（控制理论与控制工程专业论文）基于voip通信系统的服务器及pc客户端的研究与实现.pdf

摘要 由于价格低廉和对网络的高效利用等优点，v 0 口已经成为当前通 信行业中发展最快的应用服务之一。其中，h 3 2 3 作为v o 口的一个 重要协议，是技术最成熟的v o 邛协议之一，也是v o l p 领域一种应用 最广泛的协议。 本文研究了h 3 2 3 协议簇的体系结构和v o i p 的一些关键技术，设 计实现了一个以h 3 2 3 为架构的v o l p 通信系统。该系统包括服务器、 p c 终端和嵌入式终端三个部分。本设计对h 3 2 3 协议的认证过程进 行了改进；对v o i p 通信系统的安全性进行了研究，移植了m d 5 加密 算法，确保了用户信息的安全性；还尝试了新的实现短信通信和交互 式语音应答的方法。该系统的服务器集成了网守的功能，能够方便的 管理维护注册登录的用户，并具有实时计费等功能。终端嵌入了高效 低速率的语音编解码算法，提高了传输性能并节省网络资源。p c 终 端与嵌入式终端之间能够实现流畅的语音通信和可靠的文字通信，并 具有通信录、通话记录、语音提示、个人资料修改等附加功能。 经测试，本系统的语音、时延等性能参数都达到了h 3 2 3 协议标 准的要求。软件操作界面美观友好，有很好的扩展性和健壮性。本系 统可用来研究v o i p 的通信协议和语音编码，静音抑制，实时传输， 网络安全，网络管理等关键技术，也可用来探讨商用v o p 的实现方 法。 关键诃；语音口，h 3 2 3 ，终端，交互式语音应答 a b s t r a c t r e c e n t l y , c o i ph a sb e c o m eo n eo ft h ea p p l i c a t i o ns e r v i c e st h a t d e v e l o p sa tt h ef a s t e s ts p e c di nt e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r yf o ri t sl o w p r i c ea n dh i g he f f i c i e n e yo fu s i n gi n t e r a c ta n ds oo n a st h em o s t i m p o r t a n tp r o t o c o la n do n eo ft h em o s tm a t u r et e c h n o l o g i c a lp r o t o c o l so f v o l p , h 3 2 3h a s b e e no n eo f t h em o s tc o m m o na p p l i e dp r o t o c o l so f v o i e t h i sp a p e ra n a l y z e st h es y s t e mf r a m e w o r ko fh 3 2 3a sw e l l 鹤s o m e k e yt e c h n i q u e so fv o i p , a n dt h ev o i pc o m m u n i c a t i o ns y s t e mb a s e do n h 3 2 3h a sb e e nd e s i g n e da n dr e a l i z e d i tc o n s i s t so f t h r e ep a r t s ：t h es e r v e r , t h ep ct e r l 血l a la n dt h ee m b e d d e dt e r m i n a l i nt h i sd e s i g n , 8 0 m e i m p r o v e m e n t sh a v eb e e na c h i e v e di na u t h e n t i c a t i o np r o c e s so f h 3 2 3 t h e s e c u r i t yo fv o 口c o m m u n i c a t i o ns y s t e mh a sb e e nr e s e a r c h e d , a n dt h e m d 5 e n c r y p t i o na r i t h m e t i c ，w i t ht h ep m g o s eo fi n s u r i n gt h es e c u r i t yo f u s e r si n f o r m a t i o n , h a sb e e nr e p l a n t e d f l l n h c 粗i m 始s o m en e ww a y sf o r t h er e a l i z a t i o no ft e x