【正文】 上海船舶運輸科學(xué)研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng) 第 1 頁 碩士研究生畢業(yè)論文 論文題目： 基于 Linu x 的 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng) 專業(yè)名稱： 通信與信息系統(tǒng) 指導(dǎo)教師： 陳演平 研究員，尤秉章 研究員 研 究 生： 陳建斌 答辯時間： 200 3 年 7 月 上海船舶運輸科學(xué)研究所 上海船舶運輸科學(xué)研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng) 第 2 頁 摘 要 指揮調(diào)度系統(tǒng)是廣泛應(yīng)用于部隊、大型企業(yè)、鐵路等重要部門，在進(jìn)行大型項目建設(shè)及其他大型任務(wù)中使用的語音系統(tǒng)。我所的 MDDSⅡ 型數(shù)字指揮調(diào)度系統(tǒng)是根據(jù)總裝備部“ 921”工程指揮調(diào)度通信總體方案研制開發(fā)的產(chǎn)品，它在國防及經(jīng)濟(jì)建設(shè)等許多場合得到了應(yīng)用，并且取得了良好的效果。 該系統(tǒng)的特點是采用了以調(diào)度主機(jī)為中心的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的控制和語音處理都由調(diào)度主機(jī)進(jìn)行，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。但由于調(diào)度主機(jī)主要以硬件的方式實現(xiàn)，系統(tǒng)難于擴(kuò)展、 靈活性不夠；而控制和語音集中處理的方式使得系統(tǒng)對調(diào)度主機(jī)的處理速度和復(fù)雜度的要求隨系統(tǒng)門次的增加而按指數(shù)規(guī)律增加；另外，由于采用了集中式的處理方式，一旦調(diào)度主機(jī)出現(xiàn)故障將會影響到全網(wǎng)的運行。 為了解決數(shù)字指揮調(diào)度系統(tǒng)的以上問題，本文提出了一種新的設(shè)計方案 ——IP 型指揮調(diào)度系統(tǒng)。該方案使用 IP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制和語音信號的傳輸，而控制和語音信號的處理由控制終端和用戶終端分布式地處理。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是容錯能力和兼容性強(qiáng)，升級和擴(kuò)展方便，能提高帶寬的利用率并可以實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的綜合。 對于 IP 型指揮調(diào)度系統(tǒng)，本文做 了以下幾個方面的工作： 1. 對 IP 型指揮調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行了較全面的考慮，并在對各種可能的方案進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上進(jìn)行了包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、控制終端和用戶終端系統(tǒng)的軟硬件在內(nèi)的系統(tǒng)整體方案設(shè)計。 2. 分析 IP 型指揮調(diào)度系統(tǒng)的運行情況，建立了使用不同 IP 網(wǎng)絡(luò)時系統(tǒng)傳輸延時的排隊論模型，并對各數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了相關(guān)理論上的性能分析。 3. 在以 PC 機(jī)為硬件、 Linux 為操作系統(tǒng)的開發(fā)平臺上開發(fā)了一個用于驗證理論結(jié)果和 IP 型指揮調(diào)度系統(tǒng)可行性的驗證系統(tǒng)。 在驗證系統(tǒng)的設(shè)計中，考慮到用戶終端將使用嵌入式系統(tǒng)及普通的 PC 機(jī)，系統(tǒng)采用了 Linux 操作系 統(tǒng)并使用 C 語言作為軟件開發(fā)語言；相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)參照了 IETF 關(guān)于 VoIP 的 SIP、 RTP/RTCP 等。在指揮調(diào)度會議中的語音傳輸中，系統(tǒng)大量采用了 IP 多播技術(shù)，大大提高了系統(tǒng)的運行效率和帶寬利用率。 本文對 IP 型指揮調(diào)度系統(tǒng)的理論分析和驗證系統(tǒng)的運行結(jié)果證明了采用 IP技術(shù)的 IP 型指揮調(diào)度系統(tǒng)是可行的，并且較好地解決了原有系統(tǒng)存在的問題。 〖 關(guān)鍵詞 〗 ： IP 型，指揮調(diào)度系統(tǒng)， VoIP， Linux， 數(shù)學(xué)模型，性能分析 上海船舶運輸科學(xué)研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng) 第 3 頁 ABSTRACT Dispatch System is a voice system widely used in important departments such as army, railway, and largescale enterprises to keep munication when building huge project. The Multi Digital Dispatch System was developed on the prehensive plan of dispatch munication system for the “921” project. It was used on many occasions include national defense and civil usage and had very good performance. The system uses a star topology with the dispatch mainframe in the center. Because all the system control and voice processes are done by the mainframe, the system’s structure is simple and the system’s support will be easier. But as the dispatch mainframe is mainly made with hardware, the system has not enough flexibility and extensibility. Because the control and voice signals are processed in the center, the plexity and speed ability required by the system will increase exponentially with the number of the system’s terminal. In addition, the fault of the dispatch mainframe will disable all the system for its star topology. To solve the problem of the existing dispatch system, a new design ——Dispatch System on IP is provided by this thesis. The Control and voice signals are transported by IP work and they will be processed distributed. The advantage of the new design is its fault tolerance ability and patibility. And the upgrade and extension of the system will be easier and the voice and data can be transported on the same work. To the IP dispatch system, the following work was done in the thesis: 1. Considered all element of the IP dispatch system. Provided a design of the whole system including software and hardware after deferent plans be pared. 