VoIP网络中的传真信号干扰分析与解决方案

刘声权，侯小军

（迈普通信技术股份有限公司 成都 610041）

VoIP网络中的传真信号干扰分析与解决方案

刘声权，侯小军

（迈普通信技术股份有限公司 成都 610041）

在基于IP的网络中，IP传真业务的使用越来越普遍，但是复杂的客户环境也正影响着IP语音以及传真业务的正常开展。根据实际运营中遇到的IP传真干扰问题，在深入分析问题原因的基础上，提出了相应的解决方案，并且取得了良好的效果。

VoIP；传真；IMS

1 前言

当前运营商通过部署IMS或者软交换系统实现固话业务，在基于IP的网络中，IP传真的使用越来越普遍。然而由于客户环境的复杂性以及当前日益流行的彩铃业务，IP语音以及传真不可避免地受到干扰，严重时导致通话中断，解决这个问题无疑具有重要意义。

目前，由于VoIP正处于起步阶段，同时IP电话彩铃也不是很普及，因此还没有任何厂家对这个问题提出系统性的解决方案，出现问题时通常要求用户将传真机和电话机保持一定距离，或者直接将传真配置为透传模式。但是传真透传模式抗干扰性很差，受网络影响较大，很容易造成传真失败，而且占用网络带宽也大幅增加。

2 IP传真工作原理

传真是近20多年发展最快的非语音电信业务，其将文字、图表等记录在纸面上的静止图像，通过扫描和光电变换变成电信号，经各类信道传送到目的地，ITU规定的传真业务可分为如下种类。

（1）模拟传真

·G1传真（一类机），低速模拟传真。·G2传真（二类机），中速模拟传真。

这类传真机已经基本停止生产与使用。

（2）数字传真

·G3传真 （三类机）。高速数字传真，主要使用在PSTN和PLMN（公共陆地移动网络），调制信号在调制处理前采取措施减少报文信号中的信号冗余度,并能在1min内经电话电路传输一页ISOA4幅面的典型文字内容。国际标准为ITU-TT.4与T.30。G3传真是目前最主流的技术与终端形态

·G4传真 （四类机）。高速数字传真，主要使用在ISDN（综合业务数据网），采用数字基带传输，对发送前的报文信号采取措施减少其信息冗余度。经过调制处理,也可用在PSTN。国际标准为ITU-TT.6。G4传真机成本高、机种少。

图1 T.38建议体系结构

（3）IP 传真

·实时传真。实时传真采用ITU的T.38标准，与存储转发式IP传真不同，是一个端到端的传真会话，并且收发两个传真机是同时完成工作的。

·存储转发传真。存储转发传真采用ITU的T.37标准，这个标准定义了通过电子邮件发送存储转发传真的有关规定。

目前IP传真使用的典型协议是T.38，T.38协议是通过IP网进行实时G3传真的通信规程，对在IP网上进行实时G3传真所采用的通信方式、报文格式、纠错方式以及部分通信流程均作了描述和规定。T.38传真的呼叫控制可以采用SIP、H.323等协议，T.38建议参考的体系结构如图1所示。

从体系结构可以看出，两个G3传真终端之间遵循T.30传真通信规程。一个典型的T.30传真过程如图2所示。

当加入T.38 Gateway（网关）以后，网关在不同阶段根据收到的T.30消息通过协议(如SIP)在收发双方之间进行协商，以便能建立一条适合传送T.38传真信号的通路。T.38传真过程如图3所示。

图2 T.30传真过程

3 IP传真存在的问题

VoIP网关处理语音或者传真信号的功能如图4所示。

语音或者传真信号经过Codec（编解码）的A/D转换后变成数字信号，进入DSP进行编码处理，编码后的数据再通过IP网络传送到对端网关，然后在对端网关进行解码以及D/A转换。

理想状态下，传真和语音业务相互之间不会产生影响。但是实际应用中，由于客户使用环境的影响，传真会干扰语音业务，如当某个用户正在通话时，同办公室刚好有人要传真，或者当前流行的彩铃音甚至是环境噪声中正好包含了传真信号中的V21前导信号(信号频率为2100 Hz)。V21前导信号通常用于识别传真接收方属性，ITU-T标准规定该前导信号持续时间不得低于2.6 s并且不大于4 s。如果这个信号被正在通话的用户话筒拾取到，会经过Codec进入DSP进行编码，而DSP一旦检测到V21信号，就会通知协议层进行传真协商，协商成功后进入传真过程，这样原来的语音通话就会被中断。

