（通信与信息系统专业论文）基于asterisk的voip系统实验研究.pdf

中文摘要 中文摘要 摘要：针对煤矿井下有线通信系统的缺点以及目前煤矿生产中使用的监测、监控 与通信系统各自为政，造成通信线路重复投资与建设、系统维护量大、整体可靠 性差等问题，本文中设计了集无线语音通信、无线视频监控和短消息、设备控制、 井下环境监测、紧急报警功能为一体的数字矿山综合无线局域网通信系统。鉴于 v o i p ( v o i e eo v e ri n t e m e tp r o t o c 0 1 ) 技术的优点，文中用其实现了该系统的无线语音通 信功能。 a s t e r i s k 是一个开源的软件包，是一个纯软件的实施方案，它可以运行p b x 的所有功能，同时还可以提供语音邮件服务、电话会议等增值服务。a s t e r i s k 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v o i p 语音系统，由其构成 的v o l p 系统已经渐渐成为中小型企业的首选方案。 i p 0 2 为2 端口的i p p b x ，它将a s t e r i s k 与l i n u x 操作系统结合在一起，这样 就可以在一块很小并且功耗很低的嵌入式板上实现所有的a s t e r i s ki p p b x 功能， 并且易于操作。鉴于i p 0 2 的优点，本文选择用其构建v o i p 系统，并对该系统进行 实验研究。 文章阐述了v o i p 的相关知识；对s i p 协议和a s t e r i s k 特有的i a x 协议进行了 分析，同时对二者的注册及呼叫过程分别进行了研究并给出了实验结果，由于i a x 协议是新兴的v o i p 协议，作者对其做了重点分析；文章设计并实现了集无线语音 通信、无线视频监控以及短消息、设备控制、紧急报警功能为一体的通信系统， 其中，作者的主要工作为实现系统的语音通信功能，并在校园内和煤矿井下两种 环境对系统功能进行了测试，同时给出了实验结果与分析结论；文章最后实现了 i p 0 2 的组呼、电话会议和语音邮箱三种扩展功能，同时提出了将i p 0 2 作为网关， 通过i n t e m e t 实现两所大学校园通信的应用方案。 关键词：a s t e r i s k ；v o l p ；i p 0 2 ；i a x ；s i p 分类号：t d 6 7 2 ；t n 9 2 9 4 a b s t r a c t a bs t r a c t a b s t r a c t ：t oo v e r c o m et h es h o r t c o m i n go fc a b l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m si n c o a lm i n ea n ds o l v et h ep r o b l e mo fb a dc o o p e r a t i o nb e t w e e nm o n i t o r i n g ，c o n t r o la n d c o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ，w ed e s i g nt h ed i g i t a lm i n ei n t e g r a t e dw i r e l e s sa r e an e t c o m m u n i c a t i o ns y s t e mi nw h i c ht h es e r v i c e so fw i r e l e s sv o i c ec o m m u n i c a t i o n ，w i r e l e s s v i d e om o n i t o ra n ds h o r tm e s s a g e ， e q u i p m e n tc o n t r o l ，u n d e r g r o u n de n v i r o n m e n t m o n i t o r i n g , e m e r g e n c ya l a r ma rep r o v i d e d b e c a u s eo ft h ea d v a n t a g e so ft h ev o i p ( v o i c eo v e ri n t e r n e tp r o t o c 0 1 ) t e c h n o l o g y , i ti su s e dt op r o v i d et h es e r v i c eo ft h e w i r e l e s sv o i c ec o m m u n i c a t i o n a s t e r i s ki sa no p e n - s o u r c es o f t w a r ep a c k a g e ，a n da l lt h ef e a t u r e so fp b xc a nb e r u no nt h a t i ta l s oc a np r o v i d ev a l u e a d d e ds e r v i c