作者/ 牟健 何波贤 岳明 王岩 92724部队(山东 青岛 266108)
摘要：为了进步模仿电台练习体系的仿真程度，在模仿电台语音通讯体系中以核算机网络通讯技能为中心，构建一种依据SIP协议的语音通讯技能。经过试验测验，在多部电台模仿器之间彼此构建语音组网通讯时延小于200ms，音质明晰，可以清楚分辩出发话人的语音特征，满意了规划的要求。
导言
当时大部分模仿电台练习体系依据电台界面的操作，对语音通讯交互及组网的构建存在必定的缺陷，跟着核算机技能及仿真技能的飞速开展，以局域网为依托，使用核算机技能，依据SIP协议的多线程即时语音通讯技能，构建模仿仿真电台1对1、一对多、多对多的即时语音通讯组网作用，以习惯当时展开多元化、现代化的仿真模仿练习需求。
SIP协议是一种网络电话协议，可以在局域网络中即时构建1对1、一对多、多对多参与者之间的语音交互通讯。因为SIP协议开源、简略、便利、灵敏、扩展性强等特色，当时国内外企业研制出许多依据SIP协议的视频语音会议处理方案及网络电话设备，极大地推进了SIP协议技能的开展。
1 SIP协议
SIP(Session Initiation Protocol)是一个依据IP使用层操控协议，承继了互联网通讯一些规划理念，它高效、安稳、简略、扩展便利而又不缺少灵敏性，可以在几分钟之内构建出一个可以在多体系渠道运转的服务器和客户端。首要功能是以服务器为中心，即时树立、调整、吊销客户端的呼叫与会话，一起可进行用户定位、用户交流、呼叫树立、处理等，构建完好的语音通讯网络体系。
SIP协议选用了C/S方法，包含SIP署理客户端和SIP服务器。其间，署理客户端是一个交互的体系接口，又分为担任建议SIP呼叫恳求的用户署理客户端和担任对呼叫恳求做出呼应的用户署理服务器。而SIP服务器首要包含注册、署理、方位、重定向服务器，它们之间可以共存于一个设备傍边，也可以散布在整个物理实体中，SIP服务器并不依靠硬件体系，彻底是依据软件完结的文本协议，首要担任接纳和处理用户端恳求、注册、鉴权、认证、处理呼叫相关信令的网络等服务。
SIP作为一个开源的协议栈，编码方法是选用扩展的BNF范式来规则的，不是一个笔直集成的通讯体系，自身不供给服务，往往与实时数据传输协议(RTP)、实时流协议(RSTP)、媒体网关操控协议、会话描绘协议(SDP)等协同协作，来完结不同的网络通讯服务，结构完好的多媒体网络通讯架构。一起，SIP的技能中心是选用了规范C言语编写开源的OSIP协议栈，并可在VC6.0编译器中运转，并为语音通讯供给了一些解析音讯的API和事物处理状况机。
2 规划思路
SIP协议的语音通讯模块规划的意图是把散布在核算机局域网内的半什物电台模仿器实时构建语音通讯网，该语音通讯网络的规划首要选用模块规划，各模块之间松耦合且相对独立，首要的模块包含：SIP注册模块、语音处理模块、实时语音传输模块、SIP音讯处理模块。模块的整体框图如图1所示。其间，SIP注册是认证各电台模仿练习器子体系组网的状况;语音处理模块包含语音收集、播映、编码和解码进程;实时语音传输首要包含SIP线程、发送线程、接纳线程和网络状况反应线程;SIP信息处理首要记载各模仿电台通讯组网状况，建议或撤除语音体系组网以及相对应的音讯处理，实时调整处于不同组别电台模仿练习器的组网衔接状况。
3 模块详细完结
3.1 SIP注册
SIP服务器设置在主控核算机上，主控核算机IP地址设置为：168.192.1.1，端口为：5060;每一台电台模仿器在体系中充任SIP客户端，设置的IP地址为：168.192.1.(2-12)，端口为5061-5071。依据C/S方法把主控SIP服务器、电台模仿器进行组网衔接，如图5所示，并顺次分配IP、端口地址、用户姓名，以及设定的暗码。此体系第一次使用时，需求获得服务器的注册认证，不然无法进行组网通讯，SIP的注册进程如图2所示。
第一步，初次发动语音通讯时，SIP客户端先经过局域网向安装在主控核算机上的SIP服务器建议REGISTER注册恳求;
第二步，SIP服务器对SIP客户端进行查询并认证该客户的信息，保证这名客户信息是一个新的用户，服务器对该用户回来401 Unauthorized质询信息及所需的安全认证令牌;
第三步，用户依据服务器的提示，输入相应的标识及用户信息，再次向服务器宣布REGISTER音讯恳求;
第四步，服务器收到恳求后，查看用户信息的正确性，质询信息验证用户的合法性，若是用户信息过错，回来失利，若是户信息合法，把用户信息保存到数据库傍边，最终回来成功的相应音讯200 OK。
3.2 语音处理模块