基于以上分析，问题的产生主要是由于缺乏一种有效的传真信号确认机制，从而导致一些干扰信号影响正常的语音通话。因此如果能找到一种有效的方法，既能屏蔽干扰信号，又不至于造成传真过程延迟过大，对解决这个问题以至于提高VoIP网关的产品质量是非常具有实用价值的。

4 解决方案

针对上述传真问题的属性以及考虑到客户实际使用效果，解决方案应具有两个特点：能有效屏蔽干扰信号、对正常传真过程的影响最低。

图3 T.38传真过程

图4 VoIP网关基本功能

本文针对上述问题从统计学原理角度提出一个解决方案。在某个端口检测到传真CED/V21信号后，先查找一下此端口是否有成功传真的先例（通常传真机都是固定接在某些端口下面）。

（1）如果发现没有传真成功的先例(也许是传真机初次接入)，那么检测到的信号先不作处理，软件进行计数，直到连续检测到3次CED/V21信号，才进行下一步处理（如果是干扰信号的话，这样可以过滤很多干扰），从而启动一个真正的传真过程，传真成功后将CED/V21信号的电平作为一个有效电平保存下来。

（2）如果发现该端口有传真成功的先例，那么将CED/V21信号电平和原来保存的有效电平进行比较，如果两个电平误差在3 dB以内 （可以有效过滤通过环境因素导入的干扰信号），同时先后检测到CED以及V21信号（可以过滤彩铃中的干扰信号）时，才直接将该V21信号当成有效信号进行处理，启动传真过程。如果误差超过这个门限，则启动步骤（1）中的流程。传真成功后，将CED/V21信号的电平和原来保存的有效电平进行加权平均。

软件上需要对CED和V21信号分别进行处理。处理流程如图5、图6所示。

具体实现方法描述如下。

图5 CED信号处理

图6 V21信号处理

如图5所示，某个端口N检测到CED信号（传真接收方先发起传真请求）后，系统首先查找该端口是否有成功传真的记录。一旦发现有成功传真的记录，将当前检测到的CED信号的电平值CLn1和系统记录中该端口的有效电平CLn0进行比较，如果CLn1比CLn0小3 dBm及以上(该值可以根据实际情况进行配置，缺省设置为3 dBm)，那么不记录CED信号，作无效处理，否则记录cedFlag为True。

如图6所示，端口N通话开始时，先将V21检测计数器v21Cnt清零。当端口检测到V21信号后，系统再次检查该端口是否有成功传真的记录。按以下步骤进行处理。

步骤1：如果发现有记录，则比较当前V21信号电平VLn1和记录的有效电平VLn0。

步骤1.1：如果VLn1和VLn0差值在3 dBm及以上（该值可以根据实际情况进行配置，缺省设置为3 dBm）。如果是本次呼叫首次检测到V21,记录检测时间戳，同时将v21Cnt加1；否则用当前V21时间戳和上一次检测到V21信号时的时间戳进行比较，如果时间间隔超过8s（正常传真V21信号的时间间隔不超过4 s），那么设置v21Cnt=1；如果v21Cnt=3，则表示该端口收到一个有效的传真信号V21，因此设置 v21Flag为 True，并记录 V21信号电平VLn1，启动一个有效的传真过程。

（1）如果传真成功，将VLn1和VL0进行加权平均，用加权平均值更新VLn0，CLn1和CLn0进行加权平均，更新CLn0。

（2）如果传真失败，那么直接丢弃VLn1以及CLn1电平值。

步骤1.2：如果VLn1和VLn0差值在3 dBm以内，那么检查该端口cedFlag是否为True，如果为True，则直接启动一个传真过程，转入步骤（1）或者（2）；如果为 False，则转入步骤1.1。

步骤2：如果发现该端口没有成功传真的记录，那么转入步骤1.1。

通过上述处理，网关传真功能的健壮性得到加强，在实际应用中也会取得更好的客户体验效果。该方案在IP网关实施后，经实际测试，达到如下效果。

（1）由于彩铃信号中的CED和V21信号没有同时出现，因此此方案有效屏蔽了彩铃信号的干扰。

（2）邻近传真机的传真干扰信号进入普通电话机话筒时，普通电话机所接端口没有任何成功传真记录，因此v21Cnt计数有效屏蔽了这类干扰。实际测试这类干扰v21Cnt计数通常只能达到1。

5 结束语

本文对IP网络中的传真问题进行了分析，并提出了解决方案。利用传真的V21信号的重传机制过滤彩铃中不规律的干扰信号，利用CED、V21信号电平的统计特性过滤环境因素造成的干扰。通过分析，只有第一次传真时需要3次确认传真信号，造成传真接续稍微有点慢，对后续传真没有影响，方案切实可行。随着VoIP的普及，这个问题真正引起大家的重视后，应该会出现其他更好的解决方案。

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)