2. Analyzed the running of the IP dispatch system and established the transport delay model of the IP Dispatch System. And then analyzed the performance theoretically with the mathematic model. 3. Developed a prototype of the IP Dispatch System on the PC hardware and Linux operating system. The prototype is used to validate the theoretical analysis and the feasibility of the system. Considering there will be PC hardware and embedded hardware in a practical system, the Linux operating system and program language C has been selected for the system. The reference protocols of the system are SIP, RTP/RTCP and so on, which is established by the IETF for the VoIP. IP multicast is used to transport digital voice 上海船舶運輸科學(xué)研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng) 第 4 頁 data in the system to improve its operational efficiency and the utility of system’s bandwidth. According to the theoretical analysis of the IP Dispatch System and the performance of the system’s prototype, using IP technology to construct a IP Dispatch System is feasible. And the problems in the traditional dispatch system are solved in the new system. 〖 Key Words〗 ： IP， Dispatch System, VoIP， Linux， Mathematical model，Performance analysis 上海船舶運輸科學(xué)研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng) 第 5 頁 目 錄 第 一章 緒論 ……………………………….………………………………. 1 概述 …………….…………………………………………………. 1 指揮調(diào)度系統(tǒng)的歷史和現(xiàn)狀 ……………………………………. 1 本文要完成的任務(wù) ………….……………………………………. 3 第二章 VoIP 的相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù) ………….…………………………. 4 VoIP 的基本原理 ………….…………………………………….… 4 VoIP 的相關(guān)協(xié)議 ………….……………………………… ………. 6 與 SIP 的比較 ………….…………………………………. 13 VoIP 的關(guān)鍵技術(shù) ………….………………………………………. 14 第三章 IP 指揮調(diào)度電話系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計 ………….…………………… 16 指揮調(diào)度系統(tǒng)的基本功能要求 …………………………………... 16 傳統(tǒng)指揮調(diào)度系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) ………….……………………….. 17 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計 …………………………………………. 18 第四章 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng)性能 分析 ………………………………………. 27 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng)延時分析 ……….………………………………. 27 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ………………….………………………………. 28 采用令牌環(huán)的系統(tǒng)性能分析 ……………………………………. 33 采用廣播式以太網(wǎng)的系統(tǒng)性能分析 ……..……………………… 36 采用交換式以太網(wǎng)的系統(tǒng)性能分析 …….……………………… 37 結(jié)論 ……………………………………………………………… 40 第五章 IP 指揮調(diào)度 驗證系統(tǒng)的設(shè)計 ………...………………………… 41 系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件平臺 ………………………………………… 41 系統(tǒng)的功能及時序分析 ………....……………………………… 42 IP 指揮調(diào)度用戶終端軟件設(shè)計 ………………………………… 44 管理終端軟件的設(shè)計 …………………………………………… 53 第六章 總結(jié) ……………………………………………………………… 59 參考書目 …………………………………..……………………………… 61致謝 …………… ……………………………..…………………………… 63 上海船舶運輸科學(xué)研究所碩士論文 基于 Linux 的 IP 指揮調(diào)度系統(tǒng) 第 6 頁 第一章 緒 論 概述 指揮調(diào)度系統(tǒng)廣泛用于部隊、大型企業(yè)、電站、鐵路等重要部門，是在大型工程項目建設(shè)以及其他需要較多人員和部門配合的任務(wù)中 ， 作為指揮調(diào)度和會議電話使用的語音系統(tǒng) 。 我所的 MDDSⅡ型數(shù)字指揮調(diào)度系統(tǒng)是根據(jù)總裝備部“ 921”工程指揮調(diào)度通信總體方案研制開發(fā)的一項新產(chǎn)品 [1]，它已經(jīng)在國防及經(jīng)濟(jì)建設(shè)等許多場合得到了應(yīng)用 ， 并得到了用戶的廣泛好評 。 但是 ， 隨著社會的不斷發(fā)展和我國軍隊現(xiàn)代化的不斷深入 ， 用戶對于指揮調(diào)度系統(tǒng)的功能、易用 性、容錯能力以及和其他系統(tǒng)的集成要求越來越高 ， 而且要求的系統(tǒng)容量越來越大 。 因而 ， 采用新的、更先進(jìn)的技術(shù)方案來進(jìn)行新一代指揮調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計就很必要了 ， 本文的任務(wù)就是在該背景下展開的