基于SIP协议的IP电话通信系统的组成原理

鉴于SIP协议的IP电话通讯系统的组成原理鉴于SIP协议的IP电话通讯系统的构成原理种类：通讯网络纲领：介绍了一种鉴于SIP协议的IP电话通讯系统的构成原理，给出了一种独立式IP电话设计方案。该方案经过在S3C24lO微办理器上移植μC／0S-II操作系统来达成多任务管理，可使用一个RJ-45以太网接口直接连接Internet来实现和其余IP电话的通话。0前言IP电话以其通话费率低、方便集成和智能化等优势而获得了众多开销者的极大认同，并因此而对原有固定电话营运者的长途电话和国际电话业务造成了巨大冲击。因此，随着以太网接口的直接入户，开发出一种带有RJ-45以太网接口并直接连入因特网，进而使使用更为方便的IP电话特别需要。利用这类IP电话，用户能够直接拨叫远端的电话号码，并经过关守(gatekeeper)把所拨的电话号码变换成远端IP电话的IP地点，进而建立通话连结。事实上，新式IP电话终端已经能够直接把输入语音信号数字化，并依据G．728或G．729等必定的语音压缩编码算法来达成对输入语音信号的及时压缩，使带宽从64kbps降低到8kbps，进而大大提升了信道的利用率。IP电话终端平常依据SIP(或许H．323)协议，并通过网关(gateway)实现IP电话和一般电话的互通。1IP电话系统构成IP电话通讯的基本源理是利用数字通讯技术来对语音信号进行数字压缩编码办理，此后按TCP／IP标准进行打包，再经过互联网络把数据包发送到接收地。同时在接收端将这些语音数据包串起来。再经过解码解压办理，以使其恢复成本来的语音信号，进而达到由互联网传达语音的目的。IP电话的基本构成原理如图1所示。IP电话系一致般有机(IPPhone)、网关(Gateway)、多点控制单元MCU(MultipointControlUnit)和网闸(Gatekeeper)等四个基本组件。此中机是IP电话的客户终端，多以硬件形式出现，它能够直接连结在IP网上，以便进行及时的语音或多媒体通讯；网关是经过IP网络供给PHONE-TO-PHONE语音通讯的重点设施。是IP网络和PSTN／ISDN／PRX网络接口设施；多点控制单位(MCU)的功能在于利用IP网络实现多点通讯，以使IP电话能够支持诸如网络会议这样一对多的通讯；至于网闸，有时也称为网守或关守，主要用来供给对整个电话系统端点和呼喊的管理。网闸的主要功能包含地点翻译、呼喊采用控制、呼喊管理以及呼喊权限等。在H．323建议中，网闸是一个可选部分，可是关于实质运转的局域网IP电话系统来说，网闸则是一个重要部件。本系统中，网闸建立在IP地点的一个终端上。经过网闸可对全部终端用户的姓名和IP地点进行一致登记和管理，并开初给每个终端用户分派一个近似电话分机的虚假电话号码，以便其余终端用户进行呼喊。主叫用户无需知道被叫用户终端的IP地点，只要要输入其对应的虚假电话号码或真切姓名即可。2IP电话单机的硬件设计IP电话分为接收方和呼喊方。倡议通话恳求的一端称为呼喊方，另一端为接收方。依据不一样样的应用途景，呼喊方和接收方可以调动角色，也就是说，随意一方都能够倡议通话恳求，呼喊方倡议通话恳求并输入接收方的IP地点，双方经过网络连结成功后，利用麦克风和听筒就能够进行讲话了。IP通话的主要工作在机单机部分。跟着此刻ARM微办理器技术的高度发达和日益成熟，设计中选择了ARM9微办理器S3C2410和μC／0S-II搭建平台来制作单机部分。一般单机的基本工作框图如图2所示。在图2中，CPU内核模块是搭建一个带CPU及储蓄器的工作核心。此中的微处理器采用的就是三星企业的S3C2410(ARM920T)，Flash采用的是SST企业的SST39VFl60的NORFlash，SDRAM则采用hynix企业的HY57V641620HG；以太网接口主要帮助CPU达成TCP／IP数据包的接收和发送。本设计采用的RTL8019AS是一种全双工的即插即用型以太网控制器，它兼容RTL8019控制软件和NE20008bit或16bit的传输，并支持UTP、AUI、BNC和PNP自动检测模式，同时支持外接闪耀储蓄器读写操作以及I／0口地点的完满解码，此外，它还拥有LED指示功能，其接口符合Ethernet2和E802．3、10Base5、lOBase2、10BaseT等标准。系统中的显示模块采用一块一般数显LCD，主要用来达成电话号码的显示及一些本机工作状态的显示；键盘模块和EEPROM主要供给网络电话机的拨号键盘，以达成拨号和电话机的功能设置。EEPROM主要用于系统参数的设置和储蓄。语音模块可采用飞利浦半导体企业的UDAl341TS音频编解码器。其余，系统中的上位机接口主要达成一些参数的设定和一些已经被记录的参数的读取。3系统软件设计软件方面的工作主假如驱动程序的编写、任务的区分和任务的编写等三个方面。因为μC／OS-II基本上不供给API接口库或许需要额外购买，因此，中需要编写的主要驱动软件有包含TCP／IP、液晶驱动、EEPROM驱动、键盘驱动、IO驱动、USB驱动等程序。这些驱动程序的编写一般都有固定的模式和套路。一般状况下，IP电话软件应包含达成语音通话所需的全部功能。该软件按功能可区分为图3所示的四部分。3．1呼喊办理模块呼喊办理模块主要达成呼喊的建立与拆掉功能。呼喊控制可采用SIP协议建立会话。呼喊建立过程平常是先由一个SIP终端向当地的代理服务器发出呼喊恳求，当地的代理服务器则经过查询当地的重定向服务器来查找下一个代理服务器的地点，并向其转发呼喊请求。当下一个代理服务器收到呼喊恳求后，第一经过定向服务器查找被叫所在网络的代理服务器，此后向该代理服务器转发呼喊恳求。被叫所在网络的代理服务器确立被叫终端后，再向被叫终端转发呼喊恳求。最后由被叫终端应答，进而实现连结。3．2语音编码／解码模块固然语音收集所获得的PCM编码数据能够供给较好的长途通讯语音质量，但其速率常常过高，因此占用网络带宽资源过高。为此，一般都需要对语音数据进一步压缩，以降低语音编码的速率。这样，相应的，在接收端也就需要相同的解压算法来恢还原始语音数据。编制这部分代码可采用此刻比较成熟的语音编解码算法，并进行必定的改良，以提升语音通话质量。3．3数据封包／拆包模块数据封包／拆包软件模块主要对压缩编码后的语音数据进行打包，包含增添包头、时标和其余信息，以使其形成语音包。在接收时。则应进行相应的拆包，并提取语音压缩包。3．4数据传输模块该模块主要达成语音包的发送和接收。因为把音频数据及时地传输给对方才是保证及时语音通讯的重点。因此，在考虑靠谱性和及时性方面，更应重视速度和及时性。故在选择协议时，可采用UDP协议，并在编程时使用对应的数据报套接字。4结束语IP电话通讯系统是利用现有计算机网络资