tc o m m u n i c a t i o na n d rh a v eb e e nt r i e d w i t ht h e a b i l i t yo fc h a r g i n gr e a l - t i m e , t h ef u n c t i o no fg a t e k e e p e ri si n t e g r a t e di l l t h es a v e ro f t h i ss y s t e m , t h e r e f o r e , t h er e g i s t e r e da n do n - l i n eu s e r sc a nb e a d m i n i s t r a t e dc o n v e n i e n t l y f u r t h e r m o r e , h i g he f f i c i e n c ya n dl o w - b i tr a t e c o d c ca l g o d t h mh a sb e e ne m b e d d e di nt h et e r m i n a lo ft h i ss y s t e m , w h i c h p r o m o t e st h et r a n s m i s s i o nc a p a b i l i t ya n ds a v e st h en e t w o r kr e $ o u r c 冶 w i t hs o m ea d d i t i v ef u n c t i o n s ，s u c ha sa d d r e s sl i s t , c o m m u n i c a t i o nr e c o r d , s p e e c hh i n ta sw e l la sm o d i f i c a t i o no fp e r s o n a li n f o r m a t i o n ，t h es m o o t h s p e e c hc o m m u n i c a t i o na n dr e l i a b l et e x tc o m m u n i c a t i o nb e t w e e np c t e r m i n a la n de m b e d d e dt e r m i n a lh a v eb e e na c t u a l i z e d a c c o r d i n gt ot h et e s t , t h es y s t e m sp a r a m e t e r s ，s u c ha ss p e e c ha n d d e l a yh a v er e a c h e dt h er e q u h e m e n to fh 3 2 3p r o t o c o ls t a n d a r d w i 血 g o o de x p a n s i b i l i t ya n ds t a b i l i t y , t h e s o f t w a r eh a san i c eo p e r a t i o n i n t e r f a c e 黜s y s t e m 啪b eu s e dt os t u d yv o i pc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l a n ds o m ek e yt e c h n i q u e s ，s u c ha ss p e e c hc o d e , m u t er e s t r a i n t , r e a l - t i m e t r a n s m i s s i o n , n e t w o r ks e c u r i t y , n e t w o r ka d m i n i s t r a t i o n , a n d 8 0o n b e s i d e s i tc a nb eu s e dt oe x p l o r em e t h o d sf o rr e a l i z i n gc o m m e r c i a lv o m k e yw b r d s ：v o i p , h 3 2 3 ，t e r m i n a l ，r 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获 得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的 同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。 