GB/T 40420.2-2021 基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化 第2部分：语音虚拟化技术要求

　　ICS 33 . 050 M 42

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 40420 . 2—2021

　　基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化第 2 部分：语音虚拟化技术要求

　　Broadbandcustomergatewayvirtualizationbasedonpublictelecommunication

　　network—part2：Technologyrequirementsofvoicevirtualization

　　2021-10-1 1 发布 2022-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 40420 . 2—202 1

　　GB/T 40420 . 2—202 1

　　前 言

　　GB/T 40420《基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化》分为以下部分：

　　— 第 1 部分：总体要求;

　　— 第 2 部分：语音虚拟化技术要求;

　　— 第 3 部分：实体家庭网关技术要求;

　　— 第 4 部分：实体企业网关技术要求;

　　— 第 5 部分：虚拟家庭网关功能技术要求;

　　— 第 6 部分：虚拟企业网关功能技术要求;

　　— 第 7 部分：管理要求;

　　— 第 8 部分：接口要求。

　　本部分为 GB/T 40420 的第 2 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。

　　本部分由全国通信标准化技术委员会(SAC/TC 485)归口 。

　　本部分起草单位：中国联合网络通信集团有限公司、烽火科技集团有限公司、中国信息通信研究院、上海诺基亚贝尔股份有限公司、广东南方电信规划咨询设计院有限公司。

　　本部分主要起草人：丁海、王瑾、周箴、敖立、罗晔、邓达豪。

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　　基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化

　　第 2 部分：语音虚拟化技术要求

　　1 范围

　　GB/T 40420 的本部分规定了虚拟化宽带客户网关语音业务总体技术要求和相关设备的技术要求，包括语音功能实现架构、语音功能要求、语音处理性能要求、管理协议、业务流程、接口协议要求。

　　本部分适用于宽带客户网关语音功能的虚拟化。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 40420 . 1 基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化 第 1 部分：总体要求

　　ITU-T T. 38 IP 网 络 上 三 类 传 真 实 时 传 送 通 信 规 程 ( Procedures for Real-Time Group 3

　　Facsimile Communication Over IP Networks)

　　ITU-T G.168 数字网回声抵消器(Digital network echo cancellers)

　　ITU-T G.711 话音频率的脉冲编码调制(PCM)标准[Pulse code modulation (PCM) of voice fre- quencies]

　　ITU-T G.722 64 kbit/s 内的 7 KHz音频编码 (7 kHz audio-coding within 64 kbit/s)

　　ITU-T G.722. 2 16 kbit/s 速 率 上 的 使 用 自 适 应 多 速 率 宽 带 (AMR-WB) 的 宽 带语 音 编 码[Wideband coding of speech at around 16 kbit/s using Adaptive Multi-Rate Wideband (AMR-WB)] ITU-T G.729 使用比特率为 8 kbit/s 的共轭结构代数码激励线性预测的语音编码[Coding of

　　speech at 8 kbit/s using conjugate-structure algebraic-code-excited linear prediction (CS-ACELP)]

　　IEEE 802.1p 有关流量优先级的 LAN 二层 QoS/CoS协议(LAN Layer 2 QoS/CoS Protocol for

　　Traffic Prioritization)

　　IETF RFC2833 RTP 数据包中传送双音多频(DTMF)信号，电话音调和电话信号(RTP Payload for DTMF Digits , Telephony Tones and Telephony Signals)

　　IETF RFC4730 有关 KPML 的 SIP 事务包[A Session Initiation Protocol (SIP) Event Package for Key Press Stimulus (KPML)]

　　3 术语和定义

　　GB/T 40420 . 1 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　语音业务控制协议 voiceservicecontrolprotocol

　　在语音虚拟化场景下，OLT 配置 PG语音以及 PG 向 OLT上报检测话机事件、进行语音话路信号采样等控制协议。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

