基于三級(jí)通信組網(wǎng)的設(shè)計(jì)過程中的語音通話實(shí)施方案

本文主要講述了在三級(jí)組網(wǎng)條件下的語音通信問題。其中組網(wǎng)方式可分為有線和無線兩種模式，在本文介紹了一套語音通話解決方案，從他的設(shè)計(jì)、調(diào)試和測(cè)試工作來看，基本能滿足用戶對(duì)系統(tǒng)的功能及性能要求。

1 系統(tǒng)連接關(guān)系圖

本系統(tǒng)的連接關(guān)系圖如圖1所示。

在圖1中，左邊為本系統(tǒng)的一個(gè)語音系統(tǒng)，右邊也為本系統(tǒng)的一個(gè)語音系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)之間可通過中繼傳輸設(shè)備進(jìn)行連接，以增加系統(tǒng)間通信傳輸距離，而在每個(gè)系統(tǒng)的一級(jí)終端留有物理接口，可通過有線接入中繼傳輸設(shè)備、電話機(jī)、中繼交換機(jī)等設(shè)備，以達(dá)到增加傳輸距離、與電話機(jī)通信和接入市話網(wǎng)的功能。而在本語音系統(tǒng)內(nèi)部，可通過有線和無線兩種方式實(shí)現(xiàn)平級(jí)、上下級(jí)、越級(jí)之間的語音通信功能。

2 組網(wǎng)模式

2.1 有線組網(wǎng)

有線組網(wǎng)模式下，各級(jí)話音終端通過高速有線方式與上、下級(jí)單位進(jìn)行連接。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 無線組網(wǎng)

無線組網(wǎng)模式下，各級(jí)話音終端通過無線方式與上、下級(jí)單位進(jìn)行連接。如圖3所示。

2.3 混合組網(wǎng)

混合組網(wǎng)模式下，各級(jí)話音終端通過高速有線或無線方式與上、下級(jí)終端進(jìn)行連接，如圖4所示。

3 主要功能

3.1 話音終端間通話功能

話音終端組網(wǎng)后可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和語音通話，其具體功能要求如下：

1）各級(jí)話音終端可以與直連友鄰話音終端進(jìn)行通話，在有線傳輸模式下，實(shí)現(xiàn)雙向雙工通話功能，在無線傳輸模式下，實(shí)現(xiàn)單向單工語音通話功能;

2）在有線模式傳輸下，各級(jí)話音終端間可進(jìn)行語音通話，各級(jí)話音終端也可越級(jí)進(jìn)行語音通話，實(shí)現(xiàn)雙向雙工通話功能。

3.2 各級(jí)話音終端可與中繼傳輸設(shè)備通話功能

各級(jí)話音終端可以與中繼傳輸設(shè)備進(jìn)行通話。

3.3 各級(jí)話音終端可與電話機(jī)通話功能

各級(jí)話音終端可以通過頂層話音終端與電話機(jī)進(jìn)行語音呼叫和通話功能。

3.4 各級(jí)話音終端可與中繼交換機(jī)通話功能

各級(jí)話音終端可以通過頂層話音終端與直連的中繼交換機(jī)進(jìn)行語音呼叫和通話功能。

4 設(shè)計(jì)與實(shí)施

4.1 總體設(shè)計(jì)

SIP是一個(gè)應(yīng)用層的控制協(xié)議，在SDP協(xié)議的配合下，可以用來建立、修改和終止多媒體會(huì)話，已廣泛應(yīng)用于VOIP等各種軟交換領(lǐng)域，它主要支持用戶定位、用戶有效性檢查、用戶能力、建立會(huì)話、會(huì)話管理等功能。

在本系統(tǒng)中有線工作模式下，使用SIP協(xié)議完成各話音終端間的話音呼叫控制及通話功能。

在本系統(tǒng)中，采用如圖5所示的系統(tǒng)架構(gòu)方式，實(shí)現(xiàn)了有線模式下的SIP的話音呼叫及媒體流控制功能。

其中，SIP服務(wù)器模塊主要完成話音終端用戶的信令呼叫處理，用戶管理模塊主要完成SIP用戶及電話機(jī)、中繼交換機(jī)的注冊(cè)及注銷操作及號(hào)碼管理功能，呼叫控制模塊主要完成電話機(jī)及中繼交換機(jī)的呼叫控制流程，媒體控制模塊主要實(shí)現(xiàn)各種話音媒體流的傳輸及轉(zhuǎn)換功能。

4.1.2 無線通信模式

在本系統(tǒng)中采用超短波電臺(tái)實(shí)現(xiàn)無線通信，受超短波電臺(tái)帶寬的影響，不可能采用有線通信方式下的SIP協(xié)議通信機(jī)制，而只能采用自定義話音呼叫信令的方式。

超短波電臺(tái)包含有數(shù)據(jù)通道和語音通道，本系統(tǒng)中，采用電臺(tái)的數(shù)據(jù)通道來傳輸語音呼叫控制信令，語音通道來傳送語音，通過時(shí)隙交換的方法把電臺(tái)的語音數(shù)據(jù)接入話音終端，這樣能節(jié)省傳輸空間，并能最大化利用電臺(tái)的功能。

話音終端用戶作為主叫用戶發(fā)起呼叫時(shí)，輸入被叫號(hào)碼完畢后，向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)出呼叫請(qǐng)求消息，等待收到呼叫應(yīng)答消息后向終端送提示音和提示界面（成功或失?。１唤杏脩粽獧C(jī)，通信節(jié)點(diǎn)向終端發(fā)送連接請(qǐng)求消息后，建立接續(xù)，主、被叫進(jìn)入通話狀態(tài)。呼叫流程如圖6所示。