作者签名：亟童垩杈日期：三盟年三月堕日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的 全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校 可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：望邀导师签名i 嫩日期：兰与7 1 年三月堕日 硕士学位论文第一章引言 第一章引言 1 。1v o l p 的产生背景及特点 v o i p ( v o i c eo v e ri n t e m e tp r o t o c 0 1 ) ，俗称口电话，是利用口网络实现语音通 信的一种先进通信手段，是基于口网络的语音传输技术【它利用终端或电话 网关服务器之类的设备将电话语音数字化，将数据压缩后打包成数据包，通过p 网络传输到目的地；目的地收到这一串数据包后，将数据重组，解压缩后还原成 声音进行回放。这样，网络两端的入就可以听到对方的话音，因此，可以说，v o 口 是现代分组交换通信思想的延伸和发展【2 l 。 语音通信是人类通信的重要组成部分。从最开始的基于电路交换的公共电话 网络，到现在移动通信网络，都无时无刻不在影响着人们的生活。i n t e r n e t 商业 化以后，在全世界，特别是发达国家迅速发展起来，i n t e r n e t 接入采用包月制， 不限时限量，因此i n t e m e t 是近乎免费的，人们都希望能通过这种近乎免费的网 络进行传统的语音通信和传真服务。1 9 9 5 年2 月以色列v o c a l t e c 公司研制出可 以通过i n t e m e t 进行长途语音通信的软件产品“i n t e m e tp h o n e ”。用户只要在多媒 体p c 机上安装该软件，就可以通过i n t e m e t 和任何地方安装同样软件的联机用 户进行通话。这项技术上的突破引起全世界的瞩目，其背后的无限商机也使许多 公司争相进行此项技术的研究，人们把这种在i n t e m e t 上实现语音通信业务称为 i n t e n e t 语音通信，应该说是v o l p ( v o i o v e ri p ) 的雏形 经过几年的发展，v o i p 作为信息技术进步带来的一项新型业务在全世界得 到开展，并对传统语音通信业务形成越来越大的威胁v o i p 从当初的p c 到p c 发展到今天的p c 到p c ，p c 到电话、电话到电话等多种业务形式。 与传统电话相比m 电话具有如下优点【3 1 ： ( 1 ) 节约占用的带宽 人们在打电话的时候通常有5 0 左右的时间是处于静音期( 即在交谈的过程 中的停顿时间) 由于传统电话采用的电路交换技术使用严格的时分多路复用 c r i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，t d m ) 机制，通信双方自始至终占用固定的带宽， 因此很浪费带宽资源。m 电话采用新的统计时分复用( s t a 醐d c a lt d m , s 1 d m 方式使用网络带宽，只有在用户需要时才占用带宽资源，空闲的带宽资源可以为 其他用户所用。目前，一条高质量的v o l p 语音信道只需运行在4 8 k b p s 8 蛐阳， 比起目前t d m 电话的6 4 k b p s 标准带宽要小得多。 ( 2 ) 价格优势 硕士学位论文 第一章引言 m 网络电话的价格优势的根本原因在于其所采用的技术。首先，m 网络电 话采用压缩语音编码和统计时分复用，带宽的利用率高；其次，由于m 电话绕 过公共交换电话网，使用因特网的骨干网进行长途业务，从而避免了长途通信在 电话网上的高额收费。因此，m 电话在长距离通信上尤其有价格优势。目前，球 电话的费用通常只有通过公共交换电话网打电话的费用的3 0 。 ( 3 ) 提供更多更好的增值业务 增值业务是指利用原有的电话来提供除基本语音传输外的有增值作用的新 功能。由于口电话系统基于开放式的体系结构其增值业务的扩充远比传统电话 网容易。随着疋电话逐步走向实用，出现了许多基于口电话网络的增值业务。 典型的有：口传真，即通过口电话网发送传真；w e b 电话，这是为了适合网上 测览器的工作方式而提供的一种服务，用户只需在w e b 页面上点击图标即可发 起呼口q ；统一消息传递( u n i f i e dm e s s a g e ，简称u m ) ，u m 使用户可以通过他们 最常用的接入机制，如他们的p c 来访问他们的全部信息，如e - m a r l 、语音邮件 和传真。总之，利用口电话技术，可以比较容易地开拓出更多更好的具有商业 应用价值的新业务。 ( 4 ) 有助于和新技术的触合，促进网络技术的发展 目前正在大力开发的宽带接入技术，如电缆m o d e m 和各种高速数字用户线 ( x d s l ) 技术，为p 电话的推广创造了良好的条件。宽带技术作为快速i n t e r n e t 接入手段，有助于家庭使用新型的m 电话终端。