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基于对等SIP协议的IP电话在手机上的研究与实现

2020-12-07阅读(357)

基于对等SIP协议的IP电话在手机上的研究与实现

论文摘要

VoIP是下一代网络中一个极其重要的应用,作为构建VoIP电话系统信令协议之一的SIP协议,以其突出的简单、灵活、分布式控制和易于扩展等优点赢得了业界的青睐,尤其是在3G即决定使用SIP协议作为其多媒体域的控制协议之后,基于SIP协议的研究成为IP电话研究领域的热点。随着无线宽带化的进程不断加快,原来在无线数据通信网中被视为应用“瓶颈”的带宽和服务质量等问题一一得到解决,如何在智能手机等嵌入式移动终端上设计和实现高性能的IP电话,是IP电话发展的一个重要方向。目前,基于SIP协议的IP网络电话系统大部分是C/S结构的,这种系统存在服务器的瓶颈问题,而且不容易在一个小环境(如:紧急通信或会议)中迅速部署系统。针对这一状况,本文主要做了以下工作:1)详细剖析了VoIP的关键技术之一:SIP。对现有的SIP体系结构做了改进与扩展使其能适应对等的网络拓扑结构;2)对在基于Windows Mobile的嵌入式移动终端上设计一套SIP IP Phone涉及到的技术问题做了详细分析,设计了一套具有高可移植性的软件体系结构;3)通过改进开源的osip栈,完成了SIP协议的事务管理模型。为适应对等的SIP结构,对开源osip栈的状态机部分做了较大的改进与重设计,增加了协调信令与媒体协议的电话应用状态机,并对osip栈并未涉及的底层传输模型做了设计与实现。4)设计实现了一套实时语音采集播放框架,并分析了为提高语音质量采用的策略。5)设计实现了一套定时器管理机制,以便对应用层协议中定义的大量定时器做高精度的支持。基于SIP协议的IP电话在嵌入式移动平台的应用中有着很大的潜力,有待于进一步的研究与探索。在本文的结尾部分,对SIP协议的研究扩展的下一步工作做出了展望。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 序论
  • 1.1 课题来源和研究目标
  • 1.2 SIP协议国内外研究现状
  • 1.3 本文所做的工作及文章结构安排
  • 第二章 VoIP的相关技术与协议
  • 2.1 VoIP的关键技术
  • 2.2 VoIP的发展方向
  • 2.3 VoIP通信协议
  • 2.3.1 H.323协议
  • 2.3.2 SIP协议
  • 2.4 小结
  • 第三章 SIP协议与P2P SIP网络电话构架研究
  • 3.1 SIP协议概述
  • 3.1.1 SIP的组成
  • 3.1.2 SIP分层结构介绍
  • 3.1.3 SIP消息
  • 3.1.4 UA实体行为
  • 3.1.5 SIP寻址与SIP URL
  • 3.1.6 SIP呼叫流程
  • 3.2 SDP协议概述
  • 3.3 对等网络概述
  • 3.3.1 P2P网络拓扑结构模型分类
  • 3.3.2 P2P资源定位算法分类
  • 3.4 小结
  • 第四章 P2P-SIP电话系统的总体设计
  • 4.1 对等SIP网络体系结构的设计
  • 4.2 系统呼叫处理流程设计
  • 4.2.1 注册
  • 4.2.2 呼叫的建立与撤销
  • 4.3 开发平台搭建
  • 4.4 软件体系结构设计
  • 4.4.1 模块层次结构
  • 4.4.2 嵌入式软件的设计目标
  • 4.4.3 系统整体设计思想
  • 4.4.4 系统资源的划分
  • 4.5 小结
  • 第五章 SIP会话事务管理模块的设计与实现
  • 5.1 SIP传输模块的设计
  • 5.1.1 TransportLayerThread处理流程设计
  • 5.1.2 系统数据结构设计
  • 5.1.3 初始化
  • 5.2 事务状态机模型
  • 5.2.1 ICT状态机
  • 5.2.2 IST状态机
  • 5.2.3 NICT状态机
  • 5.2.4 NIST状态机
  • 5.3 SIP电话应用的状态机的设计
  • 5.4 事务管理模块的消息流
  • 5.4.1 用户发起会话
  • 5.4.2 用户接受会话
  • 5.4.3 ICT与IST竞争条件的避免
  • 5.5 小结
  • 第六章 实时语音采集、播放模块的设计与实现
  • 6.1 语音系统概述
  • 6.1.1 模拟音频与数字音频
  • 6.1.2 数字音频的采样与量化
  • 6.1.3 PCM（Pulse Code Modulation）音频简介
  • 6.2 语音采集播放子系统的设计
  • 6.3 语音采集模块的设计
  • 6.3.1 数据结构
  • 6.3.2 初始化
  • 6.3.3 开始采集
  • 6.3.4 采集过程
  • 6.3.5 语音采集系统时序图
  • 6.4 语音播放模块的设计
  • 6.5.1 数据结构
  • 6.5.2 语音播放线程
  • 6.5.3 语音播放时序
  • 6.5 基于受限系统调用的消息队列的实现
  • 6.6 小结
  • 第七章 定时器管理模块的设计与实现
  • 7.1 定时器在SIP协议体系中的作用
  • 7.2 通用定时器管理模块的软件结构
  • 7.3 为提高定时器精度所做的工作
  • 7.3.1 Timer ID的O（1）分配与释放算法
  • 7.3.2 定时器管理数据结构的设计
  • 7.3.3 误差校正策略
  • 7.4 实验效果
  • 7.5 小结
  • 第八章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻硕期间取得的研究成果

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