基于SIP協(xié)議的IP電話通信系統(tǒng)的組成原理

基于SIP協(xié)議的IP電話通信系統(tǒng)的組成原理基于SIP協(xié)議的IP電話通信系統(tǒng)的組成原理種類：通信網(wǎng)絡(luò)大綱：介紹了一種基于SIP協(xié)議的IP電話通信系統(tǒng)的組成原理，給出了一種獨立式IP電話設(shè)計方案。該方案經(jīng)過在S3C24lO微辦理器上移植μC／0S-II操作系統(tǒng)來完成多任務管理，可使用一個RJ-45以太網(wǎng)接口直接連接Internet來實現(xiàn)和其他IP電話的通話。0序言IP電話以其通話費率低、方便集成和智能化等優(yōu)勢而獲取了眾多花銷者的極大認可，并所以而對原有固定電話運營者的長途電話和國際電話業(yè)務造成了巨大沖擊。所以，隨著以太網(wǎng)接口的直接入戶，開發(fā)出一種帶有RJ-45以太網(wǎng)接口并直接連入因特網(wǎng)，從而使使用更加方便的IP電話特別需要。利用這種IP電話，用戶可以直接撥叫遠端的電話號碼，并經(jīng)過關(guān)守(gatekeeper)把所撥的電話號碼變換成遠端IP電話的IP地址，從而成立通話連接。事實上，新式IP電話終端已經(jīng)可以直接把輸入語音信號數(shù)字化，并依照G．728或G．729等必然的語音壓縮編碼算法來完成對輸入語音信號的實時壓縮，使帶寬從64kbps降低到8kbps，從而大大提高了信道的利用率。IP電話終端平時依照SIP(也許H．323)協(xié)議，并通過網(wǎng)關(guān)(gateway)實現(xiàn)IP電話和一般電話的互通。1IP電話系統(tǒng)組成IP電話通信的基根源理是利用數(shù)字通信技術(shù)來對語音信號進行數(shù)字壓縮編碼辦理，爾后按TCP／IP標準進行打包，再經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包發(fā)送到接收地。同時在接收端將這些語音數(shù)據(jù)包串起來。再經(jīng)過解碼解壓辦理，以使其恢復成原來的語音信號，從而達到由互聯(lián)網(wǎng)傳達語音的目的。IP電話的基本組成原理如圖1所示。IP電話系一致般有機(IPPhone)、網(wǎng)關(guān)(Gateway)、多點控制單元MCU(MultipointControlUnit)和網(wǎng)閘(Gatekeeper)等四個基本組件。其中機是IP電話的客戶終端，多以硬件形式出現(xiàn)，它可以直接連接在IP網(wǎng)上，以便進行實時的語音或多媒體通信；網(wǎng)關(guān)是經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)供應PHONE-TO-PHONE語音通信的要點設(shè)備。是IP網(wǎng)絡(luò)和PSTN／ISDN／PRX網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備；多點控制單位(MCU)的功能在于利用IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多點通信，以使IP電話可以支持諸如網(wǎng)絡(luò)會議這樣一對多的通信；至于網(wǎng)閘，有時也稱為網(wǎng)守或關(guān)守，主要用來供應對整個電話系統(tǒng)端點和呼叫的管理。網(wǎng)閘的主要功能包括地址翻譯、呼叫采納控制、呼叫管理以及呼叫權(quán)限等。在H．323建議中，網(wǎng)閘是一個可選部分，但是對于實質(zhì)運行的局域網(wǎng)IP電話系統(tǒng)來說，網(wǎng)閘則是一個重要部件。本系統(tǒng)中，網(wǎng)閘成立在IP地址的一個終端上。經(jīng)過網(wǎng)閘可對所有終端用戶的姓名和IP地址進行一致登記和管理，并起初給每個終端用戶分配一個近似電話分機的虛假電話號碼，以便其他終端用戶進行呼叫。主叫用戶無需知道被叫用戶終端的IP地址，只需要輸入其對應的虛假電話號碼或真實姓名即可。2IP電話單機的硬件設(shè)計IP電話分為接收方和呼叫方。倡導通話央求的一端稱為呼叫方，另一端為接收方。依照不同樣的應用途景，呼叫方和接收方可以調(diào)換角色，也就是說，任意一方都可以倡導通話央求，呼叫方倡導通話央求并輸入接收方的IP地址，兩方經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)連接成功后，利用麥克風和聽筒就可以進行發(fā)言了。IP通話的主要工作在機單機部分。