建立能够连接分布在全球各地办公地点和员工的统一话音和数据网络。

　　如下图所示，在Internet网络部分，语音通信是通过SIP、RTP等协议来进行数字信号传输的，而在PSTN电话网部分则是通过模拟信来传输的。网关设备与PSTN之间通过运营商提供的模拟中继线或者数字中继线来连接。

　　

四、语音网关与IPPBX

　　网关是一种协议转换器，作用是在不同的通信系统之间完成协议转换，进行网间连接。语音网关就是其中一种，又称为中继网关，支持多种信令协议，可以实现传统信令SS7、PRI等与SIP协议之间转换，支持多种语音编解码，提供完善的编解码能力，为用户提供高质量语音。

　　语音网关通常与IPPBX(IP电话交换机)容易混淆，虽然它们都可以接入外线、注册P活机，但普通语音网关只能通过外线呼入呼出，无法内部互通、无法转移通话，功能没有IPPBX全面，通常用来为IPPBX扩展端口。

　　IPPBX是一个完善的电话交换系统，可以为用户提供PSTN线路接入、SIP协议设备接入、无线sim卡接入、IMS服务接入等，能实现通话录音、内部互通、通话转移、呼叫截答、三方通话、自动化话务员、电话会议等功能，为我们提供一个全方位的跨网络通信解决方案。IPPBX的部署不需要像传统电话交换机那样部署电话线路，所有部署全部通过Internet网络来完成。

　　无论是语音网关还是IPPBX设备，都有自己的配置后台，只要网线设备接入到设备的Lan口，就可以通过同一网段的浏览器登录设备后台，地址在使用说明书中都会说明。比如网关一般会提供模拟设置、SIP设置、路由设置、网络设置等配置选项。

五、软交换和硬交换

　　要搭建一个呼叫中心系统，目前的主流方式都是云呼叫，这相比传统的呼叫中心系统，二者区别如下：

• 传统的呼叫中心系统：多使用语音卡和多媒体交换机等设备，直接通过硬交换方式完成数据包的传输。硬交换是指通过硬件芯片内置驱动程序交换数据包。
• 云呼叫中心系统：网关设备+软交换系统。软交换是指通过软件程序来交换数据包，不依靠硬件。

　　硬交换和软交换的区别：

• 硬交换在稳定性、安全性、通话音质和后期维护方面比于软交换有明显优势。
• 软交换部署比硬交换简单，成本较少。
• 硬交换前期投入成本较高，软交换软件维护成本较高。

　　狭义的软交换指软交换设备，软交换设备是一个市场术语，也叫呼叫服务器、呼叫代理、媒体网关控制器等。广义的软交换是指一种体系结构，包括了4个功能层面，即媒体/接入层、传输层、控制层和业务/应用层，它主要由软交换设备、信令网关、媒体网关、应用服务器和综合接入设备等组成。

六、PBX交换机与中继线

　　用户或者企业想要通过话机往外拨打电话或者接听电话，就需要走运营商提供的中继线来连接PSTN，中继线的接入方式决定如何拨号，实际上一条中继线就是一条电话线，通常每条电话线对应一个外呼分机号码，每个号码对应一个话机，这个需要运营商来配置。

　　假如企业向营运商(运营商PSTN交换机)申请了10条电话线，则企业可以获得10个分机号(4440001、4440002.....)和一个总机号(4444000)，这个总机号是运营商根据这10条线来逻辑划分的一个组。如果有人拨打总机号，则PSTN交换机会从10条线路中选择一条空闲的呼入，对应的分机会振铃，如果线路都被占用，则向用户反馈用户忙。

　　PSTN交换在选择线路时，提供了2种模式：

• 顺序选择：每次都按线路顺序依次查询，直到查到空闲线路并使用。
• 循环选择：每次都选择上一次呼叫的线路的下一条线路，该方式的效果是每条线路的接线数是平均的。

　　设想一个问题，如果我们只有这10条中继线，但是因为业务扩展，需要更多的分机号，又不允许新增中继线的情况下怎么处理？答案是可以使用PBX交换机，将中继线都接到交换机PBX外线接口上，而每个内线接口绑定一台话机，可以获得分机号(601、602...)。

　　如上图所示，这种方式无论走哪条线路都会交由PBX处理，PBX收到电话后会播放 “你好，欢迎致电xx公司，请拨打分机号，查号请拨0...”来引导客户拨打对应分机。使用PBX带来了如下好处：