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　　AD/DA：模拟转数字/数字转模拟(Analog to Digital/Digital to Analog) BSS：业务支撑系统(Business Support System)

　　CNG：舒适噪音生成(Comfort Noise Generator)

　　CODEC：编译码器(Coder Decoder)

　　DSCP：差分服务代码点(Differentiated Services Code Point)

　　DSP：数字信号处理(Digital Signal Processing)

　　DTMF：双音多频(Dual Tone Multi Frequency)

　　EMS：网元管理系统(Element Management System)

　　ERL：回波损耗(Echo Return Loss)

　　FSK：频移键控(Frequency-shift keying)

　　ID：身份(Identification)

　　IMS: IP 多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem)

　　IP：互联网协议(Internet Protocol)

　　IPv4 ：互联网协议第四版(Internet Protocol version 4th)

　　IPv6 ：互联网协议第六版(Internet Protocol version 6th)

　　ITU：国际电信联盟(International Telecommunication Union)

　　KPML：按键按压感应(Key Press Stimulus)

　　MAC：媒体访问控制(Media Access Control)

　　NGN：下一代网络(Next Generation Network)

　　NLP：非线性处理器(Non-Linear Processor)

　　OAM：操作、管理和维护(Operation, Administration & Maintenance)

　　ODN：光分配网络(Optical Distribution Network)

　　OLT：光线路终端(Optical Line Terminal)

　　OMCI: ONU 管理和控制接 口(ONU Management and Control Interface)

　　OSS：运营支撑系统(Operation Support System)

　　PG：实体网关(Physical Gateway)

　　PLC：丢包补偿(Packet Loss Concealment)

　　PON：无源光网络(Passive Optical Network)

　　POTS：模拟电话业务(Plain Old Telephone Service)

　　PSTN：公共交换电话网络(Public Switched Telephone Network)

　　QoS：服务质量(Quality of Service)

　　RMS：远程管理系统(Remote Management System)

　　RTP：实时传输协议(Real Time Protocol)

　　SDP：会话描述协议(Session Description Protocol)

　　SIP：会话初始协议(Session Initiation Protocol)

　　SS：软交换(Soft Switch)

　　TLV：类型长度值(Type Length Value)

　　VAD：语音活动监测(Voice Activity Detection)

　　VG：虚拟化网关(Virtualized Gateway)

　　VLAN：虚拟局域网(Virtual Local Area Network)

　　VoIP : IP语音(Voice over Internet Protocol)

　　WAN：广域网(Wide Area Network)

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　　5 虚拟化语音功能系统组成

　　5 . 1 系统架构

　　宽带客户 PG 虚拟化语音功能具体的系统架构如图 1 所示。

　　图 1 系统架构

　　图 1 中，接口 I 位于 OLT 和 PG 之间，OLT 通过该接口对 PG进行直接管理和控制，完成语音配置和控制协议交互。

　　5 . 2 功能划分

　　5 . 2 . 1 OLT侧

　　完成与 SS/IMS 的 NGN 协议交互处理(包括 H . 248,软交换 SIP/IMS-SIP) , OLT 同时支持两种语音业务协议，通过软件配置运行一种语音业务协议，注册到一个(组)语音业务平台上。

　　通过扩展的 OMCI 和 OAM 协议配置 PG语音控制协议承载通道，包括 VLAN ID, L2 报文。 类型包括：机框号、业务槽位号、PON 口号、PG逻辑授权号信息。

　　通过扩展的 OMCI 和 OAM 协议配置 PG语音媒体流 IP 和 VLAN。

　　支持将 SS/IMS对逻辑用户的操作转换为对物理设备的语音控制协议。

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　　5 . 2 . 2 PG侧

　　通过 OLT 下发的扩展 OMCI 和 OAM 协议配置 PG语音控制协议承载通道，包括 VLAN ID, L2报文。 配置信息包括：机框号、业务槽位号、PON 口号、PG ID号信息。

