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基于Windows CE的SIP軟件電話的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃妮麗 余厚全 朱菲 2012/03/23

1.引言

　　VOIP的迅速普及，出現(xiàn)了越來越多的VOIP的固定電話終端。隨著VOIP的進(jìn)一步發(fā)展，為了滿足移動(dòng)用戶VOIP通信的需要，無線VOIP通訊將是未來的發(fā)展趨勢。

　　現(xiàn)在手持PDA用戶越來越多，都具有無線上網(wǎng)功能，如果能開發(fā)一個(gè)在PDA上運(yùn)行的VOIP軟件電話，就可以滿足這些PDA用戶的無線VOIP通信的需求，具有非常重要的實(shí)際意義。由于嵌入式Windows CE（WinCE）是PDA最流行的操作系統(tǒng)，而目前大多數(shù)VOIP終端都采用SIP協(xié)議，因此，本文提出了一種Windows CE平臺下基于SIP協(xié)議的VOIP解決方案。該方案以嵌入式Windows CE為平臺，eMbedded C++ 4.0為開發(fā)工具，中間件采用開源的SIP協(xié)議棧oSIP/eXosip，通過進(jìn)行協(xié)議棧的移植和在協(xié)議棧之上應(yīng)用程序的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了SIP軟件電話。

2.設(shè)計(jì)方案

　　軟件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

軟件結(jié)構(gòu)

圖1:軟件結(jié)構(gòu)

　　SIP軟件電話的結(jié)構(gòu)包括呼叫控制和語音通信兩大模塊。呼叫控制由SIP信令來完成， 主要實(shí)現(xiàn)呼叫的建立、修改和拆除；語音通信模塊由音頻數(shù)據(jù)接口，音頻編解碼和RTP傳輸三個(gè)子模塊組成，實(shí)現(xiàn)語音的采集，編碼，傳輸和播放。

　　音頻數(shù)據(jù)接口模塊實(shí)現(xiàn)語音的采集和播放, 采用Windows CE的低層音頻服務(wù), 因?yàn)榈蛯右纛l服務(wù)中的回調(diào)機(jī)制為其提供了很大的方便；音頻編解碼采用的是G.729A 語音壓縮技術(shù),它屬于低比特率話音編碼,適合語音在IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸；語音采用RTP包傳輸。

　　對呼叫控制模塊，直接移植開源oSIP/eXosip協(xié)議棧到WinCE上，通過調(diào)用協(xié)議棧的API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對呼叫的控制。RTP傳輸用開源JRTPLIB，JRTPLIB也需要在WinCE進(jìn)行移植。

3.具體實(shí)現(xiàn)

　　基于上述方案，具體實(shí)現(xiàn)包括協(xié)議棧移植、呼叫控制和語音通信三部分。

　　3.1 協(xié)議棧移植

　　oSIP/eXosip主要支持Win32及Linux、VxWorks等一些嵌入式系統(tǒng)，將oSIP/eXosip移植到 WinCE上，可以在Win32基礎(chǔ)上進(jìn)行。WinCE可以兼容大部分的Win32 API，在WinCE上移植oSIP/eXosip主要有3種情況：與Win32兼容的API，與Win32不兼容API和不同的頭文件支持和預(yù)定義。與 Win32兼容的API只要修改條件編譯選項(xiàng)，與Win32不兼容API可以用其他的WinCE上的API來代替并作相關(guān)修改，另外，WinCE和Win32的某些頭文件和預(yù)定義也不同，也需要進(jìn)行相關(guān)修改工作。表1給出了移植的一些示例。

　　在WinCE上對JRTPLIB進(jìn)行移植與SIP協(xié)議棧的移植類似，注意WinCE下的RTP裝載數(shù)據(jù)包最大2K，和PC上的64K不同。

　　表1:oSIP/eXosip移植示例

 

Win32

WinCE

兼容

#if defined WIN32 （如Win32用_snprintf 函數(shù)，其他支持的系統(tǒng)用snprintf函數(shù)）

#if !defined WIN32 （如除Win32外，其他支持的系統(tǒng)用strcasecmp函數(shù)，Win32用_stricmp 函數(shù)）

條件編譯改成 #if (defined WIN32 || defined _WIN32_WCE) （WinCE也支持_snprintf 函數(shù)）

條件編譯改成#if (!defined WIN32 && !defined _WIN32_WCE) （WinCE支持_stricmp 函數(shù)）

不兼容

time函數(shù)

