工业用网络对讲系统语音传输单元的研发

摘要

随着因特网技术的快速发展,网络的通信应用也日益广泛。现在,基于工业对讲系统的语音通信成为一个应用比较广泛的领域。而传统的工业对讲语音通信系统是通过硬件电路设计实现的,因其成本较贵的特点而使其应用存在较大的限制。本文设计的语音通信系统是通过软件编程设计,存在成本低且功能升级方便等特点,可以较好地应用在单播和组播通信环境下的工业对讲系统中。
　　 此课题依托于企业委托项目,设计内容包括两个方面:其一是完成语音通信功能的程序设计,在网络中实现双向语音通信功能；其二是配置组播网络环境并完成传输组播数据的应用程序设计。本文编写的语音通信应用程序,是通过调用ORTP(开源的实时传输协议)库中的应用函数接口函数和独立编写一些用于操作语音设备文件、操作语音缓冲区、操作线程等语句来实现的。另外,本文的网络拓扑环境是通过选择锐捷公司的网络设备来构建的,然后本文完成了与组播通信相关的配置,并编写完成组播语音通信功能的应用程序,从而实现了工业对讲系统中的语音通信系统的组播功能。
　　 本文的应用程序是在Linux系统下进行设计,组播网络是按照本文设计的网络拓扑图进行构建。经过多次测试,本文编写的应用程序可以较好地实现双向语音通信功能；另外,利用网络设备成功地构建了支持组播数据传输的组播网络。本文首先阐述了RTP(实时传输协议)原理和组播原理等相关内容,然后根据RTP协议和组播协议原理编写了实现了语音通信的程序设计,该设计是通过调用ORTP协议栈实现的,此程序可以应用在单播和组播通信网络环境中；最后根据项目需求设计网络拓扑图,并且根据拓扑图完成实验环境搭建和完成语音通信程序的测试工作。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 网络语音通信发展过程

1.3 本文研究的内容

第2章 实时传输协议介绍

2.1 引言

2.2 实时传输协议

2.2.1 概述

2.2.2 协议固定头

2.3 工作机制

第3章 组播介绍

3.1 引言

3.2 IP组播概述

3.3 组播地址

3.3.1 网络层组播IP地址

3.3.2 组播IP地址映射到组播MAC地址

3.4 组播分布树的建立

3.4.1 有源树的建立

3.4.2 共享树的建立

3.5 逆向路径转发

3.5.1 RPF逆向路径传输检查机制的过程

3.5.2 组播转发表

3.5.3 RPF检查机制举例

3.6 组管理协议IGMP和Igmp-snooping协议

3.6.1 版本一的报文格式和消息类型

3.6.2 版本二的报文格式和消息类型

3.6.3 组管理协议IGMP的实现机制

3.6.4 Igmp-snooping组播组探测协议

3.7 组播路由协议

3.7.1 协议无关组播路由协议-密集模式

3.7.2 协议无关组播路由协议-稀疏模式

3.8 组播的应用

3.8.1 网络实时视频和语音应用的要求

3.8.2 IP组播实现音视频传输的一种方法

第4章 实现方法

4.1.语音通信实现流程图

4.2 语音通信程序的实现

4.2.1 对/dev/dsp音频设备的编程

4.2.2 对线程的操作

4.2.3 编解码函数以及用于数据发送接收函数

4.2.4 对环形缓冲区的操作

4.3 组播实现

4.3.1 组播组管理协议IGMP的实现

4.3.2 RPT到SPT的切换

第5章 测试结果

5.1 测试的环境

5.2 网络拓扑图

5.3 实验测试

5.3.1 单播路由表

5.3.2 组播路由表

5.3.3 SPT切换后的路由表

第6章 结论

6.1 论文总结

6.2 待完善的部分

参考文献

致谢

研究生履历