本文主要講述了在三級組網(wǎng)條件下的語音通信問題。其中組網(wǎng)方式可分為有線和無線兩種模式，在本文介紹了一套語音通話解決方案，從他的設(shè)計、調(diào)試和測試工作來看，基本能滿足用戶對系統(tǒng)的功能及性能要求。

1 系統(tǒng)連接關(guān)系圖

本系統(tǒng)的連接關(guān)系圖如圖1所示。

在圖1中，左邊為本系統(tǒng)的一個語音系統(tǒng)，右邊也為本系統(tǒng)的一個語音系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)之間可通過中繼傳輸設(shè)備進行連接，以增加系統(tǒng)間通信傳輸距離，而在每個系統(tǒng)的一級終端留有物理接口，可通過有線接入中繼傳輸設(shè)備、電話機、中繼交換機等設(shè)備，以達到增加傳輸距離、與電話機通信和接入市話網(wǎng)的功能。而在本語音系統(tǒng)內(nèi)部，可通過有線和無線兩種方式實現(xiàn)平級、上下級、越級之間的語音通信功能。

2 組網(wǎng)模式

2.1 有線組網(wǎng)

有線組網(wǎng)模式下，各級話音終端通過高速有線方式與上、下級單位進行連接。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 無線組網(wǎng)

無線組網(wǎng)模式下，各級話音終端通過無線方式與上、下級單位進行連接。如圖3所示。

2.3 混合組網(wǎng)

混合組網(wǎng)模式下，各級話音終端通過高速有線或無線方式與上、下級終端進行連接，如圖4所示。

3 主要功能

3.1 話音終端間通話功能

話音終端組網(wǎng)后可以進行數(shù)據(jù)傳輸和語音通話，其具體功能要求如下：

1）各級話音終端可以與直連友鄰話音終端進行通話，在有線傳輸模式下，實現(xiàn)雙向雙工通話功能，在無線傳輸模式下，實現(xiàn)單向單工語音通話功能;

2）在有線模式傳輸下，各級話音終端間可進行語音通話，各級話音終端也可越級進行語音通話，實現(xiàn)雙向雙工通話功能。

3.2 各級話音終端可與中繼傳輸設(shè)備通話功能

各級話音終端可以與中繼傳輸設(shè)備進行通話。

3.3 各級話音終端可與電話機通話功能

各級話音終端可以通過頂層話音終端與電話機進行語音呼叫和通話功能。

3.4 各級話音終端可與中繼交換機通話功能

各級話音終端可以通過頂層話音終端與直連的中繼交換機進行語音呼叫和通話功能。

4 設(shè)計與實施

4.1 總體設(shè)計

SIP是一個應(yīng)用層的控制協(xié)議，在SDP協(xié)議的配合下，可以用來建立、修改和終止多媒體會話，已廣泛應(yīng)用于VOIP等各種軟交換領(lǐng)域，它主要支持用戶定位、用戶有效性檢查、用戶能力、建立會話、會話管理等功能。

在本系統(tǒng)中有線工作模式下，使用SIP協(xié)議完成各話音終端間的話音呼叫控制及通話功能。

在本系統(tǒng)中，采用如圖5所示的系統(tǒng)架構(gòu)方式，實現(xiàn)了有線模式下的SIP的話音呼叫及媒體流控制功能。

其中，SIP服務(wù)器模塊主要完成話音終端用戶的信令呼叫處理，用戶管理模塊主要完成SIP用戶及電話機、中繼交換機的注冊及注銷操作及號碼管理功能，呼叫控制模塊主要完成電話機及中繼交換機的呼叫控制流程，媒體控制模塊主要實現(xiàn)各種話音媒體流的傳輸及轉(zhuǎn)換功能。

4.1.2 無線通信模式

在本系統(tǒng)中采用超短波電臺實現(xiàn)無線通信，受超短波電臺帶寬的影響，不可能采用有線通信方式下的SIP協(xié)議通信機制，而只能采用自定義話音呼叫信令的方式。

超短波電臺包含有數(shù)據(jù)通道和語音通道，本系統(tǒng)中，采用電臺的數(shù)據(jù)通道來傳輸語音呼叫控制信令，語音通道來傳送語音，通過時隙交換的方法把電臺的語音數(shù)據(jù)接入話音終端，這樣能節(jié)省傳輸空間，并能最大化利用電臺的功能。

話音終端用戶作為主叫用戶發(fā)起呼叫時，輸入被叫號碼完畢后，向通信節(jié)點發(fā)出呼叫請求消息，等待收到呼叫應(yīng)答消息后向終端送提示音和提示界面（成功或失?。?。被叫用戶摘機，通信節(jié)點向終端發(fā)送連接請求消息后，建立接續(xù)，主、被叫進入通話狀態(tài)。呼叫流程如圖6所示。

話音終端用戶作為被叫時，收到通信節(jié)點送來的其它用戶呼叫請求消息后，根據(jù)當(dāng)前話音終端用戶狀態(tài)向通信節(jié)點發(fā)送呼叫應(yīng)答消息。如果被叫用戶空閑，則向該終端用戶送提示音和提示界面。話音終端用戶摘機后，向通信節(jié)點發(fā)送連接請求消息由其處理。通信節(jié)點收到連接請求消息后，建立連續(xù)，主、被叫進入通話狀態(tài)。呼叫流程如圖7所示。

