CTI技術(shù)與現代電信網(wǎng)絡(luò )

 

一 CTI技術(shù)的概念及發(fā)展概述

CTI（Computer Telephony Integration）是在電話(huà)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)入數字化時(shí)代，計算機技術(shù)廣泛應用于通訊領(lǐng)域后逐漸發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合技術(shù)。從早期數字通信技術(shù)替代模擬通訊技術(shù)以來(lái)，計算機已經(jīng)不只是簡(jiǎn)單作為電信交換和傳輸網(wǎng)絡(luò )的控制部分而存在，而是逐漸演變成語(yǔ)音通信的一部分，將智能化的語(yǔ)音延伸到通信網(wǎng)絡(luò )的每一個(gè)角落。這種計算機電話(huà)集成技術(shù)的發(fā)展從簡(jiǎn)單的語(yǔ)音信箱應用開(kāi)始，很快發(fā)展起來(lái)了智能網(wǎng)業(yè)務(wù)、IP電話(huà)技術(shù)、ATM語(yǔ)音技術(shù)、統一消息技術(shù)、交互式會(huì )話(huà)系統等，其中IP電話(huà)和交互語(yǔ)音（IVR Interactive Voice Respond）是目前發(fā)展最快和應用前景最為廣泛的兩種技術(shù)，并且已經(jīng)逐步滲透到無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )和多媒體網(wǎng)絡(luò )中。

CTI技術(shù)應用范圍的不斷擴展，特別是在與電信網(wǎng)絡(luò )融合的過(guò)程中，協(xié)議標準化問(wèn)題顯尤為重要。CTI技術(shù)標準大部分由ECTF（Enterprise Computer Telephony Forum）定義。

二 CTI關(guān)鍵技術(shù)以及遵循的協(xié)議和國際標準

CTI在對語(yǔ)音的處理上流行的幾項技術(shù)主要包括：語(yǔ)音編碼技術(shù)、語(yǔ)音識別技術(shù)、語(yǔ)音合成技術(shù)等幾方面。

同電話(huà)系統相似，語(yǔ)音編碼技術(shù)最常用的是脈沖編碼調制（G.711 64K PCM標準），自適應差分脈沖編碼調制（G.721 ,G.722 ADPCM標準），和增量調制（DM）。語(yǔ)音編碼方案一向以追求低碼率、短延時(shí)、高質(zhì)量為目標，目前的G。728標準采用的優(yōu)化后的短延時(shí)激勵碼（LD-CELP）速率可達到16K/S，算法延時(shí)小于2ms；1995年 ITU推出的G.729標準再度將速率降到8K/S。日本數字移動(dòng)通信采用的矢量和線(xiàn)性預測編碼（VSELP）已將語(yǔ)音編碼標準定為6.7K/S。高效的編碼方案將是語(yǔ)音在IP、ATM網(wǎng)上高速傳輸保證。

語(yǔ)音識別技術(shù)和語(yǔ)音合成技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的計算機語(yǔ)言學(xué)（Computer Phonetics）的主要研究方向。語(yǔ)音識別早期主要采用的技術(shù)包括：線(xiàn)性預測分析技術(shù)（LPC），動(dòng)態(tài)時(shí)間規劃算法（DTW），矢量量化技術(shù)（VQ）等。80年代以來(lái)對隱馬爾可夫模型（HMM）的研究推動(dòng)了語(yǔ)音識別的迅速發(fā)展。這類(lèi)方法的特點(diǎn)是，設計人員根據人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，設計出一種可訓練的模型，并用大量已經(jīng)存在的數據去訓練，得到大量非特定人連續語(yǔ)音識別模型。

語(yǔ)音合成技術(shù)又稱(chēng)作文語(yǔ)轉換系統（TTS），包括文本分析、韻律建模和語(yǔ)音合成三部分。文本分析目前主要以統計學(xué)方法以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應用為主，具有代表性的有：二元文法(Di Grammar Method)、三元文法(Tri Grammar Method)等；韻律特征包括的聲學(xué)參數包括頻率、時(shí)長(cháng)、音強、停頓等；語(yǔ)音合成技術(shù)中比較著(zhù)名的有Klatt的共振峰(Formant)合成系統，和最近發(fā)展起來(lái)的波形拼接(PSOLA) 語(yǔ)音合成技術(shù)。