另外，球电话系统广泛采用话 音压缩编码技术，目前实用算法的压缩码率己可达p c m 编码的1 1 0 ，也就是说， 长途传输干线无需投资新的设备，其传输能力即可增加l o 倍。 总之，正是由于v o 口本身的技术特点，使得v o 口技术可应用于许多领域， 也使得人们对p 电话的前景普遍看好。 1 2v o l p 的基本原理 v o l p 是通过i n t e m e t i n t r a n e t 等互联网络来传递语音信息的，该系统包括终 端设备、网关、多点接入控制单元0 v i c u ) 和网络管理者等部分。其基本原理是t 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t c p m 标准进行打包，经过讲网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包串起 来，经过解码解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音 的目的 4 1 ，v o l p 基本传输过程如图1 i 所示嘲。v o l p 的核心与关键设备是m 网 关网关具有路由管理功能，它把各地区电话区号映射为相应的地区网关口地 址。这些信息存放在一个数据库中，数据接续处理软件将完成呼叫处理、数字语 音打包、路由管理等功能在用户拨打长途电话时，网关根据电话区号数据库资 2 硕士学位论文 第一章引言 料，确定相应网关的口地址，并将此口地址加入口数据包中，同时选择最佳 路由，以减少传输时延，数据包经i n t e m e t 到达目的地的网关在一些i n t e r n e t 尚未延伸到或暂时未设立网关的地区，可设置路由，由最近的网关通过长途电话 网转接，实现通信业务 6 1 图1 - 1v o l p 基本传输过程 1 3v o l p 现状及存在的问题 v o l p 技术最初只是一种互联网上的增值应用，形式也较为简单随着互联 网的普及，其在商业运营中的应用价值被人们发现，很多新兴的电信运营商将 v o l p 技术引入到电信运营中，并在上个世纪的最后几年内取得了爆炸式的增长。 从1 9 9 9 年开始，国内电信运营商也展开了建设基于h 3 2 3 协议的口电话长途网 络的高潮。最初的口电话长途网络的接入必须通过传统电路交换网来完成，限 制了业务的发展。由此提出将原有的i l 3 2 3 协议中的网关功能进行分解 ( m c , c p m 2 4 8 协议) ，还有公司提出了与h 3 2 3 协议并行发展的会话启动协议( s i p 协议) 目前可以支持m 业务开展的主要实现形式有三种，即基于h 3 2 3 协议的 口电话网络、基于会话启动协议( s m 协议) 的口窀话网络和基于软交换的网络 目前国内已有的m 技术虽然有各种各样的实现方式，但都采用t c p i p 协议作 为传输层协议，而且依据的通信协议基本是一致的，如h 3 2 3 协议、h 2 4 8 m g c p 协议、s i p 协议等。h 3 2 3 是一种m m 。标准，是在v o m 网络中备用的最广泛的 一种协议，那些由深厚传统电话业背景的网络运营商以及设备制造厂家对其给予 了有力的支持。它最初用于局域网( u 蝌) 上的多媒体会议，后来扩展至覆盖 v o i p 。该标准既包括了点对点通信也包括了多点会议。 尽管v o w 具有许多的优点，但它毕竟是一个新生的事物，还处予发展状态， 目前国内m 电话的发展存在许多问题川嘲： ( 1 ) 服务质量 3 硕士学位论文第章引言 由于口电话是在因特网技术的基础上发展起来的，是一种无连接的技术， 因特网的数据传送遵循的是一种“尽力而为”的原则，就是尽量将每个分组都传 送到目的地，每个传送的分组根据当时的网络状况独立的选择路由。由于i n t e m e t 是一个公众信息网络，用户众多，不能保证足够的带宽用来传输数据包，每个分 组在到达目的地时会有不同的时延。对于语音和视频这些对时效有着很高要求的 实时业务，就无法保证业务的服务质量。 ( 2 ) 安全问题 因特网是一个开放的网络，虽然它为广大的用户提供了很大的灵活性，同时 也带来了很大的安全问题，口电话面临着同样的问题。目前将坤电话作为主要 业务的新兴电信运营商为保证网络的安全，不得不使用专网传输口电话业务， 或在与国际因特网的接口中采取背对背的传输方式以保证安全性。但是这也同时 抵消了m 电话本身具有的价格低廉的优势m 电话网络必须发展自身的安全措 施，以适应开放商用电信业务的需要。 ( 3 ) 不同厂家设备之间的互通问题 目前国内口电话业务主要遵循的h 3 2 3 标准定义了终端、网关、网守及多 点控制单元等，与m 电话业务有关的协议功能主要有系统控制、分组与同步、 音频编解码器标准等。但是由于h 3 2 3 标准是针对开展视频会议而制定的，因此 有很多内容与p 电话无关。