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【正文】 FC 也完成了大部分的功能，預(yù)定義或?qū)崿F(xiàn)了許多事件和消息處理，等等?？蚣芑蛘哂善浔旧硖幚硎录?，不依賴(lài)程序員的代碼；或者調(diào)用程序員的代碼來(lái)處理應(yīng)用程序特定的事件。 MFC 是 C++類(lèi)庫(kù)，程序員就是通過(guò)使用、繼承和擴(kuò)展適當(dāng)?shù)念?lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的目的。例如，繼承時(shí)，應(yīng)用程序特定的事件由程序員的派生類(lèi)來(lái)處理，不感興趣的由基類(lèi)處理。實(shí)現(xiàn)這種功能的基礎(chǔ)是 C++對(duì)繼承的支 持，對(duì)虛擬函數(shù)的支持，以及 MFC 實(shí)現(xiàn)的消息映射機(jī)制。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 3. 系統(tǒng)分析 問(wèn)題定義 IP 網(wǎng)絡(luò)電話已經(jīng)成為 Inter 業(yè)務(wù)的一個(gè)熱點(diǎn)。市場(chǎng)上各種 IP 網(wǎng)絡(luò)電話的實(shí)現(xiàn)都是基于各種硬件設(shè)備和分組交換網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的，如語(yǔ)音包處理模塊主要是在數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）芯片上運(yùn)行。本設(shè)計(jì)的題目是《分組語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)》，該設(shè)計(jì)應(yīng)具備在廣域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行分組語(yǔ)音實(shí)時(shí)通信的功能，而且實(shí)現(xiàn)的過(guò)程全部由軟件設(shè)計(jì)方案來(lái)完成。 VoIP 的基本原理及實(shí)現(xiàn)方案 VoIP 的主要功能 VoIP 技術(shù)的主要目的是用 于處理語(yǔ)音和信令，因此可以將它分為四個(gè)功能模塊：語(yǔ)音包處理模塊（ Voice Package Module）、電話信令網(wǎng)關(guān)模塊（ Telephone Signaling Gateway Module）、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊（ Network Protocol Module）、網(wǎng)絡(luò)管理模塊（ Network Management Module）。 語(yǔ)音包處理模塊 一般而言，語(yǔ)音包處理模塊主要是在數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）芯片上運(yùn)行。主要實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1） 語(yǔ)音的編碼及解碼 在發(fā)送端，通過(guò)對(duì)語(yǔ)音的采樣、量化、編 碼，完成語(yǔ)音的數(shù)字化。在接收端，則通過(guò)數(shù)字濾波器將數(shù)字信號(hào)還原成語(yǔ)音。 （ 2） 靜音檢測(cè) 通過(guò)對(duì)無(wú)話音時(shí)的噪聲進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷所接收的信號(hào)是否含有語(yǔ)音信號(hào)，如果沒(méi)有檢測(cè)到語(yǔ)音信號(hào)，將會(huì)反饋至“語(yǔ)音包處理器”，讓它發(fā)出一個(gè)含有“靜音”的信息包，從而最大限度地節(jié)省通訊帶寬。 （ 3） 回音抵消器 基于 ITU－ T ，以改善語(yǔ)音的通訊質(zhì)量。 （ 4）自適應(yīng)語(yǔ)音恢復(fù) 通過(guò)一個(gè)緩沖器，對(duì)接收到的延后語(yǔ)音包信號(hào)，進(jìn)行語(yǔ)音恢復(fù)。從而達(dá)到抗“延時(shí)”、抗“時(shí)延抖動(dòng)”的目的。并 且可以“自適應(yīng)”地調(diào)節(jié)時(shí)延值，實(shí)現(xiàn)達(dá)到語(yǔ)音傳輸時(shí)延最小的目的，從而改善語(yǔ)音通訊質(zhì)量。當(dāng)然，它同時(shí)必須支持“內(nèi)插”算法，即當(dāng)語(yǔ)音包在傳輸過(guò)程中丟失時(shí)，能夠利用“內(nèi)插”技術(shù)進(jìn)行恢復(fù)。 （ 5） 語(yǔ)音包處理器 對(duì)經(jīng)過(guò)編碼后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行“語(yǔ)音打包”處理，或者是對(duì)接收到的語(yǔ)音包進(jìn)行“拆課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 包”處理，實(shí)際上它是一種封裝協(xié)議的處理。 電話信令網(wǎng)關(guān)模塊 一般而言，電話信令網(wǎng)關(guān)模塊主要是在 Host CPU 上運(yùn)行。作為一個(gè)“網(wǎng)關(guān)處理器”，它主要是作為電話信令，在電訊設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理之間進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。這些信令包含如：掛機(jī) 、摘機(jī)、呼入保持、來(lái)電顯示等。它主要是指原有傳統(tǒng)電話設(shè)備上的業(yè)務(wù)及其將來(lái)的增值服務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊 這個(gè)模塊主要是用于處理信令的信息。同時(shí)也可以將信令信息轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的特殊網(wǎng)絡(luò)的信令協(xié)議，通過(guò)交換網(wǎng)絡(luò)傳輸。一般而言，國(guó)際上目前比較通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是： 協(xié)議， MGCP 協(xié)議和 SIP協(xié)議等。 網(wǎng)絡(luò)管理模塊 主要是提供一個(gè)語(yǔ)音管理的接口，實(shí)現(xiàn) VoIP 的配置及維護(hù)。管理信息是基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 及 SNMP 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的要求所建立的。 VoIP 的傳輸過(guò)程分析 VoIP 是以 IP 分組交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺(tái)，對(duì)模擬的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行壓縮、打包等一系列的特殊處理，使之可以采用無(wú)連接的 UDP 協(xié)議進(jìn)行傳輸。 為了在一個(gè) IP 網(wǎng)絡(luò)上傳輸語(yǔ)音信號(hào)，要求幾個(gè)元素和功能。最簡(jiǎn)單形式的網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)或多個(gè)具有 VoIP 功能的設(shè)備組成，共同通過(guò)一個(gè) IP網(wǎng)絡(luò)連接。 VoIP 設(shè)備先把語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為 IP數(shù)據(jù)流，并把這些數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)到 IP 目的地址， IP 目的地址又把它們轉(zhuǎn)換回到語(yǔ)音信號(hào)。兩者之間的網(wǎng)絡(luò)必須支持 IP 傳輸，且可以是 IP 路由器和網(wǎng)絡(luò)鏈路的任意組合。 VoIP 傳輸過(guò)程可分為語(yǔ)音數(shù)字化、信號(hào)編碼分組、信號(hào)打包傳送、解包及 解壓縮過(guò)程及數(shù)字語(yǔ)音模擬化五個(gè)過(guò)程。 語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化 語(yǔ)音信號(hào)是模擬波形，通過(guò) IP 方式來(lái)傳輸語(yǔ)音，首先要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，也就是對(duì)模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行量化，然后送入到緩沖存儲(chǔ)區(qū)中。數(shù)字化可以使用各種語(yǔ)音編碼方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前采用的語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有 ITUT 。 信號(hào)編碼分組 語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字編碼以后，下一步就要對(duì)語(yǔ)音包以特定的幀長(zhǎng)進(jìn)行壓縮編碼。