由于CTI技術(shù)是伴隨計算機通信發(fā)展起來(lái)的，CTI應用初期的關(guān)鍵技術(shù)就是計算機與電話(huà)交換機之間的接口技術(shù)，1988年歐洲計算機制造協(xié)會(huì )ECMA（Eoupean Computer Manufacture Association）首先提出了計算機與交換機之間的標準協(xié)議：CSTA（Computer Supported Telecommunications Applications），是OSI應用層協(xié)議，其主要對象是基于交換機特別是專(zhuān)網(wǎng)電話(huà)交換機的中繼線(xiàn)和排隊機，主要技術(shù)包括連接、應答、轉移、會(huì )議等呼叫控制服務(wù)；話(huà)機性能、音量控制等設備服務(wù)；消息的收發(fā)、事件管理和計費等內容。目前CSTA-III（98）版本仍廣泛應用于PBX等領(lǐng)域。

美國國家標準學(xué)會(huì )（ANSI）于1989年制定了應用于程控交換機中虛擬交換網(wǎng)（Centrex） 方面的標準：SCAI（Switching Computer Application Interface）實(shí)現了計算機和電話(huà)交換的集成。

目前隨著(zhù)計算機硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是板卡和接口軟件技術(shù)的進(jìn)步，CTI領(lǐng)域最廣泛采用的還是各類(lèi)應用程序接口（API）技術(shù)和相關(guān)標準。

1.TAPI技術(shù)標準：Microsoft公司提出的，其目標是為了促進(jìn)開(kāi)發(fā)電話(huà)語(yǔ)音應用和呼叫控制的Windows 電話(huà) API。在TAPI 3.0的白皮書(shū)中，允許用Java、C／C++和VB等任何語(yǔ)言寫(xiě)TAPI的應用程序，實(shí)現用Windows應用程序控制通信設備。TAPI是Windows 95和Windows NT的標準組件，支持USB和ActiveX控件，側重與計算機與電話(huà)的集成應用。其結構示意如下：

2、TSAPI技術(shù)標準：由Novell公司開(kāi)發(fā)。它將程控交換機或中央電話(huà)系統與Netware網(wǎng)絡(luò )集成在一起。可以實(shí)現呼叫轉移，交互式語(yǔ)音（IVR）和自動(dòng)呼叫分配（ACD）等功能。支持包括Windows各種版本、OS/2和Unix等目前主要操作系統。不同于TAPI ，TSAPI在計算機和桌面之間建立一個(gè)邏輯的連接，通過(guò)這些連接在任一端的TSAPI應用就可以完成呼叫控制。由于TSAPI主要為Netware網(wǎng)操作系統增加電話(huà)服務(wù)，不在每個(gè)電話(huà)和PC之間建立直接的連接，而是由一個(gè)電話(huà)服務(wù)器Netware可加載模塊（NLM）、一個(gè)電話(huà)服務(wù)器API（TSAPI）、一個(gè)電話(huà)服務(wù)器庫和一個(gè)電話(huà)客戶(hù)庫組組成在服務(wù)器電話(huà)系統間建立的連接，因此這個(gè)連接也稱(chēng)為PBX-To-Server連接。電話(huà)服務(wù)器 NLM是負責 PBX和 Netware服務(wù)器間傳送信息的。電話(huà)服務(wù)器 API是為運行于服務(wù)器上的應用提供電話(huà)服務(wù)器API。三方連接在客戶(hù)--服務(wù)器組網(wǎng)中比單方連接有更大的靈活性。網(wǎng)上的每個(gè)用戶(hù)都可迅速地通過(guò)現有的LAN基礎結構撥入PBX。對其他服務(wù)的接入，如主機或終端仿真、傳真、E-mail等，都可以通過(guò)CTI接口獲得，只要這些業(yè)務(wù)已經(jīng)存在于網(wǎng)上。結構如圖：

