Freeswitch中文用户手册.docx

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Freeswitch中文用户手册

第一章PSTN与VoIP

说起VoIP，也许大家对网络电话更熟悉一些。

其英文原意是VoiceOverIP，即承载于IP网上的语音通信。

大家熟悉家庭用来上网的ADSL吧，也许有些人还记得前些年用过的吱吱叫的老“猫”。

技术日新月异，前面的技术都是用电话线上网，现在，VoIP技术使我们可以在网上打电话，生活就是这样。

所谓温故而知新，在了解任何东西以前，我们都最好了解一下其历史，以做到心中有数。

在了解VoIP之前，我们需要先看一下PSTN，那在PSTN之前呢？

PSTN起源

PSTN（PublicSwitchedTelephoneNetwork）的全称是公共交换电话网，就是我们现在打电话所使用的电话网络。

第一次语音传输是亚历山大·贝尔（AlexanderGranhamBell）在1876年用振铃电路实现的。

在那之前，普遍认为烽火台是最早的远程通信方式。

其实峰火台不仅具备通信的完整要素（通信双方，通信线路及中继器），而且还是无线通信。

当时的没有电话号码，相互通话的用户之间必须有物理线路连接；并且，在同一时间只有一个用户可以讲话（半双工）。

发话方通过话音的振动激励电炭精麦克风而转换成电信号，电信号传到远端后通过振动对方的扬声器发声，从而传到对方的耳朵里。

由于每对通话的个体之间都需要单独的物理线路，如果整个电话网上有10个人，而你想要与另个9个人通话，你家就需要铺设9对电话线。

同时整个电话网上就需要10x（10-1）/2=45对电话线。

当电话用户数量增加的时候，为每对通话的家庭之间铺设电话线是不可能的。

因此一种称为交换机（Switch）的设备诞生了。

它位于整个电话网的中间用于连接每个用户，用户想打电话时先拿起电话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。

这便是最早的电话交换网。

由于技术的进步，电子交换机替代了人工交换机，便出现了现代意义的PSTN。

随着通信网络的进一步扩大，便出现了许许多多的交换机。

交换机间通过中继线（Trunk）相连。

有时一个用户与另一个用户通话需要穿越多台交换机。

后来出现了移动电话（当移动电话小到可以拿在手里的时候就开始叫“手机”），专门用于对移动电话进行交换的通信网络称移动网，而原来的程控交换网则叫固定电话网，简称固网。

简单来说，移动网就是在普通固网的基础上增加了许多基站（BaseStation，可以简单理解为天线），并增加了归属位置寄存器（HLR，HomeLocationRegister）和拜访位置寄存器（VLR，VisitorLocationRegister），以用户记录用户的位置（在哪个天线的覆盖范围内）、支持异地漫游等。