• 内部拨打分机号不走外线，不收费。
• 分机号数量大于实际中继线数量，节省成本(二者的比值称为集线比，这通常由话务量来决定，话务量越多则应该降低集线比)。
• 支持呼叫转移：盲转、协商转移。
• 支持同组代答，将一批分机号通过逻辑分组，某一分机振铃时，其他分机号可通过拨打特殊号将号码转移给自己。

　　如果来电占用了所有线路，导致无法往外拨打电话，可以联系运营商对中继线进行单出、单入、双向设置，来保证线路不会被所有来电占用，但这会降低总体线路的使用率。

　　实际使用中还可能经常出现无人接听、需要多次拨打才能通，又或者外呼时没反应、再试一次又通了的情况，这可能是连接PBX的某条外线断了，导致接听或者外呼刚好走了这条线。

　　运营商提供了电话号码的外显配置，可以配置无论哪个分机号外呼都总显示总机号，或者配置显示外呼分机号，需要注意的是只能在运营商的PSTN交换机上配置。

　　常规来说模拟中继线每一条只能同时接打一路电话，随着话务量的增加，要满足需求的中继线也越来越多，维护就比较复杂，可考虑将模拟中继线更换成数字中继线(支持多路通话)，当然成本又增加啦。如果公司话务量大量增加，需要更复杂的语音菜单和电话分配策略来满足需求，又去购买线路和设备成本就更大了，可以考虑另外一解决方案——大名鼎鼎的FreeSWITCH，它代替了PBX的功能，由纯软件实现，基于IP进行通信，因此它又可以叫做IP-PBX，这与前面起到的IPPBX设备的作用是一样的，只不过他是传纯软件级别的，在与PSTN电话网连接时还得借助VoIP语音网关来实现。

七、信令及其协议

　　用户设备与PBX之间、PBX与PBX之间需要进行通信，这些通信包含的消息称为信令。按分类方式不同大致可以分为如下几类：

• 按功能划分：线路信令、路由信令、管理信令。
• 按工作区域划分：用户线信令、局间信令。
• 按信道划分：随路信令、公共信道信令。

　　VoIP通信常用的信令有7号信令(SS7)、H.323信令、SIP信令。

　　1、7号信令：用于局间通信，我国电话网络中有专门的7号信令网，呼叫流程如下。

　　2、H.323和SIP信令：适用于用户线信令和局间信令，设计之初是作为多媒体通信的应用层控制。SIP协议借鉴了Internet协议标准，H.323则匹配的是电信领域的协议标准。SIP协议的具体原理和使用请参照SIP协议在VOIP中的应用。

八、媒体及其传输协议

　　信令的作用主要是传输控制信号，VOIP中除了传输控制信息外还需要传输音视频数据，这些数据称为媒体。在SIP协议的通信中，除了文字外，媒体数据都是在RTP协议或者SRTP协议中传输的，媒体数据也称为RTP流。

　　RTP协议又名实时传输协议(Real-time Transport Protocol)，议详细说明了在互联网上传递音频和视频的标准数据包格式。它一开始被设计为一个多播协议，但后来被用在很多单播应用中。RTP协议常用于流媒体系统（配合RTSP协议），视频会议系统（配合H.323或SIP），使它成为IP电话产业的技术基础。RTP协议和RTP控制协议RTCP一起使用，而且它是创建在UDP协议上的。

　　以下是抓包得到的RTP协议格式。

九、FreeSWITCH软交换概述

　　FreeSWITCH是一个跨平台的开源电话软交换平台，具有很强的伸缩性，旨在为音频、视频、文字或任何其他形式的媒体，提供路由和互连通信协议。

　　FreeSWITCH从一个简单的软电话客户端到运营商级的软交换设备几乎无所不能。能原生地运行于Windows、Max OS X、Linux、BSD 及 solaris 等诸多32/64位平台。可以用作一个简单的交换引擎、一个PBX、一个媒体网关或媒体支持IVR的服务器等。

　　FreeSWITCH支持多种通讯技术标准，包括 SIP、H.323、IAX2 以及 GoogleTalk，可以方便的与其他开源的PBX系统进行对接，例如 sipX、OpenPBX、Bayonne、YATE 或 Asterisk。

　　FreeSWITCH技术牵涉到的知识比较复杂，此处推荐学习大神杜金房的<<FreeSWITCH权威指南>>，里面包含了完善的音视频通话的相关知识。