语音线路中的信号传输机制
来源：
捷讯通信
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发表时间：2025-09-20 17:31:05
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语音线路的核心是实现 “声音信号” 在终端与通信网络间传递，传输机制因线路类型（传统模拟线路、现代 IP 线路）差异显著。以下拆解两类线路的信号传输流程与关键技术。
一、传统 PSTN 模拟语音线路的信号传输机制
传统公共交换电话网（PSTN）以 “模拟信号” 为载体，用于固定电话、早期客服呼叫中心，流程分四步：
1. 声音信号→模拟电信号（终端采集）
用户说话时，话筒将声波（机械振动）转化为连续模拟电信号（声音频率、音量分别对应电信号的振荡频率与振幅，人类语音对应 300-3400Hz）。终端内置滤波电路滤除杂音，保证信号纯净。
2. 模拟电信号的线路传输
- 用户线：采用双绞线传输，距离≤5 公里（模拟信号衰减快，超距会模糊），需每隔 1-2 公里加 “信号放大器”，抵消线路电阻与电磁干扰导致的衰减、噪声。
- 中继线：电信机房间用 E1 等数字线路，先通过 “PCM 编码” 将模拟信号转数字，避免长距衰减后再传输。
3. 交换网的信号转发（电路交换）
PSTN 采用 “电路交换”，通话前分配专属物理电路：用户拨号时，本地交换机接收脉冲信号，通过路由表接通中继线，形成 “主叫→本地交换机→中继线→目标交换机→被叫” 的固定路径。通话中模拟信号直接传输，延迟 < 100ms，但线路利用率低（沉默时仍占用）。
4. 模拟电信号→声音信号（终端还原）
被叫听筒通过电磁扬声器，将模拟电信号的振荡转为机械振动，还原为声音。
二、现代 IP 语音线路的信号传输机制（与 SIP 协同）
IP 语音线路（VoIP、客服 SIP 中继）以 “数字信号 + IP 网络” 为核心，结合 SIP（会话控制）与 RTP（媒体传输），流程分五步：
1. 声音信号→数字信号（模数转换）
IP 电话 / 软电话通过麦克风采集声音，先转模拟电信号，再经 “PCM 编码” 转数字：按 8000 次 / 秒采样（符合奈奎斯特定理，确保无失真），将采样振幅对应 256 个等级（8 位量化），编码为二进制，生成 64kbps 原始数字流（8000 次 / 秒 ×8 位 / 次）。
2. 数字信号的编码压缩（带宽优化）
原始 64kbps 带宽占用高，需通过算法压缩：常用 G.711（无压缩，64kbps，音质优，适合客服）、G.729（压缩至 8kbps，音质略降，适合带宽有限场景）。压缩原理是去除冗余信息（如沉默段、重复频率），G.729 可提升 8 倍带宽利用率。
3. 数字信号→IP 数据包（封装）
压缩后信号需封装为 IP 数据包，依赖 “RTP+UDP+IP” 三层协议：
- RTP 层：将信号分片为 20-30ms 语音帧，加头部（时间戳、序列号、负载类型），确保播放顺序与识别编码；
- UDP 层：加头部（源 / 目的端口），利用 UDP 低延迟特性（无握手，适合实时语音，TCP 重传会延迟）；
- IP 层：加头部（源 / 目的 IP），确定传输路径（如坐席软电话→SIP 服务器→客户 IP 电话）。
4. IP 数据包的网络传输
- 路径转发：数据包按 IP 地址路由，跨网（内网→公网）需经 “会话边界控制器（SBC）”，解决 NAT 穿透、防 DDoS、控流量；
- 问题优化：面对网络抖动（数据包到达时间差），接收端设 50-100ms 抖动缓冲区；遇丢包，用 “插值法” 补帧或 RTP 重传关键帧，减少卡顿。
5. IP 数据包→声音信号（解封装）
接收端按 “IP→UDP→RTP” 解封装，提取压缩数字数据，按编码算法解码为原始 PCM 流，再经数模转换器转模拟电信号，最后通过听筒还原声音。
三、两种语音线路传输机制的核心差异
- 信号载体：传统线路用连续模拟电信号；IP 线路用离散 IP 数据包（数字信号）。
- 交换方式：传统是电路交换（专属物理电路）；IP 是分组交换（共享带宽）。
- 带宽利用率：传统低（单路 64kbps，独占）；IP 高（压缩后 8-64kbps，共享）。
- 延迟：传统 < 100ms（无封装）；IP 100-300ms（含封装与缓冲）。
- 灵活性：传统仅支持语音，难扩展；IP 支持语音 / 视频 / 数据，易对接 SIP。
- 关键协议：传统无专用协议，依赖硬件交换机；IP 依赖 SIP（会话）与 RTP（媒体）。
四、总结：语音线路传输的核心逻辑
两类线路的本质都是 “声音→电信号 / 数字信号→传输→还原声音”，差异在信号载体与传输网络：传统线路依赖模拟信号与电路交换，低延迟但灵活性差，适合早期固定电话；IP 线路依赖数字信号与分组交换，结合 SIP/RTP，高带宽利用率且易扩展，是当前客服呼叫中心、全渠道通信的主流方案。
发表时间：2025-09-20 17:31:05
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