　　支持语音控制协议，按协议向 OLT 上报 PG 检测到的话机事件，按协议操作 DSP 进行语音话路信号采样、编解码、RTP 收发报文处理。

　　集成 POTS物理端口，支持振铃、发送铃音、接收话机控制指令等。

　　6 PG语音功能要求

　　6 . 1 总体要求

　　支持通过 OLT 下发的扩展 OMCI 和 OAM 协议配置 PG语音控制协议承载通道，包括 VLAN ID, L2 报文。 配置信息包括：机框号、业务槽位号、PON 口号、PG逻辑授权号信息。

　　支持语音控制协议，按协议向 OLT 上报 PG 检测到的话机事件，按协议操作 DSP 进行语音话路信号采样、编解码、RTP 收发报文处理。

　　PG 不处理与 SS/IMS 的 NGN 协议交互，不加载 VoIP 协议栈。

　　PG 支持至少两条语音业务 VLAN,一条语音控制协议通道 VLAN,一条语音数据传送 VLAN,并支持不同的优先级。

　　6 . 2 呼叫处理要求

　　呼叫处理要求如下：

　　a) PG应具有 DTMF检测、生成、传递和恢复功能：能够识别出用户所拨的 DTMF号码并转换为相应的数字，具备恢复生成 DTMF音的功能。

　　b ) 应支持 FSK 的生成。具有主叫号码显示功能。

　　c) 应支持二次拨号。要求支持 IETF RFC2833 定义的带内方式传送 DTMF 音，可选支持 IETF RFC4730 定义的 KPML事件包。

　　d) PG应支持向用户终端放送各种信号音和铃流，包括振铃音、回铃音、忙音。其中，PG 应能配置播放不同于传统 PSTN 电话的特殊拨号音。 特殊拨号音用来提示用户使用某种补充业务的拨号音，当网络提供信号音资源的情况下，应停止本地资源的播放。

　　e) 各种信号音和铃流播放时间规定如下：

　　1) PG监视话机摘机不拨号的时间：10 s ;

　　2) PG监视话机位间不拨号的时间：5 s ;

　　3) PG监视话机久叫不应的时间：市话呼叫 60 s,国内长途呼叫 90 s,国际呼叫 120 s ;

　　4) PG播放催挂音时间：60 s ;

　　5) PG播放忙音时间：40 s ;

　　6) PG应可以配置以上时长。

　　6 . 3 语音处理要求

　　6 . 3 . 1 CODEC

　　PG应支持如表 1 所示 ITU 规定的标准编码。

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　　表 1 ITU标准编码

　　PG 间通信时应优选 ITU-T G. 711 编码方式，并支持根据网络侧配置切换新的编码方式。

　　PG 的 AD/DA、模拟等组件应支持 50Hz~7 000 Hz频带，支持对音频信号进行 16 kHz频率采样。

　　频率响应、闲置噪声，总谐波失真，动态范围等电气指标见 ITU-T G. 722 的 2 . 5 。

　　6 . 3 . 2 回声消除

　　PG应支持 ITU-T G.168 规定的相关要求，能够抑制并消除拖尾长度在 32 ms 内的回波。

　　应支持宽带语音信号的电学回声消除，提供等同于窄带语音信号的回声消除能力。

　　PG检测到下接终端或外部网络发送的 2 100 Hz 相位反转音，应 自动关闭回声消除功能。当 PG检测到双向均小于-36 dB 的信号，应重新激活回声消除功能。

