IP电话技术范文

IP电话技术范文（精选9篇）

IP电话技术 第1篇

VoIP[1]技术是一种基于IP数据网的语音传输技术,它将标准的语音信号转换成压缩的数据报后在数据网络而非传统的电话网上进行传输,是一种实时语音通信技术。在利用VoIP技术进行通信时,一般先使用语音压缩算法对语音信号进行压缩编码处理,再按IP 标准进行打包,经Internet发送到接收地;接收端把这些语音数据报串起来,经解码解压缩处理后恢复成原来的语音信号,从而达到由IP网络传送语音的目的。其关键技术包括:信令、媒体编码、媒体实时传输、业务质量保障和网络传输等。

当然,VoIP不是非电话网上传送语音业务的惟一方式,实际上,存在另外两种快速、高效、价格合理的能达到长途话音传输的方法,即帧中继语音网络技术(Voice over Frame Relay,VoFR)和ATM语音网络技术(Voice over Asynchronous Transfer Mode,VoATM基于异步传输模式的语音网络技术),但目前这两种技术的发展速度较缓,技术不够成熟。

2硬件系统设计

一个完整的VoIP系统应包含IP电话终端、网关、网守、网管系统、计费系统等几部分。本文重点研究可直接挂接在计算机网络上的IP电话终端。

2.1 硬件系统方案

通过对国内外VoIP技术的研究,要面向社会推广价格低廉的IP电话业务,普通用户的电话终端成本,运营商的设备、管理成本都是必须考虑的因素。因此,设计出了一个VoIP系统方案,如图1所示。

该设计方案具有一个功能可扩展的基于软核CPU技术的IP电话终端;具备基于会话初始化协议的SIP服务器,该协议是专为网络会话而生的;并利用语音接口卡实现SIP与PSTN的互联。具有技术先进、针对性强和通用性好等特点,是可行有效的。

2.2 IP电话终端硬件设计

根据IP电话终端的硬件需求,为该终端配置了音频接入口、音频编解码芯片WM8731;网络接口芯片DM9000A;存储器IC42S16400;主控制器EP2C35;直流电源9 V,如图2所示。

IP电话终端采用直流9 V供电,通过稳压芯片(输出+5 V)为电路板供电,终端的A/D、D/A转换器选用了Wolfson公司的24 b音频编解码芯片WM8731,以太网传输部分选用了Davicom公司的网络接口芯片DM9000A,并为输入拨号配备了键盘(号码拨盘),为实现语音数据存储,还在电路上给终端配置了存储器(SDRAM,SRAM,FLASH),用户可以根据自己的情况选择包含所有或其中任一种存储器的电话机。本设计选用了其中的SDRAM作语音数据存储器。

2.2.1 拨号电路

为实现IP电话与普通电话的通用性,该终端加入键盘模块,按键开关KEY0～KEY9,KEY_X,KEY_Y,KEY_ON,KEY_OFF(其中,除KEY_ON和KEY_OFF是锁闭式按键外,其余均为非锁闭式按键)采用行列扫描式接法,加入了74HC245总线收发器作为缓冲器,电路如图3所示(由于按键过多,图中仅给出KEY0～KEY3电路)。

每个这种开关用来控制史密特触发电路,史密特触发装置的14个出口直接与Cyclone Ⅱ FPGA相连。每个开关当不按下时提供一个高电平(3.3 V),在按下时提供一个低电平(0 V)。非锁闭式按键开关是反弹的,它们相当于电路的时钟或复位输入;锁闭式按键是不可反弹的,按下时相当于一个逻辑低电平(0 V),弹出时提供一个逻辑高电平(3.3 V)。

2.2.2 音频输入及编解码

音频输入及编解码电路是通过Wolfson公司的WM8731[2]编解码器(编码器和解码器)实现的。它可以提供高质量的24 b/s音频,由一系列的I2C总线接口控制,这些接口连接到Cyclone II FPGA的引脚上。硬件电路如图4所示。

3软核CPU的构建

Altera推出的Nios/Nios Ⅱ系列嵌入式处理器扩展了目前世界上最流行的嵌入式软核处理器的性能,是Altera公司为其FPGA产品配套开发的软核CPU。在逻辑功能上,它们是32 b的精简指令集CPU,用户可以获得超过200 DMIPS(Dhrystone Millions of Instructions Per Second,百万条指令/秒)的性能,并从三种处理器(e型、s型、f型)以及超过60个的IP核中选择所需要的。Nios Ⅱ系统为用户提供了最基本的多功能性,设计师可以据此创建一个最适合他们需求的嵌入式系统。Nios及Nios Ⅱ处理器通过FPGA编程的方式实现用户所需,这是与传统的CPU的一个根本的差别。

SOPC系统的平台包括:Altera的Nios处理器、Avalon总线,片内外存储器以及外设模块等。利用SOPC Builder,用户可以很方便地将处理器、存储器和其他外设模块连接起来,形成一个完整的系统。其中,SOPC Builder中已包含了Nios处理器和其他一些常用的外设IP模块。用户也可以设计自己的外设IP。

可见,利用SOPC的软核CPU技术在以下方面具有很大的技术优势:提高系统性能;更低的系统成本;应对产品的生命周期;功能强大、易用的开发工具等。

SOPC Builder是Quartus Ⅱ附带的一个用来开发基于处理器、外围以及存储器的片上可编程系统的开发工具。SOPC Builder可以根据用户的编辑实时地生成.ptf文件;系统PTF文件类似于一个数据库文件,它存储了系统模块列表,模块信息等。

在SOPC Builder环境里,用户可以直接调用软件提供的用于构建CPU的基本模块,也可以自定义模块。本课题需要的模块中,网络接口与语音处理接口需要自定义,在构建前必须有二者的源文件,设计采用了Verilog HDL书写源程序[3],事先写好了DM9000A.v和Open_I2C.v两个底层程序。

前述SDRAM接口、键盘输入接口、网络接口芯片接口、音频处理接口和I2C接口均连接到Avalon总线,相当于总线的外挂设备。构建完成,选择自动生成地址,其结果如图5所示。

构建完成后生成(Generate).bsf格式文件system.bsf,转到Quartus Ⅱ环境下可以直接调用,相当于一个自定义的控制器芯片。

4接口电路的软件设计

4.1 软件设计

作为IP网络的一个端点,IP电话必须像其他IP终端一样,为其分配IP地址、子网掩码、缺省路由器、DNS(Domain Name System,域名系统)等。同时它存在自动和人工两种配置方式,自动方式的IP电话必须使能DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机分配协议),手动方式由用户对IP电话配置必要的信息。整个IP终端的软件设计包括了主控制器、网络接口、音频输入/输出口和可选择的存储器等部分的设计,其软件系统结构如图6所示。

首先使用SOPC Builder系统工具构建了一个Nios CPU作为整个系统的处理器核,它的Avalon总线对其他接口及控制器进行指令和数据传输,包括:由内部定时器控制的Avalon总线;为Nios CPU配置了JATG通用异步收发器UART;为可选择的片外存储器配备了专用存储器接口;控制语音输入输出的音频数据接口,实现语音编解码的控制和流处理;以太网接口负责CPU与DM9000A的数据收发和协议转换;

工作过程如下:

当拨号确认后,主控制器对编解码器发送控制指令,开始语音A/D转换,并进行编码,送到片外存储器内进行缓存;Nios CPU对拨号信息的解析确定目的地址,通过Avalon总线对以太网接口发送数据传输指令;将符合以太网标准的数据从片外存储器内读出,送入Internet中,返回确认信息。系统处理流程图如图7所示。

4.2 I2C语音模块

由于语音编解码器的处理延时是影响VoIP话音质量的因素之一,为了保证语音编解码的实时性,软件系统在控制WM8731编解码器的编解码同时,加入了I2C语音模块,以实现语音数据的实时处理。它采用自顶向下设计方法利用Quartus Ⅱ进行设计[4]。

I2C是一种双向制串行总线协议[5],只有总线处于“非忙”状态时,数据传输才能被初始化。数据传输期间,只要时钟线为高电平,数据线都必须保持稳定,否则数据线上的任何变化都被当作“启动”或“停止”信号。它实现数据的实时传输。

首先在Quartus Ⅱ环境内创建一个名为I2C的原理图文件,然后建立包括各个模块的顶层图(使用Altera提供的LPM功能模块或者建立自己的功能模块),在顶层图中将各个功能模块进行连接,如图8所示。

调试通过以后必须对其引脚进行手动设置,以便程序的下载,如图9所示。

将Wolfson WM8731音频编解码器被配置为控制模式,可以自动产生AD/DA的连续比特时钟和左/右声道时钟(CLOCK_500.v)。编解码系统采样频率设定为48 kHz。