特别是涉及到网关与网守之间，网关与网关之间的 通信标准等只是确定了基本的框架，许多细节并没有定义。这使得即使是宣称遵 循相同国际标准的各厂家的口电话设备之阿也不能完全兼容，大大影响了同一 i l i 电话网中多厂家产品并存情况下的使用 ( 4 ) 不同运营商之间的连接问题 目前不同运营商之间所拥有的i l i 电话系统由不同设备制造商提供的网关、 路由设备及计费系统组成而且在建设口电话网络时，也大多没有考虑与其它 运营商的网络互通的问题，因此在实现不同运营商之间业务互通时会遇到许多技 术问题。 ( 5 ) i f 电话与传统电话业务之间的竞争问题 口电话对人们最具吸引力的地方在于：长途话费大幅度下降，加之m 电话 业务的发展不可避免的分流了长途电话话务量，使得经营长途电话的运营商的经 济效益减少很多。传统的电信运营商将通过进一步降低资费，影响国家通信政策 等手段来与m 电话竞争。从长远看，电信网从传统的窄带电路交换网，演迸到 以坤为基础的综合业务网，是电信发展的方向。传统语音业务将逐步转移到以 m 技术为核心的综合业务上来，这是一个较长的过程 总而言之，要实现一个统一的、低成本的、稳定的而且是有效的v o l p 基础 硕士学位论文第一章引言 设施还有许多工作要做。 1 4 本课题的研究内容 本课题通过分析h 3 2 3 的r a s 协议和q 9 3 1 呼叫控制协议，研究开发一个 基于h 3 2 3 协议框架的v o m 通信系统。并在此实际的通信平台上研究v o l p 网络 管理技术、安全技术、计费技术以及i v r ( 交互式语音应答) 等口关键技术。 同时，研究p c 终端与嵌入式终端之问的互通性问题。 本论文的组织结构如下。 第一章：简要介绍了v o l p 产生的背景、v o l p 的特点、原理、发展的现状以 及存在的问题，并阐述了本课题的主要研究内容 第二章：进行、b 口通信系统的设计。首先进行需求分析，然后是系统方案 的选择，包括通信模型、硬件平台、通信协议等方面的选择。接着介绍h 3 2 3 协 议，分析v o p 的几个关键的技术，最后给出整个系统的原理框图。 第三章：进行v o l p 通信系统服务器的设计。先进行需求分析和功能划分， 然后详细介绍了各功能模块的实现过程，最后给出服务器的程序实现流程图。 第四章：进行v o p 通信系统客户端的设计。先进行需求分析和功能划分， 然后详细阐述语音通信模块的实现过程，并简要介绍了其它模块的实现过程，最 后给出客户端的程序实现流程图。 第五章：对整个通信系统的功能和性能测试 第六章：论文的总结及展望 5 硕士学位论文 第二章v o 通信系统设计 2 1 系统需求分析 第二章v o i p 通信系统设计 本系统设计的v o 口通信系统，其总体目标是，遵循当前主流的v b p 通信协 议，设计一个简单的v o 口通信系统，此系统包含服务器和终端两个部分，同时 终端又分为w m d o w s 系统的p c 机和嵌入式系统的嵌入式微处理器两种类型，最 终通过设计的v o i p 服务器，使得p c 终端之间，嵌入式终端之间，以及p c 终端 与嵌入式终端之间都能够实现基本的文字和语音通信，同时服务器能够管理维护 注册和登录的用户，在这个实际系统的基础上，研究m 的注册登录流程、呼 叫协议；研究音频采集和播放、音频编解码算法、实时网络传输技术；研究数据 库技术、i v r ( 交互式语音应答) 技术；同时探索一些新的理论和实现方法，并尝 试实现通话记录、电话本等附加功能。 1 系统需要实现以下功能： ( 1 ) 服务器对用户的管理； ( 2 ) p c 终端之间的文字和语音通信； ( 3 ) 嵌入式终端之间的文字和语音通信； ( 4 ) p c 终端与嵌入式终端之间的文字和语音通信； ( 5 ) 服务器对系统消息、短信的存储与转发； ( 6 ) 服务器对呼叫用户的实时计费； ( 7 ) 终端有语言提示功能； ( 8 ) 通话记录、电话本等附加功能 2 系统需要实现的v o i p 协议和算法： ( 1 ) 注册登录控制协议； ( 2 ) 呼叫协议l ( 3 ) 传输控制协议； ( 4 ) 音频编解码算法。 3 系统实现的关键技术： ( 1 ) 数据库技术： ( 2 ) 网络通信技术； ( 3 ) 网络安全技术； ( 4 ) 语音处理技术； ( 5 ) i v r ( 变e 式语音应答_ i 技术 6 硕士学位论文第二章v o 口通信系统设计 4 系统在设计实现中必须考虑的因素： ( 1 ) 系统高可扩展性和可移植性； ( 2 ) 系统与其他产品的兼容性： ( 3 ) 语音质量高，实时性强； ( 4 ) 对客户端请求的快速响应； ( 5 ) 具有良好的人机交互界面； ( 6 ) p c 终端与嵌入式终端的兼容性； ( 7 ) 开发周期短，易于实现： ( 8 ) 系统软件的高稳定性和健壮性； ( 9 ) 关键数据的安全性： ( 1 0 ) 系统软件的可读性好，便于理解和扩展。 