話音終端用戶作為被叫時(shí)，收到通信節(jié)點(diǎn)送來的其它用戶呼叫請(qǐng)求消息后，根據(jù)當(dāng)前話音終端用戶狀態(tài)向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送呼叫應(yīng)答消息。如果被叫用戶空閑，則向該終端用戶送提示音和提示界面。話音終端用戶摘機(jī)后，向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送連接請(qǐng)求消息由其處理。通信節(jié)點(diǎn)收到連接請(qǐng)求消息后，建立連續(xù)，主、被叫進(jìn)入通話狀態(tài)。呼叫流程如圖7所示。

4.2 方案實(shí)施

4.2.1 話音終端之間的通話

話音終端之間的語音通話是本方案中的核心部分，語音通話的業(yè)務(wù)流程主要有以下幾個(gè)步驟：

1）用戶輸入目標(biāo)號(hào)碼，撥號(hào);

2）話音終端發(fā)送連接請(qǐng)求報(bào)文給通信控制程序，得到目標(biāo)號(hào)碼終端與本機(jī)的連接方式。該連接方式返回值主要有：0x00-有線直連;0x01-無線直連;0x02-有線越級(jí);0x03-無線越級(jí);0x04-混合越級(jí);0x05-不在線;0x06-號(hào)碼不存在;

3）話音終端根據(jù)返回值選擇對(duì)應(yīng)的處理方式，在有線直連和有線越級(jí)的情況下使用有線通話模式協(xié)議，即SIP控制協(xié)議;在無線直連模式下使用電臺(tái)通信模式;

4）經(jīng)過連接請(qǐng)求等報(bào)文通信之后建立通話連接狀態(tài)，話音終端通知通信控制程序已經(jīng)建立連接的目標(biāo)號(hào)碼，根據(jù)該號(hào)碼，通信控制程序把語音數(shù)據(jù)發(fā)送給目標(biāo)終端設(shè)備;

5）若通話結(jié)束，話音終端發(fā)送釋放報(bào)文給通信控制程序，通信控制程序釋放相關(guān)資源，恢復(fù)狀態(tài)。主要業(yè)務(wù)流程如圖8所示。

4.2.2 系統(tǒng)與中繼傳輸設(shè)備通話

中繼傳輸設(shè)備是為了擴(kuò)展話音終端的通信距離而接入的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)設(shè)備，它是單純的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。在設(shè)計(jì)中，中繼傳輸設(shè)備只需要接收語音的功能，所以，話音終端撥打中繼設(shè)備的號(hào)碼之后，通信控制模塊直接發(fā)送語音數(shù)據(jù)給中繼傳輸設(shè)備來完成通話。

4.2.3 系統(tǒng)與電話機(jī)通話

本系統(tǒng)使用的是標(biāo)準(zhǔn)的SIP話音呼叫信令，而電話機(jī)采用的是模擬話音呼叫信令，為此，需在二者之間加入一個(gè)SIP代理，以實(shí)現(xiàn)二者之間的話音呼叫信令及話音數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，為此，該SIP代理需完成以下功能：1.由于所以的SIP服務(wù)器都需要終端用戶提供注冊(cè)功能，因此該SIP代理應(yīng)完成電話機(jī)的注冊(cè)功能;2.信令轉(zhuǎn)換功能，能將電話機(jī)的話音呼叫轉(zhuǎn)換為SIP話音呼叫，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的SIP呼叫報(bào)文，也能將SIP呼叫報(bào)文轉(zhuǎn)換成普通話機(jī)的話音呼叫信息;3.話音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，能將標(biāo)準(zhǔn)格式的RTP話音數(shù)據(jù)包通過話音編解碼芯片轉(zhuǎn)換成PCM格式的話音數(shù)據(jù)，同時(shí)也能將PCM格式的話音數(shù)據(jù)通過話音編解碼芯片打包成RTP話音數(shù)據(jù)包并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送。

本系統(tǒng)與電話機(jī)之間的工作流程可用一狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖來表示，如圖9所示。

4.2.4 本系統(tǒng)與中繼交換機(jī)通話

與電話機(jī)類似，為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與中繼交換機(jī)的通話功能，以實(shí)現(xiàn)話音終端接入PSTN網(wǎng)，也需在二者之間加入一個(gè)SIP代理，實(shí)現(xiàn)二者之間的話音呼叫信令及話音數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。其主要處理流程如圖10所示。

5 通信協(xié)議

5.1 有線通話協(xié)議

在本系統(tǒng)中主要使用標(biāo)準(zhǔn)的SIP呼叫協(xié)議及SDP附加協(xié)議完成SIP用戶之間的話音呼叫控制及媒體流交互。

5.2 無線通話協(xié)議

無線通話協(xié)議采用自定義協(xié)議，話音終端應(yīng)用軟件通過socket把通話協(xié)議發(fā)送到通信板40000端口，由通信板進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

應(yīng)用軟件采用IP地址：10.0.0.6。

通信板使用IP地址：10.0.0.3。

應(yīng)用報(bào)文格式如表1所示。

信息類型格式定義如表2所示。

正文用來表示需要傳輸?shù)男畔?nèi)容，最大長度不能超過600Bytes。校驗(yàn)和為從0x7E到正文結(jié)束所有內(nèi)容的值的和。

6 結(jié)論

通過該項(xiàng)目的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)該語音系統(tǒng)具有較好的話音呼叫控制及通話功能及性能，它基本上能滿足用戶對(duì)多級(jí)話音通信系統(tǒng)的功能及性能要求（包括有、無線環(huán)境）。同時(shí)，該話音系統(tǒng)在話音呼叫控制協(xié)議上也通過增加CRC校驗(yàn)及重發(fā)機(jī)制來保證其傳輸?shù)目煽啃?，大大增?qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，在實(shí)現(xiàn)上也不復(fù)雜、易理解，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。