TAPI和TSAPI強調對電話(huà)的控制。1995年成立的企業(yè)計算機電話(huà)論壇（ECTF）對媒體控制的信號處理系統架構（SCSA）進(jìn)行研究并發(fā)展成為一種媒體控制API標準－S.100，并于1996年發(fā)布。媒體控制API的主要應用領(lǐng)域是建立基于PC機的媒體處理系統及基于PC機的語(yǔ)音處理系統的開(kāi)發(fā)，稱(chēng)為媒體和交換服務(wù)界面，提供了包括語(yǔ)音信箱、傳真和其他媒體的轉換，是定義CTI應用于交互操作的技術(shù)基礎。在此基礎上又推出了不同應用之間進(jìn)行S.100業(yè)務(wù)通信的協(xié)議標準—S.200和對系統資源的控制的協(xié)議標準--S．300。

三 CTI技術(shù)在現代電信網(wǎng)上的應用

CTI技術(shù)的發(fā)展既依賴(lài)于電信網(wǎng)絡(luò )又對現代電信網(wǎng)絡(luò )提出了更高的要求。由于計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統的電信業(yè)務(wù)已經(jīng)遠不能滿(mǎn)足人們信息交流的需求，九十年代以來(lái)，以數字交換與傳輸網(wǎng)絡(luò )為基礎的，結合計算機技術(shù)應用而發(fā)展起來(lái)的ISDN業(yè)務(wù)、IP語(yǔ)音業(yè)務(wù)（VoIP）、交互式語(yǔ)音（IVR）、智能業(yè)務(wù)（IN）以及即將出現的INTERNET語(yǔ)音門(mén)戶(hù)Voice Portal、擴展語(yǔ)音標記語(yǔ)言（Voice XML）技術(shù)和統一消息業(yè)務(wù)給等將計算機與語(yǔ)音通信技術(shù)結合構成一個(gè)全新概念的現代電信網(wǎng)絡(luò )。

1.IP語(yǔ)音技術(shù)（VoIP）：IP語(yǔ)音不同于傳統的基于電路交換的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而是以分組數據報的形式傳遞話(huà)音。自從95年以色列VocalTec公司研制出可以通過(guò)Internet打長(cháng)途電話(huà)的軟件產(chǎn)品"Internet Phone"以來(lái)。IP電話(huà)發(fā)展到現在，已經(jīng)融合了分組語(yǔ)音技術(shù)、語(yǔ)音編碼和壓縮技術(shù)、IVR等技術(shù)成份。并且隨著(zhù)QoS不斷提高，成本不斷降低，現在已經(jīng)開(kāi)始分流傳統長(cháng)話(huà)業(yè)務(wù)。目前IP電話(huà)關(guān)鍵信令技術(shù)由ITU-T H.323 和IETF會(huì )話(huà)初始化協(xié)議SIP（Session Initation Protocol）兩套標準體系構成，SIP和H.323都是使用RTP作為媒體傳輸協(xié)議。SIP側重于將IP 電話(huà)作為Internet上的一個(gè)應用，借鑒了其他Internet標準和協(xié)議的設計思想，比如FTP，SMTP等，增加了信令和QoS功能。相比之下H.323協(xié)議采用的是傳統的實(shí)現電話(huà)信令的模式，定義了4個(gè)主要的組件：終端（Terminal ）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）、網(wǎng)守（Gatekeeper）和多點(diǎn)控制單元（MCU）便于與現有的電話(huà)網(wǎng)互通。由于H.323發(fā)展得比較成熟。我國目前的IP電話(huà)網(wǎng)也普遍采用了這種方式。