4.2 方案實施

4.2.1 話音終端之間的通話

話音終端之間的語音通話是本方案中的核心部分，語音通話的業(yè)務(wù)流程主要有以下幾個步驟：

1）用戶輸入目標(biāo)號碼，撥號;

2）話音終端發(fā)送連接請求報文給通信控制程序，得到目標(biāo)號碼終端與本機的連接方式。該連接方式返回值主要有：0x00-有線直連;0x01-無線直連;0x02-有線越級;0x03-無線越級;0x04-混合越級;0x05-不在線;0x06-號碼不存在;

3）話音終端根據(jù)返回值選擇對應(yīng)的處理方式，在有線直連和有線越級的情況下使用有線通話模式協(xié)議，即SIP控制協(xié)議;在無線直連模式下使用電臺通信模式;

4）經(jīng)過連接請求等報文通信之后建立通話連接狀態(tài)，話音終端通知通信控制程序已經(jīng)建立連接的目標(biāo)號碼，根據(jù)該號碼，通信控制程序把語音數(shù)據(jù)發(fā)送給目標(biāo)終端設(shè)備;

5）若通話結(jié)束，話音終端發(fā)送釋放報文給通信控制程序，通信控制程序釋放相關(guān)資源，恢復(fù)狀態(tài)。主要業(yè)務(wù)流程如圖8所示。

4.2.2 系統(tǒng)與中繼傳輸設(shè)備通話

中繼傳輸設(shè)備是為了擴展話音終端的通信距離而接入的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)設(shè)備，它是單純的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。在設(shè)計中，中繼傳輸設(shè)備只需要接收語音的功能，所以，話音終端撥打中繼設(shè)備的號碼之后，通信控制模塊直接發(fā)送語音數(shù)據(jù)給中繼傳輸設(shè)備來完成通話。

4.2.3 系統(tǒng)與電話機通話

本系統(tǒng)使用的是標(biāo)準(zhǔn)的SIP話音呼叫信令，而電話機采用的是模擬話音呼叫信令，為此，需在二者之間加入一個SIP代理，以實現(xiàn)二者之間的話音呼叫信令及話音數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換，為此，該SIP代理需完成以下功能：1.由于所以的SIP服務(wù)器都需要終端用戶提供注冊功能，因此該SIP代理應(yīng)完成電話機的注冊功能;2.信令轉(zhuǎn)換功能，能將電話機的話音呼叫轉(zhuǎn)換為SIP話音呼叫，同時產(chǎn)生相應(yīng)的SIP呼叫報文，也能將SIP呼叫報文轉(zhuǎn)換成普通話機的話音呼叫信息;3.話音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，能將標(biāo)準(zhǔn)格式的RTP話音數(shù)據(jù)包通過話音編解碼芯片轉(zhuǎn)換成PCM格式的話音數(shù)據(jù)，同時也能將PCM格式的話音數(shù)據(jù)通過話音編解碼芯片打包成RTP話音數(shù)據(jù)包并通過網(wǎng)絡(luò)進行傳送。

本系統(tǒng)與電話機之間的工作流程可用一狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖來表示，如圖9所示。

4.2.4 本系統(tǒng)與中繼交換機通話

與電話機類似，為實現(xiàn)本系統(tǒng)與中繼交換機的通話功能，以實現(xiàn)話音終端接入PSTN網(wǎng)，也需在二者之間加入一個SIP代理，實現(xiàn)二者之間的話音呼叫信令及話音數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。其主要處理流程如圖10所示。

5 通信協(xié)議

5.1 有線通話協(xié)議

在本系統(tǒng)中主要使用標(biāo)準(zhǔn)的SIP呼叫協(xié)議及SDP附加協(xié)議完成SIP用戶之間的話音呼叫控制及媒體流交互。

5.2 無線通話協(xié)議

無線通話協(xié)議采用自定義協(xié)議，話音終端應(yīng)用軟件通過socket把通話協(xié)議發(fā)送到通信板40000端口，由通信板進行轉(zhuǎn)發(fā)。

應(yīng)用軟件采用IP地址：10.0.0.6。

通信板使用IP地址：10.0.0.3。

應(yīng)用報文格式如表1所示。

信息類型格式定義如表2所示。

正文用來表示需要傳輸?shù)男畔?nèi)容，最大長度不能超過600Bytes。校驗和為從0x7E到正文結(jié)束所有內(nèi)容的值的和。

6 結(jié)論

通過該項目的實踐，發(fā)現(xiàn)該語音系統(tǒng)具有較好的話音呼叫控制及通話功能及性能，它基本上能滿足用戶對多級話音通信系統(tǒng)的功能及性能要求（包括有、無線環(huán)境）。同時，該話音系統(tǒng)在話音呼叫控制協(xié)議上也通過增加CRC校驗及重發(fā)機制來保證其傳輸?shù)目煽啃裕蟠笤鰪娏讼到y(tǒng)的抗干擾能力，提高了系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，在實現(xiàn)上也不復(fù)雜、易理解，具有一定的推廣應(yīng)用價值。