I2C.v程序流程见图10。

在Quartus Ⅱ中对本模块进行测试,输入频率50 MHz,波形结果如图11所示。

AUD_ADCDAT与AUD_DACDAT分别为I2C总线的输入输出,由图11中可见其延迟为9.033 ns,实现了语音数据的实时处理。

5结语

本文研究并设计了一个基于SIP的IP电话终端,其结构比较完整。同时对系统进行了分块测试和环境测试,实现了语音数据的A/D、D/A实时转换,进行了数据报的收发。同时,本文提出的SIP与PSTN的互联模型,使用户(尤其是长途电话用户)不必担心SIP IP终端与PSTN用户的连接,可以在运营商的支持下自由地同其他用户进行通信,而不用担心产生高昂的通话费用。

Altera公司的软件开发工具Quartus Ⅱ和Nios Ⅱ因其功能强大、可移植性强、可扩展性高,作为CPU开发,给大系统的升级与扩展提供了简便的操作界面与操作方法。

从长远来看,在VoIP技术发展过程中仅实现语音传输功能是远远不够的。但利用Altera公司的软核CPU技术,若在本文研究的基础上添加短信平台、VGA接口等,则IP电话终端就不仅能实现语音通信,还能实现短消息传输、视频通讯等,或者与一些数据平台服务商联合,为用户提供数字点播等服务,以成为一个功能强大的多媒体通信终端。

摘要：提出了一种基于会话初始化协议的VoIP系统(包括IP电话终端、SIP服务器和PSTN接入端口),并对SIP与PSTN的互联进行了系统级构建。利用Altera的SOPC软核CPU技术和Nios II处理器构建了一个IP电话终端。该设计具有灵活的可扩展性,能够在实现语音通信的基础上较容易地扩展视频接口、短信平台等多媒体功能,给产品用户和运营商提供了一种低成本的多媒体网络通信终端设备,具有广阔的市场前景。

关键词：VoIP技术,SOPC,IP电话终端,Nios Ⅱ,软核CPU技术

参考文献

[1]Uyless Black.VOICE OVER IP.American:Prentice Hall/Pearson,2000.

[2]Wolfson.Microelectronics plc.WM8731/WM8731L.pdf.A-merican,2004.

[3]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

[4]王志华,邓仰东.数字集成系统的结构化设计与高层次综合[M].北京:清华大学出版社,2001.

ip电话软件代理协议 第2篇

甲方：

乙方：

为了充分发挥甲乙双方在各自领域的资源优势，现甲乙双方本着平等互利、共同发展、真诚合作的原则，经友好协商，现就乙方代理甲方软件产品安装经营事宜在广州签订如下合同，以资双方信守执行。

一、合作基础

甲乙双方作为分别独立的经济实体，对外分别独立享有权利和承担义务，甲乙双方在各自领域拥有资源优势。

二、协议有效期

本协议有效期自年月日至年月日止。

三、合作内容

1、甲方授权乙方为甲方的网吧安装经营代理权。

四、甲方的权利与义务

1、甲方对其所拥有的本系列软件版权的合法性负全部法律责任。

2、甲方承诺提供的软件系统稳定，软件升级，数据准确，系统可以正常运行；属于软件本身问题，甲方有免费修改的义务。

3、甲方为乙方免费提供软件产品和记费软件，软件的安装调试以及相关的技术支持，提供产品资料和技术说明书，负责所有产品、人员及市场经营指导等方面的培训工作。

4、甲方有责任予以最大程度的配合乙方提出的合理化建议，并提供相应的技术支持服务。

5、甲方向乙方提供话费标准符合市场行情标准，并有市场竞争力，话费结算标准为：0.08元/分钟。

6、对于乙方以甲方名义从事与甲方业务无关或超出甲方授权范围的任何活动，或者以甲方名义进行有违国家各种法律法规的活动，并对由此造成甲方的商业信誉和经济损失，甲方保留追究其责任的权力。

7、甲方有义务保证在其防范与预见能力之内的故障避免发生，否则由此产生的一切后果由甲方承担。

8、甲方必须保证乙方代理经营权的区域唯一性；未得到乙方允许，不得与授权范围内的网吧单独签订软件安装或合作的协议。

五、乙方的权利与义务

1、乙方须为中国境内注册的企业法人或具有完全行为责任的合法公民。

2利。

3、乙方有权使用公司的名义并获得甲方提供的经营、技术资料，有权获得甲方提供的培训和指导。

4、在乙方代理范围内，乙方推广进入的网吧，甲方与乙方结算话费标准为0.08元/分钟。

5、乙方有义务维护甲方的名誉和统一形象，努力开拓市场。

6、乙方不得以甲方名义从事与甲方业务无关或超出甲方授权范围的任何活动，更不得以甲方名义进行有违国家各种法律法规的活动，否则由此产生的一切后果由乙方承担。

六、价格结算及付款方式

1、话费结算标准：

2、付款方式：

3、对于价格调整问题由双方同意后按新价格执行，新执行价格由甲乙方负责人签字并加盖公章后生效。

七、违约责任

1、本合同有效期间任何一方（“违约方”）发生违约行为，应在收到另一方（“守约方”）有关其违约行为的通知后10天内予以纠正并赔偿守约方损失。否则，守约方有权立即终止本合同，并向违约方索赔全部损失；

2、任何一方违反本合同造成另一方的损失，应予以赔偿。如属双方过错则应按各自比例承担相应之违约责任。

八、不可抗力和意外事件

1、由于不可抗拒因素或意外事件而影响正常的服务和技术支持时不视作甲方违约。“意外事件”指诸如海底光缆受撞船事件的影响而损坏、网络因黑客攻击造成阻塞、通信线路或服务器发生超出甲方防范与预见能力的故障等类似事件。

2、合同提及的不可抗力事件包括但不限于：包括地震、台风、洪水、火灾、战争、国际或国内运输事故、政府或公共机构的活动、传染病、民变、罢工、政府禁令及其他不能合理预见、防止和控制的事件。

3、如果任何一方对本合同项下任何义务的履行（付款部分除外）受到不可抗力事件的阻碍或干扰，该方应立即以书面形式通知另一方并在10天内提供由当地公证机关出具的充分证据，证明不可抗力的发生以及不可抗力预计持续的时间，并在不可抗力事件解除后，立即继续其履约行为。如果因不可抗力导致一方不能履行本合同超过 30 天，则另一方可以提前7 天通知对方终止本合同。

九、期限及终止

1续签本协议，乙方具有优先续签本协议的权利。

2、本合同在下述情形下解除：

（1）双方协商一致解除本合同；

（2）一方当事人主体资格消失，如被撤消或进入破产、清算程序，另一方有权解除合同，但进行重组、名称变更、分立或与第三方合并等不在此列；

（3）一方未履行或违反依据本合同所应承担的义务，经另一方给予一定期限仍不履行义务或不予采取补救措施，致使另一方依据本合同的预期利益无法实现或合同继续履行没有必要，另一方有权解除合同；

（4）一方明确表示其将不履行义务或以行动表示其将不履行义务，另一方可以解除合同；

（5）由于不可抗力或意外事件使合同无法继续履行或继续履行没有必要，双方均可要求解除合同。

3、合同解除后，双方依据本合同的权利义务终止，但一方在合同解除前应履行的义务仍需履行。除因不可抗力或意外事件致使合同解除的情形外，引起合同解除事由的一方应赔偿因合同解除给另一方造成的损失。

十、法律适用与争议解决

1、本合同的签订、解释、履行及争议解决适用中华人民共和国法律；

2、任何因本合同而产生的或与本合同有关的争议，应首先由双方友好协商解决。双方如不能协商解决，应提交仲广州市人民法院进行仲裁。

3、在仲裁过程中，合同双方当事人仍应按照合同继续履行各自的义务，但正被仲裁的部分除外。

十一、其他条款

1、本合同各条款之标题仅为参阅之方便，并无法律效力；

2、本合同应取代双方以前就本合同主题事宜达成的一切书面或口头的合同，并构成双方之

间就该主题事宜达成的整体合同；

3、本合同的任何变动或更改，必须以书面形式做出并经双方之授权代表签署方可生效；

4、本合同自双方法定代表人签字并加盖公章之日起生效；

5、本合同一式四份，甲乙双方各执二份，合同附件与本合同具有同等法律效力。

———————————————以下无合同条款说明文字—————————————

甲方：

地址：

执行代表：

开户银行：

帐号：

电话：

传真：

Cisco采用IP电话标准 第3篇

Cisco在奥兰多举行的VoiceCon 2006大会上说，它将向其IP PBX软件中添加对会话发起协议（SIP）的支持。新版产品，CallManager 5.0将包括用于Cisco IP电话、出席提示软件和多媒体通信软件的SIP功能。

