fxo fxs что такое
ИТ База знаний
Полезно
— Онлайн генератор устойчивых паролей
— Онлайн калькулятор подсетей
— Руководство администратора FreePBX на русском языке
— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
— Руководство администратора по Linux/Unix
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Протоколы и стандарты
Рассказываем про FXO и FXS
Работаем с аналогом
Продвинутый курс по Asterisk
Концентрат редких знаний, для внедрения Asterisk в крупных предприятиях. Все это мы собрали в одном курсе для тебя.
Предыстория
Интерфейс FXS
Медные провода протягиваются до помещений конечных абонентов (квартиры и жилые дома – для домашних абонентов, офисные здания и комнаты – для офисных абонентов) и заканчиваются в виде телефонной розетки в стене, как правило, с разъёмом стандарта RJ-11 (У кого то может быть ещё остались советские РТШК).
Основные функции, которые обеспечивает FXS порт это:
Итак, запомните – к FXS всегда подключаем абонентские оконечные устройства, это то, что мы получаем от провайдера телефонной связи.
Интерфейс FXO
Данный интерфейс обеспечивает функции определения поднятия трубки (on-hook/off-hook), то есть факт замыкания цепи, которая в свою очередь вызывает отправку Dial Tone со стороны телефонной станции.
Итак, запомните – к FXO всегда подключаем линию от провайдера телефонной связи.
А теперь, закрепим усвоенное.
Кстати, важно отметить, что нельзя подключить FXO устройство к другому FXO устройству, ну и FXS к FXS. Например, если вы напрямую соедините два телефона (FXO), то вы не сможете позвонить с одного на другой.
Аналоговые УАТС и FXS/FXO
Если в офисе используется старая аналоговая учрежденческая АТС (УАТС), то это немного меняет картину. УАТС должна иметь оба типа интерфейсов, как FXS, так и FXO.
Линии от провайдера телефонных услуг (FXS), должны подключаться к FXO интерфейсам аналоговой УАТС, обеспечивая Dial Tone и напряжение линии, а сами оконечные устройства – телефонные аппараты, как устройства FXO, должны подключаться к FXS интерфейсам аналоговой УАТС и обеспечивать определения снятия трубки.
VoIP и FXS/FXO
Как я уже писал в начале статьи, для того, чтобы «подружить» аналоговый мир и мир IP, необходимо использовать VoIP шлюзы. Однако то, какой именно использовать шлюз FXO или FXS – зависит от ситуации. Как правило ситуаций всего две:
Пример №1
У нас есть медные линии от местной телефонной компании, но отказываться мы от них не хотим. Планируем поставить в качестве офисной телефонной станции IP-АТС Asterisk.
В этом случае нам нужен FXO шлюз. Медные линии от провайдера (FXS) мы подключаем в FXO порты шлюза, а к Ethernet портам шлюза подключается IP-АТС Asterisk. FXO шлюз производит преобразование аналоговых сигналов от аналоговой станции нашей местной телефонной компании в цифровые сигналы, которые понимает IP-АТС Asterisk. Схема такая:
Пример №2
У нас есть аналоговые телефоны и факс, отказываться от них мы не хотим. Однако отказались от старой аналоговой АТС и перешли на IP-АТС Asterisk
В этом случае, нам нужен FXS шлюз. Наши аналоговые телефоны – это аппараты FXO, поэтому их мы подключаем к FXS портам шлюза, а к Ethernet порту подключаем IP-АТС Asterisk. FXS шлюз осуществляет преобразование аналоговых сигналов от аналоговых телефонов в цифровые сигналы, которые понимает Asterisk. Схема примерно такая:
На этом всё, друзья. Искренне надеюсь, что данная статья поможет вам разобраться в разнице между FXS и FXO интерфейсами и пригодится в ваших проектах 🙂
Базовый курс по Asterisk
Мы собрали концентрат всех must have знаний в одном месте, которые позволят тебе сделать шаг вперед на пути к экспертному владению Asterisk
Что обозначают термины FXO и FXS?
