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一种提供低成本通信业务的方法
    本发明涉及提供通信业务的方法，特别涉及一种利用语音压缩/解压缩和PCM帧数字复用/反复用技术在通信网内提供低成本通信业务的方法。

    电路交换是传统电信网使用的交换方式，长久以来电话的双向会话通信不论是模拟的还是经过PCM转换的数字电话，都一直利用电路交换。电信网包含若干节点，主叫用户经所连接节点的数字程控交换机，也可能再经过其他节点的数字程控交换机，由一电路(实际上是信道)连接至被叫用户。在通话期间就占用该电路，直至通话完毕才拆除。在上述电信网中，节点上的数字程控交换机通过数字中继线传输数字中继信号，数字中继信号一般由PCM帧组成，每个PCM帧均匀地分为若干个时隙，每个时隙传送一路语音信号，因此一个PCM帧可传输若干路话路。

    电路交换方式的优点是通话是双工的，而且实时、没有时延，但是它也导致国内和国际长途电话的话费居高不下。

    随着因特网技术的发展，IP电话正在成为吸引用户和电信运营商的实用化产品。一个完整的IP电话系统主要包括四个部分：终端设备、网关和多点控制单元(MCU)和网闸(gatekeeper)。其基本原理是通过话音压缩算法，对话音数据进行压缩编码处理，然后把这些话音数据按TCP/IP标准打包，通过IP网络，把数据包送至接收地，再把这些话音数据包串起来，经解码解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由因特网传送话音的目的。

    IP电话实质上是一种分组语音通信，它节省了带宽，因此资费低廉。据报道，当IP电话进行长途通话时，不必支付约占长途话费40％的本地接入费用。但是IP电话也存在如下的缺点：(1)通话质量差，由于IP网是为非实时数据业务设计的，延迟较大，不支持检错和纠错，存在丢包问题，使得话音质量无法像电信网那样有保障。目前只能通过一些简单的控制方法(如限制接入数量等)来维护，这导致目前IP电话低质低价应用，是制约其进一步发展的瓶颈之一。(2)IP电话网的设备投入费用较高，呼叫接续过程相当复杂，由此造成网络维护运营成本较高。(3)从技术角度看，IP电话的效率非常低，话音分组开销高达6O％～80％，只是与目前电路交换相比可取得较高的带宽节省而已。

    数字电路倍增设备(Digital circuit multiplication equipment)是另一种提供低成本电话业务地手段。这种设备主要用于国际长途电话交换机之间或者卫星地面站之间，它利用语音压缩、语音插空等技术，倍增长途传输中继线E1的容量，从而达到x最大限度利用中继线以降低通信成本的目的。

    但是数字电路倍增设备也存在一些缺点。例如由于数字电路倍增设备的接口与功能都比较复杂，所以势必会大大增加在相应设备上的投资。又如，按照ITUG.763国际标准，数字电路倍增设备的倍增率一般小于5，因此没有达到最大的倍增效果。

    因此本发明的目的是提供一种提供低成本电话业务的方法，它能够在保证一定通话质量的前提下，提高传输带宽的利用率以降低通信成本，与此同时又只需为此增加少量的维护运营费用和设备改造费用。

    按照本发明，提供了一种在通信网内提供低成本通信业务的方法，所述通信网内包含若干节点，通信各方以电路交换方式，通过节点的交换功能来建立通信线路，两个节点之间通过数字中继线传输数字中继信号，所述数字中继信号由PCM帧组成，每个PCM帧均匀分为若干个时隙，每个时隙传送一路语音信号，所述方法包括以下步骤：语音压缩步骤，将其中一个节点向另一节点传输的每个PCM帧内每一路语音信号都压缩n倍，这里n为2的幂次方并且小于等于8；数字复用步骤，将PCM帧的每个时隙进一步均匀分为n个承载信道，将经过语音压缩步骤压缩后的每路语音信号按照一定的对应关系置入PCM帧的时隙的每个承载信道内，所述对应关系保证压缩后的每路语音信号对应且只对应PCM帧的时隙的一个承载信道；数字反复用步骤，按照数字复用步骤中所述的对应关系，将传输至另一个节点处的PCM帧的时隙的每个承载信道内压缩的每路语音信号还原至PCM帧的时隙内；以及语音解压缩步骤，将还原至PCM帧的时隙内压缩的语音信号解压缩为原来的语音信号。

