集群通信系统IP联网语音网关的研究与设计

摘要

近年来，随着国家金盾工程的实施，各个省自治区的公安系统都建立了自己专用的计算机网络，这样可以利用公安系统的IP专网把原来的集群通信系统联系起来，形成一个全省范围内的专用集群通信网络。与原来租用通信线路进行联网的方式相比，节省了昂贵的传输网络，大大降低了通信成本，而且提高了联网方式的灵活性。本文就是在这个项目背景下，作为集群通信系统IP联网的一个关键节点提出来的。
　　语音网关作为集群通信系统IP联网的关键设备，它处于集群系统话路控制单元和集群系统服务器之间，起着语音压缩、分组传输的重要作用；从网络的角度来看，它处于IP网络和集群无线通信系统之间，把集群通信系统接入IP网络。语音网关把来自集群系统的模拟语音，经过PCM编码，语音压缩编码，分组，RTP包封装，经UDP/IP链路传输到集群系统服务器。另一方面，从集群系统服务器来的语音包在语音网关中经过相反的过程到达集群系统。
　　为此，本文设计了一个以PowerPC处理器MPC852T和语音压缩分组处理器AC48304为核心的双处理器结构的网关，二者之间通过HPI接口进行通信。主处理器MPC852T上运行操作系统及控制程序，语音压缩分组处理器AC48304进行语音压缩编解码。这样既保证了语音压缩的实时性，又保证了控制程序的可扩展性。
　　本文的主要工作是在了解嵌入式处理平台和语音压缩模块的基础上，设计了PowerPC处理器扩展AC48304的HPI接口电路；并设计了语音网关与集群系统的EM接口以及以太网接口。接着，在华恒嵌入式Linux平台上开发了语音压缩处理器AC48304的驱动程序，并根据集群通信系统的特点，设计了信令处理程序以及语音包处理程序，并进行了各模块的测试。最后，分析了语音分组传输中存在的问题；根据理论分析给出了一种抑制延时抖动的缓冲区大小的设置；然后结合语音网关的特点，分析信令处理对呼叫接续速度和接续成功率的影响。

目录

集群通信系统IP联网

RESEARCH AND DESIGN OFVOICE GATEWAY INTRUNKING SYSTEM IP NETWORKING

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 集群系统IP联网简介

1.2.1 联网的网络结构

1.2.2 联网系统的特点

1.2.3 语音网关在网络中的功能

1.3 本文主要研究的内容

1.4 本文的结构

第2章 语音网关总体设计介绍

2.1 语音网关总体结构

2.2 嵌入式处理平台

2.2.1 PowerPC处理器MPC852T

2.2.2 存储控制器

2.2.3 存储器系统

2.3 语音压缩处理模块

2.3.1 语音压缩分组处理器AC48304

2.3.2 AC48304外围接口

2.4 本章小结

第3章 语音网关通信接口设计

3.1 HPI接口扩展

3.1.1 HPI接口简介

3.1.2 接口电路设计

3.2 集群系统接口

3.2.1 EM接口设计

3.2.2 PCM编解码电路设计

3.3 以太网接口

3.4 本章小结

第4章 语音网关软件设计

4.1 软件总体结构

4.2 AC48304驱动模块

4.2.1 复位内核下载模式

4.2.2 程序下载模式

4.2.3 初始化模式

4.2.4 运行模式空闲状态

4.2.5 运行模式激活状态

4.3 网关信令处理模块

4.3.1 信令控制过程

4.3.2 信令处理的实现

4.4 语音包处理模块

4.4.1 语音包的发送

4.4.2 语音包的接收

4.5 模块测试

4.5.1 语音压缩模块的测试

4.5.2 语音网络传输的测试

4.6 本章小结

第5章 IP语音网关中QoS分析及改进

5.1 IP网络中传输语音分组存在的问题

5.2 抖动抑制缓冲机制

5.2.1 预取和缓冲技术

5.2.2 语音传输同步的条件

5.2.3 语音网关缓冲区大小的计算模型

5.2.4 参数选择

5.3 信令处理的QoS考虑

5.3.1 对接续速度的影响

5.3.2 对接续成功率的影响

5.3.3 接续失败的处理

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