移动交换中心称之为MSC（MobileSwitchCenter）。

模拟与数字信号

现实中的一切都是模拟的。

模拟量（Analog）是连续的变化的，如温度、声音等。

早期的电话网是基于模拟交换的。

模拟信号对于人类交流来讲非常理想，但它很容易引入噪声。

如果通话双方距离很远的话，由于信号的衰减，需要对信号进行放大。

问题是信号中经常混入线路的噪音，放大信号的同时也放大的噪音，导致信噪比（信号量与噪声的比例）下降，严重时会难以分辨。

数字（Digital）信号是不连续的（离散的）。

它是按一定的时间间隔（单位时间内抽样的次数称为频率）对模拟信号进行抽样得出的一些离散值。

根据抽样定理，当抽样频率是最高模拟信号频率的两倍时，就能够完全还原原来的模拟信号。

PCM

PCM（PulseCodeModulattion）的全称是脉冲编码调制。

它是一种通用的将模拟信号转换成以0和1表示的数字信号的方法。

一般来说，人的声音频率范围在300Hz~3400Hz之间，通过滤波器对超过4000Hz的频率过滤出去，便得到4000Hz内的模拟信号。

然后根据抽样定理，使用8000Hz进行抽样，便得到离散的数字信号。

通过使用压缩算法（实际为压扩法，因为有的部分压缩有的是扩张的。

目的是给小信号更多的比特位数以提高语音质量），可以将每一个抽样值压缩到8个比特。

这样就得到8x8000=64000bit（通常称为64kbit/s。

注意，通常来说，对于二进制数，1kbit=1024bit，但此处的k=1000）的信号。

通常我们就简称为64k。

PCM通常有两种压缩方式：

A律和μ律。

其中北美使用μ律，我国和欧洲使用A律。

这两种压缩方法很相似，都采用8bit的编码获得12bit到13bit的语音质量。

但在低信噪比的情况下，μ律比A律略好。

我国电话网结构

图中主体部分为一地市级电话网的结构。

通常，话机（如c）通过一对电话线连接到距离最近的交换机上，该交换机称为端局交换机（一般以区或县为单位）。

端局交换机通过局间中继线连接到汇接局。

为了保证安全，汇接局通常会成对出现，平常实行负荷分担，一台汇接局出现故障时与之配对的汇接局承担所有话务。

长途电话需要通过长途局与其它长途局相连。

但根据话务量要求，汇接局也可以直接与其它长途局开通高速直达中继。

为节省用户线，在一些人口比较集中的地方（如学校、小区），端局下会再设模块局或接入网，用户则就近接入的模块局上。

智能网一般用于实现电话卡、预付费或400/800类业务，而近几年新布署的NGN（NextGenerationNetwork，下一代网络，一般指软交换。

）则支持更灵活、更复杂的业务。

时分复用与局间中继

时分复用

通过将多个信道以时分复用的方式合并到一条电路上，可以减少局间中继线的数量。

通过将32个64k的信道利用时分复用合并到一条2M（64kx32=2.048M，通俗来说就直接叫一个2M）电路上，称为一个E1（在北美和日本，是24个64k复用，称为T1，速率是1.544M）。

在E1中，每一个信道称作一个时隙。

其中，除0时隙固定传同步时钟，其它31个时隙最多可以同时支持31路电话（如果使用隨路信令，则使用第16时隙传送，这时最多支持30路电话）。

局间中继

这些连接交换机（局）的2M电路就称为局间中继。

随着话务量的增加，交换机之间的电路越开越多，目前通常的做法是将63个2M合并到一个155M（2x63+P=155，其中P是电路复用的开销）的光路（光纤）上。

信令

用户设备（如话机）与端局交换机之间，以及交换机与交换机之间需要进行通信。

这些通信所包含的信息包括（但不限于）用户、中继线状态，主、被叫号码，中继路由的选择等。

我们把这些消息称为信令（Signaling）。

用户线信令

用户线信令是从用户话机到端局交换机之间传送的信令。

对于普通的话机，线路上传送的是模拟信号，信令只能在电话线路上传送，这种信令称为带内信令。

话机通过电压变化来传递摘、挂机信号；通过DTMF（DualToneMultiFrequency，双音多频。

话机上每个数字或字母都可以发送一个低频和一个高频信号相结合的正弦波，交换机经过解码即可知道对应的话机按键）传送要拨叫的电话号码。

另外，也可以通过移频键控（FSK,FrequencyShift-keying）技术支持来电显示（CallerID或CLIP，CallerLineIdentificationPresentation，主叫线路识别提示）。