FXS и FXO – это названия портов, к которым подключаются аналоговые телефонные линии ТФОП (также известные под названием «телефонные сети общего пользования»).
Интерфейс FXS – это порт, который дает возможность подключения абонента к аналоговой телефонной линии. Другими словами «розетка в стене» выдает сигнал станции, обеспечивает батарейное питание линии и напряжение, необходимое для звонка.
Интерфейс FXO – это разъем, в который включается аналоговая телефонная линия. Это разъем на телефонном или факсимильном аппарате или разъем / разъемы на аналоговой мини-АТС. Такой порт имеет индикацию состояния трубка снята / трубка на телефоне (замыкание цепи). Так как порты (разъемы) являются частью устройства, например, телефона или факса, такое устройство часто называют «устройством FXO» или «аналоговым устройством».
Разъемы FXO и FXS всегда парные, то есть имеют «вилку» и «гнездо».
При отсутствии мини-АТС, телефон подключается прямо к розетке FXS, предоставляемой телефонной компанией.
При наличии мини-АТС, телефонные линии, ведущие от телефонной компании, подключаются к мини-АТС, к которой также подключаются абонентские телефоны. Поэтому мини-АТС должна быть оборудована портами обоих типов – для подключения портов FXS от телефонной компании и портов FXO для подключения телефонов или факсов.
FXS, FXO и VOIP
Термины FXS и FXO встречаются, когда принимается решение о покупке оборудования, позволяющего подключать аналоговые телефонные линии к телефонной системе VOIP или традиционных аналоговых мини-АТС к поставщику услуг VOIP или связывать такое оборудование по каналам Интернет.
Шлюз FXO
Для подключения аналоговых телефонных линий к IP мини-АТС необходим шлюз FXO. Это позволяет подключить порт FXS к порту FXO, имеющемуся на шлюзе, который преобразует сигнал аналоговой телефонной линии в вызов VOIP.
Шлюз FXS
Шлюз FXS используется для подключения одной или более традиционных аналоговых мини-АТС к VOIP мини-АТС или провайдеру. Шлюз FXS необходим для соединения портов FXO (которые обычно соединяются с телефонной компанией) с Интернетом или VOIP мини-АТС.
Адаптер FXS или адаптер ATA
Адаптер FXS используется для соединения аналогового телефона или факса с VOIP мини-АТС или провайдером VOIP услуг. Это необходимо для подключения порта FXO на телефонном/факс-аппарате к адаптеру.
Осуществление звонков
Процедуры FXS/ FXO – как это работает
Если вы интересуетесь техническими подробностями процедур взаимодействия портов устройств FXS/FXO, вот точное описание последовательности:
При осуществлении исходящего звонка:
Входящий звонок:
Окончание звонка – обычно порт FXS заканчивает соединение по сигналу соединенного с ним устройства FXO.
Примечание: На порт FXS подается постоянное напряжение около 50 Вольт с аналоговой телефонной линии. Поэтому прикосновение к проводникам подключенной телефонной линии вызывает слабый «электрический удар». Отдельное питание телефонной линии позволяет осуществлять звонки даже при отсутствии напряжения в сети переменного тока.
IP-телефония: от медных проводов до цифровой обработки сигнала
Если в один прекрасный день вам придется на скорую руку разобраться, что есть VoIP (voice over IP) и что значат все эти дикие аббревиатуры, надеюсь, эта методичка поможет. Сразу замечу, что вопросы конфигурирования дополнительных видов обслуживания телефонии (такие как перевод вызова, голосовая почта, конференц-связь и т.п.) здесь не рассматриваются.
1. Базовые понятия телефонии
В общем виде схема подключения локального абонента к телефонному провайдеру по обычной телефонной линии выглядит следующим образом:
На стороне провайдера (АТС) установлен телефонный модуль с портом FXS (Foreign eXchange Subscriber). Дома или в офисе установлен телефон или факс с портом FXO (Foreign eXchange Office) и модуль номеронабирателя.
