1. PSTN
1.1 PSTN起源
PSTN（Public Switched Telephone Network）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。
第一次语音传输是苏格兰人亚历山大·贝尔(Alexander Granham Bell)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)，而且还属于无线通信呢。当时没有电话号码，相互通话的用户之间必须有物理线路连接；并且，在同一时间只能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 10×(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心，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。
随着技术的进步，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（Base Station，可以简单理解为天线），并增加了归属位置寄存器（HLR，Home Location Register）和拜访位置寄存器（VLR，Visitor Location Register），以记录用户的位置（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（Mobile Switch Center）。
随着下一代网络（NGN）技术的成熟及下一代移动通信时代的到来，大众对多媒体业务的需求越来越强烈。因而运营商又部署了IMS系统（IP Multimedia Subsystem）。 它运行于标准的IP网络上，使用一种基于第三方伙伴计划（3GPP）的SIP标准的VoIP实现方式。IMS的目标不仅是在现网基础上提供新的业务，而且它还要能提供现在以及未来因特网上能够承载的所有的业务。现代最新的无线通信标准是LTE（Long Term Evolution，长期演进），为现代的手机及其它移动设备提供高速的数据通信手段。
1.2 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，用户则就近接入到模块局上。
1.3 PSTN业务
1.3.1 POTS（Plain Old Telephone Service），几种典型的业务如下：
- 缩位拨号：通过事先登记的代码拨叫长号码，如 **1 则可以拨叫指定的 12345678，该功能比较实用。
- 呼叫转移：基本的有三种：无条件转移，即任何来电转移至事先登记的号码；遇忙转移，若被叫忙，则转移；无应答转移，若指定时间内无应答，则转移。其中无条件转移的登记方式为 _57_电话号码#，取消方式为 #57#。登记成功后，所有到该话机的来电会转到所登记的电话号码。如在话机A上操作 _57_B#，则所有对A的呼叫都会转移到B上。适用于将家里或办公室电话转移到手机上的情况。运营商也经常使用该功能作一些特殊的业务，如改号通知---通过后台操作将某一号码转移至特定的语音平台，实现类似“您拨的电话已改号，新的号码是XXX”的功能。
- 立即热线：拿起电话不用拨号即自动拨打某号码，我在北京某银行网点用过该项业务，拿起电话直接连接到他们的自助语音服务。还有一类似的功能叫延迟热线，即延迟一段特定的时间（如5秒）再自动拨号。
- 延迟热线：与立即热线差不多，区别是摘机后会延迟一段时间自动拨号，在特殊场合有用。
- 呼叫等待。被叫忙时，主叫仍听正常的回铃音（或个性化的语音提示：请不要挂机，您拨打的电话正在通话中...），而交换机会通过特殊的提示音提示有新电话呼入，被叫可选择是否接听，或在两者间切换。
- 三方通话：通过比较复杂的操作实现三方通话，某些交换机支持最多5方的多方通话（会议电话），更多方的电话会议系统需要专门的平台。
- 来电显示：就是在被叫话机上显示主叫方的电话号码。
- 呼出限制：在电话费还是很贵的年代比较有用，可以使用密码限制话机能否打长途等，也可以限制小孩乱打电话。
- 免打扰服务：登记该业务后，如果有来电，交换机会提示主叫用户被叫用户不想被打扰。不过，实际使用起来，直接拨掉电话线比登记这个容易多了。
- 叫醒服务：登记后在相应的时间电话会振铃，不过在这个手机异常普及的年代相信一般人不会用这个功能了。
- 遇忙回叫：如果被叫忙，则主叫可以按一个特殊的号码登录该业务，待被叫空闲后双方话机会自动振铃，接听后双方进行通话，省了好多重复拨叫的操作。不过，该业务一般限制在主、被叫用户都在同一交换机上的情况，因为实际使用意义不大。
1.3.2 商务业务
- 模拟中继线
模拟中继线又称为用户小交换机，它主要提供号码连选功能。典型应用是提供一个总机号（又称引示号）及若干条中继线（实际上就是普通的电话线）。当有人拨号总机号时，交换机会根据指定的策略选择一条空闲的中继线呼入。而用户端通常会接PBX设备，下设分机。当用户呼出时，通过用户端的PBX设备选择一条空闲的线路，用户可选择是否显示总机号。
- 数字中继线
如果用户需要的中线继数量较多时，数字中继线能提供更稳定的服务，设备通常支持2M的一号信令或30B+D的ISDN信令。
- 虚拟网