5 系统性能参数： ( 1 ) 数据发送端录音延迟： 3 0 m s ； ( 2 ) 数据压缩解压耗时： 4 0 m 8 ； ( 3 ) 网络延迟 1 0 ( o s # ( 4 ) 总延迟： s t r n i c k n a m e , p u s e r i n f o - s t r p a s s w o r d , x p u s e r i n f o - n s e x , p u 鲥血协咖a g c p u s e r i n f o - s t r c i t y ) ； 勖嘶；s q u 娜q l ) ；肿i l 行s q l 语句 操作成功后，就向申请注册的用户发送r c f 消息，此消息中包含分配给用 户的号码。如果操作失败。也要返回r c t 消息，只不过此消息中要包含注册失 败的原因。这样就完成了一个注册过程。 由上面的注册流程图可以看出注销注册的请求既可以由终端发出，也可以由 网守发出其流程与注册过程是大体相同的，但是具体涉及到数据库的操作时， 硕士学位论文第三章v o m 服务器的设计与程序实现 由于用户基本资料表中的用户字段在其它表中也要用到，所以要涉及到数据库的 完整性约束，由于关系到其它基本表，故此操作将在本章末的3 9 节中再来介绍。 3 4 2 登录过程 在h 3 2 3 的r a s 协议中，并没有登录的消息，与之相对应的是认证消息。 它所约定的操作流程是：启动客户端程序，但并不马上进行认证，只有当用户有 呼叫或者其它请求时，才向网守请求消息，这个时候，网守才对用户的身份进行 认证，认证通过后，才能为用户提供相应的服务。同时网守也得对目标用户的身 份进行认证，认证通过后，还得检测目标用户是否在线。只有当双方的身份都通 过认证，并且目标用户在线的情况下，才开始真正的服务。所以此过程显得很烦 琐。 本系统设计了一种新的方案来替代此过程：启动客户端程序时，就向网守发 出认证请求，认证通过后，向客户端发送认证确认信息，之后就由网守维持客户 端的状态信息当用户有呼叫或其它服务请求时，就可以直接向网守发送请求消 息，而不再需要通过网守的认证，同样，目标用户也不再需要认证，如果网守发 现目标用户在线，就可以提供相应的服务。这样就减少了认证的次数，更方便服 务器对用户的管理这里相当于就是把r a s 协议中的认证操作减少到一个，并 提前到客户端启动的时候，此过程本设计称为登录过程。 网守收到登录请求后，先在数据库中检索，是否存在此号码，即认证此号码 是否合法，然后再核对此v o m 号码和提供的密码是否匹配。再返回相应的登录 确认信息。这里用到了数据库关于记录集的操作，验证密码的关键代码如下： s l r s q l f o r m a “”s e l e c t + f r o mv o i p _ u s e r sw h e r ev o i p i d = da n d p a s s w o r d = e e s 。，i v o i p i d ，s t r p a s s w o r d ) ； ，分配一个与自动对象链接和嵌入兼容的b s t r 类型的字符串 b s 仃q u e r y - - s t r s q l a l l o e s y s s t r i n 9 0 ； t r y m _ _ p r s - o p e n ( b s l x q u e r y , ( i d i s p a t c h ) m _ p c o n n , a d o p e n d y n a m i c , 、 a d l _ o c k p e s s i m i s t i e , a d c m d t e x t ) ；廊开记录集 i f ( ! m _ p r s - a d o e o f ) ，号码和密码匹配 e l s e 密码不对) m p r s - c l o s e 0 ；，胜意及时关闭记录集 硕士学位论文第三章v o l p 服务器的设计与程序实现 3 5 呼叫控制模块 h 3 2 3 所使用的是综合业务数字网q 9 3 1 呼叫控制的用户网络接口信令消息 的子集。h 3 2 3 核心中的以下消息必须被所有终端支持 3 7 1 ： ( 1 ) s e t u p ( 建立) ； ( 2 ) a l e r t i n g ( 通知) ； ( 3 ) c o n n e c t ( 连接) ； ( 4 ) r e l e a s ec o m p l e t e ( 释放完成) ； ( 5 ) s t a t u sf a c i l i t y ( 状态性能) 。 本设计大体上遵循q 9 3 1 的呼叫控制协议【3 。1 ，但是为了便于计费，控制通道 不是直接在呼叫的两个终端之间建立，而是通过服务器分别与呼叫的两个终端之 间建立控制通道由于本设计的终端在登录时就已经通过t c p 连接服务器建立 了一个信令通道，因此不需要再重新建立通道，控制和信令通道可以共用t 3 9 1 4 0 1 。 