IP電話以其低廉的價格，較好的通話質量，成為通信市場的有力的競爭者[1]。IP電話分為硬件電話和軟件電話兩類。硬件IP電話和傳統電話一樣使用方便，但需要額外的硬件投資。軟件IP電話產品目前主要是基于PC平臺，市場上基于wi—Fi手機的軟件IP電話產品還很少，因此，本文的研究具有較高的實用價值。

1、IP電話軟件的設計

1.1設計目標

本軟件的功能要求如下：①用戶之間完整的語音 交互，包括對語音數據進行采集編碼和利用RTP/RTCP實現語音的傳輸和控制；②呼叫控制，包括呼叫的建立、維護和終止；⑧注冊功能，即在指定的SIP服務器上注冊自己的號碼；④友好的圖形用戶界面。

1.2總體設計

在硬件平臺之上，共分為操作系統模塊、SIP信令模塊、實時語音處理模塊、應用程序管理模塊4個部分，如圖1所示。

①操作系統模塊。操作系統模塊是嵌人式應用軟件開發的基礎，屬于底層軟件開發。它將上層應用軟件與硬件設備分離開來。主要用途是為了驅動相應的硬 件設備，提供給上層應用軟件一個統一的系統調用接口,使上層與底層的開發在邏輯上分離。本文選用 Pocket PC2003操作系統。

②SIP信令模塊。SIP信令模塊主要是用于進行呼叫控制，包括SIP消息的構造與發送、消息的接收與解析、SDP消息的構造與解析以及雙方媒體協商以及UA終端注冊等功能。

③實時語音處理模塊。實時語音處理模塊包括了語音處理和實時媒體傳輸兩大功能，主要是用以完成在實時條件下，對語音進行采集、編解碼和播放，以及語音媒體數據包的RTP封裝與分解以及數據包的發送和接收。

④應用管理模塊應用管理模塊是主控模塊，用于實現終端程序的初始化，創建工作線程，控制其他各模塊,并且是與用戶進行交互的接口，負責在全局上控制和管理其他各 模塊的工作和通信，負責整個系統的呼叫發起、呼叫響應及呼叫結束的動作。主要完成了本用戶代理終端的注冊以及終端之間的會話。

2、IP電話軟件的實現

2.1 操作系統模塊的實現

本文使用Platform Builder實現操作系統模塊的配置與編譯。首先創建新的Platform并命名，接著對該Platform做配置，再進行編譯，得到二進制系統鏡像，并輸出SDK安裝包。

2.2 SIP信令模塊的實現

SIP信令模塊的功能由SIP協議棧完成。用于提供SIP操作所需的基本數據結構和應用程序編程接口API。包括了用于表示SIP中各種對象(如SIP消息、各種頭域以及SDP消息體等)的數據結構以及對消息、消息體進行解析和封裝的API。

在嵌入式系統中，對SIP協議棧的要求是盡可能精簡、高效并且方便使用和移植。因此，在本系統中，使用基于C語言開發的開源協議棧PJSIP E2]為基礎，并根據具體情況進行了相應的修改，然后移植到開發板。 PJSIP的主要特點如下：①移植性強，可以方便地移植到各個目標平臺；②協議棧占用空問極少，核心部分少于150kB，并且提供完整的SIP功能；⑧高效的處理能力；④提供SIP的完整功能以及大量擴展功能；⑤優秀的文檔資料。

2.3實時語音處理模塊的實現

實時語音處理模塊主要負責語音采集與回放、語音數據編解碼和語音數據RTP實時傳輸。

2.3.1 語音采集與回放

在PJSIP中，提供一組高級的音頻采集與回放的接口抽象層，封裝了各種底層的音頻處理方式，使得程序的移植性更強。其接口抽象函數主要包括：

①pjmedia_snd_open()：打開音頻設備并配置相關參數，然后進入等待狀態。②pjmedia_snd_stream start()：啟動音頻流的播放或者錄音。③ pjmedia_snd_stream_stop()：停止音頻流的播放或者錄音。④pjmedia_snd_stream close()：關閉打開的音頻流。

2.3.2語音的編解碼

PJSIP中的高層類庫PJMEDIA-CODEC提供了各種常用的語音編解碼方案，包括G.711， GSM06.10，iBLC，L16，Speex等。本系統中，我們選用Speex語音編解碼方案。