e ss u c ha sv o i c em a i ls e r v i c e s 、 t e l e p h o n ec o n f e r e n c e a s t e r i s ks u p p o r t sb o t ht r a d i t i o n a la n a l o gt d e p h o n ee q u i p m e n t a n dd i g i t a lt e l e p h o n ee q u i p m e n t ，a n di ta l s os u p p o r t st h ev o pv o i c es y s t e m i p 0 2i sa2 一p o r ti p p b x ，a n di tc o m b i n e sa s t e r i s kw i ml i n u xs y s t e ms ot h a ty o u c a na c h i e v ea l lo ft h ea s t e r i s kf e a t u r e si nav e r ys m a l la n dl o w - p o w e re m b e d d e db o a r d b e c a u s eo ft h ea d v a n t a g e so fl p 0 2 ，i ti sc h o s e nt ob u i l dt h ev o i ps y s t e m i nt h i st h e s i s w ei n t r o d u c et h eb a s i ck n o w l e d g eo fv o i pt e c h n o l o g y ；a n a l y z eb o t h s i pa n di a x p r o t o c o li n c l u d i n gt h ep r o c e s so fr e g i s t r a t i o na n dc a l lp r o c e d u r e i nt h i s t h e s i s ，w ed e s i g na n di m p l e m e n tt h ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mi nw h i c ht h ef u n c t i o n so f w i r e l e s sv o i c ec o m m u n i c a t i o nw i r e l e s sv i d e om o n i t o ra n ds h o r tm e s s a g e ，e q u i p m e n t c o n t r o l ，e m e r g e n c ya l a r mf u n c t i o na r ei n t e g r a t e d t h ea u t h o r sm a j o rw o r ki st or e a l i z et h ev o i c ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m t e s tt h e s y s t e mf u n c t i o n si nb o t hc a m p u sa n dc o a lm i n e ，g i v et h ec o n c l u s i o n sa n da n a l y z et h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t s i na d d i t i o n ，t h r e ee x t e n d e df u n c t i o n so fc a l lg r o u p ，c o n f e r e n c ec a l l a n dv o i c em a i la r ei m p l e m e n t e da n dt h es o l u t i o no fp r o v i d i n gc o m m u n i c a t i o nb e t w e e n t w ou n i v e r s i t i e sv i ai n t e m e ti sp r o p o s e db yu s i n gi p 0 2a sag a t e w a y k e y w o r d s ：a s t e r i s k ；v o i p ；i p 0 2 ；l a x ；s i p c l a s s n o t d 6 7 2 ；t n 9 2 9 4 l 独创性声明 独创性声明 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和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：刍f 慧签字日期：细卵年6 月b 日 8 7 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：刍p 慧 签字日期：湖夕年易月玛日 一名：p 穆 签字日期多护少多月c 厂日 致谢 本论文的工作是在我的导师杨维教授的悉心指导下完成的，杨维教授严谨的 治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来杨维 老师对我的关心和指导。 