　　PG 可选支持消除 ERL 为 0 dB~3 dB 的回声。

　　6 . 3 . 3 VAD和 CNG

　　PG应具有静音检测能力，对话音流进行静音压缩。

　　PG检测到通话中另一方发送静音包，应能生成舒适背景音向固定话机播放。

　　PG 在支持的各种语音编码(不包含 ITU-T G. 722)下均应支持 VAD 和 CNG 功能。

　　6 . 3 . 4 输入缓冲

　　PG应设有输入缓冲，以消除包到包延时变化对话音质量的影响，处理时延抖动的缓冲时间建议不

　　小于 80 ms,缓冲时间应可根据具体情况要求调整。

　　PG应支持设置固定抖动缓冲。

　　PG应支持根据网络情况动态地调整输入缓存的大小，在语音质量和话音延时中取得平衡。

　　6 . 3 . 5 PLC

　　在支持的 CODEC下，PG均应支持语音帧补偿功能。

　　6 . 3 . 6 增益调整

　　PG应支持进行增益调整，调整范围支持- 12 dB~5 dB,调节精度为 1 dB,可双向调整。

　　6 . 4 业务质量保障要求

　　在 PG 内，应可对 PG 自身软交换语音流及 PG下的终端语音流进行优先级调度，优先级可配。 同

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　　时可对软交换语音业务流和控制流进行二层 IEEE 802.1p 优先级或三层 DSCP 进行设定。

　　应支持将 PG 自身软交换语音流和控制流与特定的 WAN 连接作捆绑。

　　在 PG 内，应将软交换语音流作为较高优先级调度。

　　7 语音处理性能要求

　　7 . 1 语音编码动态切换时间

　　语音编码动态切换是指在呼叫建立之后，从一种编码方式切换到另外一种编码方式所需要的时间，

　　语音编码动态切换时间应小于 60 ms。

　　7 . 2 OLT处理性能要求

　　单个 OLT 支持不少于 800 路的并发业务。

　　7 .3 OLT支持语音虚拟化功能要求

　　应支持通过 SIP(包括软交换 SIP 和 IMS SIP)和 H . 248 两种协议提供语音、传真应用。

　　本节要求除特殊说明外，同时适用于 SIP(包括软交换 SIP 和 IMS SIP)和 H . 248 两种协议。

　　应在 PG 的配合下，支持基本的电话业务、补充业务等。 包括向用户提供标准的模拟电话的语音服务、缩位拨号、热线服务、呼出限制、免打扰、查找恶意呼叫、截接服务、无应答呼叫前转、无条件呼叫前转、遇忙呼叫前转、遇忙回叫、呼叫等待、三方通话、会议电话、主叫号码显示、主叫号码显示限制、区别振铃等。

　　H . 248 协议和 IMS SIP协议模式下应支持拍插簧/闪断事件检测。

　　应支持在软交换的控制下完成传真业务，包括两种方式：ITU-T T. 38 编码方式和 ITU-T G. 711 编码方式。

　　7 . 4 语音业务控制协议承载通道要求

　　OLT 支持通过扩展的 OMCI 和 OAM 协议配置 PG 语音控制协议承载通道，包括 VLAN ID, L2报文，配置信息包括机框号，业务槽位号，PON 口，PG逻辑授权号信息。

　　7 . 5 语音业务控制接口协议要求

　　OLT 支持将 SS/IMS对逻辑用户的操作转换为对物理设备的语音控制协议。

　　7 .6 和 PG的交互控制要求

　　OLT 支持通过 L2 协议配置给 PG 的 RTP IP 为 OLT语音配置中的语音 IP,用于 PG进行语音媒体流报文收发。 其他语音协议相关配置参数均在 OLT本地处理，不下发给 PG。

　　OLT通过语音控制接口协议，完成对 PG媒体流处理的控制和 PG对底层话机事件上报的处理。

　　7 . 7 和 ss/IMs的交互要求

　　完成与 SS/IMS 的协议交互处理(包括 H . 248、SIP、IMS SIP 协议)。

　　代理 PG 向 SS/IMS 注册，包括 PG 级注册和端口级注册。

　　支持心跳维持。

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　　8 管理协议及业务流程

　　8 . 1 管理协议和平台

　　8 . 1 . 1 扩展 OAM/OMCI协议要求

　　基于现有的 OAM/OMCI 协议，进行扩展。 包括：

　　a ) 状态查询;

