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基于Windows CE的SIP軟件電話的設計與實現(xiàn)

黃妮麗余厚全朱菲 2012/03/23

1.引言

　　VOIP的迅速普及，出現(xiàn)了越來越多的VOIP的固定電話終端。隨著VOIP的進一步發(fā)展，為了滿足移動用戶VOIP通信的需要，無線VOIP通訊將是未來的發(fā)展趨勢。

　　現(xiàn)在手持PDA用戶越來越多，都具有無線上網功能，如果能開發(fā)一個在PDA上運行的VOIP軟件電話，就可以滿足這些PDA用戶的無線VOIP通信的需求，具有非常重要的實際意義。由于嵌入式Windows CE（WinCE）是PDA最流行的操作系統(tǒng)，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為開發(fā)工具，中間件采用開源的SIP協(xié)議棧oSIP/eXosip，通過進行協(xié)議棧的移植和在協(xié)議棧之上應用程序的開發(fā)，實現(xiàn)了SIP軟件電話。

2.設計方案

　　軟件結構如圖1所示。

圖1:軟件結構
　　SIP軟件電話的結構包括呼叫控制和語音通信兩大模塊。呼叫控制由SIP信令來完成，主要實現(xiàn)呼叫的建立、修改和拆除；語音通信模塊由音頻數據接口，音頻編解碼和RTP傳輸三個子模塊組成，實現(xiàn)語音的采集，編碼，傳輸和播放。

　　音頻數據接口模塊實現(xiàn)語音的采集和播放, 采用Windows CE的低層音頻服務, 因為低層音頻服務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 語音壓縮技術,它屬于低比特率話音編碼,適合語音在IP 網絡傳輸；語音采用RTP包傳輸。

　　對呼叫控制模塊，直接移植開源oSIP/eXosip協(xié)議棧到WinCE上，通過調用協(xié)議棧的API函數，實現(xiàn)對呼叫的控制。RTP傳輸用開源JRTPLIB，JRTPLIB也需要在WinCE進行移植。

3.具體實現(xiàn)

　　基于上述方案，具體實現(xiàn)包括協(xié)議棧移植、呼叫控制和語音通信三部分。

　　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(tǒng)，將oSIP/eXosip移植到 WinCE上，可以在Win32基礎上進行。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來代替并作相關修改，另外，WinCE和Win32的某些頭文件和預定義也不同，也需要進行相關修改工作。表1給出了移植的一些示例。

　　在WinCE上對JRTPLIB進行移植與SIP協(xié)議棧的移植類似，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

	Win32	WinCE
兼容	#if defined WIN32 （如Win32用_snprintf 函數，其他支持的系統(tǒng)用snprintf函數） #if !defined WIN32 （如除Win32外，其他支持的系統(tǒng)用strcasecmp函數，Win32用_stricmp 函數）	條件編譯改成 #if (defined WIN32 \|\| defined _WIN32_WCE) （WinCE也支持_snprintf 函數）條件編譯改成#if (!defined WIN32 && !defined _WIN32_WCE) （WinCE支持_stricmp 函數）
不兼容	time函數	不支持time函數，用GetSystemTime函數加一些計算來代替。
頭文件和預定義	#include <process.h> #include <sys/types.h> #define HAVE_SYS_TYPES_H 1 等等	#include "Winbase.h" #define _beginthreadex CreateThread 等等

　　3.2 呼叫控制模塊

　　呼叫控制模塊用來向代理服務器注冊以及進行會話的建立、修改和終止,實現(xiàn)對呼叫的控制。因此呼叫控制模塊分為注冊和呼叫兩部分，都是通過底層的 SIP協(xié)議棧來完成的。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

　　注冊的實現(xiàn)過程首先是由客戶端向代理服務器發(fā)出REGISTER注冊請求，并等待服務器返回響應消息�？蛻舳吮仨氃谑盏角耙粋€REGISTER請求的最終響應之后或者前一個REGISTER請求超時的情況下，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）。

注冊流程及對應的SIP協(xié)議棧函數調用或事件通知

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軟件電話有兩種呼叫模式：注冊呼叫和Peer To Peer呼叫。如果是呼叫一個公網的SIP用戶或是同一個私網的SIP用戶之間進行呼叫，就可以直接找到對方，而不必要通過代理服務器。下面以注冊呼叫為例，終端注冊成功后就可以進行呼叫。一個通過代理服務器的成功呼叫流程如圖3所示。
語音通信程序流程

圖3:語音通信程序流程
　　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, 通過函數eXosip_event_wait定時輪詢獲取SIP事件。SIP信令的實現(xiàn)如表2 。

　　3.3 語音通信模塊

　　語音通信模塊主要是對語音進行采樣、編碼壓縮等處理,并封裝成能在IP 網絡上傳輸的RTP 包,接收端收到后解碼，播放。

　　語音通信模塊程序流程如圖4：

　　　　（a）語音采集、編碼、發(fā)送流程　　　�。╞）語音解碼、播放流程圖

4.語音通信程序流程

　　RTP傳輸模塊通過使用開源的RTP協(xié)議棧JRTPLIB來實現(xiàn),我們只需調用JRTPLIB的少數幾個函數就可以了。在通過SIP信令建立會話后,準確地說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后分別啟動語音通信模塊。會話結束(由呼叫模塊控制)則關閉語音輸入輸出設備,結束語音流傳輸。

5.結束語

　　本文提出了一種Windows CE平臺下基于SIP協(xié)議的VOIP軟件電話終端的解決方案，并對方案的各模塊及實現(xiàn)進行了詳細的介紹。該軟件電話實現(xiàn)了基于Windows CE操作系統(tǒng)的PDA用戶的無線VOIP，通話話音清晰，延時較小，具有很好的實用價值。作為后續(xù)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，實現(xiàn)了基于Windows CE的PDA用戶的無線VOIP通信，為用戶提供廉價、便捷、可移動的語音業(yè)務。

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電話服務器的設計[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現(xiàn)[D].電子科技大學碩士學位論文.2006

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