杨维教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予 了我很大的关心和帮助，在此向杨维老师表示衷心的谢意。 冯锡生教授、田洪现老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见， 在此表示衷心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，习风娥、刘艳兵等同学对我论文研究工作给 予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也要感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学 生k 。 引言 1 引言 1 1研究背景及意义 我国煤矿井下地质条件复杂，工作环境恶劣，井下存在着大量有爆炸危险的 一氧化碳、瓦斯及煤尘等空气混合体，事故隐患极大，因此建立和完善煤矿井下 通信系统对于提高煤矿井下现代化管理程度，提高劳动生产率，加强安全防范， 保障矿工和国家财产安全都有非常重要的意义【l 】。 矿井通信系统可以分为有线通信系统和和无线通信系统。由于煤矿井下环境 复杂，给有线通信系统的布线带来了很大困难，而且一旦有一处线路发生故障， 将会导致整个通信系统的瘫痪，以上存在的问题可以通过建立一个完善的无线通 信系统得到解决。 按照通信功能分，矿井通信系统又可以分为语音通信系统、视频通信系统、 人员定位系统、环境监测系统和控制系统等【2 】。其中语音通信系统可以实现矿工在 煤矿井下任何时间、任何地点都能和任何井下、井上相关人员通话，汇报工作情 况，请求调度命令甚至是紧急求助等；视频通信系统利用实时视频图像，在监控 中心观察和监测井下各重要地点的实时情况，这样在有异常情况发生时，就可以 及时通知有关人员。 由于煤矿井下环境的特殊性、复杂性，迄今还没有一个理想的通信系统能够 解决集井下无线语音通信、视频通信、人员定位、环境监测和设备控制等功能为 一体的煤矿生产和安全需要。由于历史原因，目前煤矿生产中使用的各种监测、 控制与通信系统各自为政，造成通信线路重复投资与建设、系统维护量大、整体 可靠性差、维修困难等问题，解决这些问题的出路在于建立集无线语音通信、无 线视频监控和无线数据传输为一体的数字矿山综合无线局域网通信系统。 i p ( i n t e r n e tp r o t o c 0 1 ) 将成为未来信息通信的主导技术，各种业务可由i p 包 来承载，而i p 信息流又可以在各种传输媒体中传送，并以i p 刚为基础，最终实现 数据、话音、图像业务融合和网络融合。采用统一的技术解决方案米构建新一代 信息网络，以提供话音、数据和图像等综合服务，将成为人们追求的目标，代表 着2 1 世纪新一代通信网络的发展方向。 p s t n ( p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ，公众电话交换网) 采用的是电路 交换技术，最初是为传输语音设计的，而采用分组技术的i p 网则是为传输数据设 计的，所以通过电话网来打电话是最理想的方式，因为语音质晕可以得到可靠的 北京交通大学硕士学佗论文 保证。不过用电话网打电话的成本很高，尤其是长途电话，费用极高。于是人们 考虑能否利用i n t e m e t 廉价的上网费用及全世界范围覆盖这两个特点来实现语音传 输，这样就可以大大的降低通话费用，于是v o i p 技术应运而生。 与传统电信相比，v o l p 的优势主要表现在：更低的通话成本，尤其是长途电 话费用的大幅度缩减，虽然v o i p 的通话质量不如通信网，由于语音通信对质量的 要求不是很严格，所以可以满足基本的要求，但是低廉的价格无论对企业还是个 人都极具吸引力；增值业务带来的低成本和高速度，v o l p 的出现给增值业务的引 入带来了一种全新的模式，也为大批的新兴运营商的引入提供了机会；巨大的客 户资源和服务要求，现在的i n t e m e t 已经几乎遍布全世界上的每一个角落，i n t e m e t 的用户及潜在用户数量巨大；更高的带宽利用率，因为i n t e m e t 可以通过分组的动 态路径选择来更有效的使用带宽【j j 。 除了具有基本的语音通信功能，v o l p 还具有很多的增值功能，如可以在网络 内实现免费的电话会议功能，也可以设置一个语音邮箱，这样呼叫者在被呼叫方 无人接听的情况下可以根据提示留言。通过这些增值功能，v o l p 系统可以发挥更 大的作用。 文中采用v o l p 技术实现数字矿山综合无线局域网中的语音通信功能，正是考 虑到了v o l p 的以上优点，这对于煤矿井下通信系统的发展具有积极的意义。 1 2矿井无线通信国内外发展情况 近些年来，除我国之外，加拿大、美国、德国等产煤大图的矿业公司都在研 究现代化的无线通信系统，例女t 1 4 , 灵通通信系统、分布式天线系统等。 