По внешнему виду порты FXS и FXO никак не отличаются, это обычные 6-выводные RJ11-разъемы. Но с помощью вольтметра отличить их очень просто — на FXS-порте всегда будет какое-то напряжение: 48/60 В, когда трубка положена, или 6–15 В во время разговора. На FXO, если он не подключен к линии, напряжение всегда 0.
Для передачи данных по телефонной линии на стороне провайдера нужна дополнительная логика, которую можно реализовать на модуле SLIC (subscriber line interface circuit), а на стороне абонента — с помощью модуля DAA (Direct Access Arrangement).
Сейчас довольно популярны беспроводные DECT-телефоны (Digital European Cordless Telecommunications). По устройству они аналогичны обычным телефонным аппаратам: в них тоже есть FXO-порт и модуль номеронабирателя, но еще добавлен модуль беспроводной связи станции и трубки на частоте 1,9 ГГц.
Абоненты подключаются к PSTN-сети (Public Switched Telephone Network) — телефонной сети общего пользования, она же ТСОП, ТфОП. PSTN-сеть может быть организована с использованием разных технологий: ISDN, оптики, POTS, Ethernet. Частный случай PSTN, когда используется обычная аналоговая/медная линия — POTS (Plain Old Telephone Service) — простая старая телефонная система.
С развитием Интернета телефонная связь перешла на новый уровень. Стационарные телефонные аппараты все реже используются, в основном по служебным нуждам. DECT-телефоны немного удобнее, но ограничены периметром дома. GSM-телефоны еще удобнее, но ограничены пределами страны (роуминг — дело дорогое). А вот для IP-телефонов, они же cофтфоны (SoftPhone), никаких ограничений, кроме доступа к интернету, нет.
Skype — самый известный пример софтфона. Он может много чего, но имеет два важных недостатка: закрытая архитектура и прослушка известно какими органами. Из-за первого нет возможности создать свою телефонную микросеть. А из-за второго — не очень приятно, когда за вами подсматривают, особенно при личных и коммерческих разговорах.
К счастью есть открытые протоколы для создания своих коммуникационных сетей с плюшками — это SIP и H.323. Софтфонов на SIP-протоколе несколько больше чем на H.323, что можно объяснить его сравнительной простотой и гибкостью. Но иногда эта гибкость может вставлять большие палки в колёса. Оба протокола SIP и H.323 используют RTP-протокол для передачи медиаданных.
Рассмотрим базовые принципы протокола SIP, чтобы разобраться, как происходит соединения двух абонентов.
2. Описание связки SIP/SDP/RTP-протоколов
SIP (Session Initiation Protocol) — протокол установления сессии (не только телефонной) — это текстовый протокол поверх UDP. Также есть возможность использовать SIP поверх TCP, но это редкие случаи.
SDP (Session Description Protocol) — протокол согласования типа передаваемых данных (для звука и видео это кодеки и их форматы, для факсов — скорость передачи и коррекция ошибок) и адреса их назначения (IP и порт). Это также текстовый протокол. Параметры SDP передаются в теле SIP-пакетов.
RTP (Real-time Transport Protocol) — протокол передачи аудио/видеоданных. Это бинарный протокол поверх UDP.
Общая структура SIP-пакетов:
Вот пример двух SIP-пакетов для одной частой процедуры — установления вызова:
Слева изображено содержимое пакета SIP INVITE, справа — ответ на него — SIP 200 OK.
Основные поля выделены рамками:
SDP-сообщение состоит из строк, содержащих пары ПОЛЕ=ЗНАЧЕНИЕ. Из основных полей можно отметить:
RTP-пакеты содержат аудио/видеоданные, закодированные в определенном формате. Данный формат указывается в поле PT (payload type). Таблица соответствия значения данного поля конкретному формату приведена в https://en.wikipedia.org/wiki/RTP_audio_video_profile.
Также в RTP-пакетах указывается уникальный SSRC-идентификатор (определяет источник RTP-потока) и метка времени (timestamp, используется для равномерного проигрывания звука или видео).
Пример взаимодействия двух SIP-абонентов через SIP-сервер (Asterisk):
Как только запускается SIP-телефон, первым делом он регистрируется на удаленном сервере (SIP Registar), отправляет ему сообщение SIP REGISTER.
