基于Windows CE的SIP軟件電話(huà)的設計與實(shí)現
黃妮麗 余厚全 朱菲 2012/03/23
1.引言
VOIP的迅速普及，出現了越來(lái)越多的VOIP的固定電話(huà)終端。隨著(zhù)VOIP的進(jìn)一步發(fā)展，為了滿(mǎn)足移動(dòng)用戶(hù)VOIP通信的需要，無(wú)線(xiàn)VOIP通訊將是未來(lái)的發(fā)展趨勢。
現在手持PDA用戶(hù)越來(lái)越多，都具有無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)功能，如果能開(kāi)發(fā)一個(gè)在PDA上運行的VOIP軟件電話(huà)，就可以滿(mǎn)足這些PDA用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)VOIP通信的需求，具有非常重要的實(shí)際意義。由于嵌入式Windows
CE（WinCE）是PDA最流行的操作系統，而目前大多數VOIP終端都采用SIP協(xié)議，因此，本文提出了一種Windows CE平臺下基于SIP協(xié)議的VOIP解決方案。該方案以嵌入式Windows
CE為平臺，eMbedded C++ 4.0為開(kāi)發(fā)工具，中間件采用開(kāi)源的SIP協(xié)議棧oSIP/eXosip，通過(guò)進(jìn)行協(xié)議棧的移植和在協(xié)議棧之上應用程序的開(kāi)發(fā)，實(shí)現了SIP軟件電話(huà)。
2.設計方案
軟件結構如圖1所示。
圖1:軟件結構
SIP軟件電話(huà)的結構包括呼叫控制和語(yǔ)音通信兩大模塊。呼叫控制由SIP信令來(lái)完成， 主要實(shí)現呼叫的建立、修改和拆除；語(yǔ)音通信模塊由音頻數據接口，音頻編解碼和RTP傳輸三個(gè)子模塊組成，實(shí)現語(yǔ)音的采集，編碼，傳輸和播放。
音頻數據接口模塊實(shí)現語(yǔ)音的采集和播放, 采用Windows CE的低層音頻服務(wù), 因為低層音頻服務(wù)中的回調機制為其提供了很大的方便；音頻編解碼采用的是G.729A
語(yǔ)音壓縮技術(shù),它屬于低比特率話(huà)音編碼,適合語(yǔ)音在IP 網(wǎng)絡(luò )傳輸；語(yǔ)音采用RTP包傳輸。
對呼叫控制模塊，直接移植開(kāi)源oSIP/eXosip協(xié)議棧到WinCE上，通過(guò)調用協(xié)議棧的API函數，實(shí)現對呼叫的控制。RTP傳輸用開(kāi)源JRTPLIB，JRTPLIB也需要在WinCE進(jìn)行移植。
3.具體實(shí)現
基于上述方案，具體實(shí)現包括協(xié)議棧移植、呼叫控制和語(yǔ)音通信三部分。
3.1 協(xié)議棧移植
oSIP/eXosip主要支持Win32及Linux、VxWorks等一些嵌入式系統，將oSIP/eXosip移植到 WinCE上，可以在Win32基礎上進(jìn)行。WinCE可以兼容大部分的Win32
API，在WinCE上移植oSIP/eXosip主要有3種情況：與Win32兼容的API，與Win32不兼容API和不同的頭文件支持和預定義。與
Win32兼容的API只要修改條件編譯選項，與Win32不兼容API可以用其他的WinCE上的API來(lái)代替并作相關(guān)修改，另外，WinCE和Win32的某些頭文件和預定義也不同，也需要進(jìn)行相關(guān)修改工作。表1給出了移植的一些示例。
在WinCE上對JRTPLIB進(jìn)行移植與SIP協(xié)議棧的移植類(lèi)似，注意WinCE下的RTP裝載數據包最大2K，和PC上的64K不同。
表1:oSIP/eXosip移植示例
3.2 呼叫控制模塊
呼叫控制模塊用來(lái)向代理服務(wù)器注冊以及進(jìn)行會(huì )話(huà)的建立、修改和終止,實(shí)現對呼叫的控制。因此呼叫控制模塊分為注冊和呼叫兩部分，都是通過(guò)底層的 SIP協(xié)議棧來(lái)完成的。上層應用程序調用SIP協(xié)議棧提供的API函數，通知協(xié)議棧進(jìn)行相應的操作，協(xié)議棧將底層檢測到的事件以消息的形式報告給應用層，應用層收到SIP事件后作相應處理。
3.2.1 注冊