矿用小灵通通信系统创办于1 9 9 5 年，它采用微蜂窝技术，以无线方式接入固 定电话网，依托固定电话网提供通信服务【4 】。矿用小灵通通信系统可以在特殊环境 下通过无线通信方式实现语音呼叫和数据呼叫，它采用灵活的模块化构造，具有 丰富灵活的接口，通过数字接口连接基站，以无线通信的方式满足语音和数据通 信的需求。小灵通无线通信系统由网络管理系统、基站控制系统、皋站和用户终 端组成。 为了增加井下移动通信的服务距离，加拿大s a t s 公司矿山部与诺兰达技术中 心合作开发完成了分布天线通信系统，称之为s i a m n e t ( s y s t e mf o r t h ei n t e g r a t e d a u t o m a t i o no f m i n e sn e t w o r k ，矿山网络综合自动化系统) 。分布式天线通信系统是 用分散开来的天线收发信号以取代漏泄馈线，这些天线在巷道中以一定的间隔距 离周期地排列，并用特殊的螺栓连接于主干电缆上【5 】。分布天线通信系统工作频率 为8 0 0 m h z ，这样高的频率有利于天线辐射电磁波，也有利于电磁波在巷道中的传 2 引言 播。 目前我国煤矿井下无线通信的主要方式有感应通信、漏泄通信等【l 】。 感应通信方式就是在巷道中铺设一条接地的感应传输线，利用电磁感应的原 理实现信号传输；收发信机采用电磁耦合式天线，通话时将天线靠在感应传输线 上。这种通信系统结构简单、价格低、感应线铺设灵活、无需中继放大，目前在 我国部分煤矿中得到使用。感应通信为了减少传输衰减，传输频率通常选择在 2 m h z 以下，而在这个频段上，煤矿井下的机电噪声较大，对通话质量影响也最严 重，另外，当感应传输线距离巷道壁太近时，容易形成电磁场空间分布不均匀， 引起较大的能量损耗，从而影响通信距离。 漏泄通信技术是通过在巷道中架设一条特制的同轴电缆( 漏泄电缆) ，每隔一 段距离在电缆上开一个槽孔，利用泄露出的电磁场实现移动台与移动台之间以及 移动台和固定台之间的远距离通信。漏泄通信是实现井下巷道内无线传输的一种 较理想方式。目前，漏泄通信技术已经应用在煤矿井下、公路铁路隧道、地铁等 一些空间受限的地下通信中。然而，这种通信系统造价昂贵，又需要铺设专用传 输线，移动台接收距离通常限制在距离漏泄电缆3 0 m 的范围内，并且耦合技术和 漏泄电缆架设技术复杂，维护管理代价高，只在我国少数现代化大煤矿中应用。 1 3v o l p 国内外发展，睛况 欧美、r 本是v o l p 开始较早的国家，目前欧洲的v o l p 已经影响到传统基础 电信运营商的市场份额。在欧洲，v o i p 电话已经成为能够和传统p s t n 分庭抗争 的重要固定语音通信方式。s o n u s 、a v a y a 、c i s c o 等公司的v o l p 系统，被大 量的客户使用。 可以预见，未来的电信业务将呈现多元化格局。同样是话音业务，可能是p s t n 网络提供的，可能是i n t e m e t 提供的，还可能是有线电视网络提供的。而用户的选 择也将包括电脑与电脑、电脑与电话、电话与电话、电话与手机等通话方式。这 一切，都是以i p 为基础的通讯网络，而非传统通讯模式的电信服务【6 】。 最初，要想通过i n t e r n e t 打电话，通话双方都必须拥有一台联网的p c 和必需 的软、硬件；而今天，人们已经可以利用普通的电话机享受到i p 电话带来的廉价 语音通信服务。目前的v o l p 设备已经从基于p c 的初级产品向大规模、高可靠性、 高性能的电信级设备发展。通过网关等设备组织的v o l p 网络，以p s t n 作为用户 的接入网络，用i p 网络代替昂贵的传统长途传输网络，从而大大地降低了通信成 本，节省了通话费用。中国的v o l p 覆盖速度快，投入产品比高，灵活性好，但是 受政策风险压力大。企业网、行业客户都在密切跟踪这个方向，n g n ( n e x t 3 北京交通人学硕十学位沦文 g e n e r a t i o nn e t w o r k ，下一代通信网络) 和3 g 并列成为国内通信行业的两大新的主 题。 软交换厂家此起彼伏，小公司、大公司都在拼命挖掘市场，众多厂家觊觎行 业市场，行业用户也在积极跟踪这个市场。目前中国的软交换厂家已经完全有技 术实力拿出完善的、可运营、可管理的软交换总体解决方案和全套产品，供各行 业企业使用。v o l p 、n g n 等概念层出不穷，可见，v o l p 是大势所趋，历史必然。 v o l p 语音业务目前在幽际上的运用已初见规模，国内业务市场更是前景广阔。 可是，在中国v o l p 运营仍然很难。虽然n g n 炒得很火热，在基础电信运营商中 也已有部分建设，但大半是闲置的，n g n 业务在电信业务中所占的比重仍然很少， 业务开拓能力很差，原因有多方面。有运维体系和业务队伍需重建的原因，有技 术理解力的原因，有终端成本的原因，有网络互通问题，也有v o l p 语音q o s 先天 缺陷的原因，更有业务合法性争议的原因。 1 4 论文主要工作及结构 本文首先对w l a n 和v o i p 进行了概述；说明了i p p b x 的功能；并对丌源软 件a s t e r i s k 及i p 0 2 做了阐述。