При вызове абонента отправляется сообщение SIP INVITE, в теле которого вложено SDP-сообщение, в котором указываются параметры передачи звука/видео (какие кодеки поддерживаются, на какой IP и порт отправлять звук и др.).
Когда удаленный абонент поднимает трубку, нам приходит сообщение SIP 200 OK также с параметрами SDP, только удаленного абонента. Используя отправленные и полученные SDP-параметры можно устанавливать RTP-сессию передачи звука/видео или T.38-сессию передачи факсов.
Если полученные параметры SDP нас не устроили, или промежуточный SIP-сервер решил не пропускать через себя RTP-трафик, то выполняется процедура повторного согласования SDP, так называемый REINVITE. Кстати, именно из-за этой процедуры у бесплатных SIP-прокси-серверов есть один недостаток — если оба абонента находятся в одной локальной сети, а прокси-сервер находится за NAT’ом, то после перенаправления RTP-трафика ни один из абонентов не будет слышать другого.
После окончания разговора, абонент положивший трубку, отправляет сообщение SIP BYE.
3. Передача информации о нажатых кнопках
Иногда после установления сессии, во время разговора, требуется доступ к дополнительным видам обслуживания (ДВО) — удержание вызова, перевод, голосовая почта и т.п. — которые реагируют на определенные сочетания нажатых кнопок.
Так, в обычной телефонной линии есть два способа набора номера:
Во время разговора импульсный способ неудобен для передачи нажатой кнопки. Так, на передачу «0» требуется приблизительно 1 секунда (10 импульсов по 100 мс: 60 мс — разрыв линии, 40 мс — замыкание линии) плюс 200 мс на паузу между цифрами. К тому же во время импульсного набора будут часто слышны характерные щелчки. Поэтому в обычной телефонии используется только тоновый режим доступа к ДВО.
В VoIP-телефонии информация о нажатых кнопках может передаваться тремя способами:
Передача DTMF внутри аудиоданных(Inband) имеет несколько недостатков — это накладные ресурсы при генерации/встраивании тонов и при их детектировании, ограничения некоторых кодеков, которые могут исказить DTMF-коды, и слабая надежность при передаче (если потеряется часть пакетов, то может произойти детектирование двойного нажатия одной и той же клавиши).
Главное различие между DTMF RFC2833 и SIP INFO: если на SIP-прокси-сервере включена возможность передачи RTP непосредственно между абонентами минуя сам сервер (например, canreinvite=yes в asterisk), то сервер не заметит RFC2833-пакеты, вследствие чего становятся недоступными сервисы ДВО. Передача SIP-пакетов всегда осуществляется через SIP-прокси-серверы, поэтому ДВО всегда будут работать.
4. Передача голоса и факсов
Как уже упоминалось, для передачи медиаданных используются RTP-протокол. В RTP-пакетах всегда указывается формат передаваемых данных (кодек).
Для передачи голоса существует много разнообразных кодеков, с разными соотношениями битрейт/качество/сложность, есть открытые и закрытые. В любом софтфоне обязательно есть поддержка G.711 alaw/ulaw-кодеков, их реализация очень простая, качество звука неплохое, но они требуют пропускной способности в 64 кбит/с. Например, G.729-кодек требует только 8 кбит/с, но очень сильно загружает процессор, к тому же он не бесплатный.
Для передачи факсов обычно используется либо G.711-кодек, либо T.38-протокол. Передача факсов по G.711-кодеку соответствует передаче факса по T.30-протоколу, как будто факс передается по обычной телефонной линии, но при этом аналоговый сигнал с линии оцифровывается по alaw/ulaw-закону. Это также называется передачей факса Inband T.30.
Факсы по T.30-протоколу выполняют согласование своих параметров: скорости передачи, размера дейтаграмм, тип коррекции ошибок. T.38-протокол базируется на протоколе T.30, но в отличие от Inband-передачи, происходит анализ генерируемых и принятых T.30-команд. Таким образом передаются не сырые данные, а распознанные команды управления факсом.