SIP被用于建立IP电话之间的联系以及向VoIP网络增加像出席提示、视频或移动功能等特殊特性。这项标准还使公司能够部署VoIP来混合搭配所使用的产品。

Cisco一直是市场上惟一一家在IP PBX软件中不支持SIP的主要供应商。Cisco将添加SIP视为能够向顾客提供更多特性的重要措施。

CallManager 5.0应当可以用于任何基于SIP的电话，但Cisco特别提到它计划支持Research In Motion的BlackBerry手持机和Nokia的新双模手机的“软电话”（即基于PC的电话）客户程序。

IP电话技术 第4篇

关键词：IP电话,配电通信网,终端节点

前言

配电网网络结构复杂, 配电自动化节点点多面广, 且较为分散, 要实现将控制中心的控制命令发到各执行机构或远方终端, 同时将各远方监控单元所采集的各种信息上传至控制中心的信号传输存在一定困难。结合这些特点, 配电通信网主要采用EPON技术实现组网, 覆盖开闭所、环网柜等配电自动化节点, 用于实现配电自动化节点的“三遥” (遥测、遥信、遥控) 。

一、IP电话技术及其原理

IP电话 (又称IP PHONE或Vo IP) 是建立在IP技术上的分组化、数字化的传输技术, 其基本原理是:通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理, 然后把这些语音数据按照IP等相关协议进行打包, 经过IP网络把数据包传输至接收地, 再把这些语音数据包串接起来, 经过解码解压处理后, 恢复成原来的语音信号, 从而达到由IP网络传送语音的目的。

IP电话系统把普通电话的模拟信号转换成IP数据包, 同时也将收到的IP数据包转换成声音的模拟电信号。经过IP电话系统的转换及压缩处理, 每个普通电话传输速率约占用8kbit/s~11kbit/s带宽, 因此在与传统程控交换技术同样使用传输速率为64kbit/s的带宽时, IP电话数是原来的5~8倍。

二、IP电话技术实施的必要性

传统程控交换技术一直是被广泛采用的大型企业内部通信解决方案。程控交换采用的是电路分组交换技术, 在局端安装程控交换机, 距离较近的节点可以直接布放音频电缆至用户, 而距离较远的节点只能将依靠SDH、PDH等传输设备, 将电信号转换为光信号传输, 到达远端节点后再经SDH、PDH设备将光信号转换为电信号, 通过PCM等复接设备连接至用户。

因此, 程控交换技术对网络与设备的依赖程度很高, 在已经发展较成熟的骨干通信网中得到了广泛应用。

而在配电通信网中, 主要采用EPON技术组网, 局端站只安装服务器, 配电线路出线节点安装OLT, 终端节点安装ONU。终端ONU设备只提供PON口与网口, 那么, 基于网络的IP电话技术就成了配电通信网内通讯的首选。

三、IP电话技术应用设计原则

在配电通信网中, 开闭所及环网柜等配电自动化节点需要实现“三遥”, 其中, 遥控涉及对配电节点的操作, 操作过程中要接配网调度指令, 这也正是配电通信网中需要采用IP电话技术进行通讯的重要原因。而IP电话技术的应用设计原则主要有以下几点:

1) 高稳定性

采用先进的IP调度交换机来构建网络, 满足主要设备板卡冗余热备方式, 可以实现主控板主备倒换, 关键业务单板负载分担, 直流或交流双电源供电;另外也可实现双机热备, 异地容灾机制, 主机备机可置于完全不同的网络环境或者地点。保证终端设备以及用户通话的安全性, 并且使用多种技术手段保证通话质量。

2) 可扩展性

IP调度交换设备支持以后的网络平滑的扩容, 保证在网络的成长过程中, 网上业务不会受到影响, 并且在业务发展和新技术出现后可以方便地向更先进的技术过渡。

3) 开放性/互通性

全面遵循业界开放标准, 可与多厂家设备系统互联, 实现多协议间互通, 可以与传统的PLMN/PSTN、专网企业以及Vo IP系统进行业务互通。

4) 可管理性/可控制性

系统的可管理性, 包含对设备/组件、网络、应用/业务等各方面的综合管理能力, 提供配置维护界面以及安全的远程管理功能。提供终端的网管软件减少故障排除时间, 优化网络性能, 节省开支, 提高工作效率。

四、IP电话技术在配电通信网终端节点的应用

应用以上设计原则, 结合吴忠供电公司骨干通信网及配电通信网的网络实际, 绘制吴忠供电公司整个行政交换网络拓扑图如图1所示。

从以上吴忠供电公司行政交换网络拓扑图可以看出, 新局行政交换系统依然采用贝尔程控交换机, 为吴忠供电局的日常办公通话及各变电站提供行政电话服务;在老局新增IP调度交换机1台, 并在配电终端节点安装IP电话单机, 同时, 软交换机与贝尔程控交换机通过2M中继进行互连, 实现配电终端节点与其它办公电话、变电站行政电话及公网电话之间的通讯。

此种组网方式, 具有以下优点:

1) 部署简单方便:可以直接接入网络, 通过IP方式下放IAD接模拟电话, 代替原来的程控语音系统, 并且可以与OLT采用内部协议对接实现放号。

2) 全网互通、无缝对接融合:IP调度交换机支持内置中继板卡, 可以与新局程控系统的贝尔程控交换机实现对接, 达到全网的互联互通。同时, IP调度交换机可以满足将来大量的中继需求, 支持PRI、Qisg、NO.1、NO.7等各类信令, 可以与各系统无缝融合。

3) 系统扩展性强:伴随配电通信网终端节点的增加, 新增用户可以直接部署IP电话, 注册到IP调度交换机, 方便快捷。

4) 降低变电站通信成本:随着调度数据网第二平面的建设, 传统的低速率远动通道逐渐退出, 语音通信采用IP电话替代PCM复接设备, 降低通信成本。

五、结束语

本文主要针对配电通信网终端节点的特点, 选择IP电话技术作为其语音通信方式, 在满足配网终端节点业务接入的同时, 有效利用了资源, 降低了建设成本, 增强了扩展性, 维护也更方便, 值得推广借鉴。

参考文献

[1]刘菊梅.IP电话的原理结构及其关键技术.科学之友.2007年10月.

[2]张旭东.IP电话在湖州电力通信系统中的应用.湖州师范学院学报.2006年3月第28卷.

多DSP平台IP电话 第5篇

与传统的电路交换不同，IP电话(Voice over Package)和VoIP (Voice over IP)都采用分组交换，或称为包交换。在相当长的时间内，用数据网络来传输声音并没有受到重视，因为语音传输和数据传输的不兼容导致语音质量得恶化。由于系统成本较低以及使用了ATM和帧中继等网络技术的优点，IP电话近年来得到了快速发展。

市场对于实用的和性价比高的解决方案的需求，驱使IP电话系统在较小的平台上处理日益增加的语音信道。本系统用TI的TMS320C54x数字信号处理器设计这样的平台，系统的创新之处在于用多处理器来处理多个语音流。涉及的问题包括：语音和网络对DSP的接口、公用的软件算法、系统控制和硬件控制。系统是基于多DSP平台IP电话解决方案的系统级。由于其软件的可用性、低功耗、以及适当的外设和存储器，TI的TMS320C54x非常适合作此应用。系统设计包括硬件设计、系统控制的选择、以及应用软件的要求。

（二）系统语音接口

语音接口在电话系统和DSP之间发送和接收数字化的语音。该项处理的细节取决于语音数据的来源。在简单的单信道情况下，只是将一个数字电话通过串口接到DSP。但本系统要讨论的是集合在一起的语音流，例如从电话交换机来的信号，要求用多个处理器来提供服务。传输多信道数字语音，最通常的是T1(美国)和E1(欧洲)线路的时分复用方案。该接口包括线路接口、帧形成器、信道分配和串口。

（三）系统线路接口和帧形成器

与T1/E1线路接口的前端器件是收发器，它包括线路接口、帧形成器、往往还有缓冲器。线路接口的功能是与双绞线物理连接，发送和接收模拟信号波形，恢复时钟信号用于同步。将收发器和缓冲器在数据流里检测帧、多帧、以及信道的分界，监视误码情况并报警，缓存数据块以便与处理器连接。

T1和E1的多信道数据用时分复用(TDM)方式传输。每个时隙，DS0，包含信令信息和8位的数据。时隙聚合成帧，DS1。T1和E1都适应不同得信号属性，例如每帧的时隙数、基本的时钟速率等。一个T1的数据流，每帧使用24个信道，bit率为1.544Mbps(其中的1.536是可用的数据)。E1的数据以2.048Mbps速率传输，含30个信道。在这两个系统中，信道都含8位数据，以64kbps传输。每个信道也都包含了附属的信令信息，如呼叫的状态、摘机、挂机等。