本论文的主要任务是研究s i p 与l a x 两种协议注册 与呼叫的过程；针对煤矿井下现有通信系统存在的问题，本文设计并实现了集无 线语音通信、无线视频监控以及短消息、设备控制、井下环境监测和紧急报警功 能为一体的通信系统。其中，作者的主要工作为实现无线v o i p 的语音通信功能。 并且在校园内和煤矿井下两种不同的环境下对系统进行了实验，同时对实验结果 进行了分析与比较；文章最后实现了i p 0 2 的扩展功能并提出了利用i p 0 2 作为网关， 通过i n t e m e t 实现两所大学语音通信的应用方案。 论文的组织结构如下： 第一章为前言，主要说明了本文的研究意义及背景、介绍了煤矿通信系统和 v o l p 在国内外的发展情况，并概括了本论文的主要工作和结构。 第二章对w l a n 和v o l p 进行了概述，同时对p b x 和i p p b x 做出比较，说 明了i p p b x 的优势，同时阐述了a s t e r i s k 和i p 0 2 的相关知泌，最后实现了集无线 语音通信、无线视频监控以及短消息、设备控制、环境峪测、紧急报警功能为一 体的数字矿山综合无线局域网通信系统，并给出了该系统中利用v o l p 技术实现的 语音通信子系统的结构。 第三章阐述了v o l p 的相关协议，包括h 3 2 3 、s i p 和a s t e r i s k 特有的l a x 协 议，并对三种协议进行了比较。 第四章通过实验研究了s i p 和l a x 两种协议终端注册及呼叫建立的过程。 4 引言 第五章对数字矿山综合无线局域网通信系统进行测试，测试在校园内与煤矿 井下两种不同环境下进行，同时对实验结果进行了分析比较，并对系统语音功能 的网络延时进行了测试和比较。 第六章实现了i p 0 2 的扩展功能，包括组呼、电话会议以及语音邮箱，同时提 出将i p 0 2 作为网关，通过i n t e m e t 实现两所大学通信的应用方案。 5 北京交通人学硕七学位论文 2 数字矿山综合无线局域网通信系统 本章基于8 0 2 1 1 b 无线局域网标准建立了数字矿山综合无线局域网通信系统。 该系统集无线语音、无线视频以及短消息、设备控制、井下环境参数监测和紧急 报警功能为一体，具有传统煤矿井下通信系统无可比拟的优越性。 2 1w l a n 概述 按照与有线局域网的关系，无线局域网可以分为独立式、非独立式两种。独 立式无线局域网是指整个网络都使用无线通信的无线局域网，非独立式无线局域 网是指局域网中无线网络设备与有线网络设备相结合使用的无线局域网。目前非 独立式无线局域网在实际应用中处于主流，它以有线局域网为基础，通过配置无 线访问节点、无线网桥、无线网卡等设备来实现无线通信，网络功能的实现还要 依赖于有线局域网，可以看作是有线局域网的扩展和补充【j 7 1 。 2 1 1无线局域网的传输方式 与有线网络一样，无线局域网同样也需要传输介质。只是无线局域网采用的 传输媒体不是双绞线或者光纤，而是红外线或者无线电波，以后者使用居多。 1 ) 红外系统 红外线局域网采用小于l l a m 波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性。 红外信号要求视距传输，并且窃听困难，对邻近区域的相似系统也不会产生干扰。 在实际应用中，由于红外线具有很高的背景噪声，受同光、环境照明等的影响较 大，一般要求的发射功率较高，而采用现行技术，很难获得高的比特速率。 2 ) 无线电波系统 采用无线电波作为无线局域网的传输介质是目前应用最多的，这主要是因为 无线电波的覆盖范罔较广，应用较广泛。使用扩频方式通信具有很强的抗干扰抗 噪声能力、抗衰弱能力，这一方面使通信非常安全。另一方面无线局域网使用的 频段主要是s 频段，这个频段属于工业自由辐射频段，不会对人体健康造成伤害 8 】。 2 1 2w l a n 标准 无线接入技术区别于有线接入的特点之一是标准不统一，不同的标准有不同 6 数字矿山综合无线局域网通信系统 的应用。无线局域网的标准只涉及到o s i 七层模型中的最低两层，即物理层和数 据链路层，各个不同标准之间的差异也就表现在这两层。w l a n 的主要标准有 i e e e 8 0 2 1 1 系列标准、h o m e r f 标准、蓝牙标准、h i p e r l a n 2 标准等，下面分别 介绍【9 1 。 1 ) i e e e8 0 2 1 l i e e e8 0 2 1 l 即将成为主导技术和事实上的行业标准，在我国，开始步入商业 阶段。i e e e8 0 2 1 1 包含一系列的标准，它共有九种扩展名( 即a 、b 、c 、d 、c 、f 、 g 、h 和i ) 。8 0 2 1 l a 、b 和g 是与物理层有关的标准。 1 9 9 7 年6 月推出i e e e8 0 2 1 1 标准，速率大约是1 2 m b i t s ，它定义了物理层 和媒体访问控制( m a c ) 规范，允许w l a n 及无线设备制造商建立互操作网络设 备。后来又相继公布了8 0 2 1 l a 和8 0 2 1 l b 。