Для передачи команд T.38 используется UDPTL-протокол, это протокол на базе UDP, он используется только для T.38. Для передачи комманд T.38 можно ещё использовать протоколы TCP и RTP, но они используются гораздо реже.
Основные достоинства T.38 — снижение нагрузки на сеть и большая надежность по сравнению с Inband-передачей факса.
Процедура передачи факса в режиме T.38 выглядит следующим образом:
Передавать факсы по интернету желательно в T.38. Если же факс нужно передать внутри офиса или между объектами, имеющими стабильное соединение, то можно использовать передачу факса Inband T.30. При этом перед передачей факса обязательно должна быть отключена процедура эхоподавления, чтобы не вносить дополнительные искажения.
Очень подробно про передачу факсов написано в книге «Fax, Modem, and Text for IP Telephony», авторы — David Hanes и Gonzalo Salgueiro.
5. Цифровая обработка сигналов (ЦОС). Обеспечение качества звука в IP-телефонии, примеры тестирования
С протоколами установления сеанса разговора (SIP/SDP) и методе передачи звука по RTP-каналу мы разобрались. Остался один немаловажный вопрос — качество звука. С одной стороны, качество звука определяется выбранным кодеком. Но с другой, необходимы еще дополнительные процедуры DSP (ЦОС — цифровой обработки сигналов). Данные процедуры учитывают особенности работы VoIP-телефонии: не всегда используется качественная гарнитура, в интернете бывают пропадания пакетов, иногда пакеты приходят неравномерно, пропускная способность сети тоже не резиновая.
Основные процедуры, улучшающие качество звука:
VAD (Voice activity detector) — процедура определения фреймов, которые содержат голос (активный голосовой фрейм) или тишину (неактивный голосовой фрейм). Такое разделение позволяет заметно снизить загрузку сети, поскольку передача информации о тишине требует гораздо меньше данных (достаточно лишь передать уровень шума или вообще ничего не передавать).
Некоторые кодеки уже содержат внутри себя процедуры VAD (GSM, G.729), для других же (G.711, G.722, G.726) нужно их реализовывать.
Если VAD настроен на передачу информации об уровне шума, то передаются специальные SID-пакеты (Silence Insertion Descriptor) в 13м RTP-формате CN (Comfort Noise).
Стоит заметить, что SID-пакеты могут быть отброшены SIP-прокси-серверами, поэтому для проверки желательно настраивать передачу RTP-трафика мимо SIP-серверов.
CNG (сomfort noise generation) — процедура генерации комфортного шума на базе сведений из SID-пакетов. Таким образом, VAD и CNG работают в связке, но CNG-процедура гораздо менее востребована, поскольку заметить работу CNG-можно не всегда, особенно при малой громкости.
PLC (packet loss concealment) — процедура восстановления звукового потока при потере пакетов. Даже при 50% потере пакетов хороший алгоритм PLC позволяет добиться приемлемого качества речи. Искажения, конечно, будут, но слова разобрать можно.
Простейший способ эмуляции потери пакетов (в Linux) — воспользоваться утилитой tc из пакета iproute с модулем netem. Она выполняет шейпинг только исходящего трафика.
Пример запуска эмуляции сети с потерей 50% пакетов:
Jitter buffer — процедура избавления от jitter-эффекта, когда интервал между принятыми пакетами очень сильно меняется, и что в худшем случае ведет к неверному порядку принимаемых пакетов. Также данный эффект приводит к прерываниям речи. Для устранения jitter-эффекта необходимо на принимаемой стороне реализовать буфер пакетов с размером, достаточным для восстановления исходного порядка отправления пакетов с заданным интервалом.
Эмулировать jitter-эффект также можно с помощью утилиты tc (интервал между ожидаемым моментом прихода пакета и фактическим может достигать 500 мс):
LEC (Line Echo Canceller) — процедура устранения локального эха, когда удаленный абонент начинает слышать собственный голос. Ее суть заключается в том, чтобы вычесть из передаваемого сигнала принимаемый сигнал с некоторым коэффициентом.