2.呼叫中心:是CTI技術(shù)應用的一個(gè)主要領(lǐng)域,一般的呼叫中心由智能分配中心(Auto Call Distribution簡(jiǎn)稱(chēng)ACD)、CTI服務(wù)器、自動(dòng)語(yǔ)音應答設備(IVR)、自動(dòng)傳真服務(wù)器、外撥服務(wù)器以及人工座席等幾部分構成。排隊機通過(guò)CTI-Link與CTI服務(wù)器相連,根據話(huà)務(wù)量、客戶(hù)代表的要求或用戶(hù)呼叫歷史記錄分配資源。CTI服務(wù)器與前置交換機相聯(lián)，并屏蔽了交換機與計算機之間復雜的通信協(xié)議，向上提供統一的編程接口，使開(kāi)發(fā)人員能方便地開(kāi)發(fā)呼叫中心的各類(lèi)應用。CTI服務(wù)器一般由電話(huà)服務(wù)單元、安全數據庫和電話(huà)服務(wù)庫等組成，實(shí)現同步語(yǔ)音與數據的傳送、協(xié)調語(yǔ)音與數據的轉移、智能路由等功能。交互式語(yǔ)音應答系統(IVR)。能識別用戶(hù)通過(guò)雙音頻話(huà)機數字鍵盤(pán)輸入的有關(guān)信息，并向用戶(hù)播放預先錄制好或通過(guò)TTS（Text-To-Speech）生成的語(yǔ)音。 用戶(hù)可以通過(guò)電話(huà)鍵盤(pán)與自動(dòng)語(yǔ)音應答設備進(jìn)行對話(huà)，并選擇自己所需的服務(wù)。

3.智能網(wǎng)技術(shù)：智能網(wǎng)（IN）是通信網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)主要方向也是CTI在電信網(wǎng)絡(luò )上的另一個(gè)重要應用。根據AT&T公司Bellcore制定的智能網(wǎng)標準（IN-1，IN-2），以及后期的AIN（Advanced Intelligent Network）標準,ITU-T 1993年提出了智能網(wǎng)第一組功能集（CS-1）的建議，即Q.1200系列建議，并于1995對CS-1功能完善經(jīng)歷了CS-2、 CS-3階段。現在智能網(wǎng)對CS-4的研究將包括智能網(wǎng)B-ISDN綜合、智能網(wǎng)支持寬帶移動(dòng)業(yè)務(wù)，及通用個(gè)人通信、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)、被叫集中付費等業(yè)務(wù)；實(shí)現虛擬歸屬環(huán)境（VHE）的所有功能；支持IMT-2000；增加了認證管理功能（AMF）或位置管理功能（LMF）。我國于1995年頒布了以ITU-T CS-1智能網(wǎng)標準為基礎的中國智能網(wǎng)標準，近幾年國內智能網(wǎng)建設發(fā)展很快。現在我國除流行的七種標準智能業(yè)務(wù)（ACC記帳卡、FPH被叫付費、VPN虛擬專(zhuān)網(wǎng)、UPT通用個(gè)人通信、WAC廣域Centrex、VOT電話(huà)投票、MAS大眾呼叫）外，各地方運營(yíng)公司根據本地市場(chǎng)需求又推出了AD廣告、NP流動(dòng)號碼、TP電話(huà)付費業(yè)務(wù)等。

4.Internet呼叫中心：也是CTI技術(shù)最激動(dòng)人心的應用之一。Internet呼叫中心是呼叫中心技術(shù)與因特網(wǎng)技術(shù)相結合，設想一下：當客戶(hù)在瀏覽網(wǎng)頁(yè)同時(shí)，如果希望就某一問(wèn)題與客戶(hù)服務(wù)代表進(jìn)行討論，此時(shí)客戶(hù)不必呼叫中心的電話(huà)號碼，而是通過(guò)點(diǎn)擊網(wǎng)頁(yè)上的“呼叫”鏈接按鈕，顧客便可和業(yè)務(wù)代表進(jìn)行語(yǔ)音或文字的交流。Internet的呼叫中心提供以下幾種聯(lián)系客戶(hù)的方式：電子郵件(E-mail)：發(fā)送的電子郵件通過(guò)智能路由選擇功能分配到最適合的客服代表進(jìn)行處理；文字交談(Chat)；客戶(hù)與客服代表之間無(wú)需語(yǔ)音通信而是通過(guò)實(shí)時(shí)的文字形式進(jìn)行交交流；互聯(lián)網(wǎng)電話(huà)(Voice Over IP)：客戶(hù)可以使用VOIP功能，通過(guò)計算機呼叫呼叫中心。客戶(hù)的互聯(lián)網(wǎng)電話(huà)呼叫經(jīng)過(guò)呼叫中心的智能路由選擇后，被轉接到適合的客服代表；　電子商務(wù)：盡管電子商務(wù)發(fā)展迅速，并已經(jīng)形成一個(gè)相對獨立的網(wǎng)絡(luò )應用分支。但是電子商務(wù)平臺和應用軟件都離不開(kāi)CTI技術(shù)。