i e e e8 0 2 1 l b 工作在2 4 g h z ，采用直 接序列扩频，最大数据传输速率为1 1 m b i t s ，传输距离室外3 0 0 m ，办公环境中最 长1 0 0 m ；i e e e8 0 2 1 l a 标准工作在5g h z 的频段上，采用正交频分复用技术进行 调制，最大数据传输速率为5 4m b i t s ；由于8 0 2 1 l b 和8 0 2 1 l a 工作在不同的频段 上，不能工作在同一个a p 的网络里，因此二者互不兼容。8 0 2 1 l g 标准化工作是 2 0 0 0 年成立专门工作组开始的，目的是为了用户获得更高的数据速率服务，并解 决8 0 2 1 1 b 与8 0 2 1 l a 的互通问题。和8 0 2 1 l a 相比，8 0 2 1 l g 提供了同样5 4m b p s 的高速下，采用了与8 0 2 1 1 b 相同的2 4 g h z 频段，因而解决了升级后的兼容性为 题。同时，8 0 2 1 1 9 也继承了8 0 2 1 1 b 覆盖范围广的优点，其价格也相对较低。 2 ) 蓝牙标准 蓝牙( b l u e t o o t h ) 技术是一种短距离无线电技术，能够有效的简化掌上电脑、 笔记本电脑和移动电话手机等通信终端设备之问的通信以及它们与因特网之间的 通信。 蓝牙技术产品是采用低能耗无线电通信技术来实现语音、数据和视频传输的， 其传输速率最高为lm b i t s ，以时分方式进行全双工通信。蓝牙理想的连接范围是 1 0 c m 一1 0 m ，通过加大发射功率可以扩充到1 0 0 m 。 3 ) h i p e r l a n 2 标准 h i p e r l a n 2 标准是欧洲研制得比较完善的w l a n 协议。h i p e r l a n 2 提供了一 个在1 5 0 m 以内、5 4m b i t s 高速的无线接入系统。它定义了许多支持尢线网络功能 的信令和测量方法。 4 ) h o m e r f 标准 h o m e r f 是由家庭无线联网业界团体制定的标准，是专门为家庭用户设汁的。 为家庭提供了一个约5 0 m 范围，速率为l 或2m b i t s 的无线通信网络。h o m e r f 工作在2 4 g h z ，利用跳频扩频方式，通过家庭中的一台主机在移动设备之间实现数 北京交通人学硕士学位论文 据和语音通信。 、m f i 全称w i r e l e s sf i d e l i t y ，又称8 0 2 1l b 标准，它的最大优点是传输速率较 高，可以达到11 m b p s ，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种8 0 2 1ld s s s 设备兼容。 2 2v o l p 通信原理及系统组成 v o l p ( v o i c eo v e ri n t e m e tp r o t o c 0 1 ) 又称作i p 电话，指的是通过i n t e m e t 实时 传递语音信号。随着传统电话业务网的不断发展，v o l p 的含义已经超越了它的字 面意思，不仅指提供双方会话的传统电话技术，而是一种以i p 电话为主，并推出 相应的增值业务的技术。 v o l p 是建立在p 技术上的分组化、数字化传输技术，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i p 等相关协议 进行打包，经过i p 网络把数据包传输到接收地，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p 网络传送语音的目的。 基本传输过程可以分为五步：模拟语音的数字化、原始数据到i p 的转换、传送、 i p 包到数据的转换以及数字语音转换为模拟语音。整个过程如图2 1 所示【l o 】。 ，一一厂 j 一一 厂一一j ，接垛， | 熟| - | 熟卜- j 燃卜一、 一 ，j! 一l ! i 分磐： o 网络 播放器一。 然- 篓黧。一 然鬈二，转换器 _ 编码器峥；l p 解包 _ ! 一一一j 一j 图2 1v o i p 传输的基本过程 f i g u r e2 - 1t h eb a s i cp r o c e s so f v o l pt r a n s m i s s i o n 在一个基本的v o l p 架构之中，大致包含四个基本的组件：终端设备、网关、 网守以及多点控制单元。图2 2 给出的足一个v o l p 系统的基本组成，下面对四个 基本组件分别进行简单的介绍】。 1 ) 终端设备( t e r m i n a l ) 是一个i p 电话客户终端，可以是硬件也可以是软件， 它可以直接连接在网络上进行实时的语音或多媒体通信。终端设备可以有多种形 式，可以是传统的语音电话、p c 、传真机、多媒体终端等等。 2 ) 网关( g a t e w a y ) 在传统的电话交换网络和i n t e m e t 之间架起一座桥梁，把 i p 电话的优越性带给了传统电话，其应该具有的功能可以归纳为：具有i p 网络接 口与p s t n i s d n p b x 交换机互连的接口；完成实时语音压缩，将6 4 k b i t s 的语音 数字矿山综台无线局域网通信系统 信号压缩成低码率语音信号以及完成寻址和寻呼控制。 