基于网络机顶盒实现VOIP终端

摘要:随着宽带网络的发展,基于IP网络的流媒体机顶盒逐渐在家庭中普及,利用已有的资源提供VOIP服务成为用户的潜在需求。通过扩展机顶盒的硬件接口,并配合适当的软件和网络协议处理,可以基于网络机顶盒实现VOIP的传输和编码处理。从而实现了基于网络机顶盒的VOIP终端。

关键字:VOIP;网络机顶盒;嵌入式Linux;SIP协议;H.323

中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)03-563-02

Achieve VOIP Terminal Based on the Network STB

YU Wen-hua

(Henan Star Hi-Tech Co., Ltd., Zhengzhou 450001, China)

Abstract: With the development of broadband networks, IP-based streaming media set-top boxes increasingly popular in the family, using existing resources to provide VOIP services to a potential demand of users. By extending the set-top box hardware interface, and in line with the appropriate software and network protocol processing, you can achieve the VOIP network-based set-top box transmission and encrypted. In order to achieve the network-based set-top box VOIP terminal.

Key words: VOIP; IPSTB; embedded linux; SIP protocol; H.323

VoIP是Voice Over Intemet Protocol的缩写,是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术,其基本原理是:通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包,经过IP网络把数据包传输到接收地,再把这些语音数据包经过终端解码解压处理后,恢复成原来的语音信号,从而达到由IP网络传送语音的目的。

VOIP体系结构中,组网协议及其标准化工作是其关键。目前构建VOIP体系结构的标准主要有两种:H.323和SIP协议。H.323沿用传统电话信令模式,最大优势在于比较成熟。SIP 协议借鉴了互联网标准和协议的设计思想,结构比较简单,但在大型组网和计费方面还不很成熟,但在新型智能电话终端中常常应用。

1 通用Voip终端实现方式

以机顶盒作为终端实现Voip的功能,机顶盒相当于Voip体系中IP电话终端的角色。一般的IP电话终端机组成如图1所示。

主控模块负责对整个系统进行核心控制,完成系统的网络协议、信令交互、呼叫处理等通信功能,是整个系统的呼叫控制核心;

语音处理模块一般由数字信号处理器DSP构成,是整个系统的语音信号处理核心,完成语音信号的编解码、压缩等功能;

语音采样和播放模块负责系统语音信号的采样转换和最后的语音播放,由A/D编解码器、模拟电路和一个串口组成,同时还包括话筒、放大电路、扬声器驱动电路。

2 机顶盒作为Voip实现方式

IPSTB以网络音视频流媒体作为其主要应用而设计,其中具备大部分的功能模块具备IP电话终端的技术和设计要求,在主处理器的能力,对音视频信号的解码能力上都高于普通IP电话终端。

但和专业的IP电话相比,机顶盒在输入输出接口(如键盘和用户显示接口),声音输入输出方面没有针对IP电话的专门用途进行设计和规划,由此造成机顶盒实现Voip功能一般有多种方式,业界主流的有三种:

STB通过USB接口外接USB话机,USB话机完成电话按键的输入、声音的采集和播放,机顶盒内实现USB话机驱动和其它协议,控制软件,从而实现机顶盒VOIP功能。

VOIP的输入输出主要通过机顶盒的RJ11接口,机顶盒设计时已经增加了RJ11电话机接口。电话机信号经过语音接口单元,送入语音处理单元完成语音编码压缩与解压缩,以及一些语音协议处理,如SIP、H.323等协议,再经过主控制器处理后传送给接收端。

VOIP的输入输出接口通过机顶盒的音频输出和MIC输入接口完成。与第二种方式相比,去掉语音接口单元,用带有音频接口的CODEC代替,按键的输入由机顶盒通过软件界面展现(TV上展现界面)。

对比以上方式,第一种方式对机顶盒的硬件和处理单元没有特殊要求,在不修改机顶盒硬件和设计的前提下,是一种较为简单快速的实现方式。

3 硬件及软件设计

图2为STB USB话机硬件组成;图3为STB USB话机软件模块组成。

其中:

SIP协议栈:支持RFC3261、RFC3311、RFC2327,实现SIP消息的构造、传输,解码,完成网络上的SIP呼叫信令。

RTP/RTCP协议:支持RFC1889、RFC3551,完成音频媒体数据打包、传输、消除乱序、抖动缓冲、解包处理。

语音编解码:支持ITU-TG.711编码方式,实现音频数据的PCMA/PCMU编码解码,也可以支持其他编码格式,比如G.723等。

USB话机的驱动中,需要支持USB HID及Audio驱动协议,同时,可能需要通过自定义的数据协议进行通信(比如完成响铃等动作,或模拟AT指令)。

当前的IPSTB开发环境,一般都采用基于2.4/2.6的嵌入式Linux作为主要系统,Linux本身对TCP/IP网络都具备良好的支持,在基于Linux上拥有大量的优秀开源软件协议栈支持上述描述的RTP,SIP,H.323协议族等主流协议。

4 结论

由机顶盒通过有限的硬件扩展和软件程序的编写,可以经济便利地实现VOIP话机的基本功能,经过初步的验证,证明该方法简便可行,可以作为增值业务为用户提供更好的用户体验。

参考文献:

[1] 张登银,孙精科.VOIP技术分析与系统设计[M].北京:人民邮电出版社,2005.

[2] Karm Yaghmour.构建嵌入式Linux系统[M].北京:中国电力出版社,2004.

[3] 卢官明,宗P.IPTV技术及应用[M].北京:人民邮电出版社,2007.