編碼后，壓縮的幀合成一個(gè)壓縮的語(yǔ)音包送入網(wǎng)絡(luò)處理器。網(wǎng)絡(luò)處理器為語(yǔ)音添加包頭、時(shí)標(biāo)和其它信息后通過(guò) IP 網(wǎng)絡(luò)傳送到另一端。語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單地建立 通信端點(diǎn)間的物理連接，并在端點(diǎn)間傳輸編碼信號(hào)。 IP 網(wǎng)絡(luò)不會(huì)形成連接，而要求把數(shù)據(jù)放在可變長(zhǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)或分組中，然后給每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)附帶尋址和控制信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。 信號(hào)打包傳送 信號(hào)（數(shù)據(jù)）被壓縮后，就需要對(duì)它進(jìn)行打包，加進(jìn)一些協(xié)議信息。在收集語(yǔ)音數(shù)課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 據(jù)的處理過(guò)程中需要一些存儲(chǔ)時(shí)間，因?yàn)閷⒄Z(yǔ)音數(shù)據(jù)發(fā)送到 IP 網(wǎng)絡(luò)之前必須先收到一定數(shù)量的語(yǔ)音數(shù)據(jù)。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼及壓縮過(guò)程中，也需要一定的時(shí)間來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，從而也產(chǎn)生了一定的時(shí)間延遲。 協(xié)議信息被加入包中是為了更好地保障完成數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程。由于 IP 協(xié)議是 為各種不同的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而設(shè)計(jì)的，與專(zhuān)用網(wǎng)相比它含有許多復(fù)雜的處理過(guò)程，它要求將一個(gè)包封裝到另外一個(gè)包中，而且數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^(guò)程中還要經(jīng)過(guò)再打包、重尋址和重新封裝等過(guò)程。 解包及解壓縮過(guò)程 當(dāng)每個(gè)包到達(dá)目的地主機(jī)（網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器或用戶計(jì)算機(jī)終端）時(shí)，要檢查該包的序號(hào)并將其放到正確的位置，然后用一個(gè)解壓縮算法來(lái)盡量恢復(fù)原始信號(hào)數(shù)據(jù)，這時(shí)通過(guò)利用時(shí)鐘同步及時(shí)延處理技術(shù)來(lái)填充由發(fā)送端處理過(guò)程中導(dǎo)致的空缺。由于各個(gè)包在傳輸過(guò)程中經(jīng)過(guò)了不同的路由，所以它們到達(dá)目的地的順序有很大差別，因此接收端要將先達(dá)到的包放到存儲(chǔ)器里 一段時(shí)間以后等待后達(dá)到的包，等待時(shí)間的長(zhǎng)短要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況而定。 數(shù)字語(yǔ)音模擬化 目前， IP 電話主要應(yīng)用于 Inter 上，是 Inter 上的一個(gè)增值業(yè)務(wù)。由于Inter 是一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，另外，由于它的帶寬還不夠?qū)挘绕湓诰W(wǎng)絡(luò)惡化的情況下，在傳輸過(guò)程中很大一部分包會(huì)被丟失或被延遲傳送，這些丟棄、延遲和被破壞的包是導(dǎo)致語(yǔ)音質(zhì)量下降的根本原因。 按 Inter 傳統(tǒng)糾錯(cuò)機(jī)制，接收端如果收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包就將其丟棄并請(qǐng)求重傳，因此用戶最終收到的數(shù)據(jù)跟原始發(fā)送的數(shù)據(jù)是完全一樣的。