虚拟网又称商务组（BCG，Business Call Group）或汇线通（Centrex）业务。虚拟网主要提供在无需用户端PBX设备的情况下，实现网内（组）电话互拨小号，通常小号间的通话是免费的，但要比普通电话多收月租费。
虚拟网与模拟中继线的区别是它的每路电话都是直线，可以直接呼入呼出，但需要占用更多的PSTN号码资源。它与普通电话的区别是网内可以互拨小号。
- 立即计费
传统的PSTN需要通过额外的系统来计算通话费用，通常需要有一段时间的滞后。而立即计费主要用于酒店等需要立即计费的场合，通常使用ISDN信令配合用户端的话务台软件实现。
- VPN
VPN(Virtual Private Network)的全称是虚拟专用网，有别于Internet上的VPN。它主要是用在连接大型企业在不同城市的分支机构，实现公司内部互拨小号。
1.3.3 PBX（Private Branch eXchange）业务
企业使用 PBX 的好处是可以自己控制内部呼叫，而且内部通话免费。它通常可以提供呼叫保持、自动选线、呼叫转移、呼叫转接等基本功能，比较高级的小交换机还可以提供自动总机、三方通话、语音信箱等。PBX 的上端通过模拟或数字中继线连接到PSTN，而下端则直接接话机。
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Phone1 --------------\ /------------------ 1 --------| |
PHone2 -----------/---\--------\/------------------- 2 --------| 运 |
Phone3 ----------| |-------------------- 3 --------| |
PHone4 ----------| P B X |-------------------- 4 --------| 营 |
Phone5 ----------| |-------------------- 5 --------| |
PHone6 ----------\---/---------/-------------------- 6 --------| 商 |
Phone7 ----------//// \------------------- 7 --------| |
Phone8 ----------/// | |
Phone9 ----------// \----/
... /
Phone20---------/
Phone21--------/
2. VoIP
2.1 网络拓扑
2.2 网络设备
Call Agent，呼叫代理
呼叫代理是VoIP网络中的主要设备，也称为媒介网关控制器（Media Gateway Controller）或软交换机（Soft Switches），负责通话前逻辑连接的建立与控制，并维护每一通通话的连接状态。呼叫代理根据用户的服务需求而可以支持诸如呼叫显示，呼叫等待等增值业务。另外，由于呼叫代理上存有每一通话的状态数据，它还负责为计费系统提供原始数据。呼叫代理通过其上运行的信令协议来交换有关设备与连接的控制信息，目前主要的信令协议有SIP，H.323。
Application Server，应用服务器
呼叫代理相当于一个增值业务缓存器，自身所能支持的增值业务有限，其它的增值业务如语音信箱，电话会议等则由应用服务器来提供。应用服务器为每一增值业务提供业务逻辑与应用支持，增值业务将不能支持的业务转向应用服务器。
Media Server，媒介服务器
媒介服务器主要是在呼叫代理与应用服务器的控制下完成增值业务的附加功能，如话音编码的转换，话音信号的探测，交互式语音服务的支持以及传真业务的支持等。媒介服务器上运行的控制协议包括如H.248或媒介网关控制协议（MGCP）。
Bandwidth Manager，带宽管理器
带宽管理器负责运营商网络内的QoS策略控制。它根据网络的带宽资源决定每一呼叫的接入控制，并为接受的呼叫进行带宽的分配与释放。同时，它还负责控制策略的生成以及向边界路由器的加载。
Edge Router，边界路由器
边界路由器负责在各个IP网络之间，包括用户网络与供应商网络之间，不同的供应商网络之间，以及供应商的不同子网之间的路由与基于策略的连接控制。
Signaling Gateway，信令网关
信令网关是VoIP网络与PSTN连接的接口设备之一，负责在呼叫代理的信令协议与PSTN的SS7信令协议之间进行转换，以保证VoIP网与PSTN网的兼容。另外，信令网关还可以完成不同包交换网络之间必要的信令转换。
Trunking Gateway，连接汇聚网关
连接汇聚网关也是VoIP网络与PSTN连接的接口设备之一，负责将IP网络的语音数据流汇聚到基于TDM的PSTN网络，并完成相应的数据格式转换。它是由呼叫代理与媒介服务器的H.248或媒介网关控制协议（MGCP）控制的。
Access Gateway，接入网关
负责提供VoIP网络对传统的POTS电话机的支持。
Access Concentrator，接入汇集器
是业务供应商的VoIP网络边界设备，负责对用户端的网关或路由器设备提供接入。在用户端的设备则主要包括边界路由器以及负责进行用户汇集和连接转换的用户网关（Subscriber Gateway）等。