　　b) 语音配置，配置 PG语音 RTP IP、VLAN,沿用现有的 IP、VLAN 配置命令。在配置 PG 语音端口业务后下发。

　　8 . 1 . 2 语音业务控制协议

　　8 . 1 . 2 . 1 语音业务控制协议

　　协议符合二层以太网报文结构，通过 MAC地址进行寻址交互。

　　定义内部接口协议管理 VLAN ID,定义特殊的以太网报文类型，与其他业务进行区分。

　　报文中携带 PG相关逻辑授权信息，用于 OLT 对 PG授权信息与语音逻辑用户间映射。

　　报文数据载荷，按 TLV结构定义如图 2 所示，其中 x 表示负载部分的长度，由数据报文确定，长度

　　无限制。

　　单位为字节

　　图 2 语音业务控制协议报文格式

　　8 . 1 . 2 . 2 语音控制协议承载通道配置

　　在 PG授权后，OLT 通过扩展的 OMCI 或者扩展的 OAM 消息将表 2 所示的信息下发给 PG,用于配置 PG 与 OLT 间的语音业务控制协议承载通道。 扩展 OMCI及扩展 OAM 不在本部分规定。

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　　表 2 语音业务控制协议通道配置

　　8 . 2 语音业务流程

　　8 . 2 . 1 业务开通流程

　　语音业务下发流程如下：

　　a) OLT 开局时，配置语音 PG 级参数，如 IP、语音控制协议 VLAN、协议端口号、服务器地址等。

　　b ) PG 开通时，工单系统通过网管下发 PG 语音 RTP IP、语音控制协议 VLAN 以及 PG 语音端口级配置，如 H . 248 的用户名、SIP 电话号码等。

　　c ) 协议相关的参数均只保留在 OLT 侧，不下发给 PG, OLT 侧记录 NGN 协议逻辑用户与物理终端 POTS端口关联信息。

　　d) OLT代理 PG POTS 口进行端口级注册，将注册结果以语音控制协议发送给 PG。

　　具体下发流程如图 3 所示。

　　图 3 语音业务下发流程示意

　　8 . 2 . 2 语音业务实现流程

　　语音业务实现流程如下：

　　a) PG 上电后，OLT 通过扩展 OAM/OMCI 为其建立 L2 通道。

　　b) OLT 代理语音用户向 SS/IMS 注册成功后，向 PG发送端口激活命令。

　　c ) PG定时向 OLT 发送心跳消息，并携带端口状态。

　　d ) 通话过程中，PG 与 OLT 间通过语音控制协议上报话机事件。

　　e ) OLT通过语音控制协议向 PG下发操作 DSP 的指令，完成放音和 DSP 参数设置指令操作网

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　　PG完成 RTP 收发报文等处理。

　　f) OLT完成 VoIP 信令和内部语音控制协议的转换。

　　具体呼叫建立流程如图 4 所示(以 H . 248 协议为例)。

　　图 4 OLT实现语音业务呼叫建立流程图

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　　8 . 2 . 3 故障主动处理流程

　　故障主动处理流程如下：

　　a) 通过网管或者 OLT命令行检查 OLT 配置;

　　b ) 检查 OLT 上 SS/IMS语音用户状态;

　　c ) 检查网络连接;

　　d) 信令跟踪分析协议交互过程;

　　e ) 检查 OLT 上 PG 的语音内部注册状态;

　　f) OLT通过语音控制协议查询 PG摘挂机状态;

　　g) 检查 OLT 上 PG 的 PON 注册状态。具体业务故障处理流程如图 5 所示。

　　图 5 OLT实现语音业务故障处理流程图

　　9 接口协议

　　9 . 1 概述

　　协议符合二层以太网报文结构，通过 MAC地址进行寻址交互。

　　定义内部接口协议管理 VLAN ID,定义以太网报文类型，与其他业务进行区分。

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　　报文中携带 PG相关逻辑授权信息，用于 OLT 对 PG授权信息与语音逻辑用户间映射。

