文档介绍：IP电话的设计与实现
前言
本文从VoIP相关知识入手,介绍了IP电话的软硬件结构设计及实现方案,并描述了IP电话基于SIP的呼叫流程,并通过设计杂项的方式详细描述了系统中的几个关键点。内容仅供大家参考,更详细内容可参见源代码,源代码是最好的老师。
VoIP相关知识介绍
什么是VoIP
VoIP是 Voice over Protocol的缩写,指的是将模拟的声音讯号经过压缩与封包之后,以数据封包的形式在IP 网络的环境进行语音讯号的传输。VoIP技术是目前互联网应用领域的一个热门话题,已经成为下一代网络发展的必然趋势。IP电话为广大电信用户和运营提供了一个成熟的、可实现广泛多媒体业务的终端载体,是下一代网络技术先进性的重要体现,它为基础语音的业务拓展提供了美好灿烂的应用前景。
VoIP的基本原理
通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理,然后把这些语音数据按 TCP/IP 标准进行打包,经过 IP 网络把数据包送至接收地,再把这些语音数据包串起来,经过解压处理后,恢复成原来的语音信号,从而达到由互联网传送语音的目的。 IP电话系统把普通电话的模拟信号转换成计算机可联入因特网传送的IP数据包,同时也将收到的IP数据包转换成声音的模拟电信号。经过IP电话系统的转换及压缩处理,每路IP电话传输速率可低达8~11kbps带宽,因此在与普通电信网的传输速率为64kbps带宽相比,IP电话数是原来的5~8倍。
VoIP的核心与关键设备是 IP 网关,它把各地区电话区号映射为相应的地区网关 IP 地址。这些信息存放在一个数据库中,数据接续处理软件将完成呼叫处理、数字语音打包、路由管理等功能。在用户拨打长途电话时,网关根据电话区号数据库资料,确定相应网关的 IP 地址,并将此 IP 地址加入 IP 数据包中,同时选择最佳路由,以减少传输时延, IP 数据包经 到达目的地的网关。在一些 尚未延伸到或暂时未设立网关的地区,可设置路由,由最近的网关通过长途电话网转接,实现通信业务。
VoIP的主要关键技术
实现VoIP的主要关键技术如下:
1) 语音压缩技术:IP电话的技术基础是语音压缩技术。,。
2) 静噪抑制技术:又称语音激活技术,是指检测到通话过程中的安静时段即停止发送语音包的技术。通过静噪抑制技术,可大大节省带宽。
3) 回声抵消技术:在PBX或局用交换机侧,有少量电能未被充分转换而沿原路返回,形成回声。
4) 语音抖动处理技术:IP网络的一个特征就是网络延时与网络抖动,它们可以导致IP通话质量明显下降。网络延时是指IP包在网络上平均的传输时间,网络抖动是指IP包传输时间的长短变化。为了防止这种抖动,人们采用抖动缓冲技术,即在接收端设置一个缓冲池,语音包到达时首先进行缓存,然后系统以稳定平滑的速率将语音包从缓冲池中取出并处理,再播放给受话者。
5) 语音优先技术:语音通信对实时性要求较高,在带宽不足的IP网络中,一般需要语音优先技术,即在IP网络路由器中必须设置语音包的优先级最高。这样,网络延时和网络抖动对语音的影响均将得到明显改善。
6) IP包分割技术:有时网络上有长数据包,一个包上千字节,这样的长包如不加以限制,在某些情况下也会影响语音质量。为了保证IP电话的通话质量,应将IP包的大小限制为不超过2556字节。
7) VoIP前向纠错技术:为了保证语音质量,有些先进的VoIP网关采用信道编码以及交织等技术。
VoIP信令协议
、SIP和MGCP()。
,由国际电联ITU 制定,该协议采用传统电信网络繁琐的信令概念,非常庞大,无论从实现技术手段,还是使用和管理方法上都十分复杂。
MGCP是互联网工程任务组(IETF)定义发布的,基本思想就是网关分离。(MG)、信令网关(SG)和媒体网关控制器(MGC,又称CA)。其中MG仅负责媒体格式的变换;SG负责信令的转换;MGC才是真正的智能部分,根据收到的信令控制MG的连接建立和释放。这样的分离结构不仅可以大幅度提高中继MG的容量,而且可以提供7号信令的支持,并提高了系统的可用性和鲁棒性。
SIP(Session Initiation Protocol)会话初始协议是IETF制订的,用于多方多媒体通信。按照协议定义,SIP是一个基于文本的应用层控制协议,独立于底层传输协议TCP/UDP/SCTP,用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方多媒体会话。
SIP协议借鉴了HTTP、SMTP等协议,它尽可能的大量采用现有的协议,而不是