基于SIP协议的VoIP语音网关的研究与设计

摘要

近年来,Internet得到了飞速发展和普及应用,作为其核心技术的IP协议体系在数据网络架构中的统治地位已得到了广泛认同。同时,随着基于IP技术上各种应用技术的提出,尤其是VoIP技术的提出,使得数据网络通信逐渐的融入了传统的话音业务领域。VoIP是利用IP网络实现语音通信的一种先进通信手段,是一种完全基于IP网络的语音传输技术。它利用语音网关,软交换平台,网守等设备将模拟信号数字化,然后将数据压缩成数据包,通过IP网络传输到语音的目的地址。目的地址接收到数据包后,将数据重组,解压缩后再还原成模拟信号。这样,一次完整的通话过程就在IP网络中实现了。
　　 本文详细论述了如何设计和实现一个基于SIP协议和ARM平台的语音网关设备,此设备用于连接普通电话机和IP网络,一方面可以识别电话机的摘挂机过程、拨号内容和语音采集,另一方面对模拟电话的媒体信息和信令信息进行压缩或转换,通过IP网络中传到网络中的另一个终端中进行通讯,其中SIP协议用来完成IP网络中建立、保持、拆除、重定向等会话过程。
　　 在本文中我首先简要介绍了VoIP语音网关产生的目的和意义及技术的国内外现状与发展,同时阐述了VoIP系统所用的基本原理和各种协议以及语音网关中所涉及的关键技术。之后提出了基于专用语音处理器和专用网络处理器的语音网关的设计方案,详细阐述了基于ARM处理器s3c2440的各个外围模块的具体实现方法。成功实现了linux操作系统在此硬件平台上的移植,并在此基础上开发了基于优秀的开源SIP协议栈eXosip/oSIP的应用程序。最后对系统的软硬件进行了测试。事实证明,本文提出的方案和实现具有很强的现实意义,同时具有进行后续研究的价值。
　　 本文的主要成就在于:首先创新性的将eXosip/oSIP协议应用到s3c2440+linux嵌入式平台上,这种搭配简单,高效,具有实用价值。其次本文设计的语音网关可以根据网络状况自动选择合适的编码解码协议,对网络流量状况具有高度的自适应性,即在网络服务质量好的情况下,采用高速率的编码协议方案,而当网络服务质量下降到某一阈值之下则通过操作系统通知语音模块采用低速率的编码方案,这种方案的语音包传送效率更高,使话音更流畅。