四、CTI帶動(dòng)語(yǔ)音通信技術(shù)的發(fā)展

——伴隨技術(shù)的進(jìn)步，下一代電信網(wǎng)絡(luò )將是以寬帶IP/ATM、寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、全光網(wǎng)絡(luò )、軟交換的為技術(shù)支撐，廣泛結合CTI應用，原有的電信網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放化，接口協(xié)議標準化，并實(shí)現業(yè)務(wù)應用與承載的分離。用戶(hù)可以自行配置和定義自己的業(yè)務(wù)特征，不必關(guān)心承載業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )形式以及終端類(lèi)型。多協(xié)議標記交換（MPLS）協(xié)議將成為通信網(wǎng)絡(luò )采用的主流技術(shù)。而實(shí)時(shí)話(huà)音處理操作系統（VPOS）是下一代CTI系統的核心。

1.統一消息（Unified Messaging）：任何人、任何地方、任何時(shí)刻、使用任何一種消息設備都能處理任何一種消息是未來(lái)信息技術(shù)的發(fā)展目標。它不但要求具有實(shí)時(shí)性、準確性可移動(dòng)性還要能夠廣泛兼容各種通訊媒體。理論上統一消息將所有的消息類(lèi)型，如語(yǔ)音、電子郵件、傳真和數據等，以不同的形式集中存儲在一個(gè)設備中。這樣，用戶(hù)可在任何時(shí)候采用方便的方式訪(fǎng)問(wèn)該設備中的任何消息。統一消息服務(wù)系統實(shí)現的關(guān)鍵是解決各種不同的消息表現格式間的兼容問(wèn)題，實(shí)現語(yǔ)音、傳真、電子郵件等不同信息格式間的相互轉換，其主要采用的技術(shù)之一是語(yǔ)音合成技術(shù)（Text to Speech）。語(yǔ)音合成技術(shù)就是把可視的文本信息轉化為可聽(tīng)的聲音信息。具體到統一消息服務(wù)中，就是將電子郵件、傳真等文字信息轉化成可聽(tīng)的電話(huà)語(yǔ)音。

2.多協(xié)議標記交換（MPLS）技術(shù)：盡管IP已經(jīng)得到各類(lèi)平臺廣泛支持，但是由于其面向無(wú)連接，QOS不完善， ISP面對各種新興的增值業(yè)務(wù)，實(shí)施流量工程和計費管理措施還存在一定困難，Cisco提出的基于Tag-Switching技術(shù)的MPLS很快就被推崇為下一代Internet寬帶網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展方向。由于采用標記分配信令協(xié)議（LDP）用于實(shí)現標簽的分配與轉發(fā)，通過(guò)TCP層保證信令消息可靠傳輸，采用基于標記化的VPI/VCI及DLCI轉發(fā)機制，因此可以在A(yíng)TM層上直接承載IP業(yè)務(wù)，解決了Internet擴展和QoS傳輸的問(wèn)題，并能夠提供IP無(wú)法保證的流量控制業(yè)務(wù)，平衡負荷保證某些業(yè)務(wù)的必要帶寬。路由、尋址與控制等功能集成使控制過(guò)程簡(jiǎn)化。