3 ) 网守( o a t e k e e p e r ) 在自己的控制范围内管理所有的v o i p 网关，并负责用 户的注册和管理，主要职责是呼叫控制、地址翻译、呼叫授权、带宽管理、拨号 计划管理、数据库管理、网络管理以及集中账务和计费管理。 4 ) 多点控制单元( m c u ：m u l t i p o i n tc o n t r o lu n i t ) 的功能在于利用口网络实 现多点通信，使得1 p 电话能够支持诸如网络会议这样的多点应用。 图2 - 2 v o l p 系统基木组成 f i g u r e2 - 2 t h c b a s i cc o n s t r u c t i o n o f v o l ps y s t e m 2 3p b x 与i p p b x 的比较 p b x ( p r i v a t e b r a n c he x c h a n g e ，专用交换机) 俗称程控交换机、电话交换机、 集团电话等。p b x 是现代办公常用的电话通讯管理手段的一种，使电话管理者可 集团性管理外线柬电与内线呼出，它被广泛地运用在企业办公机构中，极大地提 高了介业的办_ i f f 效率。当时很多企业都拥有自己的p b x 系统，同时随着互联网技 术的高速发展，也建立起自己的i n t e r n e t 计算机网络。由于这两种通信方式从发展 历史上米看有若时问上的差删，所以用户往往需要分别建立两个网络平台来实现 这两种通信方式。另外虽然目前计算机网络已经可以提供v o l p 的语音通信服务， 但v o l p 和传统的模拟语音通信仍然分属于两个不同的网络基于电路交换技术的 传统p b x 并无法对以计算机网络为载体的v 0 i p 进行管理【l q 。 i p p b x 采用t c p i p 协议，利用包交换的原理，在以太网上实现了p b x 的相 同功能。山于口p b x 建立在一个开放的标准i p 上，所有的产品都遵循相同标准， 北京交通大学硕? ：学位论文 互操作性强而传统的p b x 含有各个厂家的专有技术，产品之间互操作性、兼容性 差。所以采用i p p b x 可以大大节省以前使用传统产品时维护专有设备的费用。综 合来说，i p p b x 与传统p b x 相比有着明显的优势【l3 】：将电话网与计算机网统一 成一个整体；除了能为传统的电话用户提供服务外，还能方便地为i n t e r n e t 用户提 供服务；全新的硬件平台和高度集成的系统可大幅度降低成本；实现增值服务更 加方便和容易，比如建立呼叫中心、实施v o i p 等；开放的标准，互通性强；应用 开发方便简单等等。 2 4a s t e r i s k 及相关知识 a s t e r i s k 是一个开源的软件包，它可以运行p b x 的所有功能，通常以l i n u x 系统为平台。它不仅包含了p b x 的所有功能，同时还有其他一些附加特征。a s t e r i s k 提供了附加目录的语音邮件服务、电话会议、交互应答、呼叫排队等基本电话服 务。它还提供了多方呼叫、显示呼叫i d 等服务 1 4 】。同时a s t e r i s k 的通用性强、可 扩展性能好，硬件成本低，因此吸引了大量的用户和开发者，有广阔的应用前景。 2 4 1a s t e r i s k 简介 a s t e r i s k 以软件的方式实现了p b x 的所有功能，是一个纯软件的实施方案， 一个全而的通信平台。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v o i p 语音系统【1 5 】。a s t e r i s k 可以支持h 3 2 3 、s i p 、i a x 、m g c p 四种协议。由于a s t e r i s k 是开源的，并且硬件成本低，所以由其构成的v o i p 系统 已经渐渐成为中小型企业的首选方案。 用a s t e r i s k 来实现i p p b x 的系统有以下几个优点【l6 】： 1 ) 功能多，并且易于扩展新的增值业务。通过软件来实现基于v o i p 的p b x 功能意味着无需很大丌支就能实现如电话会议、电话转接、语音信箱、收发传真 等诸多功能。 2 ) 硬件成本低，局域网的网络拓扑可满足新办公室的布线需求，无需考虑其 他电话行线。可用标准p c 组件来设计并部署系统，比传统方式具有更大价格优势。 3 ) 网络系统配置更为简单，可将现有的资源，如图形用户接口服务于当前的 需求。 4 ) 通用性强，维护简单，基于a s t e r i s k 的软件系统易于管理和维护。 5 ) 可扩展性能好，操作十分简单，而且节约时间和费用。 6 ) 使用a s t e r i s k 来充当i p p b x 还有一个非常吸引人的优点是，它可以利用 i o 数字矿山综合无线局域网通信系统 其v 0 m 功能用市话价格拨打长途电话，极大节省了长途通信的费用。 a s t e r i s k 的设计具有很强的灵活性。p b x 核心系统的周围定义了特殊的a p i s 。 允许a s t e r i s k 使用任何适当的硬件及现有的技术，将来也可以执行这些技术的潜在 功能，连接硬件以应用。图2 3 给出了a s t e r i s k 的体系结构【1 7 1 。 