通过信道传输语音时，声音通常被数字化，并被压缩成PCM(脉冲编码调制)声音流传输。压缩是将线性的数据转换成为非线性的对数形式。µ-律和a-律是两种公用的标准。

（四）系统信道分配和串口

信道分配指的是在帧中将每个信道延时，以便DSP处理。各帧按TDM的串行数据流，向C54x的串口提供数据。该接口需要很少的连接逻辑，提供合适的时钟和接口信号。将帧形成器和DSP接口，通过TMS320C54x的多通道缓冲接口(McBSP)来实现。该外设允许DSP根据时隙和帧信息，通过对外设编程，从TDM的帧提取给定信道的数据。

McBSP允许在DSP串行传输的方向上使用总线广播的方式。在发送期间，McBSP只在其可以响应的信道期间传输数据;否则，它就呈高阻状态。这就解决了多个DSP同时向总线写数据所产生的冲突问题，当然要假设每个DSP的信道没有交叠。另外一个解决方法是使用跟复杂的逻辑，使用专门的串行线将信道分配给DSP。这种方法更为复杂，且灵活性小。

使用上述方法，主机的处理器在初始化的时候，就通知各个DSP，对各自的信道进行管理。也可以在操作期间，动态地对各DSP分配信道。由此可以优化资源的管理。

帧形成器以分开的数据流，为每个信道提供信令数据。可以使用多种方法来管理信令数据。因为DSP往往并不直接处理信令数据，冲帧形成器来的信令线，可以直接接到主机的串口，以减轻DSP的负担。另外一种方案，是将信令像数据一样经过DSP。因为每个C54x有两个McBSP，另外一个串口就可以分配给信令数据。其细节取决于帧形成器芯片所使用的方法。C54x到帧形成器的物理连接的外部开销并不大。发送和接收都需要三条线：位流时钟信号;帧同步;串口数据线。时钟和帧同步必须与T1/E1的线时钟同步，可以从收发器芯片引出。

（五）系统控制

基于DSP的系统通常是主机(例如微计算机)通过从属的DSP来实施控制。从DSP的控制来说，主机有两个任务：主机管理系统的初始化，下载代码、分配参数，将资源分配给每个处理器;在正常工作期间，主机通过监视每个DSP的表现来执行系统的功能。

在系统初始化时，主机的处理器首先加载，然后再初始化DSP。为了在初始化和正常状态下监视和控制DSP，主机要有一个机制来和每个DSP通信。DSP有一个称为主机接口的外设，用来承担该通信的连接。HPI允许主机处理器访问DSP内部得存储器块。主机还要控制每个DSP的复位操作。这就允许主机初始化每个DSP的引导过程。图是主机/DSP的内部连接。

有多种方法可以有效地引导和初始化多个DSP，每种方法都各有其优点和缺点。一种方法是由主机通过HPI向每个DSP传送代码。这就允许主机完全控制对每个DSP的代码分配，从而提高设计的灵活性。该代码于是就存放在只有主机才能访问的EPROM里。另外一个方法是为每个DSP提供一个EPROM，或各个DSP都可以访问的一个中心EPROM。主机则用相应的EPROM来初始化和控制每个DSP的引导过程。

为了通过HPI来引导DSP，主机首先通过HPI下载代码，在DSP处于复位状态时进行。在初始化和稳态工作期间，要有一个机制，在主机和DSP之间传输信息。而HPI则能很好地满足这种需要。信息传输的重要要求，是决定效率，满足协议、握手和信息的格式。因为HPI既用来传输数据包，又要管理传输，数据包中的开销信息，就使DSP和包处理器得以区分数据及管理信息。往往采用HDLC一类的数据传输协议。

握手机制用来指定包的传输和响应。C54x有若干个中断用于该目的。由主机到DSP初始化的HPI中断指出，一个新的包已经写到了HPI存储器。一旦DSP读入并处理了该包，就必须发出一个响应，表示可以传输另一个包了。DSP也必须有一个机制，要求向主机传输数据或信息包。一个中断或主机查询机制可以提供这样的服务。一旦DSP顺利启动，主机的作用就改变为监视每个DSP的工作。只需要求每个DSP有规律地向主机更新其系统表现。

（六）结束语

在IP电话系统中，DSP的基本作用是将语音数据在连续的数据流和分组数据流之间进行转换。这个过程中附带的功能还有：数据压缩;回声消除;网络分组延时隐藏。系统的优化解决方案，还要求多DSP环境中的每个DSP也能处理多个语音流。语音流的数目主要由信号处理算法的速度和相关的开销，以及处理器的速度来决定。例如，给定的压缩算法、回声消除和开销处理只要求20MIPS，这一个100MHz的C5410就可以处理4个语音信道，还可以余下20MIPS用于其他开销，误差处理及进一步的扩展。

参考文献

[1]张卫宁.TMS320C2000系列DSP原理及应用[M].国防工业出版社, 2002-04.

[2]Avtar Singh, S Srinivasan.数字信号处理Digital Signal Processing[M].蒋晓颖, 译.清华大学出版社, 2005.

浅析IP电话的应用与发展 第6篇

通常我们的电话交换分为:电路交换和分组交换。传统的电信网络就是电路交换, 每个电话确实分配了一条64K的线路用于通话。分组交换就是分组打包交换, 把语音分别打成不同的数据包, 通过不同的线路送到目的地, 然后解包。分组交换只占用8K的带宽, 而电路交换要占用64K的线路, 所以节省了带宽和成本。IP电话是分组交换。交换机只要有了IP电话功能才可以实现CTI (Computer Telephony Integration) 计算机电话功能, 也即把电话、电脑集成到一个网络中去。IP电话功能是在本机内输入IP电话卡后, 拨打长途无需拨IP卡号、密码等, 只需要直接拨打长途号码, 如在电信局直线上使用长途一样。IP电话卡可以为中国电信、联通、网通等IP卡 (如17908、17900、17910、201等) , 也可以为无卡号、密码的主叫服务类 (如17909等) , 适用范围广, 使用方便, 能节省更多的长途话费。

1 IP电话

因特网协议 (IP) 语音技术的日益推广以及因特网协议语音传输 (Vo IP) 技术的迅速发展, 增强了IP电话的功能与特性。

1.1 IP电话所使用的DSP类型很大程度上取决于电话的质量。

例如, 低端电话通常使用单个DSP即可, 因为低端电话无须高级特性集成, 也无须支持更高质量服务的灵活性。而中高端IP电话则不然, 其需要更多特性集成并提出更高的应用要求, 因此最好采用基于DSP的SoC, 而且还须支持多个处理内核, 其中DSP专门负责语音处理, 而通用RISC内核则负责管理和控制系统与用户接口。若只采用单个RISC内核而不使用DSP, 效率会非常低, 因而要实现与So C设备相同的功能, 就需要更多的MIPS并消耗更多功率。采用双处理架构有助于IP电话支持高质量HD语音服务, 并能灵活地支持各种新型应用, 如固定/移动融合、PC/电话集成、更强大的安全算法、电子邮件及生产率工具等。借助专门负责语音处理的DSP内核, IP电话可轻松支持众多高级语音特性能。例如, 我们可在IP电话中集成多个编解码器, 而且根据需要可动态部署, 从而避免转码工作。高级编解码器可通过高强度处理压缩算法来减少带宽使用, 不管其MIPS要求多高 (有的甚至高出2~6倍) , 均可在DSP内核中轻松执行。DSP内核所采用的其他高级语音处理技术也可能支持实时数字回声消除、扬声器电话应用中的回声消除, 并可在同一电话线路上实现多个语音通道的多路复用, 以支持电话会议应用要求。

1.2 IP电话采用低功耗DSP技术, 不仅能够大幅降低整体功耗, 而且还能缩减IP电话的尺寸并简化其设计。

例如, 使用适当的DSP, 能大幅缩减所需电池的尺寸, 从而让IP电话的工业设计更加美观时尚, 满足消费者的时尚外观需求。TI的TMS320C55x等几款先进的DSP内置了电源管理功能, 可降低IP电话的工作及待机功耗。通过提高对外设的控制, DSP可自动对I/O接口、外设及存储器等片上与片外资源进行分区。这样当某特定的资源不用或系统某个部分不工作时, 就可以将其断电。电话工作时, DSP的节电达到数百毫瓦, 而在电话不工作时, 片上系统的节电可达到1W。支持数种空闲或待机状态的DSP意味着随着时间的推移, 节省的电力更多, 这对IP电话特别有用, 在较长时间闲置情况下尤其有用。IP电话最大的特点是通话费用低廉, 使用IP电话替代长途电话可大大降低通话成本。优越的性能和便宜的话费使IP电话深受广大消费者的青睐。例如, 17909-IP卡是中国电信向手机用户推出的一种新型的IP卡, 称为“江苏电信手机伴侣卡”。用户可在江苏省内移动电话上利用IP卡进行绑定拨打长途电话, 其手机IP电话接入码是17909, 在被叫号码前加拨17909即可拨打长途, 无须输入繁琐的卡号和密码。收费标准为国内长途每分钟0.27元, 国际长途优惠更多, 通话中产生的长途费用自动在卡上扣除, 所有手机无须支付长途通信费。

