【正文】 測試方案與結(jié)果 RFC 3261 規(guī)定了 基本的 SIP 終端會話建立、會話管理、會話結(jié)束等活動的工作流程?；貜?fù)被叫方 ACK消息確認此次呼叫，并根據(jù)協(xié)商的媒體信息設(shè)置 Mediastreamer 媒體庫中發(fā)送語音流使用的語音編碼 器， RTP 的收發(fā)端口等參數(shù)。 Mediastramer 媒體庫將語音模塊的工作分為 Write/Read Device， Encode/Decode， Rtp_Send/Rtp_Recv六部分，每一個部分都可以 聲明成 為一個 MS_FILTER。 當(dāng)從網(wǎng)絡(luò)上接收到 RTP/RTCP 包時，首先調(diào)用 RTC 解包模塊進行拆包，然后按照一定的時間粒度調(diào)用去抖緩沖中的函數(shù)將壓縮語音包送給 CPU，通過 CPU 還原成媒體信號，最后經(jīng) Codec 芯片進行 D/A 轉(zhuǎn)換后送至終端輸出。 RTP 提供了時間戳、序列號以及其它的結(jié)構(gòu)用于控制實時數(shù)據(jù)的流放，發(fā)送端依照即時的采樣在數(shù)據(jù)包里設(shè)置了時間標(biāo)簽。從圖中可以看出 oSIP 的狀態(tài)機比較復(fù)雜，管理起來也比較復(fù)雜，但在實際的應(yīng)用過程中不需要對狀態(tài)機進行管理，這里需要管理的是事務(wù)，在事務(wù)初始化的同時， oSIP 協(xié)議棧內(nèi)部會對狀態(tài)機進行管理，這也是 oSIP模塊松耦合的表現(xiàn)之一。 3. 工具模塊： 該模塊為可選項， 主要提供一些 處理 SDP 協(xié)商及會話等的 一些工具。用戶程序?qū)蛹粗骺爻绦?，完成終端軟件與用戶之間的交互和對各下層模塊的控制，是其協(xié)同工作 。 在內(nèi)核配置界面中， DEVICE DRIVERSUSB SUPPORTUSB AUDIO SUPPORT 配置第 四 章 嵌入式 VOIP 終端開發(fā)平臺的搭建 21 為內(nèi)核內(nèi)建模塊，內(nèi)核 USB 聲卡配置如圖 所示。 2. 安裝 交叉編譯器 2440 的光盤中自帶了交叉編譯器，安裝的過程就是將相應(yīng)文件拷入相應(yīng)目錄的過程。 圖 交叉開發(fā)環(huán)境 宿主機（ Host）是一臺通用計算機 (如 PC 機或者工作站 )，它通過串口或者以太網(wǎng)接口與目標(biāo)機通信。通常把這種過程稱為操作系統(tǒng)的移植。 以太網(wǎng)模塊 2440 包含一個 CS8900A 作為主控芯片的 10M 以太網(wǎng)模塊。電源部分， S3C2440對于片內(nèi)的各個部件采用了獨立的電源供給方式 :內(nèi)核采用 供電，存儲單元和I/O 采用 供電。具體介紹將放在本文第五章。使用者無需向任何組織或個人申請使用許可，更不用交納許可證費用，這無疑有利于降低嵌入式產(chǎn)品的成本。 Linux 進入嵌入 式操作系統(tǒng)市場較晚，但發(fā)展極其迅速，目前己經(jīng)搶占了大片市場。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 根據(jù)分層實現(xiàn)的思想， 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 所示 : 圖 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)硬件平臺的選擇 根據(jù)局域網(wǎng)上語音通信的需要，本系統(tǒng)的硬件部分至少應(yīng)包括以下模塊 : (l)嵌入式微處理器 (2)存儲器 江蘇大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 (3)音頻模塊 :包括音頻的輸入 (MIC)和輸出 (揚聲器 ) (4)LAN 模塊 :采用標(biāo)準(zhǔn) RJ45 接口與局域網(wǎng)連接 開發(fā)嵌入式硬件平臺是一項復(fù)雜的工作，不僅要考慮各模塊的功能、性能、接口，模塊間電壓匹配、時序匹配等技術(shù)性因素，還要考慮成本，供貨情況等非技術(shù)因素。如發(fā)現(xiàn)沖突或程序重新啟動，立即做出相應(yīng)的處理。 