語音線路中的信號傳輸機制
來源：
捷訊通信
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發表時間：2025-09-20 17:31:05
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語音線路的核心是實現 “聲音信號” 在終端與通信網絡間傳遞，傳輸機制因線路類型（傳統模擬線路、現代 IP 線路）差異顯著。以下拆解兩類線路的信號傳輸流程與關鍵技術。
一、傳統 PSTN 模擬語音線路的信號傳輸機制
傳統公共交換電話網（PSTN）以 “模擬信號” 為載體，用于固定電話、早期客服呼叫中心，流程分四步：
1. 聲音信號→模擬電信號（終端采集）
用戶說話時，話筒將聲波（機械振動）轉化為連續模擬電信號（聲音頻率、音量分別對應電信號的振蕩頻率與振幅，人類語音對應 300-3400Hz）。終端內置濾波電路濾除雜音，保證信號純凈。
2. 模擬電信號的線路傳輸
- 用戶線：采用雙絞線傳輸，距離≤5 公里（模擬信號衰減快，超距會模糊），需每隔 1-2 公里加 “信號放大器”，抵消線路電阻與電磁干擾導致的衰減、噪聲。
- 中繼線：電信機房間用 E1 等數字線路，先通過 “PCM 編碼” 將模擬信號轉數字，避免長距衰減后再傳輸。
3. 交換網的信號轉發（電路交換）
PSTN 采用 “電路交換”，通話前分配專屬物理電路：用戶撥號時，本地交換機接收脈沖信號，通過路由表接通中繼線，形成 “主叫→本地交換機→中繼線→目標交換機→被叫” 的固定路徑。通話中模擬信號直接傳輸，延遲 < 100ms，但線路利用率低（沉默時仍占用）。
4. 模擬電信號→聲音信號（終端還原）
被叫聽筒通過電磁揚聲器，將模擬電信號的振蕩轉為機械振動，還原為聲音。
二、現代 IP 語音線路的信號傳輸機制（與 SIP 協同）
IP 語音線路（VoIP、客服 SIP 中繼）以 “數字信號 + IP 網絡” 為核心，結合 SIP（會話控制）與 RTP（媒體傳輸），流程分五步：
1. 聲音信號→數字信號（模數轉換）
IP 電話 / 軟電話通過麥克風采集聲音，先轉模擬電信號，再經 “PCM 編碼” 轉數字：按 8000 次 / 秒采樣（符合奈奎斯特定理，確保無失真），將采樣振幅對應 256 個等級（8 位量化），編碼為二進制，生成 64kbps 原始數字流（8000 次 / 秒 ×8 位 / 次）。
2. 數字信號的編碼壓縮（帶寬優化）
原始 64kbps 帶寬占用高，需通過算法壓縮：常用 G.711（無壓縮，64kbps，音質優，適合客服）、G.729（壓縮至 8kbps，音質略降，適合帶寬有限場景）。壓縮原理是去除冗余信息（如沉默段、重復頻率），G.729 可提升 8 倍帶寬利用率。
3. 數字信號→IP 數據包（封裝）
壓縮后信號需封裝為 IP 數據包，依賴 “RTP+UDP+IP” 三層協議：
- RTP 層：將信號分片為 20-30ms 語音幀，加頭部（時間戳、序列號、負載類型），確保播放順序與識別編碼；
- UDP 層：加頭部（源 / 目的端口），利用 UDP 低延遲特性（無握手，適合實時語音，TCP 重傳會延遲）；
- IP 層：加頭部（源 / 目的 IP），確定傳輸路徑（如坐席軟電話→SIP 服務器→客戶 IP 電話）。
4. IP 數據包的網絡傳輸
- 路徑轉發：數據包按 IP 地址路由，跨網（內網→公網）需經 “會話邊界控制器（SBC）”，解決 NAT 穿透、防 DDoS、控流量；
- 問題優化：面對網絡抖動（數據包到達時間差），接收端設 50-100ms 抖動緩沖區；遇丟包，用 “插值法” 補幀或 RTP 重傳關鍵幀，減少卡頓。
5. IP 數據包→聲音信號（解封裝）
接收端按 “IP→UDP→RTP” 解封裝，提取壓縮數字數據，按編碼算法解碼為原始 PCM 流，再經數模轉換器轉模擬電信號，最后通過聽筒還原聲音。
三、兩種語音線路傳輸機制的核心差異
- 信號載體：傳統線路用連續模擬電信號；IP 線路用離散 IP 數據包（數字信號）。
- 交換方式：傳統是電路交換（專屬物理電路）；IP 是分組交換（共享帶寬）。
- 帶寬利用率：傳統低（單路 64kbps，獨占）；IP 高（壓縮后 8-64kbps，共享）。
- 延遲：傳統 < 100ms（無封裝）；IP 100-300ms（含封裝與緩沖）。
- 靈活性：傳統僅支持語音，難擴展；IP 支持語音 / 視頻 / 數據，易對接 SIP。
- 關鍵協議：傳統無專用協議，依賴硬件交換機；IP 依賴 SIP（會話）與 RTP（媒體）。
四、總結：語音線路傳輸的核心邏輯
兩類線路的本質都是 “聲音→電信號 / 數字信號→傳輸→還原聲音”，差異在信號載體與傳輸網絡：傳統線路依賴模擬信號與電路交換，低延遲但靈活性差，適合早期固定電話；IP 線路依賴數字信號與分組交換，結合 SIP/RTP，高帶寬利用率且易擴展，是當前客服呼叫中心、全渠道通信的主流方案。
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