与普通电话不同，ISDN（IntegratedServiceDigitalNetwork，综合业务数字网）在用户线上传送的是数字信号。

它的基本速率接口使用144k的2B+D信道--两个64k的B信道及一个16k的D信道。

由于其信令在话路（B信道）以外的D信道传送，这种信令称为带外信令。

实际上，2B+D的ISDN并没有发挥出它应有的作用，在国内已很少有人使用。

局间信令

局间信令主要在局间中继上传送。

一般一条信令链路通常只占用一个64k的时隙。

一条信令消息通常只有几十或上百个字节，一条64k的电路足矣容纳成千上万路电话所需要的信令。

但随着技术的进步，话务量的上涨以及更多增值业务的出现，完成一次通话需要更多的信令消息，因此出现了2M速率的信令链路，即整个E1链路上全部传送信令。

局间信令也分为带内信令和带外信令。

带内信令又称为随路信令，它是在跟话路同一个2M上传送的，通常使用第16时隙。

带外信令则是在独立的专门用于传送信令链路的2M中继上传送的，与带内信令相比，它更加灵活。

我国的电话网络中有专门的信令网并使用7号信令（SS7,SignalingSystemNo.7）。

七号信令

SS7是目前我国使用的主要的信令方式

用户A         a交换机       b交换机        用户B

  |            |            |            |

  |  摘机             

  |------------>|            |            |

  |  拨号音             

  |<------------|            |            |

  |  拨号           IAM         振铃   

  |------------>|------------>|------------>|

  |  回铃音          ACM     

  |<------------|<------------|            |

  |  通话           ANM          接听

  |<------------|<------------|<------------|

  |  ...      |            |            |

  |  ...      |            |            |

  |  挂机           REL          送催挂音  

  |------------>|------------>|------------>|

  |                 RLC

  |            |<------------|<------------|

  |            |            |            |

我们来看一次简单的固定电话的通话流程。

如图。

用户A摘机，与其相连的a交换机根据电压变化检测到A摘机后，即送拨号音，同时启动收号程序。

A开始拨号，待a交换机号码收齐后，即查找路由，发送IAM（初始地址消息）给b交换机。

b向话机B振铃，同时向a发ACM（地址全消息），a向A送回铃音。

这时如果B接听电话，则b向a发送ANM（应答计费消息），A与B开始通话，同时a对A计费。

通话完毕，任何一方挂机，则本端交换机（如a）向对端b发送REL（释放消息），b向a回RLC（确认，释放完成），并向B送催挂音（啫啫啫...）。

上面在交换机a与b之间传递的为七号信令中的TUP（TelephoneUserPart，电话用户部分）部分。

目前，由于ISUP（ISDNUserPart，ISDN用户部分）能与ISDN互联并提供比TUP更多的能力和服务，已基本取代TUP而成为我国七号信令网上主要的信令方式。

电路交换与分组交换

VoIP

维基百科上是这样说的:

IP电话（简称VoIP，源自英语VoiceoverInternetProtocol；又名宽带电话或网络电话）是一种透过互联网或其他使用IP技术的网络，来实现新型的电话通讯。

过去IP电话主要应用在大型公司的内联网内，技术人员可以复用同一个网络提供数据及语音服务，除了简化管理，更可提高生产力。

随着互联网日渐普及，以及跨境通讯数量大幅飙升，IP电话亦被应用在长途电话业务上。

由于世界各主要大城市的通信公司竞争日剧，以及各国电信相关法令松绑，IP电话也开始应用于固网通信，其低通话成本、低建设成本、易扩充性及日渐优良化的通话质量等主要特点，被目前国际电信企业看成是传统电信业务的有力竞争者。

详细内容参见维基百科上的IP电话。

目前，VoIP呼叫控制协议主要有SIP、H323，以及MGCP与H.248/MEGACO等。

H323是由ITU-T（国际电信联盟）定义的多媒体信息如何在分组交换网络上承载的建议书。

它是一个相当复杂的协议，使用起来很不灵活。

而SIP则是IETF（互联网工程任务组）开发的（RFC3261），它是一种类似HTTP的基于文本的协议，很容易实现和扩展，被普遍认为是VoIP信令的未来。

第二章FreeSWITCH初步

什么是FreeSWITCH？

FreeSWITCH是一个开源的电话交换平台，它具有很强的可伸缩性--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、MaxOSX、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。

它支持SIP、H323、Skype、GoogleTalk等协议，并能很容易地与各种开源的PBX系统如sipXecs、CallWeaver、Bayonne、YATE及Asterisk等通信。

FreeSWITCH遵循RFC并支持很多高级的SIP特性，如presence、BLF、SLA以及TCP、TLS和sRTP等。

它也可以用作一个SBC进行透明的SIP代理（proxy）以支持其它媒体如T.38等。

FreeSWITCH支持宽带及窄带语音编码，电话会议桥可同时支持8、12、16、24、32及48kHZ的语音.而在传统的电话网络中，要做到三方通话或多方通话需要通过专门的芯片来处理，其它像预付费，彩铃等业务在PSTN网络中都需要依靠智能网（IN）才能实现，而且配置起来相当不灵活。

快速体验

FreeSWITCH的功能确实非常丰富和强大，在进一步学习之前我们先来做一个完整的体验。

FreeSWITCH默认的配置是一个SOHOPBX（家用电话小交换机），那么我们本章的目标就是从0安装，实现分机互拨电话，测试各种功能，并通过添加一个SIP-PSTN网关拨打PSTN电话。

这样，即使你没有任何使用经验，你也应该能顺利走完本章，从而建立一个直接的认识。

在体验过程中，你会遇到一点稍微复杂的配置，如果不能完全理解，也不用担心，我们在后面会详细的介绍。

当然，如果你是一个很有经验的FreeSWITCH用户，那么大可跳过本章。

安装FreeSWITCH基本系统

在本文写作时，最新的版本1.0.5pre10，但说不定当你读到时1.0.5正式版已经发布了。

FreeSWITCH支持32位及64位的Linux、MacOSX、BSD、Solaris、Windows等众多平台。

某些平台上有编译好的安装包，但本人强烈建议从源代码进行安装，因为FreeSWITCH更新非常快，而已编译好的版本通常都比较旧。

你可以下载源码包，也可以直接从SVN仓库中取得最新的代码。

与其它项目不同的是，其SVN主干（trunk）代码通常比稳定的发布版更稳定。

而且，当你需要技术支持时，开发人员也通常建议你先升级到SVN中最新的代码，再看是不是仍有问题。

Windows用户可以直接下载安装文件http:

//files.freeswitch.org/windows_installer/freeswitch-1.0.4.exe（再提醒一下，版本比较旧代，如果从源代码安装的话，需要VisualStudio2008）。

安装完成执行c:

\freeswitch\freeswitch.exe便可启动，其配置文件都在c:

\freeswitch\conf\。

以下假定你使用Linux平台，并假定你有Linux的基本知识。

如何从头安装Linux超出了本书的范围，而且，你也可以很容易的从网上找到这些资料。

一般来说，任何发行套件都是可以的，但是，有些发行套件的内核、文件系统、编译环境，LibC版本会有一些问题。

所以，如果你在遇到问题后想获得社区支持，最好选择一种大家都熟悉的发行套件。

FreeSWITCH开发者使用的平台是CentOS5.2/5.3（CentOS5.4上会有一些问题，并不总是版本越高越好），社区中也有许多人在使用Ubuntu和Debian，如果你想用于生产环境，建议使用LTS（LongTermSupport）的版本，即Ubuntu8.04/10.04或DebianStable。

在安装之前，我们需要先准备一些环境（FreeSWITCH可以以普通用户权限运行，但为了简单起见，以下所有操作均用root执行）：

CentOS:

yuminstall-ysubversionautoconfautomakelibtoolgcc-c++ncurses-develmake

Ubuntu:

apt-get-yinstallbuild-essentialsubversionautomakeautoconfwgetlibtoollibncurses5-dev

以下三种安装方式任选其一，默认安装位置在/usr/local/freeswitch。

安装过程中会下载源代码目录，请保留，以便以后升级及安装配置其它组件。

解压缩源码包安装:

wgethttp:

//latest.freeswitch.org/freeswitch-1.0.5-latest.tar.gz

tarxvzffreeswitch-1.0.5-latest.tar.gz

cdfreeswitch-1.0.5

./configure

makeinstall

这是在在Linux上从源代码安装软件的标准过程。

首先第1行下载最新的源代码，第2行解压缩，第4行配置编译环境，第5行编译安装。

从SVN仓库安装：

FreeSWITCH使用Subversion管理源代码，从代码库安装能让你永远使用最新的版本。

svncohttp:

//svn.freeswitch.org/svn/freeswitch/trunkfreeswitch

cdfreeswitch

./bootstrap.sh

./configure

makeinstall

与上一种方法不同的是，直接从代码库安装需要执行一个bootstrap.sh以初始化一些环境。

最快安装（推荐）

wgethttp:

//www.freeswitch.org/eg/Makefile&&makeinstall

以上命令会下载一个Makefile，然后使用make执行安装过程。

安装过程中它会从SVN仓库中获取代码，实际上执行的操作跟上一种安装方式相同。

安装声音文件

在以下例子中我们需要一些声音文件，而安装这些声音文件也异常简单。

你只需在源代码目录中执行：

makesounds-install

makemoh-install

以下高质量的声音文件可选择安装。

FreeSWITCH支持8、16、32及48kHz的语音，很少有其它电话系统支持如此多的抽样频率（普通电话是8K，更高频率意味着更好的通话质量）。

makecd-sounds-install

makecd-moh-install

安装完成后，会显示一个有用的帮助，

+----------FreeSWITCHinstallComplete----------+

+FreeSWITCHhasbeensuccessfullyinstalled.    +

+                                                +

+      Installsounds:

                          +

+      （uhd-soundsincludeshd-sounds,sounds）  +

+      （hd-soundsincludessounds）              +

+      ------------------------------------     +

+               makecd-sounds-install          +

+               makecd-moh-install             +

+                                                +

+               makeuhd-sounds-install         +

+               makeuhd-moh-install            +

+                                                +

+               makehd-sounds-install          +

+               makehd-moh-install             +

+                                                +

+               makesounds-install             +

+               makemoh-install                +

+                                                +

+      Installnonenglishsounds:

              +

+      replaceXXwithlanguage                 +

+      （ru:

Russian）                           +

+      ------------------------------------     +

+               makecd-sounds-XX-install       +

+               makeuhd-sounds-XX-install      +

+               makehd-sounds-XX-install       +

+               makesounds-XX-install          +

+                                                +

+      Upgradetolatest:

                       +

+      ----------------------------------       +

+               makecurrent                    +

+                                                +

+      Rebuildall:

                             +

+      --------