3、軟交換（Softswitch）技術(shù)：現在電信網(wǎng)絡(luò )核心仍是基于電路交換的現在正逐漸向IP交換技術(shù)過(guò)度。預計在未來(lái)網(wǎng)絡(luò )中的語(yǔ)音消息將通過(guò)由軟交換機控制的媒體網(wǎng)關(guān)和語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò )之間傳送。軟交換機有時(shí)候也稱(chēng)為呼叫代理（Call Agent）、呼叫服務(wù)器或媒體網(wǎng)關(guān)控制器，它主要提供連接控制、翻譯和選路、網(wǎng)關(guān)管理、呼叫控制、帶寬管理、信令和呼叫計費信息生成等功能。軟交換是一個(gè)基于軟件的分布式交換機 ，為下一代網(wǎng)絡(luò )（ＮＧＮ）提供具有實(shí)時(shí)性要求的呼叫控制和連接控制功能，是下一代網(wǎng)絡(luò )呼叫與控制的核心。軟交換的主要功能有：連接各種媒體網(wǎng)關(guān)，如ＰＳＴＮ、IP、ＡＴＭ媒體網(wǎng)關(guān)等； 執行呼叫控制功能，包括呼叫的建立、保持和釋放；提供多種業(yè)務(wù)， 包括PSTN/ISDN、IN、ATM交換等業(yè)務(wù)并實(shí)現各種網(wǎng)絡(luò )信令互通。各種網(wǎng)絡(luò )組件，通過(guò)使用交換協(xié)議，如媒體網(wǎng)絡(luò )控制(Megaco)、媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(MGCP)、SCTP/M3UA和會(huì )話(huà)初始協(xié)議(SIP)相互通信。

4、語(yǔ)音門(mén)戶(hù)（Voice　Ｐortal）與Voice XML語(yǔ)言（eXtensible Markup Language）：當人們使用電話(huà)設備實(shí)現信息交流同時(shí)，也希望通過(guò)電話(huà)語(yǔ)音接入網(wǎng)絡(luò )并以交互方式訪(fǎng)問(wèn)INTERNET得到信息或進(jìn)行電子交易。交談式語(yǔ)言是人類(lèi)最易掌握的交流方式，通過(guò)語(yǔ)音瀏覽和接入互聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)了語(yǔ)音門(mén)戶(hù)（Voice Portal）的出現。語(yǔ)音門(mén)戶(hù)是自動(dòng)語(yǔ)音識別（ASR）技術(shù)、文語(yǔ)轉換（TTS）技術(shù)和CTI技術(shù)、Web技術(shù)、電信技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò )迅速發(fā)展的結果。從早期的交互式語(yǔ)音應答系統IVR到最近出現的Voice XML語(yǔ)言都為語(yǔ)音門(mén)戶(hù)的發(fā)展提供了有力技術(shù)支持，Voice XML 讓W(xué)eb“聽(tīng)”懂了人類(lèi)語(yǔ)言，以AT&T，LUCENT，IBM，MOTOROLA幾家公司聯(lián)合發(fā)起的Voice XML 論壇確立了Voice XML1.0標準，對其語(yǔ)法結構給了詳細定義。

綜觀(guān)CTI技術(shù)與現代電信網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)，語(yǔ)音從電路交換到分組交換，承載業(yè)務(wù)從單一話(huà)音到各種媒體，廣泛采用軟交換技術(shù)將傳統交換機的功能模塊化、部件化接口協(xié)議標準化使電信網(wǎng)絡(luò )逐全面，與計算機技術(shù)進(jìn)一步融合真正實(shí)現三網(wǎng)合一，以全光波分復用（DWDM）和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)為主的傳輸網(wǎng)絡(luò )為語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)發(fā)展成為交互式多媒體通信提供更高的數據傳輸速率。而隨著(zhù)統一消息、語(yǔ)音識別等技術(shù)成熟，語(yǔ)音門(mén)戶(hù)將成為INTERNET的又一重要形式。

本文由作者向CTI論壇提供

作者簡(jiǎn)介：敖旭光 1990年畢業(yè)于長(cháng)春郵電學(xué)院，長(cháng)春電信分公司交換中心副主任，現就讀于北京科技大學(xué)計算機碩士專(zhuān)業(yè)。
作者聯(lián)系方法：aoxg@sohu.com