基于SIP协议的VoIP综合模式终端研究与实现

论文摘要

随着中国宽带网络基本建设的大面积实施和网络接入技术的飞速发展,以及企业网的普遍建设和广泛应用,基于企业即时通信(EIM)的VoIP业务越来越受到重视。以VoIP为核心的企业即时通信系统不仅能够大大削减企业用于通信方面的开支,也将为企业的日常工作提供很多便捷,将逐步成为新兴企业的战略资产和竞争力的重要表现。因此对于将企业即时通信(EIM)系统与VoIP技术相互融合的研究具有着重要的现实意义。基于SIP协议的VoIP综合模式终端的设计开发宗旨是充分利用企业即时通信(EIM)系统中现有的PC和网络资源,开发基于SIP协议的VoIP软终端、即时消息通信以及具有USB接口的VoIP实体终端。VoIP综合模式终端的设计实现兼具了VoIP软电话易升级,USB电话即插即用等特点,以经济、便捷的方式满足了企业日常工作的需要。在语音处理方面,VoIP综合模式终端的实现中使用了静音检测(VAD)技术用于降低VoIP通信所占用网络带宽,以及舒适噪声生成(CNG)技术消除静音抑制为终端用户带来的不适应。基于SIP协议的VoIP综合模式终端设计实现中采用模块化的设计思想、层递式的设计方法。针对VoIP通信过程中对信令通信与语音通信的不同要求,分别选取了TCP和UDP作为传输层协议,以保证信令通信的可靠性和语音通信实时性。为兼顾语音通信的安全性,设计中特别引入了RTP/RTCP作为UDP传输的可靠性保障。并且使用了Windows的多线程同步设计来处理VoIP软终端上网络传输、音频采集回放及数据压缩/解压缩等功能相互独立且须同步的问题。针对PC已成为基本办公设备的现状,VoIP的实体终端设计上采用USB接口便于与计算机相连充分利用企业已有的办公、网络资源,实现了一种低成本的VoIP硬件电话。VoIP综合模式终端语音通信质量测试方案采用了一种新的测试方法,即先对通信网络的环境进行实时测算,利用网络测算所得的量化数据与语音测试技术中主观测试方法相结合的方法得到一种主、客观结合的VoIP可行性语音质量测试方案。测试结果表明,这种基于SIP协议的VoIP终端语音通信的测试实现了SIP终端软件的语音通信功能,通话声音清晰,延迟很小,呼叫控制过程中的简洁和快速。本论文作为应用类的论文,具有一定的工程创新价值,论文的工作为企业即时通信(EIM)的平台上基于SIP协议的VoIP技术的继续研究、开发做了铺垫,具有一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 技术背景
• 1.1.2 基于企业网平台的VoIP应用背景
• 1.2 研究内容
• 1.3 基于SIP协议的VoIP综合模式终端开发方案
• 1.4 基于SIP协议的VoIP综合模式终端实现目标
• 1.5 论文结构安排
• 第二章 VoIP综合模式终端的关键技术
• 2.1 通信控制协议的选择
• 2.2 网络传输协议的选择
• 2.3 RTP/RTCP协议
• 2.4 VoIP中语音处理技术
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 静音检测（VAD）
• 2.4.3 不连续传送（DTX）与SID帧编码
• 2.4.4 舒适噪声产生算法（CNG）
• 2.4.5 舒适噪声算法仿真
• 第三章 基于SIP协议的VoIP综合模式终端设计方案
• 3.1 基于EIM的VoIP网络总体架构
• 3.2 基于SIP协议的VoIP综合模式终端协议栈的设计
• 3.3 综合模式终端设计方案
• 3.3.1 SIP协议的用户代理设计
• 3.3.2 VoIP软终端的软件构架设计
• 3.3.3 VoIP软终端的系统结构设计
• 3.3.4 VoIP软终端的呼叫流程设计
• 3.3.5 终端软件中多线程的应用与设计
• 第四章 基于SIP协议的VoIP软终端实现
• 4.1 软电话的音频数据采集与回放实现
• 4.1.1 低级音频函数
• 4.1.2 回调函数
• 4.1.3 音频采集回放的主要数据结构
• 4.1.4 音频采集的实现
• 4.1.5 音频回放的实现
• 4.2 压缩与编码的实现
• 4.2.1 ITU - T的G.711协议编码
• 4.2.2 ITU-T的G.729A软件实现
• 4.3 RTP/RTCP协议的实现
• 4.3.1 实时传输协议RTP的实现
• 4.3.2 RTCP的发送和接收
• 4.4 VoIP终端软件的语音数据网络传输实现
• 4.4.1 套接字的创建
• 4.4.2 套接字与地址的绑定
• 4.4.3 通信过程的实现
• 第五章 VoIP的USB终端及其驱动设计与实现
• 5.1 VoIP的USB终端总体结构
• 5.2 VoIP的USB终端的状态流程
• 5.3 VoIP的USB终端的硬件结构与原理
• 5.4 USB终端驱动的开发
• 5.4.1 USB终端驱动模型
• 5.4.2 USB终端驱动的开发工具
• 5.4.3 USB终端设备驱动实现
• 5.5 USB终端设备与网络侧通信的实现
• 第六章 VoIP综合模式终端语音质量测试
• 6.1 影响话音质量的因素
• 6.2 语音质量测试技术
• 6.2.1 主动性测试
• 6.2.2 被动性测试
• 6.3 VoIP综合模式终端语音通信质量测试方案及结果分析
• 6.3.1 测试方案设计
• 6.3.2 测试结果分析
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 问题与展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士期间的主要研究成果