　　报文数据载荷，按 TLV结构定义。

　　9 . 2 心跳命令

　　消息模式：Report

　　消息功能：PG心跳命令，为保证 PG 与 OLT 间二层链路通道有效，需要增加心跳，防止交换老化丢

　　包(每 60s 发送一次)，OLT 收到后会回复端口激活命令。

　　发送方：PG

　　接收方：OLT

　　心跳命令字段如表 3 所示。

　　表 3 心跳命令字段

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　　9 . 3 端口激活命令

　　消息模式：Set

　　消息功能：下发 PG端口激活命令。

　　发送方：OLT

　　接收方：PG

　　端口激活命令字段如表 4 所示。

　　表 4 端口激活命令字段

　　9 . 4 摘机消息

　　消息模式：Report

　　消息功能：上报摘机消息

　　发送方：PG

　　接收方：OLT

　　摘机消息字段如表 5 所示。

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　　表 5 摘机消息字段

　　9 . 5 挂机消息

　　消息模式：Report

　　消息功能：上报挂机消息

　　发送方：PG

　　接收方：OLT

　　挂机消息字段如表 6 所示。

　　表 6 挂机消息字段

　　9 . 6 闪断消息

　　消息模式：Report

　　消息功能：上报闪断消息

　　发送方：PG

　　接收方：OLT

　　闪断消息字段如表 7 所示。

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　　表 7 闪断消息字段

　　9 . 7 拨号消息

　　消息模式：Report

　　消息功能：上报拨号消息

　　发送方：PG

　　接收方：OLT

　　拨号消息字段如表 8 所示。

　　表 8 拨号消息字段

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　　9 . 8 振铃消息

　　消息模式：Set

　　消息功能：下发振铃消息，振铃消息下发振铃索引，放音参数预置到 PG 中 。

　　发送方：OLT

　　接收方：PG

　　振铃消息字段如表 9 所示。

　　表 9 振铃消息字段

　　9 . 9 反极消息

　　消息模式：Set

　　消息功能：下发反极消息

　　发送方：OLT

　　接收方：PG

　　反极消息字段如表 10 所示。

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　　表 10 反极消息字段

　　9 . 10 开关 DSP通道消息

　　消息模式：Set

　　消息功能：下发开关 DSP 通道消息

　　发送方：OLT

　　接收方：PG

　　开关 DSP 通道消息字段如表 11 所示。

　　表 1 1 开关 DSP通道消息字段

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　　9 . 1 1 放音消息

　　消息模式：Set

　　消息功能：下发放音消息

　　发送方：OLT

　　接收方：PG

　　放音消息字段如表 12 所示。

　　表 12 放音消息字段

　　9 . 12 SDP消息

　　消息模式：Set

　　消息功能：下发 SDP 消息

　　发送方：OLT

　　GB/T 40420 . 2—202 1

　　接收方：PG

　　SDP 消息字段如表 13 所示。

　　表 13 SDP消息字段

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　　表 13(续)

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　　9 . 13 传真事件消息

　　消息模式：Report

　　消息功能：上报传真/Modem 事件

　　发送方：PG

　　接收方：OLT

　　传真事件消息字段如表 14 所示。

　　表 14 传真事件消息字段

　　9 . 14 来电显示消息

　　消息模式：Set

　　消息功能：下发来电显示及来电显示限制消息

　　发送方：OLT

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　　接收方：PG

　　来电显示消息字段如表 15 所示。

　　表 15 来电显示消息字段

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　　9 . 15 上报 SDP消息

　　消息模式：Report

　　消息功能：上报 SDP 消息

　　发送方：PG

　　接收方：OLT

　　上报 SDP 消息字段如表 16 所示。

　　表 16 上报SDP消息字段

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　　表 16(续)

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　　表 16(续)