当客户端完结注册验证之后，由主控核算机挑选相应的电台模仿练习器进行组网，构建SIP语音会议通讯体系。语音的收集是由模仿电台练习器终端担任语音收集，语音处理的流程如图3所示，首要判别手咪的PTT按键是否触发，若是没有被触发，该电台模仿练习器处于接纳语音状况，即时对语音信息进行解码及播映;若是被触发，该电台模仿练习器进行语音收集，初始化语音存储的数据结构，调用录音设备，并依据电台设定的电磁搅扰类型的强度，对语音信息进行编码，当保存数据的缓冲区满时，对语音数据进行打包，并发送到会议体系中进行组播。
3.3 语音传输模块
语音传输模块包含SIP线程、发送线程、接纳线程和网络状况反应线程四个线程，为了满意树立多线程的C/S模型和严厉的反常处理机制，局域网中选用UDP协议进行传输。UDP协议传输是一种单向的传输方法，事前不必与对方进行衔接，直接发送数据，例如微信，不必忧虑对方是否在线，都可以向对方发送数据，不只可以完结一对多点的数据播送，还可以进行用户分组通讯，具有通讯效率高，占用网络资源少等特色。但是UDP协议存在的缺陷是存在数据的丢包现象，不能彻底保证对方接纳到完好的数据包。为了处理这种问题，选用了三个UDP控件，如图4所示，MUUDP1担任SIP线程及网络转状况反应线程，MUUDP2担任语音发送线程，MUUDP3担任语音接纳线程，这样可以有效地处理传输信息存在的丢包现象。
3.4 SIP信息处理模块
当主控在进行组网语音通讯时，依据当时一切电台模仿器设置的作业参数进行组网，在主控服务器中生成模仿器会话会议号，例如依据1号、5号、8号电台模仿器设置的作业参数共同，树立组网号186001， 1、5、8号电台模仿器就可以在构建的网络内进行语音交互通讯。组网的进程一般包含创立组网、参加组网、退出组网、完毕组网等过程。
创立组网方法选用即时会议的方法进行，首要主控服务器对每台电台模仿练习器作业参数进行周期扫描，并进行匹配比照，若发现电台的作业参数有相同的组合，则即时生成新的会议号进行组网。
参加组网方法选用Call—In方法，当树立组网完结之后，主控使用即时音讯的方法向具有相同作业参数的电台模仿器终端发送相对应的会议号，各电台模仿器终端依据接纳到的会议号，向主控发送INVITE音讯，恳求参加相对应的会议号，详细的流程如图5所示。首要主控SIP服务器依据创立的会议号向模仿器客户端提出约请INVITE音讯，带有新的洽谈信息;然后模仿器客户端回复200 OK,并将洽谈后的信息带回;最终服务器发送ACK给模仿器客户端进行答复，成功约请新的成员参加组网，即时可进行语音通讯。
退出组网方法是依据电台模仿器作业参数的改动，当某电台的作业参数产生改动时，该电台模仿器需求向主控服务器发送BYE音讯进行恳求退出当时会议号，服务器接纳到BYE恳求后，对该模仿器语音通讯链路进行堵截。
当体系内一切模仿器的作业参数不相同或退出组网模仿时，组网完毕，主控服务器会向一切模仿器终端发送BYE恳求，中止一切的组网。
4 体系测验
电台模仿器练习体系首要有主控核算机、局域网、电台模仿练习器组成，如图6所示。其间把SIP的注册服务器、署理服务器、方位服务器及重定向服务器安装在一台主控核算上，每一台电台模仿练习器都是依据ARM11的嵌入式SIP客户终端，以局域网技能为依托，构建电台模仿练习体系强壮的语音交互网。在模仿电台通讯进程中，主控核算机周期扫描模仿电台练习器的作业参数，用模仿器作业参数相同的组合构建实时的语音通讯网，经过测验，通讯延时小于200ms，音质明晰，可以清楚分辩出发话人的语音特征，满意了规划的要求。
5 定论
本文依据局域网通讯技能，使用SIP协议，构建了电台模仿练习体系的语音通讯体系，并在VC6.0渠道上编译经过，完结了多台电台模仿练习器之间的组网语音通讯，通讯作用杰出，对电台模仿器的语音仿真练习具有很强的实践参考价值。
参考文献：
[1]GNU Organization Stabs[Z]. 2004-10. http://sources.redhat.com/gdb/onlinedocs/stabs.html.
[2]魏春城.SIP协议的特色及使用[J].电信科学,2002, 18(9):64-66.
[3]杨俊智.依据IP的可视电话中H.263+编码器的完结及其优化[D].浙江大学，2003.
[4] Wind River Systems Inc. Tornado API Guide 1.0.1[Z].Alameda,CA,2002.
本文来源于《电子产品世界》2017年第1期第56页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
