VoIP系统及其SIP协议设计
摘要: 随着计算机技术和网络技术的发展,以多媒体通信为主体的信息网络己成为世界关注配热点。Intemet的巨大成功,使得IP成为未来信息网络的支柱技术之一,以IP为核心的分组化和以移动通信为核心的无线化已成为电信网络演进的主流方向。简单地说,IP Phone就是在IP网上实现电话功能。IP Phone技术作为一种以IP网络为传输载体的语音和传真通信技术,在语音传输方面效率高、费用低。IP Phone技术的应用很广泛,特别是与电话网、多媒体技术结合,可以开拓出多种多样的新业务。
基于以上考虑,本论文应用IP电话的关键技术设计实现了一个广域网环境下的PC到PC结构IP电话软件。并对与IP Phone相关的网络协议,工作原理,关键技术进行了深入的研究。通过对IP Phone的研究,来说明VoIP的相关技术和工作方法,及了解和掌握了当前国内外相关领域的发展动态和方向。同时,在VoIP技术中,由于SIP协议是为了解决IP电话网中现存的问题而开发出来的一种新型协议,它在使用方面具有简单灵活等优点。基于这样一种新的协议实现的IP电话系统具有更好的灵活性、更简单的结构、呼叫建立时间短、容易实现补充业务或智能业务、分布式控制等优点。
关键词:VoIP, IP Phone, 协议, 音频, SIP
目
录
1 绪论... 1
1.1
概述... 1
1.2
IP电话的发展和现状... 1
1.3
IP电话的前景... 1
1.4
课题背景... 2
2
IP电话技术的原理、标准与协议... 2
2.l
IP电话的原理... 2
2.2 VoIP的概念... 3
2.3
IP电话的实现... 4
2.4
IP电话技术相关标准组织... 4
2.5
IP电话技术相关协议标准... 5
2.5.1
H.323协议... 5
2.5.2 会话初始协议(Session
Initiation protocol,SIP) 6
2.6 软件设计简要... 6
2.6 .1 软件说明、需求分析及软件功能简介... 7
2.6 .2 软件的性能要求... 7
2.6.3 软件的运行环境... 8
2.6.4 数据流分析... 8
2.7 PC TO PC结构IP电话的通信过程... 9
2.8 PC TO PC结构IP电话软件的系统设计... 9
2.9
PC TO PC结构IP电话软件的总体设计... 10
2.10 PC TO PC结构IP电话软件的详细设计... 10
2.10.1 lP电话软件的程序流程图... 12
3 网际互联及网络协议及语音技术简介... 14
3.1
网际互联... 14
3.1 .1 互联的几种形式... 14
3.1 .2 网关(gateway) 15
3.1 .3 两种网络互联方式... 15
3.1 .4互联网路由选择... 17
3.1 .5 SIP数据报寻径... 17
3.2
传输控制协议(TCP). 18
3.3
用户数据报协议(UDP). 20
3.4
TCP和UDP的比较... 20
3.5
分组语音技术... 21
3.6
语音数字化技术... 22
3.6.1 抽样... 22
3.6.2 量化... 22
3.6.3 编码... 23
3.7
压缩... 25
3.8
I P电话的时延... 25
3.8.1 IP电话时延要求... 25
3.8.2 IP电话时延分配... 25
3.8.3 减少IP电话时延的措施... 25
3.8.4 语音抖动处理... 26
3.9
静音压缩技术... 26
3.10
回声消除技术... 26
3.11
语音编码器的分类... 27
3.12
线性预测合成分析编码器... 27
4 呼叫处理及音频功能的实现... 27
4.1
W i nSock简介... 27
4.2
广域网IP电话中通信模块的编程... 29
4.3
音频功能简介... 34
4.4
低层音频服务的实现... 34
4.5
查询音频设备... 35
4.6
打开/关闭音频设备驱动程序... 35
4.7
音频格式的设定... 36
4.8
分配/准备音频缓冲区... 37
4.9
管理音频缓冲区... 38
4.10
音频录制的主要过程... 40
4.11音频播放的主要过程... 41
4.12 IP Phone的服务质量(QoS). 42
4.13
语音压缩编码技术... 43
4.14
语音抖动处理技术... 43
4.15
前向纠错技术... 44
4.16
静音压缩技术... 44
4.17
回音消除技术... 44
4.18
路由不对称性... 44
5 总 结... 45
致 谢... 46
参考文献... 47