Эхо может возникать по нескольким причинам:
Выяснить причину (акустическое или электрическое эхо) несложно: абоненту, на чьей стороне создается эхо, необходимо отключить микрофон. Если эхо все равно возникает — значит оно электрическое.
Более подробно о VoIP и процедурах ЦОС написано в книге VoIP Voice and Fax Signal Processing. Предпросмотр доступен на Google Books.
На этом поверхностный теоретический обзор VoIP завершен. Если интересно, то пример практической реализации мини-АТС на реальной аппаратной платформе можно будет рассмотреть в следующей статье.
[!?] Вопросы и комментарии приветствуются. На них будет отвечать автор статьи Дмитрий Валенто, инженер-программист дизайн-центра электроники Promwad.
Что обозначают термины FXO и FXS?
FXS и FXO – это названия портов, к которым подключаются аналоговые телефонные линии ТФОП (также известные под названием «телефонные сети общего пользования»).
Интерфейс FXS – это порт, который дает возможность подключения абонента к аналоговой телефонной линии. Другими словами «розетка в стене» выдает сигнал станции, обеспечивает батарейное питание линии и напряжение, необходимое для звонка.
Интерфейс FXO – это разъем, в который включается аналоговая телефонная линия. Это разъем на телефонном или факсимильном аппарате или разъем / разъемы на аналоговой мини-АТС. Такой порт имеет индикацию состояния трубка снята / трубка на телефоне (замыкание цепи). Так как порты (разъемы) являются частью устройства, например, телефона или факса, такое устройство часто называют «устройством FXO» или «аналоговым устройством».
Разъемы FXO и FXS всегда парные, то есть имеют «вилку» и «гнездо».
При отсутствии мини-АТС, телефон подключается прямо к розетке FXS, предоставляемой телефонной компанией.
Порты FXS / FXO без использования мини-АТС
При наличии мини-АТС, телефонные линии, ведущие от телефонной компании, подключаются к мини-АТС, к которой также подключаются абонентские телефоны. Поэтому мини-АТС должна быть оборудована портами обоих типов – для подключения портов FXS от телефонной компании и портов FXO для подключения телефонов или факсов.
Порты FXS / FXO с использованием мини-АТС
FXS, FXO и VOIP
Термины FXS и FXO встречаются, когда принимается решение о покупке оборудования, позволяющего подключать аналоговые телефонные линии к телефонной системе VOIP или традиционных аналоговых мини-АТС к поставщику услуг VOIP или связывать такое оборудование по каналам Интернет.
Шлюз FXO
Для подключения аналоговых телефонных линий к IP мини-АТС необходим шлюз FXO. Это позволяет подключить порт FXS к порту FXO, имеющемуся на шлюзе, который преобразует сигнал аналоговой телефонной линии в вызов VOIP.
Шлюз FXS
Шлюз FXS используется для подключения одной или более традиционных аналоговых мини-АТС к VOIP мини-АТС или провайдеру. Шлюз FXS необходим для соединения портов FXO (которые обычно соединяются с телефонной компанией) с Интернетом или VOIP мини-АТС.
Адаптер FXS или адаптер ATA
Адаптер FXS используется для соединения аналогового телефона или факса с VOIP мини-АТС или провайдером VOIP услуг. Это необходимо для подключения порта FXO на телефонном/факс-аппарате к адаптеру.
Осуществление звонков
Процедуры FXS/ FXO – как это работает
Если вы интересуетесь техническими подробностями процедур взаимодействия портов устройств FXS/FXO, вот точное описание последовательности:
При осуществлении исходящего звонка:
Окончание звонка – обычно порт FXS заканчивает соединение по сигналу соединенного с ним устройства FXO.
Примечание: На порт FXS подается постоянное напряжение около 50 Вольт с аналоговой телефонной линии. Поэтому прикосновение к проводникам подключенной телефонной линии вызывает слабый «электрический удар». Отдельное питание телефонной линии позволяет осуществлять звонки даже при отсутствии напряжения в сети переменного тока.