注冊的實(shí)現過(guò)程首先是由客戶(hù)端向代理服務(wù)器發(fā)出REGISTER注冊請求，并等待服務(wù)器返回響應消息。客戶(hù)端必須在收到前一個(gè)REGISTER請求的最終響應之后或者前一個(gè)REGISTER請求超時(shí)的情況下，才能發(fā)送一次新的注冊請求，注冊流程和對應的SIP協(xié)議棧API
函數調用或協(xié)議棧的事件通知分別如圖2（B）和（A）。
圖2 注冊流程及對應的SIP協(xié)議棧函數調用或事件通知
3.2.2 呼叫
本設計的SIP軟件電話(huà)有兩種呼叫模式：注冊呼叫和Peer To Peer呼叫。如果是呼叫一個(gè)公網(wǎng)的SIP用戶(hù)或是同一個(gè)私網(wǎng)的SIP用戶(hù)之間進(jìn)行呼叫，就可以直接找到對方，而不必要通過(guò)代理服務(wù)器。下面以注冊呼叫為例，終端注冊成功后就可以進(jìn)行呼叫。一個(gè)通過(guò)代理服務(wù)器的成功呼叫流程如圖3所示。
圖3:語(yǔ)音通信程序流程
oSIP/eXosip對消息的報告有2種工作模式：事件模式和回調模式。本設計采用事件模式, 通過(guò)函數eXosip_event_wait定時(shí)輪詢(xún)獲取SIP事件。SIP信令的實(shí)現如表2
。
3.3 語(yǔ)音通信模塊
語(yǔ)音通信模塊主要是對語(yǔ)音進(jìn)行采樣、編碼壓縮等處理,并封裝成能在IP 網(wǎng)絡(luò )上傳輸的RTP 包,接收端收到后解碼，播放。
語(yǔ)音通信模塊程序流程如圖4：
（a）語(yǔ)音采集、編碼、發(fā)送流程 （b）語(yǔ)音解碼、播放流程圖
4.語(yǔ)音通信程序流程
RTP傳輸模塊通過(guò)使用開(kāi)源的RTP協(xié)議棧JRTPLIB來(lái)實(shí)現,我們只需調用JRTPLIB的少數幾個(gè)函數就可以了。在通過(guò)SIP信令建立會(huì )話(huà)后,準確地說(shuō)是在主叫得知被叫應答即獲取到事件EXOSIP_CALL_ANSWERED后及被叫收到主叫的ACK消息即獲取到事件
EXOSIP_CALL_ACK后分別啟動(dòng)語(yǔ)音通信模塊。會(huì )話(huà)結束(由呼叫模塊控制)則關(guān)閉語(yǔ)音輸入輸出設備,結束語(yǔ)音流傳輸。
5.結束語(yǔ)
本文提出了一種Windows CE平臺下基于SIP協(xié)議的VOIP軟件電話(huà)終端的解決方案，并對方案的各模塊及實(shí)現進(jìn)行了詳細的介紹。該軟件電話(huà)實(shí)現了基于Windows
CE操作系統的PDA用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)VOIP，通話(huà)話(huà)音清晰，延時(shí)較小，具有很好的實(shí)用價(jià)值。作為后續工作，還將在SIP軟件終端中增加視頻功能。
本文作者創(chuàng )新點(diǎn)在于：本文提出了一種Windows CE平臺下基于SIP協(xié)議的VOIP解決方案，實(shí)現了基于Windows CE的PDA用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)VOIP通信，為用戶(hù)提供廉價(jià)、便捷、可移動(dòng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。
參考文獻
[1] J Rosenberg, H Schulzrinne, G Camarillo. IETF RFC 3261[S].SIP: Session
Initiation Protocol, June 2002
[2] 田延麗,余厚全.基于SIP協(xié)議的IP電話(huà)服務(wù)器的設計[J].微計算機信息,2007,23-(1-3): 138-140
[3] 朱小軍.SIP協(xié)議在WiFi智能手機中的應用與實(shí)現[D].電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.2006
微計算機信息
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