    按照本发明的方法，与普通的电话业务相比，由于采用了语音压缩/解压缩和PCM帧数字复用/反复用技术，在数字中继线上一个PCM帧可传输数倍于原来的话路，所以降低了通话成本。而与IP电话相比，本发明的方法仍然基于电路交换方式，因此通话质量明显高于IP电话。另外，本发明的方法只涉及数字中继信号在节点之间的传输，对现有电信网几乎不作改造就可应用本发明，因此大大节省了设备的初次投资费用和运营费用。

    通过以下结合附图对本发明的描述可以进一步理解本发明的各种优点、特征和目标，其中：

    图1示出了按照本发明对数字中继信号进行语音压缩/解压缩以及数字复用/反复用处理的原理；

    图2示出了按照本发明对PCM帧作复用处理的一个实例；

    图3为本发明方法用于国内长途交换局之间的实施例；以及

    图4为本发明方法用于国际出口局与国际长途交换中心局之间的实施例。

    以下借助图1和图2具体描述按照本发明对数字中继信号进行语音压缩/解压缩以及数字复用/反复用处理的原理。

    如图1所示，数字中继信号IDT₁～IDT_k来自作为发端局的节点，每个IDT_i(i=1,2,…k)信号由PCM帧构成。PCM帧结构遵循邮电部电话交换设备总技术规范附录8中对于2048kit/s接口的定义，即如图2所示，每个PCM帧的周期为125微秒，它被均匀地分为32个等份TS₀～TS₃₁，每一等份称为一个时隙，其中时隙TS₀用于帧同步，其余时隙TS₁～TS₃₁的每一个用来传送一路话音信号的8位二进制编码。每个话路语音信号的抽样频率为8000Hz，每个样值为8位码，因此每个话路的码速率为64kbps；一帧共有32个时隙，所以总码速率为2048kbps，换句话说，每个IDT_i信号的带宽为2048kps。对于来自发端局的IDT信号，可利用语音压缩模块将每路语音信号压缩n倍，n为2、4或8。压缩后的数字中继信号用IDT_i表示，其每路语音信号的码速率变为64kbps/n，每个IDT_i信号的总码速率为2048kbps/n，即每个IDT_i信号的带宽压缩为2048kps/n，这样就节省出了(n-1)×2048 kps/n的带宽。

    利用PCM帧的数字复用处理，可以用节省下来的带宽传输其他经过压缩的数字中继信号IDT。以下借助图2所示实例具体描述该方法。如图2所示，时隙TS₁～TS₃₁中的每一个都被进一步均匀细分为n个承载信道，n为前述语音压缩的倍数。由于每个时隙为8个比特，所以每个承载信道的比特数为8/n。值得指出的是，由于数字中继信号IDT_i的每一路话音的码速率已经降至64kbps/n，所以每个承载信道正好可以传送一路这样压缩的语音话路。在这里，时隙TS₁细分后的n个承载信道分别用BC₁,BC₂,…BC_n表示，依此类推，时隙TS₂细分后的n个承载信道分别用BC_n+1,BC_n+2,…BC_2n表示，而时隙TS₃₁细分后的n个承载信道分别用BC_30n+1,BC_30n+2,…BC_31n表示。因此可以将数字中继信号IDT₁内31个语音话路分别置入承载信道BC₁、BC_n+1、…、BC_30n+1内，依此类推，可以将数字中继信号IDT₂内31个语音话路分别置入承载信道BC₂、BC_n+2、…、BC_30n+2内，而将数字中继信号IDT_n内31个语音话路分别置入承载信道BC_n、BC_2n、…、BC_31n内。这样，通过语音压缩和PCM帧的数字复用，n个数字中继信号IDT被压缩到31个时隙内传输。

    值得指出的是，上述压缩后每路语音信号与PCM帧内时隙每个承载信道的对应关系不是唯一的，只要对应关系能够保证压缩后的每路语音信号对应且只对应PCM帧的时隙的一个承载信道即可。例如可以将数字中继信号IDT₁内31个语音话路分别置入承载信道BC₂、BC_n+2、…、BC_30n+2内，依此类推，可以将数字中继信号IDT₂内31个语音话路分别置入承载信道BC₁、BC_n+1、…、BC_30n+1内，而将数字中继信号IDT_n内31个语音话路分别置入承载信道BC_n、BC_2n、…、BC_31n内，这样放置同样可以实现PCM帧的数字复用。