由于 IP 電話 業(yè)務(wù)是一種對(duì)時(shí)間敏感的業(yè)務(wù)，不能使用重傳機(jī)制，這就需要專(zhuān)用的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)機(jī)制來(lái)再造聲音和填補(bǔ)空隙，需要接收端存儲(chǔ)接收到一定數(shù)量的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，然后使用一種復(fù)雜的算法來(lái)“猜測(cè)”丟失包的內(nèi)容，產(chǎn)生新的語(yǔ)音信息，從而提高通信的質(zhì)量。因此，接收端聽(tīng)到的語(yǔ)音并不與發(fā)送端講的語(yǔ)音完全一樣，其中一部分信息是由 VoIP 系統(tǒng)“再造”的。 分組語(yǔ)音的基本原理 傳統(tǒng)的電話網(wǎng)以電路交換的方式傳輸語(yǔ)音，基本帶寬為 64kbit/s。而要在基于 IP的分組網(wǎng)絡(luò)上傳輸話音，就必須對(duì)模擬的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行特殊處理，使之可以方便地在面向無(wú)連接的分組 網(wǎng)絡(luò)上傳輸，我們稱(chēng)之為分組語(yǔ)音技術(shù)。 分組語(yǔ)音技術(shù)概述 分組語(yǔ)音技術(shù)是指將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)化為一定長(zhǎng)度的數(shù)字化語(yǔ)音包，采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式，以包的形式進(jìn)行交換和傳輸?shù)募夹g(shù)。所有分組語(yǔ)音系統(tǒng)都遵循一個(gè)共同的模式，如下圖： 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的周邊是被稱(chēng)為“語(yǔ)音代理”的設(shè)備或部件。這些設(shè)備的任務(wù)是將語(yǔ)音信息從傳統(tǒng)的電話格式轉(zhuǎn)換為適用于分組傳輸?shù)母袷健Ｈ缓笸ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)將分組數(shù)據(jù)發(fā)送到目的語(yǔ)音代理。 語(yǔ)音的數(shù)字化 為了使得計(jì)算機(jī)能夠?qū)δM的聲音信號(hào)進(jìn)行處理必須將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即模 /數(shù)轉(zhuǎn)換。脈沖編碼調(diào)制（ pulse code modulation， PCM）是模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化的主要方法。PCM 操作包含三個(gè)過(guò)程：采樣、量化和編碼。 （ 1）采樣 模擬信號(hào)在時(shí)間上和幅度上都是連續(xù)的，通過(guò)采樣（即用很窄的脈沖按一定周期讀取模擬信號(hào)的瞬時(shí)值），將時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間上離散的抽樣值。根據(jù)采樣定律，為了保證信息不丟失，采樣頻率至少應(yīng)為模擬信號(hào)所占用帶寬的 2 倍，根據(jù)CCITT(現(xiàn)在稱(chēng)為 ITU－ T)標(biāo)準(zhǔn)，電話系統(tǒng)中 傳送的語(yǔ)音的頻帶范圍是 0～ 4000Hz，因此將采樣頻率取值為 8000Hz/s。 （ 2）量化 量化是指用有限個(gè)度量值來(lái)表示采樣后的信號(hào)的幅度值，將信號(hào)的幅度值就近歸入鄰近的度量級(jí)。即將幅度上連續(xù)的采樣值變換為幅度上離散的量化值。一般來(lái)說(shuō)，采用128 個(gè)量化級(jí)就可以充分滿足語(yǔ)音通信的要求了。 （ 3）編碼 每個(gè)量化值采用數(shù)字碼字就稱(chēng)之為編碼。在 PCM 中每個(gè)量化值用 8bit 碼字表示，課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 最高位為符號(hào)位，低七位可表示 128 個(gè)量化級(jí)。對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)的 PCM 編碼來(lái)說(shuō)，由于采樣頻率為 8000Hz/s，每個(gè)采樣值編碼為 8為二進(jìn)制碼， 所以其傳輸速率為 64kbit/s。 語(yǔ)音分組 分組丟失問(wèn)題在語(yǔ)音應(yīng)用中至關(guān)重要，因?yàn)檫@會(huì)影響到接收端接收到的語(yǔ)音質(zhì)量。在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，分組丟失可以利用 TCP 重傳機(jī)制來(lái)補(bǔ)償。