不支持time函數(shù)，用GetSystemTime函數(shù)加一些計(jì)算來代替。

頭文件和預(yù)定義

#include <process.h>
#include <sys/types.h>
#define HAVE_SYS_TYPES_H 1
等等

#include "Winbase.h"
#define _beginthreadex  CreateThread
等等

　　3.2 呼叫控制模塊

　　呼叫控制模塊用來向代理服務(wù)器注冊以及進(jìn)行會(huì)話的建立、修改和終止,實(shí)現(xiàn)對呼叫的控制。因此呼叫控制模塊分為注冊和呼叫兩部分，都是通過底層的 SIP協(xié)議棧來完成的。上層應(yīng)用程序調(diào)用SIP協(xié)議棧提供的API函數(shù)，通知協(xié)議棧進(jìn)行相應(yīng)的操作，協(xié)議棧將底層檢測到的事件以消息的形式報(bào)告給應(yīng)用層，應(yīng)用層收到SIP事件后作相應(yīng)處理。

　　3.2.1 注冊

　　注冊的實(shí)現(xiàn)過程首先是由客戶端向代理服務(wù)器發(fā)出REGISTER注冊請求，并等待服務(wù)器返回響應(yīng)消息�？蛻舳吮仨氃谑盏角耙粋�(gè)REGISTER請求的最終響應(yīng)之后或者前一個(gè)REGISTER請求超時(shí)的情況下，才能發(fā)送一次新的注冊請求，注冊流程和對應(yīng)的SIP協(xié)議棧API 函數(shù)調(diào)用或協(xié)議棧的事件通知分別如圖2（B）和（A）。

注冊流程及對應(yīng)的SIP協(xié)議棧函數(shù)調(diào)用或事件通知

圖2 注冊流程及對應(yīng)的SIP協(xié)議棧函數(shù)調(diào)用或事件通知

　　3.2.2 呼叫

　　本設(shè)計(jì)的SIP軟件電話有兩種呼叫模式：注冊呼叫和Peer To Peer呼叫。如果是呼叫一個(gè)公網(wǎng)的SIP用戶或是同一個(gè)私網(wǎng)的SIP用戶之間進(jìn)行呼叫，就可以直接找到對方，而不必要通過代理服務(wù)器。下面以注冊呼叫為例，終端注冊成功后就可以進(jìn)行呼叫。一個(gè)通過代理服務(wù)器的成功呼叫流程如圖3所示。
語音通信程序流程

圖3:語音通信程序流程

　　oSIP/eXosip對消息的報(bào)告有2種工作模式：事件模式和回調(diào)模式。本設(shè)計(jì)采用事件模式, 通過函數(shù)eXosip_event_wait定時(shí)輪詢獲取SIP事件。SIP信令的實(shí)現(xiàn)如表2 。


　　3.3 語音通信模塊

　　語音通信模塊主要是對語音進(jìn)行采樣、編碼壓縮等處理,并封裝成能在IP 網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)腞TP 包,接收端收到后解碼，播放。

　　語音通信模塊程序流程如圖4：

語音通信模塊程序流程
　　　�。╝）語音采集、編碼、發(fā)送流程 　　　�。╞）語音解碼、播放流程圖

4.語音通信程序流程

　　RTP傳輸模塊通過使用開源的RTP協(xié)議棧JRTPLIB來實(shí)現(xiàn),我們只需調(diào)用JRTPLIB的少數(shù)幾個(gè)函數(shù)就可以了。在通過SIP信令建立會(huì)話后,準(zhǔn)確地說是在主叫得知被叫應(yīng)答即獲取到事件EXOSIP_CALL_ANSWERED后及被叫收到主叫的ACK消息即獲取到事件 EXOSIP_CALL_ACK后分別啟動(dòng)語音通信模塊。會(huì)話結(jié)束(由呼叫模塊控制)則關(guān)閉語音輸入輸出設(shè)備,結(jié)束語音流傳輸。

5.結(jié)束語

　　本文提出了一種Windows CE平臺下基于SIP協(xié)議的VOIP軟件電話終端的解決方案，并對方案的各模塊及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。該軟件電話實(shí)現(xiàn)了基于Windows CE操作系統(tǒng)的PDA用戶的無線VOIP，通話話音清晰，延時(shí)較小，具有很好的實(shí)用價(jià)值。作為后續(xù)工作，還將在SIP軟件終端中增加視頻功能。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)在于：本文提出了一種Windows CE平臺下基于SIP協(xié)議的VOIP解決方案，實(shí)現(xiàn)了基于Windows CE的PDA用戶的無線VOIP通信，為用戶提供廉價(jià)、便捷、可移動(dòng)的語音業(yè)務(wù)。

參考文獻(xiàn)

　　[1] J Rosenberg, H Schulzrinne, G Camarillo. IETF RFC 3261[S].SIP: Session Initiation Protocol, June 2002
　　[2] 田延麗,余厚全.基于SIP協(xié)議的IP電話服務(wù)器的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2007,23-(1-3): 138-140
　　[3] 朱小軍.SIP協(xié)議在WiFi智能手機(jī)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.2006
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微計(jì)算機(jī)信息


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