2 应用举例

2.1 华硕主板推出IP电话功能。

华硕推出两款配备ASUS Tele Sky功能的主板M2N/Tele Sky和P5B/TeleSky。购买华硕M2N/Tele Sky和P5B/TeleSky的用户可以得到免费的60分钟Skype拨打时间。这两款主板都提供了一个Tele Sky telecom适配器, 用户可以通过这个适配器将家中的电话连入电脑, 这样电话就可以同时俱备普通电话功能和IP电话功能 (Skype VoIP) 。在Skype VoIP的支持下, 普通电话就可以实现免费的网络电话功能, 同时也可以实现拨打低价网络对普通电话功能。用户可以很方便的在家用普通电话上进行IP电话的各种应用。

2.2 龙卡添拨打IP电话功能。

用龙卡拨打IP电话业务, 一改传统的“先购IP卡, 电话才能打”的模式, 节省了IP电话用户不必要的预付款, 消除了小额剩余资金不能使用的烦恼。龙卡用户只需在建行任何一台ATM机上完成签约并取得IP电话密码, 就可享受这项服务。方法是:拨打“2957”电话号码, 按语音提示输入龙卡卡号和IP电话密码, 即可用龙卡中的资金拨打IP电话, 就像购物消费一样方便、安全。龙卡IP电话可通达国内所有城、乡电话并可立即查询话费。

2.3 微软WinCE添加IP电话功能。

微软 (Microsoft) 推出的Windows CE操作系统, 加入了网络电话功能 (IP phone) 。网络电话因为使用因特网传拨, 并没有使用传统的长途电话线路, 所以在收费上也比较便宜。

2.4 联想与Avaya合作在NB中嵌入IP电话功能。

Avaya与联想合作在联想的ThinkPad笔记本电脑中预装IP电话功能, 提高企业专业人员在计算机上拨打和接听电话的通讯能力。这个产品包括生物身份识别登录, 让联想的指纹阅读器和口令管理器兼容Avaya的IP软电话软件以提高用户身份识别能力。这个组合意味着阻止用计算机拨打非法的电话。ThinkPads笔记本电脑还将提供一个信息等待指示灯, 把键盘照明功能转变为查看语音邮件的可视的警告。

2.5 Avaya增IP电话功能。

Avaya推出的IP电话固件 (Firmware) 。该固件可使商务人员借助PDA的现有功能, 强化电话功能, 并通过电话显示屏访问Web文本流, 提供了全新的沟通和访问信息的方式。Avaya固件可通过PDA上的红外线接口拨打和控制电话, 借助适当的PDA应用软件和新固件, 用户可直接从PDA“地址簿”数据库拨号, 并远程控制电话会议、转接电话等功能, 还允许用户借助PDA登录和脱离一部电话, 使办公和住宿应用的共享成为可能。Avaya利用IP电话红外线端口的附加功能, 在PDA之间通过电话发送名片, 并将通过红外线连接来支持电子邮件和网上浏览等其他局域网PDA应用。

2.6 利用S508速拨清单功能实现IP电话速拨。

现在IP电话功能在手机上使用越来越多, 除了打长途外, 打本地网间电话也能节省话费。以江苏移动通信公司为例, 其动感地带和神州行金卡用户, 因其本地网内通话享受每分钟0.4元的资费, 比本地网间通话每分钟低0.2元, 而在本地拨打网间电话时, 如果在前面加上移动公司的IP接入号17951, 则在计费时视为本地网内通话, 也能享受每分钟0.4元的资费政策。因此, 如果手机能提供IP速拨功能, 则是大大的方便。

第三代移动通信主流技术标准及其演进

张旭 (大连网通分公司)

摘要:分析第三代移动通信技术标准分类特点, 阐述不同标准移动通信技术发展技术的演进过程。

关键词:第三代移动通信WCDMA CDMA2000 LTE UMB

1第三代移动通信 (3G) 与前两代的主要是提升了传输声音和数据的速度, 能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式, 提供包括电话会议、电子商务等多种信息服务

3 G系统采用码分多址 (CDMA) 和分组交换技术。

三种主流的技术标准:WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。主要问题在于:没有一个统一的世界标准;语音不是在IP网络结构上;数据传输达不到速度要求。

国际两大3G标准化组织:3GPP和3GPP2。第三代合作伙伴计划 (3rd Generation Partnership Project, 即3GPP) 成立于1998年12月。成员包括欧洲ETSI、日本ARIB和TTC、中国CCSA、韩国TTA和北美ATIS。3GPP的目标是在ITU的IMT-2000计划范围内制订和实现全球性的 (第三代) 移动通信系统规范, 致力于WCD-MA的发展。第三代合作伙伴计划2 (3rd Generation Partnership Project 2, 即3GPP2) 成立于1998年12月, 成员包括:TIA (北美) 、CCSA (中国) 、ARIB/TTC (日本) 和TTA (韩国) 。3GPP2其致力于使ITU的IMT-2000计划中的 (3G) 移动电话系统规范在全球的发展, 它是从2G的CDMA或者IS-95发展而来的CDMA2000标准体系的标准化机构。

WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。WCDMA (宽带码分多址) 采用直接序列扩频码分多址 (DS-CDMA) 、频分双工 (FDD) 方式, 码片速率为3.84Mcps, 载波带宽为5MHz。基于Release99/Release4版本, 可在5MHz的带宽内, 提供最高384kbps的用户数据传输速率。WCDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信, 速率可达2Mb/s (对于局域网而言) 或者384Kb/s (对于宽带网而言) 。

HSDPA (高速下行分组接入, High Speed Downlink Packages Access) 技术是实现提高WCDMA网络高速下行数据传输速率最为重要的技术, 是3GPP在R5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的, HSDPA是与R99的信道在同一载波上, 只是为HSDPA增加了专门的信道, 只需要进行软件升级即可。HSDPA下行峰值速率理论最大值可达14.4Mbps。

HSUPA (高速上行链路分组接入, high speed uplink packet access) 。HSUPA通过采用多码传输、HARQ、基于Node B的快速调度等关键技术, 使得单小区最大上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s, 大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。HSUPA引入了五条新的物理信道E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH、E-HICH和两个新的MAC实体MAC-e和MAC-es, 并把分组调度功能从RNC下移到Node B, 实现了基于Node B的快速分组调度, 并通过混合自动重传HARQ、2ms无线短帧及多码传输等关键技术, 使得上行链路的数据吞吐率最高可达到5.76Mbit/s, 大大提高的上行链路数据业务的承载能力。

HSDPA是WCDMA下行链路方向 (从无线接入网络到移动终端的方向) 针对分组业务的优化和演进。与HSDPA类似, HSUPA是上行链路方向 (从移动终端到无线接入网络的方向) 针对分组业务的优化和演进。HSUPA是继HSDPA后, WCDMA标准的又一次重要演进。

IP电话技术 第7篇

1 N2000网管简介

N2000网管是华为公司的软交换网络管理系统, 其强大的网络管理能力和丰富的系统工具, 为软交换网络的日常维护提供了极大的方便。

N2000网管界面清晰, 操作简便, 功能强大, 在这里主要使用其用户信令跟踪功能, 它可以对用户呼叫流程的整个信令接续过程进行全程跟踪记录, 清晰的反应了信令接续过程, 从而可以判断用户接续失败的原因。

2 SIP协议简介

软交换系统现在所使用的IP电话几乎均使用的是SIP协议, 因此有必要对SIP协议的呼叫流程有一个了解。

SIP (Session Initiation Protocol) 协议是一个用于建立、更改和终止多媒体会话或呼叫的应用层协议。

在长庆通信网中, SIP语音数据流的方向主要是软交换之间的SIP-SIP和SIP-PSTN之间的数据。其呼叫流程如图1所示, 这里的SIP是指IP电话机、SOFTSWITCH是指我们的SOFT3000软交换设备、GATEWAY主要是指UMG8900设备、PSTN SWITCH是指程控交换机。PSTN-SIP的呼叫流程与SIP-PSTN是相反的过程。