下面简单的描述呼叫控制过程。假设终端a 要呼叫终端b 。 终端a 输入被叫用户即终端b 的号码，连同自己的号码，支持的语音参数 等信息封装成s e t u p 消息通过控制通道发送给服务器。服务器分析此消息，先提 取主叫号码，查询此用户的余额是否充足，如果不足，则拒绝提供服务。确定余 额充足后，再提取被叫号码，并在当前维护的用户状态列表里查询此用户的状态， 如果忙或者不在线，则直接回复终端a 一个拒绝消息，告诉他，对方忙或者不 在线。如果终端b 在线并且空闲，则服务器将终端a 的s e t u p 消息发给终端b ， 终端b 收到s e t u p 消息之后，并不直接触发a l e r t i n g 消息，而是先提取终端a 的 语音参数，然后跟自己的可以支持的语音参数( 如：语音编码方式，采样率等) 相比较，如果找到了相同的或者相兼容的语音参数，才向服务器发出a l e d d n g 消 息( 表示被叫已经被通知，并且告诉终端a ，终端b 具有与终端a 通话的条件) ， 此消息中包含终端b 的坤地址和语音通道端口消息，同时本身响铃等待用户的 应答。服务器同时也将a l e r t i n g 消息返回给终端a ，这是终端a 才打开他的语音 通道。如果终端b 的用户同意通话，则打开自己的语音通道，并向服务器发出 c o n n e c t 消息，此消息再由服务器转发给终端a ，这样双方就可以通过语音通道 按照协商好的语音参数进行语音通信了 当然这里还要考虑其它三种可能的情况：( 1 ) 终端b 的用户直接拒绝接通 电话，这时，终端b 将立即通过服务器向终端a 发出拒绝消息( 2 ) 终端b 的 用户不在，一直处于响铃状态，在终端a 呼叫开始的时候，就启动了一个定时 器，用来计算呼叫的时间，如果超过一定的时间( 如3 0 秒) ，对方还没有回复， 硕士学位论文第三章v o 坤服务器的设计与程序实现 则认为呼叫失败，自动取消呼叫，同时将取消呼叫消息通过服务器转发给终端b 。 ( 3 ) 呼叫已经发起，但是终端b 还未应答，同时呼叫时间没有超过终端a 最大 等待时间时，终端a 用户取消呼叫，同样将取消呼叫消息通过服务器转发给终 端b 。 当通话结束后，这里假定是终端a 主动挂断电话，则终端a 向服务器发出 r e l e a s ec o m p l e t e 消息，网守再给终端b 发出r e l e a s ec o m p l e t e 消息。呼叫流程如 图3 3 所示。 3 6 计费模块 图3 3 呼叫流程 计费系统是v o l p 运营商最关心的系统，直接关系到经济利益。根据v c 腰 呼叫流程所涉及到的环节，计费信息采集点可设在网守处。计费信息采集点的具 体设置需要呼叫控制流程的配合。计费原始信息采集点负责原始计费信息的生 成。计费信息采集点采集通话记录c d r ( c a l ld e t a i lr e c o r d ) ，然后将它送到计 费中心进行计费处理。对于不同类型的用户，计费过程也不相同。一种是根据主 叫号码用户来计费的，计费中心根据c d r 按一定的计费周期进行处理，并生成 详单。令一种是记帐卡式的，对于记帐卡用户，要求实时计费，并能实时断线。 对于有余额限制的情况，计费系统应具备计费监视功能。计费信息采集点定时的 到计费中心查询用户的余额或者将余额折算成最大可通话时间，计费点启动相应 的定时器以免用户透支。 硕士学位论文第三章v o l p 服务器的设计与程序实现 本系统设计了一个针对主叫号码用户进行计费的方案。当呼叫建立后，服务 器开启一个定时器，定时的对主叫用户进行实时的计费，如果发现余额不足则中 断通话。但事实上不能为每个主叫用户都开启一个计费定时器，这样将会占用服 务器太多的资源。服务器只设置一个计费定时器，定时到时就对正在通话的所有 主叫用户进行结算，当然这要求服务器的计算速度足够的快，特别是当当前的通 话用户很多时，为了解决这个瓶颈，本设计为计费开启了一个单独的进程，同时 维持一个临时的余额表，即每次定时周期到来时，对某个主叫用户进行结算后， 并不把此用户的余额立即返回数据库，而是暂存在临时表里，下一个周期到来时， 也是直接从临时表里读取余额信息，只有当用户完成一次呼叫的全过程后，才将 余额信息回写到数据库，这样大大减少了访问后台数据库的次数，提高了服务器 的效率。 本系统在用户基本资料表( v o 口u s e r s ) 里设置了余额字段。并且还专门设 计了一个表( c a l l r o n t s ) 来保存通话记录，可供用户和管理员查询。计费定时 器周期为一分钟，假定呼叫费用为0 1 元分钟当用户通话时间不足一分钟时， 按一分钟来处理。当用户余额不足时会被及时的中断。实现的关键代码是； s e c r i m e a 2 ，6 0 0 0 0 h u l l ) ；定时一分钟 v o i dc v o i p s c r v e r d l g ：o n t i m e