DTMF的原理分析

吉佳

　　转自：http://blog.csdn.net/wangwenwen/article/details/8264925

　　1. DTMF原理
　　DTMF（Double Tone MulitiFrequency,双音多频）作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术，它具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，因此，可广泛用于电话通信系统中。但绝大部分是用作电话的音频拨号。另外，它也可以在数据通信系统中广泛地用来实现各种数据流和语音等信息的远程传输。
     DTMF是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码技术。两个单音频的频率不同，代表的数字或实现的功能也不同。这种电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个功能键*、#、A、B、C、D。由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用从8种频率中任意抽出2种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。
根据CCITT的建议，国际上采用的多种频率为697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8种。用这8种频率可形成16种不同的组合，从而代表16种不同的数字或功能键，具体组合见表1。
表1 双音多频的组合功能

高频群Hz      功能 低频群Hz	1209	1336	1477	1633
697	1	2	3	A
770	4	5	6	B
852	7	8	9	C
941	*	0	#	D

　　2. DTMF在VOIP中的解决方案
　　（http://blog.chinaunix.net/uid-27122534-id-3260925.html）
　　目前传送DTMF信号普遍有三种方式：
　　A.通过通信协议传输(SIP信令)
　　用SIP信令的INFO方法携带DTMF信号。
　　为带外检测方式，通过SIP信令的INFO方法携带DTMF信号。没有统一的实现标准，目前以Cisco SIPINFO为标准，通过SIPINFO包中的signal字段识别DTMF按键。注意当DTMF为“*”时不同的标准实现对应的signal=*或signal=10。SIPINFO的好处就是不影响RTP数据包的传输，但是因为SIP控制信令和媒体传输（RTP）是分开传输，很容易造成DTMF信号和媒体包不同步。
　　举个例子，在Voice Mail应用中，用户根据提示音输入一个DTMF信号，随后开始留言。Server是在接受到该DTMF信号后开始保存用户的留言。然而由于DTMF信号是通过SIP信令来传输的，而媒体流是通过RTP来传输的，有可能用户留言的RTP包先到，而该DTMF信号的INFO消息延迟，导致Server不保存用户的语音留言直至接受到INFO消息。

　　B. 通过RTP的数据内容传输（Inband）
　　为带内检测方式, In Band是指直接将DTMF的音频数字信号不经任何处理直接打成RTP包在IP网中传输。其中可能和用户的语音媒体流混合在一起传输。程序要获知哪个包有DTMF信号，是什么DTMF信号，必须提取RTP数据包进行频谱分析，经过频谱分析得到高频和低频的频率，然后查表得到对应的按键。在选择压缩比很高码率很低的codec，比如G.723.1和G.729A等。主要缺陷是由于网络丢包的影响，有时会造成DTMF信号丢失，而且DTMF音混合在语音包中，容易产生偏差，造成信号失真。

　　C. 通过rfc2833的规则和格式包传输
　　为带内检测方式，通过RTP传输，由特殊的rtpPayloadType即TeleponeEvent来标示RFC2833数据包。同一个DTMF按键通常会对应多个RTP包，这些RTP数据包的时间戳均相同，此可以作为识别同一个按键的判断依据，最后一包RTP数据包的end标志置1表示DTMF数据结束。另外，很多SIP UA 包括IAD都提供TeleponeEvent的设置功能如3CX Phone，Billion-IAD，ZTE-IAD等默认的TeleponeEvent都为101，但可以人为修改，这时要求在进行RFC2833 DTMF检测之前需事先获取SDP协商的TeleponeEvent参数。