甾“甾囱囱囱 圆圈回 图2 3a s t e r i s k 体系结构 f i g u r e 2 - 3t h es t r u c t u r eo f a s t e r i s k 信道a p i ：信道a p i 处理呼叫的连接类型，这个连接可能是v o i p 连接、i s d n 、 p r i 、被掠夺的比特信令或者是其他技术。 应用a p i ：应用a p i 允许运行不同的任务模块来实现不同的功能。电话会议、 页面、目录列表、语音信箱、有序数据传输以及p b x 现在或者将来可能执行的任 务。 代码转换器a p i ：下载编解码器模块来支持各种不同的音频编码及解码格式， 例如：g s m 、m u l a w 、a 。l a w 甚至是m p 3 。 文件格式a p i ：处理读写义件系统存储的不同类型的文件格式。 2 4 2a s t e r i s k 配置文件 我们想要使用的每一个a s t e r i s k 模块都要有配置文件的支持。这些c o n f 文件 包含着信道定义、内部服务描述、定义其他模块或相关拨号方案的位置。对于一 个功能系统不需要对所有的文件都进行配置，只对那些有用的文件进行配置就可 甲豳 甲囱 北京交通大学硕十学位论文 以。下面我们就介绍一些a s t e r i s k 系统中常用的配置文件【1 7 ，1 8 1 。 a s t e r i s k c o n f - 主配置文件，通知a s t e r i s k 环境目录位置，包含其他所有配置文 件所包含的目录。除非很了解改变此文件的含义，否则建议使用默认配置。当你 运行m a k es a m p l e s 指令时，就会自动生成a s t e r i s k c o n f 文件。 a g e n t s c o n f ：这个文件允许为你的呼叫中心创建并管理代理。被用来配置 a g e n t 信道驱动。 m o d u l e s c o n f 此文件控制着当a s t e r i s k 启动时加载哪个模块，不加载哪个模 块。 c d r c o n f ：确认登录到数据库中的呼叫详细记录。文件中包含了并不是为任何 特定数据库而设置的普通参数，但是指示了a s t e r i s k 应该怎样处理到达数据库的经 过信息。 c d ro d b c c o n f - 通过o d b c 接口，a s t e r i s k 可以在本地数据库或者远程数据库 中存储c d r 数据。文件中包含了a s t e r i s k 连接到数据库时所需要的信息。 c o d e c s c o n f - a s t e r i s k 编码配置文件。 d u n d i c o n f - d u n d i 协议用来动态的寻找网络中电话号码的v o m 地址并连接 这个地址。d u n d i c o n f 文件中包含着被用来控制广告的d u n d i 分机，也包含着将 要把查找请求提交给的端，及发出查找请求的端。 e n u m c o n f - 电话号码映射查找配置。 e x t e n s i o n s c o n f ia s t e r i s k 的拨号方案，它所有的操作控制和执行流程的主要方 案，它控制呼入和呼出如何处理。 i a x c o n f - 配置和i a x 协议相关的选项。终端和服务提供者也在这里进行配置。 l o g g e r c o n f ：配置系统f 1 志。 m a n a g e r c o n f ：配置管理接e l 。 m u s i c o n h o l d c o n f - 音乐保持配置。为音乐保持应用配置不同的音乐类型。 s i p c o n f - 定义了a s t e r i s k 中的所有s i p 协议选项。此文件中也配置了例如s i p 电话和服务提供者这样的认证终端。 u s e r s c o n f 用户定义配置文件。 v o i c e m a i l c o n f - 控制a s t e r i s k 语音邮件系统。 z a p a t a c o n f ：定义a s t e r i s k 与z a p t e l 驱动之间的关系。 z a p t e l c o n f 配置板卡驱动，配置通道。 2 4 3a s t e r i s k 拨号语法 拨号方案是a s t e r i s k 系统的核心，因为它定义了a s t e r i s k 如何处理来话和去话。 1 2 数字矿山综合无线局域网通信系统 简单说来，它由指令和步骤列表组成，a s t e r i s k 按步骤来执行这些命令。与传统电 话系统不同，a s t e r i s k 的拨号方案是完全可以定制的。 拨号方案由4 部分组成：c o n t e x t s 、e x t e n s i o n s 、p d o d t i e s 和a p p l i c a t i o n s 1 。7 1 。下 面将对这4 部分分别做介绍。 c o n t e x t ：d i a l p l a n s 被分成几个段，这些段被称为c o n t e x t 。c o n t e x t 被用来对 e x t e n s i o n 的组命名。简单的说，它把拨号方案的不同部分进行分离，免得彼此交 织在一起。在一个c