Speex是一個專門針對VoIP設計的開源的音頻編解碼標準。它是GNU項目的組成部分之一，是一個基于CELP的語音編解碼器。Speex的設計目標是提供較高的會話質量和較強的帶寬適應能力，在對語音數據的壓縮比、失真度、還原能力處理上要明顯優于其他一些音頻編解碼方式。Speex能適應2kbps到 44kbps之間的傳輸速率，可以在絕大部分的網絡條件下正常工作，尤其在低比特率傳輸時與同類編解碼器比較更具優勢。因此，Speex非常適用于Internet上的語音應用。

2.3.3 語音的RTP實時傳輸

RTP是一種建立在UDP基礎上的用于多媒體數據實時傳輸的協議。

PJSIP中提供了RTP傳輸功能，主要接口定義如下：

①pimedia_rtp_session init()：初始化一個 RTP會話。②pjmedia_rtp_encode rtp()：根據RTP會話狀態以及填入的參數，生成一個RTP頭部數據。③pjmedia_rtp_decode_rtp()：解碼一個收到的RTP包，分解為RTP頭部和RTP凈荷。

2.4應用管理模塊的實現

本模塊主要完成注冊和管理用戶代理(UA)之間 的會話功能。應用管理模塊的運行流程如圖2所示。

2.4.1終端注冊

終端啟動上線后，通過用戶代理客戶機自動向所 在域的服務器端發送注冊請求；該服務器的SIP注冊 服務模塊收到注冊請求后，對其進行身份驗證。終端注冊主要代碼如下：

pjsua_acc_config cfg；
pjsua_ace_config_default(&cfg)；／*初始化一個賬戶信息*f

cfg.id=pJ_str(”sip：”+m_user+“@”+m_domain)； ／*以下配置賬戶信息*／

efg.cred_count_1；

cfg.cred_info[O]．realm_pjstr(domain)；

cfg.cred_info[O]．scheme_Pi_str(“digest”)；

cfg.cred_info[0]．username_PJ_str(“username”)；
cfg.cred_info~0]．data_type_PJSIP_CRED_DATA_ PI AIN_PASSWD；

cfg.cred_info[O]．data_PJ_str(“password”)；

status_pjsua_acc_add(&cfg，PJ_TRUE，&acc_id) ／*發出注冊請求*／

if(status!=PJ_SUCCESS)

error—exit(“Error registration．”)；

／*注冊成功*／

…

2.4.2 會話控制

終端完成注冊后，進入等待狀態，等待主動發起呼 叫或者被動接收呼叫。

①主叫模式。該模式下，本終端作為一個UAC， 主動完成對遠程UAS的呼叫。主要由函數pjsua call make call()完成主叫功能。

②被叫模式。該模式下，本終端作為一個UAS， 在默認端口5060接收遠程UAC發來的會話請求并 回應。主要由兩個回調函數on_incoming_call()，和 on_call_media_state()完成被叫應答功能。配置回調函數代碼如下：

efg.cb.on_incoming_call=&on_incoming_call；

cfg.cb.on_call_media_state_&on_call_media_state；

3、測試與結論

3．1測試平臺

本IP電話軟件以帶有Pocket PC2003操作系統 的wi—Fi功能的智能手機為軟、硬件平臺上。本文采用如圖3所示的測試平臺。

其中，WiFi Phone為運行IP電話軟件的通話終端，是主要的測試對象；Brekeke SIP Server是一個SIP服務器；筆記本電腦上運行X—Lite軟件作為測試VoIP通話的對端，并且通過筆記本電腦上的無線網卡與Airopeek抓包軟件，完成抓取無線網絡數據包的工作，以供分析。

4、結論

通過測試表明，該系統能夠對SIP信令過程進行 很好的控制，從而完成注冊、呼叫、語音通信、呼叫撤銷 等基本功能。本終端除了可以與X—Lite互通，與 KPhone、Linphone也進行了互通測試，都可以進行正 常的呼叫建立與語音通信，說明本系統互通性良好。 本軟件在局域網內語音通話品質較好，沒有出現 明顯的延遲和回音，實現了VoIP的基本功能需求，但 其在惡劣的網絡環境下的性能不太理想，有待于進一步提高。