3结合N2000网管处理IP电话故障思路

结合华为N2000网管的用户跟踪功能, 可以跟踪到用户的呼叫接续过程, 然后再和标准的SIP协议定义的呼叫流程进行对比, 从而对故障进行分析定位, 判断故障的原因, 以及制定相应的处理方法。对SIP协议的错误代码进行分析, 也为处理IP电话故障提供了有效的工具, SIP协议的错误代码在用户跟踪中可以看到, 它会提示相应错误的产生原因, 维护人员可以根据其对故障进行分析, 并找出解决方法。

4几种典型SIP电话故障处理

这里的SIP电话故障主要是指业务层上的故障, 不包括因为网络层故障造成承载网故障, 从而使SIP电话注册失败, 因为这种故障可以直接对网络进行通断测试处理从而恢复正常。

(1) 故障现象:不能接打, 但远程可以登录到IP电话机上。

原因分析:对于这样的故障, 可以ping测正常, 并且可以远程登录上去, 这说明网络是正常的。但是电话机不能接打表明SIP电话注册是不正常的, 这里面比较典型的有两种情况。一种因为用户侧数据设置不合适造成的, 另一种是因为用户侧数据和软交换侧数据设置不一致造成的, 两种情况分别有不同的错误代码提示。

处理方法:对于以上两种常见的故障, 第一种首先查看用户侧IP电话机的VOIP配置数据, 按照软交换的注册地址和端口, 以及设备标识、用户名、密码、终端标识等项目逐一查看, 即可排除故障。对于第二种情况, 是因为用户侧的终端标识和设备标识与软交换侧的终端标识与设备标识不一致造成的, 可以任意修改其中一项即可恢复正常, 但一般情况下修改用户侧的IP电话设置。修改完成后查看注册状态即可恢复正常。

(2) 故障现象:能打不能接, 这种情况用户拨打电话是正常的, 但是这台电话一直打不进去, 用户不能正常接听电话。

原因分析:对于这种情况, 不能像传统的程控电话那样进行线路测试。首先, 因为用户是可以正常拨打电话的, 这说明SIP电话是正常注册的, 再查看其呼入呼出权限, 均为正常的。这说明用户的局端数据是正常的, 而故障还存在, 于是利用软交换网管N2000系统的信令接口跟踪功能, 先拨打故障电话, 然后跟踪, 观察信令的接续方式, 从而查看呼叫流程, 找出呼叫终止的原因。

使用普通话机拨打此故障电话, UA5000侧是正常的, 但是当软交换侧交换对SIP电话发起INVITE呼叫时, SIP电话先是回复了一个100代码TRYING, 然后又回复了一个480代码, 正常情况下, 是不会回复480代码的, 会回复一个180的回铃音的。故障电话回复480代码说明是由于480错误造成的通话中断, 这也说明整个的呼叫物理链路是正常的, 信令链路也是正常的, 只是由于用户侧的480错误产生使其故障, 从而造成该故障话机无法接听的原因。

如图1所示, 480消息体的内容是Temporarily not available (暂时不可用) , 这即是SIP电话发给SOFT3000的内容。通过查找SIP响应状态代码表可知4**为客户端错误信息代码。具体到480代码的意思为:480 Temporarily not available暂时不可访问, 被叫的终端系统已经成功连接, 但用户暂时不可访问 (例如:用户未登录, 或登录为免打扰) 。服务器可以在RetryAfter头域中另外指定一个访问时间。从错误代码的定义上可以知道, 用户已连接成功, 且一般SIP电话设置的是自动注册的, 所有可用初步判断用户设置了免打扰功能。但与用户沟通后得知, 他们并未设置此功能, 然后维护人员远程登录到SIP电话上发现, 免打扰功能是打开的, 故使该电话不能接听电话。后来与用户联系后, 用户反映此次配置的IP电话均为英文界面, 操作提示语言、操作菜单等均为英文, 多数人对此不太熟悉, 因为误操作造成此次故障。

处理方法:对于此类故障, 首先利用N2000网管系统的信令跟踪功能定位错误代码, 然后找出错误信息提示, 查找SIP响应状态代码表, 根据错误代码产生的原因, 分析造成故障的原因, 然后制定相应的处理办法。同时, 使用户熟悉IP电话的日常操作, 也可以避免由于误操作而导致的客户端错误及故障出现。

(3) 故障现象:接听电话正常, 但是拨打部分电话一直打不通。

原因分析:此类故障首先可以排除注册失败。部分电话打不通, 很容易想到会不会是用户权限的问题, 在N2000网管上查看用户权限是正常的, 有拨打本机、长途等权限。于是利用N2000网管上的信令跟踪功能进行跟踪分析, 查看其完整呼叫流程, 并与正常呼叫流程进行对比分析, 找其呼叫失败原因。

SIP电话发起呼叫共收到三条回复消息, 代码分别是180、183和487, 与SIP协议标准流程相对应的回复消息为180和183, 其中180为RINGING信息, 表示SOFT3000已为被叫用户发出振铃信息, 183为Session Progress, 此时为单通状态, 表示SIP用户至被叫用户已经单方向接通了。回复代码487, 正常情况下应该回复步骤13信息, 但由于回复的是487信息, 说明此时是一个错误提示回复。

如图2所示, 487消息体是Request Terminated (请求被终止) , 查找SIP响应代码表可知:487消息表示请求被拒绝, 原来的请求消息被一个CANCEL请求所取消。SOFT3000已发回复了SIP电话180和183消息, 说明其已经给被叫用户发出的振铃信息, 但是之后SOFT3000又发给SIP电话请求被终止 (拒绝) , 这表示这个拒绝消息不是来自SOFT3000, 而是来自被叫终端的。终端用户给SOFT3000发送了CANCEL请求, 从而使SOFT3000为SIP用户发送487消息。这说明是由于被叫用户终端由于某种原因不能接收信息而请求SOFT3000终止通话, 所以SIP电话并不是出现了故障, 而是被叫用户终端的故障或者设置导致的这种现象。

IP电话技术 第8篇

在移动通信从2G/2.5G向3G的发展过程中,多媒体得到了越来越多的应用,视频通信功能作为移动便携式终端的一项研究热点,越来越受到各移动厂商的重视。随着集成电路技术的进步和多媒体硬件处理性能的提高,使得在嵌入式终端上可以开发出越来越强大的多媒体功能。在嵌入式平台上实现可视电话、流媒体电视、上网等多媒体功能,对扩展3G业务有很好的市场前景。

Google于2007年11月推出了一个专为移动设备设计的软件平台Android[1]。Android是一款包括基于Linux内核的操作系统、中间件和关键应用的手机软件平台,它对第三方应用软件开发完全开放,开发者在为其开发应用程序时拥有更大的自由度,同时Android平台免费向开发人员提供,节约了开发成本,因此,Android受到了业界的广泛关注,具有很大的市场发展潜力,研究在嵌入式平台上基于Android的IP可视电话具有一定的实际应用价值。

1 系统框架

1.1 硬件体系结构

硬件系统使用Freescale的i.mx27多媒体处理器作为主控芯片[2]。i.mx27处理器以i.mx21为基础进行设计,基于ARM926EJ-S,主频达400 MHz,片内还有一个硬件加速器,集成了视频编解码器VPU(Video Processing U-nit),支持H.263,MPEG-4,H.264等视频编解码标准,同时,i.mx27片内集成了丰富的外设接口,方便用户进行多媒体应用程序的开发。

基于i.mx27的外围接口,可视电话终端的硬件结构如图1所示。其中,SDRAM控制器和Nand Flash控制器分别外接SDRAM和Nand Flash存储芯片,用于存放数据、运行的程序、内核镜像、文件系统等;LCD接口连接LCD显示器,用于视频的显示;CSI接口外接Camera摄像头,用来读取Camera的摄像图像,实现视频采集;SSI接口外接语音编解码器,用于读写音频编码数据,实现语音的采集和播放;以太网接口FEC外接以太网物理层芯片,用于数据的网络传输;UART接口外接RS-232收发器,与宿主机相连,方便用户通过宿主机控制目标板的运行;直流电源连接电源接口,使芯片能够稳定地运行。

1.2 软件体系架构

可视IP电话系统终端设计是在Android平台上实现的,Android是真正意义上的开放性移动设备平台,它同时包括底层操作系统以及上层的用户界面和应用程序。Android所有的应用程序都运行在一个核心引擎上,系统的核心应用和用户开发的第三方应用是完全平等的。因此,用户可以将系统默认的应用软件替换为其他的第三方应用软件。另外,Android提供了大量的库和工具,Android的图形系统非常丰富,对多媒体的支持很强,用户可以方便地在上面开发功能复杂的应用程序。