    如图1所示，当上述数字中继信号IDT₁＇～IDT_k＇到达作为收端局的节点时，首先需要对其进行PCM帧的数字反复用处理，这实际上是数字复用的逆过程。即，将承载信道BC₁、BC_n+1、…、BC_30n+1内31个语音话路分别置入数字中继信号IDT₁的31个时隙内，依此类推，可以将承载信道BC₂、BC_n+2、…、BC_30n+2内31个语音话路分别置入数字中继信号IDT₂的31个时隙内，而将承载信道BC_n、BC_2n、…、BC_31n内31个语音话路分别置入数字中继信号IDT₃₁的31个时隙内。经过数字反复用处理的数字中继信号用ODT₁＇～ODT_k＇表示，每个ODT_i＇信号的总码速率为2048kbps/n，即每个ODT_i＇信号的带宽为2048kbps/n。

    随后，如图1所示，可利用语音解压缩模块将压缩的每路语音信号解压缩n倍。解压缩后的数字中继信号用ODT₁～ODT_k表示，其每路语音信号的码速率又变为64 kbps，每个ODT_i信号的总码速率为2048 kbps。

    这样，通过PCM帧的数字反复用和语音解压缩，31个时隙内传输的n个数字中继信号IDT又被还原为从发端局输出时的状态。值得注意的是，上述语音压缩/解压缩和PCM帧数字复用/反复用处理只作用于沿数字中继线上传输的数字中继信号，也就是说，输入收端局数字程控交换机的数字中继线信号与发端局数字程控交换机输出的数字中继线信号并无差异，所以无需改动各端局内数字程控交换机结构即可应用上述处理过程。

    图3为本发明方法用于国内长途交换局之间的实施例。在一般情况下，国内长途交换局之间直接通过国内长途中继线路E1连接，而局间信令通过国内No.7信令网传输。但是按照本发明，如图所示，国内长途交换局A与B分别经相应的语音压缩/解压缩和数字复用/反复用设备A与B再通过国内长途中继线路E1连接。因此交换局A输出的每路语音话路首先经如上所述的n倍语音压缩和PCM帧数字复用处理，然后在国内长途中继线路E1上传输，因此一条国内长途中继线路E1上现在可以传输原来n条线路的话路，从而提高了带宽利用率。当中继信号到达语音压缩/解压缩和数字复用/反复用设备B时，经过如上所述的n倍语音解压缩和PCM帧数字反复用处理，恢复至交换局A输出时的状态，然后再输入交换局B，因此交换局B只需按已有方式处理中继信号即可。对于从交换局B向交换局A传输的中继信号，情况完全相同，此处不再赘述。

    图4为本发明方法用于国际长途出口局与国际长途交换中心局之间的实施例。在一般情况下，国际长途出口局与国际长途交换中心局之间直接通过国际长途中继线路E1连接，而局间信令通过国际共路信令网传输。但是按照本发明，如图所示，国际长途出口局与国际长途交换中心局分别经相应的语音压缩/解压缩和数字复用/反复用设备A与B再通过国际长途中继线路E1连接。因此出口局输出的每路语音话路首先经如上所述的n倍语音压缩和PCM帧数字复用处理，然后在国际长途中继线路E1上传输，因此一条国际长途中继线路E1上现在可以传输原来n条线路的话路，从而提高了带宽利用率。当中继信号到达语音压缩/解压缩和数字复用/反复用设备B时，经过如上所述的n倍语音解压缩和PCM帧数字反复用处理，恢复至出口局输出时的状态，然后再输入交换中心局，因此交换中心局只需按已有方式处理中继信号即可。对于从国际长途交换中心局向国际长途出口局传输的中继信号，情况完全相同，此处也不再赘述。

    由上可见，本发明的实质是通过语音压缩/解压缩和PCM帧数字复用/反复用处理提高通信网节点之间中继线路的带宽。因此本发明同样可应用于智能网、接入网、专用网、军用网等各种通信网，而且也可应用于基于电路交换方式的各种通信业务。

    通过阅读上面借助实施例对本发明所作的描述，本领域内的技术人员无需创造性的工作即可对本发明作出各种修改或改动，因此本发明的精神和范围由下面所附权利要求限定。