隨著現(xiàn)在ARM微辦理器技術(shù)的高度發(fā)達和日趨成熟，設(shè)計中選擇了ARM9微辦理器S3C2410和μC／0S-II搭建平臺來制作單機部分。一般單機的基本工作框圖如圖2所示。在圖2中，CPU內(nèi)核模塊是搭建一個帶CPU及儲藏器的工作核心。其中的微處理器采用的就是三星公司的S3C2410(ARM920T)，F(xiàn)lash采用的是SST公司的SST39VFl60的NORFlash，SDRAM則采用hynix公司的HY57V641620HG；以太網(wǎng)接口主要幫助CPU完成TCP／IP數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)送。本設(shè)計采用的RTL8019AS是一種全雙工的即插即用型以太網(wǎng)控制器，它兼容RTL8019控制軟件和NE20008bit或16bit的傳輸，并支持UTP、AUI、BNC和PNP自動檢測模式，同時支持外接閃爍儲藏器讀寫操作以及I／0口地址的完好解碼，此外，它還擁有LED指示功能，其接口吻合Ethernet2和E802．3、10Base5、lOBase2、10BaseT等標準。系統(tǒng)中的顯示模塊采用一塊一般數(shù)顯LCD，主要用來完成電話號碼的顯示及一些本機工作狀態(tài)的顯示；鍵盤模塊和EEPROM主要供應網(wǎng)絡(luò)電話機的撥號鍵盤，以完成撥號和電話機的功能設(shè)置。EEPROM主要用于系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和儲藏。語音模塊可采用飛利浦半導體公司的UDAl341TS音頻編解碼器。別的，系統(tǒng)中的上位機接口主要完成一些參數(shù)的設(shè)定和一些已經(jīng)被記錄的參數(shù)的讀取。3系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件方面的工作主若是驅(qū)動程序的編寫、任務的劃分和任務的編寫等三個方面。由于μC／OS-II基本上不供應API接口庫也許需要額外購置，所以，中需要編寫的主要驅(qū)動軟件有包括TCP／IP、液晶驅(qū)動、EEPROM驅(qū)動、鍵盤驅(qū)動、IO驅(qū)動、USB驅(qū)動等程序。這些驅(qū)動程序的編寫一般都有固定的模式和套路。一般情況下，IP電話軟件應包括完成語音通話所需的所有功能。該軟件按功能可劃分為圖3所示的四部分。3．1呼叫辦理模塊呼叫辦理模塊主要完成呼叫的建立與拆掉功能。呼叫控制可采用SIP協(xié)議成立會話。呼叫成立過程平時是先由一個SIP終端向當?shù)氐拇矸掌靼l(fā)出呼叫央求，當?shù)氐拇矸掌鲃t經(jīng)過查詢當?shù)氐闹囟ㄏ蚍掌鱽聿檎蚁乱粋€代理服務器的地址，并向其轉(zhuǎn)發(fā)呼叫請求。當下一個代理服務器收到呼叫央求后，第一經(jīng)過定向服務器查找被叫所在網(wǎng)絡(luò)的代理服務器，爾后向該代理服務器轉(zhuǎn)發(fā)呼叫央求。被叫所在網(wǎng)絡(luò)的代理服務器確定被叫終端后，再向被叫終端轉(zhuǎn)發(fā)呼叫央求。最后由被叫終端應答，從而實現(xiàn)連接。3．2語音編碼／解碼模塊誠然語音采集所獲取的PCM編碼數(shù)據(jù)可以供應較好的長途通信語音質(zhì)量，但其速率經(jīng)常過高，所以占用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源過高。為此，一般都需要對語音數(shù)據(jù)進一步壓縮，以降低語音編碼的速率。這樣，相應的，在接收端也就需要同樣的解壓算法來恢復原始語音數(shù)據(jù)。編制這部分代碼可采用現(xiàn)在比較成熟的語音編解碼算法，并進行必然的改進，以提高語音通話質(zhì)量。3．3數(shù)據(jù)封包／拆包模塊數(shù)據(jù)封包／拆包軟件模塊主要對壓縮編碼后的語音數(shù)據(jù)進行打包，包括增加包頭、時標和其他信息，以使其形成語音包。在接收時。則應進行相應的拆包，并提取語音壓縮包。3．4數(shù)據(jù)傳輸模塊該模塊主要完成語音包的發(fā)送和接收。由于把音頻數(shù)據(jù)實時地傳輸給對剛才是保證實時語音通信的要點。所以，在考慮可靠性和實時性方面，更應側(cè)重速度和實時性。故在選擇協(xié)議時，可采用UDP協(xié)議，并在編程時使用對應的數(shù)據(jù)報套接字。4結(jié)束語IP電話通信系統(tǒng)是利用現(xiàn)有計算機網(wǎng)絡(luò)資