Android的平台架构分为4层:最底层是嵌入式Linux2.6操作系统;第3层是Google为Android开发的函数库和运行环境等,如核心库和Dalvik虚拟机等;第2层是应用框架层,它提供了Android应用程序使用的系统API,如Views,Content Provider,Resource Manager,Notification Manager等;最上层是应用程序层,它涉及用户界面和用户交互,以Java编程语言编写,Android本身提供了Home,Phone,Browsers等众多核心应用程序。

考虑到可扩展性和跨平台性,并参考Android的系统架构,设计的嵌入式可视电话系统的软件架构如图2所示。

本软件系统架构分为操作系统层、库和接口层、应用框架层、应用层4层。各层的主要功能为:

1)操作系统层。底层基于硬件的驱动程序,这些驱动分别控制着网口、传声器、摄像头、LCD等,向下控制硬件工作,向上提供接口调用。

2)库和接口层。这一层主要是应用框架层调用的一些基本的类库和接口,包括Android的C/C++库、SIP库、RTP/RTCP库、音视频采集播放等抽象接口以及视频编解码接口。

3)应用框架层。该层采用模块化开发方法,基于其下层提供的函数库和接口,封装成为功能模块,供应用层开发使用。

4)应用层。系统的最上层,提供用户图形界面的设计,与其他模块交互,并为其他模块分配资源。在该软件架构下,涉及到的软件功能模块有主控模块、SIP管理模块、媒体流管理模块、属性存取模块等。

2 软件主要功能模块实现

2.1 主控模块

主控模块是系统的主要模块,在最上层实现了可视电话的功能。它一方面完成系统GUI的设计,提供图形化的接口给用户,另一方面调用其他如SIP管理模块、媒体流管理模块、属性存取模块等提供的开发接口,分别实现呼叫、音视频通话、属性存取等主要功能。为了丰富可视电话终端功能,主控模块还可以划分成多个不同的功能子模块,主要包括“通话”、“设置”、“注册”、“地址簿”、“选单”、“图片浏览”等,每个子模块分别实现可视电话的一部分功能。在开发中,每个子模块设计为Android的一个Activity,并且根据需求利用不同的Android组件开发GUI,各子模块之间功能相互独立,子模块之间的跳转切换依靠用户的GUI操作实现。

1)通话子模块。它是系统的主要功能模块,负责实现通话的整个流程,模块流程如图3所示。首先,进行系统资源以及其他模块的初始化,初始化工作完成后,从主线程里创建一个SIP消息监听子线程,该子线程用来监听和处理SIP消息,创建子线程成功后,主线程向服务器注册,注册成功后就可以发起和接收会话并进行多媒体通信,会话结束后如果用户执行了UI操作,结束了当前的Activity,则发送结束信号给SIP监听线程,否则等待用户的下一次呼叫操作。

通话的建立、修改和结束等均存在SIP信令交互,SIP消息监听子线程用来监听远端传来的SIP消息,SIP消息监听子线程流程图如图4所示。子线程接收到SIP消息后,根据消息类型完成不同的处理动作,并通过Android Handler机制通知主线程更新UI组件。SIP消息监听是靠定时器触发,每20 ms执行一次消息处理并检查一次结束标志,如果结束标志为真值,则退出。

2)设置子模块。使用Tab组件,分别用来配置用户信息、音视频编解码、网络等参数信息,用户在文本框中输入配置参数,点击保存按钮后,调用属性存取模块的函数完成保存。

3)注册子模块。负责用户向服务器的认证、注册,用户输入注册的用户名、密码、SIP服务器地址等,然后调用SIP管理模块的注册函数,向服务器注册。

4)地址簿子模块。使用SQLite数据库存储,实现电话本的功能,该电话本可以存储联系人姓名、SIP地址、用户组、备注等信息,用户可以方便查找、添加、删除账户。

5)图片浏览子模块。使用Gallery组件,用来浏览一组图片,本系统在通话过程支持通话图片的实时截取,图片截取后会存储到指定位置,用户可以在图片浏览界面中方便看到通话截取保存的图片。

2.2 SIP管理模块

初始会话协议(Session Initiation Protocol,SIP)是IETF提出的基于文本编码的IP电话/多媒体会议协议[3],用于建立、修改并终止多媒体会话,与H.323等其他会话信令协议相比,SIP复杂度低、可扩展性好,具有与Internet集成、可操作性好、成本低等优点。

SIP管理模块实现SIP会话信令技术,用于会话的建立、维持、修改、终止等,根据应用层开发需求,负责向主控模块提供开发接口,供主控模块调用,开发接口包括phone Register Sip Server(),phone Deregister Sip Server(),phone Call Start(),phone Call Terminate(),分别用于发出注册、注销、呼叫、结束通话等请求,模块还提供phone Get Msg From Queue()用来获取SIP消息。

SIP管理模块主要是通过调用JAIN SIP库实现[4]。JAIN SIP是SUN公司按照RFC3261标准,使用Java语言编写的一个SIP类库,整个结构以事件为基础,采用Listener/Provider的事件模型。JAIN SIP的结构包括Sip Stack,Sip Provider,Sip Listener三部分。其中,Sip Stack是JAIN SIP的核心,所有SIP操作在这里实现,它实现的服务由Sip Provider统一向Sip Listener提供。SipProvider是一个接口,通过Listening Point封装了对SipStack的操作方法,将Sip Stack接收到的SIP消息加工成SIP事件交给Sip Listener处理,并将上层的SIP消息交给Sip Stack处理。在逻辑上,两个SIP应用程序之间的交互体现在它们的Sip Provider之间的交互。Sip Listener用于管理一个或多个Sip Provider,当一个Sip Provider建立后会注册到一个Sip Listener。

2.3 媒体流管理模块

媒体管理模块实现通话中音视频的实时采集、编码和播放功能,为了更方便主控模块的调用,其向主控模块提供的几个主要功能函数有start Media Stream(),stopMedia Stream(),register Media Channel(),分别开启音视频处理、关闭音视频处理、媒体通道的初始化。

为具体实现媒体流管理功能,需向下调用RTP RTCP库、音视频编解码、采集播放等接口,使用RTP RTCP协议是目前解决流媒体实时传输问题的最好办法,RTP负责流媒体数据的发送和接收,而RTCP负责提供数据分发质量反馈信息[5]。

流媒体传输是采用jlibrtp实现,jlibrtp是一个面向对象的开源RTP库,它遵守RFC3550标准,是Java多媒体编程框架(JMF)的RTP stack的替代版。与JMF相比,其提供了更简便的程序开发接口。使用jlibrtp开发时,首先提供一个实现回调接口RTPApp Intf的类,在该类中实现receive Data()方法以完成数据流的接收。然后,生成RTP Session类的一个实例来表示此次RTP会话,并生成一个Participant的实例来表示设置的会话参与者的用户名、IP地址、端口号等,调用add Participant(),set Payload Type()等方法在会话中加入该参与者、设置负载类型等,当RTP会话成功建立后,调用Send Packet()方法就可以向目标地址发送数据。

视频的编解码接口基于i.mx27平台的VPU开发,使用VPU提供的驱动接口封装成视频编解码库函数,供媒体管理模块调用,为了保证可视电话的通话效果,同时开发了音视频同步、回声消除等子模块,供应用层模块调用。

2.4 属性存取模块

属性存取模块为主控模块提供开发接口以实现对系统参数信息的存取,例如,注册的用户名、密码、服务器地址等网络参数信息以及音视频编码、图像显示等媒体参数信息等。这样,应用层可以方便读取和设置系统的参数,属性存取模块为主控模块提供的开发接口,包括read Phone Config()和write Phone Config()分别用于读取和修改对应的参数信息,这些参数信息保存在属性文件中,每个参数项均由一个索引和参数值组成,用户只需根据索引来读写参数值。

2.5 模块封装

应用层开发按照Android应用程序开发规范,使用Java语言实现,而在本设计中底层的库和接口有的是使用C/C++语言实现(如VPU的开发),这样应用层程序无法直接调用底层的库,为了解决这样问题,使用Android NDK的方法完成应用框架模块的封装,继而供应用层调用。Android NDK是运行于Android平台上的Native Development Kit的缩写,是一套工具集,允许Android应用开发者嵌入从C/C++源代码文件编译来的本地机器代码到各自的应用软件包中。在某些情况下,它提高了代码的重复使用率,提高执行速度。

3 系统测试

本系统测试环境由Asterisk服务器和设计的嵌入式可视IP电话终端(IP Phone)组成,如图5所示[6]。Asterisk是一款由Digium公司研发的功能非常丰富的开源PBX软件,它既支持传统的模拟电话设备和数字电话设备,也支持新兴的基于网络的Vo IP系统,可以透明地桥接Vo IP之间的一些协议,如SIP,H.323,MGCP等。具体的测试参数为:1)IP Phone A,SIP地址为1001@192.168.1.104;2)IP Phone B,SIP地址为1002@192.168.1.104;3)As terisk,地址为192.168.1.104,软件版本号1.6.0.10;4)视频,分辨力VGA,码率500 kbit/s,帧率25 f/s,编码标准为H.264;5)音频,编码标准g711u。

经测试,系统稳定性良好,图像清晰流畅,唇形保持同步,没有明显的通话回声,基本满足了可视IP通话的需求。

4 小结

笔者设计和实现了一个基于Android的嵌入式可视IP电话,并根据Android系统的开发框架,采用了一套可行的软件架构。实现的终端交互界面良好,支持音视频通信,与其他产品的互通性良好,在实际应用中得到了验证,基于Android的嵌入式IP可视电话的设计与实现在便携式多媒体终端领域的研究具有比较实际的意义。

参考文献

[1]Android——an open handset alliance project[EB/OL].[2010-06-24].http://code.google.com/p/android/.