RTP必須周期性的傳送 RTCP 包，監(jiān)視 RTP 傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量。接收方可以依次檢測數(shù)據(jù)包的丟失并恢復(fù)數(shù)據(jù)包序列。 圖 RTP 數(shù)據(jù)包的報文格式 RTP 報頭的簡單介紹 : V：版本號 P：間隙，設(shè)置時，數(shù)據(jù)包包含一 個或多個附加間隙位組，其中這部分不屬于有效載荷。目的應(yīng)用程序可以利用這個時間戳 來確保信息同步地傳遞給目的用戶并計算出時延和抖動。 c= * (connection information) 。 p= * (phone number) 。 一個會話描述由一個會話級描述和若干個媒體級描述組成。 Inter 上基于組播 (Multicast)的會話與許多其它會話形式的不同之處在于，用戶只需知道該會話的組播地址和用于該會話數(shù)據(jù)流的 UDP 端口，就能夠接收該會話的數(shù)據(jù)流并加入該會話 (該會話被加密除外 )。 SIP 呼叫流程 下圖展示了兩用戶 UAC 和 UAS 會話建立和終止 SIP 協(xié)議工作的流程： 圖 UAC 和 UAS 會話建立和終止 會話建立過程如下： 1. 呼叫者 UAC 發(fā)送 INVITE 消息給 UAS 的 SIP 地址： sip： 這個消息也包括 SDP 包（它描述呼叫者終端的媒體通信能力）。中詳細說明了同一標(biāo)題字段的多個標(biāo)題字段，他們以逗號分開。 狀態(tài)碼的 3 位數(shù)字的第一位表示響應(yīng)種類，后兩位沒有進行分類。 UAS 在響應(yīng)消息的 Allow 標(biāo)題字段中指明它能支持的方法。 ACK 請求消息也可以包含消息體。 1. 請求 SIP 請求的開始行的格式包括三部分：方法名、請求 URI、協(xié)議版本，三者通過一個空格分開，結(jié)束是回車（用 CR 表示）換行（用 LF 表示）。 SIP 實體一般都采用客戶端 /服務(wù)器 (C/S)模式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 ： 圖 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) SIP 消息格式 SIP 的文本編碼符合 UTF8 Char Set（ RFC2279[8]）標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容包括客戶到服務(wù)器的請求和服務(wù)器到客戶的響應(yīng)。 用戶代理 (User Agent， UA) 用戶代理又稱為 SIP 終端，用戶代理一般可分為用戶代理客戶端 (UAC)和用戶代理 服務(wù)器 (UAS)，其中 UAC 負責(zé)發(fā)起 SIP 呼叫請求， UAS 負責(zé)對呼叫請求做出響應(yīng)。利用 SIP 可實現(xiàn)會話的發(fā)起、建立和釋放，并支持單播、組播以及用戶移動性。 第四章嵌入式 VoIP 終端開發(fā)平臺的搭建，介紹了本系統(tǒng)采用的硬件平臺的組成，嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)移植 和嵌入式開發(fā)環(huán)境的搭建 。 本文 研究與實現(xiàn)的 嵌入式 VoIP 終端目的正是滿足用戶在任何時間任何地點使用 VoIP 服務(wù)的需求，并且提供了開放的軟件構(gòu)架，為日后的升級提供了方便或者其他研究者開發(fā)相關(guān)項目提供了借鑒的基礎(chǔ)。 基于這一應(yīng)用趨勢，國際上已經(jīng)開展了 SIP 系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)，這些 SIP 系統(tǒng)中關(guān)于終端的研究大多集中在軟終端上。 論文研 究背景 在 70 年代，人們已開始了 VoIP 的研究，然而當(dāng)時系統(tǒng)的話音質(zhì)量不能令人滿意，主要原因是當(dāng)時投入運營的 ARPANET 的干線鏈路帶寬僅為 50kbit/s，為典型的窄帶分組交換網(wǎng)絡(luò)，不能滿足話音的實時傳輸。