但在語(yǔ)音通信中，由于受到實(shí)時(shí)性的要求，對(duì)時(shí)延有嚴(yán)格的限制，所以不能依靠重傳的方法來(lái)補(bǔ)償。不過(guò)，如果語(yǔ)音分組丟失是隨機(jī)的，不相關(guān)的，如果使用語(yǔ)音編碼器且在丟失率為 10％的情況下，仍能恢復(fù)出高質(zhì)量的語(yǔ)音信號(hào)。 利用前面的語(yǔ)音分組來(lái)模擬丟失的分組中的音頻信號(hào)的特性，從而補(bǔ)償分組丟失。 因特網(wǎng)中的數(shù)據(jù)丟失是突發(fā)的：在少量突發(fā) 中會(huì)發(fā)生大量分組丟失。采用前向糾錯(cuò)（ FEC， forward error correction）方案可以減小分組丟失的影響，而且已經(jīng)設(shè)計(jì)出來(lái)補(bǔ)償突發(fā)丟失的方法。這些機(jī)制的加入了額外的時(shí)延，而且可能導(dǎo)致分組丟失。 還有一種分組方法，它來(lái)自 ITU－ T 。為了說(shuō)明這種方法，我們采用一個(gè)速率為 64kbit/s 的數(shù)字化語(yǔ)音作為實(shí)例。這項(xiàng)技術(shù)采用 8 個(gè)數(shù)據(jù)位表示一個(gè)采樣（ 8 8000采樣 /秒＝ 64000）如下圖所示，這個(gè) 64kbit/s 的語(yǔ)音數(shù)據(jù)采樣進(jìn)入數(shù)據(jù)分組時(shí)，八個(gè)位按位聚集。即最低位組成一組，緊接著是次低位 ，等等。 控制首部 最高 位：X 塊 1 次高 位：X 塊 2 第七 位： X 塊 7 最低 位： X 塊 8 八位 采樣值： XXXXXXXX 將采樣位分組 我們假定某個(gè)分組中的兩個(gè)取樣的編碼是：（ 1） 15（十進(jìn)制）或者 00001111（二進(jìn)制）；（ 2） 7（十進(jìn)制）或者 00000111（二進(jìn)制）。如果一個(gè)完整的采樣被丟棄，這個(gè)采樣的 8 位不在接收端進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換。然而，由于這些位在分組中不是按采樣編碼的，而是按取樣的數(shù)據(jù)位，選擇性丟棄位帶來(lái)的問(wèn)題并不那么嚴(yán)重。 設(shè)想一臺(tái)路由器正處于擁塞狀態(tài)，它必須丟棄一些數(shù)據(jù)。分組的首部包含一個(gè)塊丟棄指示 域，記錄塊的狀態(tài)。于是，分組中包含哪些最低位的塊將被丟棄。結(jié)果是（這里x是采樣的丟棄位）： 15（十進(jìn)制）或者 00001111（二進(jìn)制）現(xiàn)在成了 14（十進(jìn)制）或者 0000111x（二進(jìn)制）； 7（十進(jìn)制）或者 00000111（二進(jìn)制）現(xiàn)在成了 6（十進(jìn)制）或者 0000011x（二進(jìn)制）。這個(gè)采樣中的微小變化在接收端造成的結(jié)果是一個(gè)不同的 PAM課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 脈沖。但是這種失真不是很?chē)?yán)重。 我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)采用的方法基本上是基于 ITUT 。所不同的是，我們的設(shè)計(jì)不采用選擇性丟包，而是在接收端當(dāng)判斷出丟包后即以補(bǔ)“ 0”的方法 補(bǔ)償丟失的包，以此來(lái)盡可能地保證語(yǔ)音的通信質(zhì)量。 傳輸協(xié)議的選取 由于語(yǔ)音的傳輸對(duì)實(shí)時(shí)性的要求很高，所以在考慮傳輸協(xié)議的時(shí)候?qū)鬏攲拥?TCP協(xié)議和 UDP 協(xié)議做了一系列的比較： TCP（傳輸控制協(xié)議）是基于連接的協(xié)議，也就是說(shuō)，在正式收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對(duì)方建立可靠的連接。一個(gè) TCP 連接必須要經(jīng)過(guò)三次“對(duì)話”才能建立起來(lái)，其中的過(guò)程非常復(fù)雜， TCP 將包排序并進(jìn)行錯(cuò)誤檢查。 TCP 數(shù)據(jù)包中包括序號(hào)和確認(rèn)，所以未按照順序收到的包可以被排序，而損壞的包可以被重傳。正因?yàn)?TCP 提供了這些保障措施以及其需要建立連 接的原因，傳輸?shù)难舆t較大，所以， TCP應(yīng)用于對(duì)可靠性要求高實(shí)時(shí)性要求不高的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 。而 UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是與 TCP 相對(duì)應(yīng)的協(xié)議。它是無(wú)連接的協(xié)議，