[2]MCIMX27 multimedia applications processor reference manual[EB/OL].[2010-06-24].http://www.keil.com/dd/docs/datashts/freescale/mcimx27ec.pdf.

[3]ROSENBERG J,SCHULZRINNE H,CAMARILLO G,et al.SIP:session initiation protocol[EB/OL].[2010-06-24].http://www.ietf.org/rfc/rfc3261.txt.

[4]欧阳星明,程剑.使用JAIN SIP开发基于SIP协议的应用[J].计算机应用,2005,25(3):493-494.

[5]SCHULZRINNE H,CASNER S,FREDERICK R,et al.RTP:atransport protocol for real-time applications[EB/OL].[2010-06-24].http://www.ietf.org/rfc/rfc1889.txt.

IP电话技术 第9篇

软交换技术通常被称作Internet电话或网络电话VOIP (voice over intenet protocol) , 它其实就是通过Internet打电话, 是基于路由器/分组交换的IP数据网进行语音传输的。

VOIP业务实现的硬件基本结构由网关和网守2部分构成。网关的主要功能是信令处理、H.323协议处理、语音编解码和路由协议处理等, 对外分别提供与PSTN网连接的中继接口以及与IP网络连接的接口。网守的主要功能是用户认证、地址解析、带宽管理、路由管理、安全管理和区域管理。

IP电话典型的呼叫过程是:当呼叫由PSTN语音交换机发起时, 通过中继接口接入到IP语音网关, 网关获得用户希望呼叫的被叫号码后, 向网守发出查询信息, 网守查询被叫网守的IP地址, 并根据网络资源情况判断是否应该建立连接。如果可以建立连接, 则将被叫网守的IP地址通知给主叫网关, 主叫网关在得到被叫网关的IP地址后, 通过IP网络与对方网关建立起呼叫连接, 被叫侧网关向PSTN网络发起呼叫并由交换机向被叫用户振铃, 被叫摘机后, 被叫侧网关和交换机之间的语音通道被连通, 网关之间则开始利用H.2 4 5协议进行能力交换, 在能力交换完成后, 主被叫方即可开始通话。

1 软交换的特点及优势

1.1 软交换的特点

(1) 低廉的通信成本。由于Internet中采用“存储转发”的方式传递数据包, 并不独占一条通信电路, 并且对语音信号进行了很大的压缩处理, IP电话占用带宽仅为8kbit/s～10kbit/s, 再加上分组交换的计费方式与距离的远近无关, 所以大大的节省了长途通信费用, 换句话说在系统内可以无限延长通信距离。

(2) 公司内部电话通信组网简单方便。可以在便携机上安装软件终端借助网络随时随地实现与总部通信网的连接, 也可以通过IP网关将办事处或分部通接入通信网, 只要在IP电话机上进行简单的设置就可以像内网一样同样实现内部通信。

(3) IP服务器需要使用不停电电源, 它不像公众交换电话网络 (PSTN) 技术的传统电话, 由交换机提供电源, VOIP电话的线路本身无法供应电源;如果停电, VOIP线路就无法使用, 所以需要保证电源的不间断性。

(4) 随着网络技术的发展其可靠性虽有大幅的提高, 但仍不如PSTN传统电话网络稳定, IP网本身的可靠性不足, 当IP网出现故障断开连接会使VOIP无法使用, 同时VOIP的服务质量也会受公司内部网络和公共网络资源拥堵的影响。VOIP依旧会经历到语音质量的问题, 比方回音的问题, 在少数情况下还会出现中断的可能。

(5) 存在安全不确定性, 比如IP封号、拒绝服务 (DOS) 攻击、非法存取、话费诈欺或窃听等威胁。

1.2 软交换的优势

(1) 与传统的交换设备比, 安装简单、便捷, 从而大大降低企业的安装调试成本;

(2) 合理有效的提高现有的传输带宽效率和开展业务的效率;

(3) 软交换具有良好的扩展性, 能在原有的平台上不断的扩展新业务, 如视频调度、可视电话、移动办公等, 为办公和生产提供更多先进的通信手段。提升电力系统通信的服务水平, 保护企业投资。

2 工作环境和组网方案

2.1 工作环境

有哈里斯 (HARRIS) 程控交换机;软交换服务器;E1中继IP网关板, 哈里斯IXP2000内置E1中继网关板EEG;模拟电话网关, SAG 4口至32口模拟网关;局域网、MIS网、调度数据网等传输通道。

江苏溧水县供电公司行政电话交换机选用哈里斯IXP2000程控数字电话交换机, 如果要将电话放号到县内各乡镇供电所、营业所、坐收点, 还有变电站的工作场所。乡镇供电所8个, 除1个永阳供电所用32门电话配置SAG32口电话网关之外, 其余7个供电所, 每个用16门电话, 配置SAG16口模拟电话网关, 每个供电营业厅配置SAG8口电话网关, 每个坐收点安装最小配置的4门电话, 即配置SAG4口电话网关;全县一共23个变电站, 除220kV溧水变配置SAG32模拟网关外, 其余22个变电站均配置SAG4口模拟网关, 使用4路电话即可。这样做到了县公司到各乡镇供电所的VOIP软交换技术IP语音业务, 远程放号达到达目的地, 以得到充分利用网络资源, 降低建设与通信成本的目的 (见图1) 。

2.2 组网方案

利用现有的IP网络, 实现模拟电话快速、便捷的延伸, 大大节约了施工成本。

软交换服务器, 作为语音、数据和视频业务的IP通信服务器, 集中管理各种通信业务和IP终端设备, 完成注册管理、呼叫控制、路由策略等基本呼叫功能。

EEG是内嵌于哈里斯交换机的E1中继IP网关板, 它直接插入交换机的用户槽口中, 前面板引出一条10/100M网络接口连接到数据网, 非常简单快捷地为交换机提供了VoIP接口。每块板的并发用户数为30路 (一个2M电路) 。

IXP2000程控交换机通过EEG数字网关板接入到VOIP系统后, 可实现交换机分机与VOIP系统终端之间的通话, 两者可实现等位编号和快速呼叫。VOIP系统终端市话和长途等统一由IXP2000程控交换机出口进行维护。有计费等问题也通过IXP2000程控交换机的计费系统完成。

采用SAG32模拟网关接入普通的模拟电话, 该网关提供一个网络接口连到数据网, 提供4-32个模拟电话接口, 从而实现分支机构和总部分机之间的互联互通, 如若网关配置若干数量的FXO口, 可实现与当地市话的互连互通。

目前数据网已建成, 利用调度数据网、MIS网延伸到的变电所、办公分支机构, 加载电话网关就可实施电话放号。如果有固定的IP地址、放号不多, 先期不需配置软交换服务器, 设备也可支持固定IP地址的电话放号功能。

3 应用实例

江苏溧水县供电公司所辖8个乡镇供电所, 另外还有8个营业厅和10个供电坐收点, 其中1个供电所安装32门电话, 配置SAG32电话网关;另外7个供电所, 每个供电所安装16门电话, 需要配置SAG16电话网关;用电营业厅安装8门电话, 配置SAG8电话网关;坐收点安装4门电话, 需配置SAG4电话网关, 这样一共安装248门电话。这些是通过局域网传输到公司本部的电话, 还有变电站的电话, 是通过调度数据网接入的, 220kV溧水变安装32门, 配置SAG32电话网关;其余22个变电站, 每个变电站安装4门电话, 配置SAG4电话网关;一共安装120门电话。加上供电所的电话, 供电所和变电站共计投入使用电话是368门, 有效地解决了溧水供电公司的电话联络, 较好地解决了生产和工作需要 (见图2) 。

4 结语