由于 Inter 中采用“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”的方式傳遞數(shù)據(jù)包，任何數(shù)據(jù)傳輸都不會獨占電路 。在信令控制部分，在研究并分析開源 oSIP 協(xié)議棧的事務(wù)狀態(tài)機模型的基礎(chǔ)上，解決了信令控制問題。同時，隨著 嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式技術(shù)從過去工業(yè)控制的應(yīng)用模式逐步滲透進入消費電子產(chǎn)業(yè)。 VoIP。 VoIP 中最重要的是信令系統(tǒng)， SIP（ Session Initiation Protocol， 會話初始化協(xié)議 ） 協(xié)議因其簡單、靈活的技術(shù)特點，正在逐步代替原有的 協(xié)議成為 IP語音技術(shù)的信令核心協(xié)議，基于 SIP 的 VoIP 終端研究也隨之成為一個熱點。 SIP 與 提供的功能和服務(wù)基本上都是相同的，但是由于 SIP江蘇大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 在設(shè)計上更能體現(xiàn) Inter 體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，同時基于文本方式的信令使用簡單且易于擴展。 論文的目的、研究內(nèi)容和意義 從以上論述不難看出， SIP 信令 技術(shù) 靈活性高，使用簡單，符合互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的要求，經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展與改進已日漸成熟完善，并得到廣泛的認可。 第一章 緒論 3 第一章引言，簡要介紹了 VoIP 技術(shù)的發(fā)展，指出了課題研究的背景、意義和主要內(nèi)容。 4 第二章 VoIP 的技術(shù)原理 VoIP 是以 IP 分組 交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺，對模擬的語音信號進行壓縮、打包等一系列的 處理，然后采用 IP 數(shù)據(jù)報的逐跳路由方式進行傳輸，其主要處理過程如圖： 圖 2. 1 VoIP 語音處理過程 由上圖可以看出，語音處理過程大致是： 首先通過語音壓縮算法對語音數(shù)據(jù)進行壓縮編碼處理 (編碼標(biāo)準(zhǔn)主要是 ITUT [3])， 然后把這些語音數(shù)據(jù)按 RTP（ Real Time Protocol，實時傳輸協(xié)議） 協(xié)議進行打包，經(jīng)過 IP 網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)報傳輸?shù)浇邮盏?，再把這些語音數(shù)據(jù)包解包 ，經(jīng)過解碼解壓處理，恢復(fù)成原來的語音信號，從而達到由 IP 網(wǎng)絡(luò)傳送語音的目的。一個 SIP 會話采用 RTP 協(xié)議傳輸媒體流，應(yīng)用 RTCP 監(jiān)測傳送的 QoS。 重定向服務(wù)器的功能是通過響應(yīng)告訴客戶端下一跳服務(wù)器的地址，然后由客戶端根據(jù)此地址向下一跳服務(wù)器重新發(fā)送請求。除了以上不同，許多 SIP 消息和標(biāo)題字段語法同HTTP/。 (b) BYE：當(dāng) UA 客戶機準(zhǔn)備結(jié)束一個呼叫時可以向服務(wù)器發(fā)送 BYE 請求。 UAC 在開機啟動以后將 REGISTER 請求以組播方式發(fā)出。狀態(tài)碼 StatusCode 是一個三位整數(shù)，說明嘗試?yán)斫夂吞幚碚埱蟮慕Y(jié)果。 5xx： Server Error表示服務(wù)器實現(xiàn)有效的請求失敗。 消息體是用來描述將要啟動的會話的（如：在多媒體會話中用這種方式可以確定音頻和視頻的編碼類型，抽樣率等），或者說是用來包含在會話中所使用的不透明的文本或者二進制信息。 5. UAC 發(fā)送 ACK 來確認 200（ OK）響應(yīng) 會話中止，會話終端呼叫流如下： 1. 呼叫者（ UAC）決定中止會話并掛機，這由發(fā)送一個 BYE 請求給 UAS 的 SIP地址： sip： 2. 