基于SIP协议的VoIP终端的设计与实现

论文摘要

随着网络条件的不断改善,在互联网上进行音频和视频的传输成为可能,VoIP就是在这样的背景下应运而生。虽然VoIP相对于传统的电话有其自身优势,但它也面临着一些难题,如互通互连和媒体同步。本文正是基于这样的背景对SIP信令协议和VoIP音视同步进行了研究,并在研究的基础之上进行了基于SIP协议的VoIP终端的设计。本文从整体上提出了本终端基于通用性考虑的系统构架,该构架包括硬件系统和软件平台两个部分。硬件部分采取设计方法与设计实现并重的原则,以XScale PXA270处理器为核心,按照时钟电路、复位电路、SDRAM存贮电路和Flash电路的设计步骤来对硬件平台进行构建。软件平台的搭建重点介绍Linux操作系统、设备驱动和根文件系统的选择。接着论文重点对终端中两个重要模块SIP信令模块和音视频同步模块进行设计和实现。在SIP信令模块的设计中,重点研究并定义了一种基于事务状态机模型的用户代理结构,通过对用户状态的迁移过程的抽象分析,定义了一系列对应的处理接口,从而解决了信令控制复杂的问题。在音视频同步模块的设计中,综合考虑人的感官敏感性、音视频传输实时性、终端系统资源和网络带宽等方面的因素,采用一种基于RTP协议和SIP协议的综合解决方案。该方案是一种基于播放时间的同步方案,它以音频流为主媒体流,利用RTP协议中的时间戳信息,动态的调节视频的播放速率,同时利用SIP信令中的re-INVITE机制根据网络拥塞状况对信源中的视频数据发送进行调节。本文最后采用主观MOS评分和客观SPD参数测试两种方法,对终端的相关的性能进行测试,测试结果表明:终端的SIP信令控制正确,有良好的互通性,音视频同步质量良好,同步模块能有效工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 论文的主要工作
• 1.3 论文的组织结构
• 第2章 VOIP通信理论及关键技术
• 2.1 VoIP基本原理
• 2.2 SIP协议
• 2.2.1 SIP协议
• 2.2.2 H.323和SIP比较
• 2.2.3 SIP网络组成
• 2.2.4 SIP协议分层
• 2.2.5 SIP基本呼叫流程
• 2.3 音视频同步技术
• 2.3.1 同步的基本概念
• 2.3.2 影响音视频同步的因素
• 2.3.3 媒体同步需要解决的问题
• 2.4 媒体编解码技术
• 2.5 实时媒体传输技术
• 2.6 小结
• 第3章 终端软硬件系统搭建
• 3.1 硬件系统的设计
• 3.1.1 嵌入式处理器PXA270
• 3.1.2 硬件平台框架
• 3.1.3 最小系统设计
• 3.2 软件平台设计
• 3.2.1 操作系统
• 3.2.2 设备驱动
• 3.2.3 根文件系统的选择
• 3.3 小结
• 第4章 SIP信令模块的设计与实现
• 4.1 核心协议栈
• 4.2 模块设计思路
• 4.3 状态机的设计
• 4.3.1 主叫状态机
• 4.3.2 被叫状态机
• 4.3.3 注册状态机
• 4.4 小结
• 第5章 音视频同步模块的研究与设计
• 5.1 音视频同步的研究
• 5.1.1 媒体流内部同步的研究
• 5.1.2 媒体流间的同步研究
• 5.1.3 音频频同步研究的小结
• 5.2 音视频同步模块的设计与实现
• 5.2.1 模块设计思路
• 5.2.2 RTP协议及音视频分组算法
• 5.2.3 RTP编程实现
• 5.2.4 信源端音视频的同步控制
• 5.2.5 信宿端音视频的同步控制
• 5.2.6 拥塞控制
• 5.3 小结
• 第6章 终端性能测试与分析
• 6.1 测试环境
• 6.2 互通性测试及结果
• 6.3 同步性能的测量
• 6.3.1 同步性能的测试标准
• 6.3.2 测试方式及结果
• 6.4 小结
• 第7章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