用戶 的 UAS 用 200（ OK）消息響應(yīng)并通知 用戶，通話結(jié)束 。 SDP 從真正地意義上講可以說不是一個“協(xié)議”，而是一個文本描述，它的簡化格式可表示為： 〈 type〉 =〈 value〉， 〈 type〉 總是只有一個區(qū)分大小寫的單字符，〈 value〉是結(jié)構(gòu)化文本串，其格式依賴于〈 type〉， 并且也區(qū)分大小寫。 i= * ( session information) 。 a= * (zero or more session attribute lines). 時間描述 ： t= ( time the session is active) 。運行在 UDP 之上的 RTP 幫助實現(xiàn)了這些功能。但是，需要注意的是 RTP 本身不提供任何機制來確保把數(shù)據(jù)及時遞送到接收端和確保其他的服務(wù)質(zhì)量，它也不擔(dān)保在遞送過程中不丟失包或者包的次序不被打亂。用于標(biāo)識靜音結(jié)束。 CSRC(Contributing Source)：貢獻源標(biāo)識符。反饋對自適應(yīng)編碼控制直接起作用。最可能用在“松散控制”連接，那里參加者自由進入或離開，沒有成員控制或參數(shù)協(xié)調(diào)， RTCP 充當(dāng)通往所有參加者的方便通道，但不必支持應(yīng)用的所有控制通訊要求。它的存在使得設(shè)備的功能有很大的擴展空間和伸縮性能。 Linux 軟件資源十分豐富，每一種通用程序在 Linux 上幾乎都可以找到，并且數(shù)量還在不斷增加。 oSIP 協(xié)議棧用ANSI C 編寫，結(jié)構(gòu)小巧簡單，只有 400k 左右，適合嵌入式系統(tǒng)，并具有模塊化、可移植性好、工作穩(wěn)定、兼容性強等特點。 ARM920T 的運行頻率為 400MHz。 S3C2440 支持 Stepping Stone 機制，因此可以采用 l 片 NAND FLASH 同時作為啟動 ROM 和系統(tǒng)程序保存 Rom。硬件相關(guān)層負責(zé) I/O 處理和驅(qū)動程序管理。目前一般采用的解決辦法是首先在通用計算機上編寫程序，然后通過交叉編譯和交叉連接生成目標(biāo)平臺上可以運行的二進制代碼格式，最后再下載到目標(biāo)平臺上的特定位置上運行。 開發(fā)環(huán)境的建立 1. 連接硬件 江蘇大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 我們采用一臺安裝 的 Laptop 作為宿主機，用一根串行線連接宿主機的 COM 口和 2440 上的 COM 口用于在宿主機和開發(fā)板 (目標(biāo)機 )之間傳遞調(diào)試數(shù)據(jù)。按回車鍵退出設(shè)置。 嵌入式 VoIP 終端軟件主要指系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中協(xié)議棧和用戶程序兩個層次。此外，該模塊還可以解析一部分 SIP 頭域 2. 狀態(tài)機模塊： SIP 中是以事務(wù)為單位來描述各種請求和響應(yīng)的交互過程的。其中 ICT 是 SIP 客戶端中最典型的 SIP 事務(wù)，也是 SIP 客戶端中最常見的事務(wù)。通過添加 /讀取事務(wù)消息管道的方式，驅(qū)動事務(wù)的狀態(tài)機，使得來自遠端的 SIP 信令能匯報給調(diào)用程序，來自調(diào)用程序的反饋能通過 SIP 信令回傳給遠端；增加了對各個類型事務(wù)的超時處理，確保所有資源都能循環(huán)使用，不會被耗用殆盡；使用 jevent 消息管道來 向上通知調(diào)用程序底層發(fā)生的事件，調(diào)用程序只要讀取該消息管道，就能獲得感興趣的事件，進行相關(guān)的處理。 (2)根據(jù)系統(tǒng)時間生成當(dāng)前的時間戳 。 3. 加上 RTP 頭和其它頭部字段，封裝數(shù)據(jù)包送到 UDP 協(xié)議層傳輸，完成音頻信號的發(fā)送。撥打電話是用戶最常用的操作，下面將簡要介紹用戶 進行撥打電話操作后終端軟件的工作流程，工作流程圖如圖 所示： 第 五 章 嵌入式 VOIP 終端軟件的設(shè)計和實現(xiàn) 29 圖 呼叫操作流程圖 主控程序解析到用戶請求進行呼叫操