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基于Linux的多跳无线VoIP终端研究与设计

杨森  
【摘要】: 随着基于IEEE 802.11协议的无线局域网(WLAN)的普及和VoIP(Voice over Internet Protocol)技术的不断发展,利用WLAN实现语音通信的技术-VoWLAN技术应运而生。基于VoWLAN技术的无线VoIP终端可以通过WLAN网络实现无线的VoIP通话能力,较好地满足了用户对话费低廉、语音优质和移动性好的通信服务需求,目前正广泛应用于医疗卫生、工厂制造、机场宾馆和零售商场等诸多领域。但是基于IEEE 802.11技术的无线VoIP终端在单跳情况下的通话距离非常有限,为了增大通话距离,通常的做法是铺设较多的无线接入点(AP)设备,这样就增加了通信的成本。 针对上述问题,本文基于ADM5120开发平台设计并实现了一种具有多跳通话功能的无线VoIP终端。该终端利用支持IEEE 802.11b/g标准的无线网卡接入无线局域网,采用AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector)作为路由协议,通过多跳通话的方式增加终端间的通话距离,不但可以节约通信成本,而且也便于终端的灵活布置。考虑到终端与支持SIP(Session Initiation Protocol)的Wi-Fi手机的互通性问题,本文提出了一种采用SIP作为终端的信令控制协议的设计方案。该方案采用SIP协议实现终端与终端、终端与服务器之间的信令交互,并通过RTP/RTCP协议实现媒体流的实时传输。 在对VoIP技术和SIP协议进行深入分析的基础上,本文提出了该无线VoIP终端系统的总体设计架构,按照底层硬件、设备驱动、应用软件设计的思路对终端各模块及模块间交互做出了整体设计,并重点针对终端应用软件架构中的AODV路由模块和SIP信令模块进行了详细设计。针对AODV路由模块,本文首先设计了一种基于Netfilter功能框架的AODV协议实现方案,在不改变Linux内核的前提下,可以较好地实现路由查询、路由回复以及更新与维护等过程,并具有良好的可移植性。然后采用内核可加载模块的方式实现了AODV协议在终端系统的移植。最后对终端进行了多跳语音通话测试。测试结果表明,三跳以内的语音通话具有较小的话音延迟和抖动。SIP信令模块基于oSIP/eXosip开源库构建核心协议栈。针对SIP的实现机制,本文提出了一种模块化构造的设计方案,并通过在事务用户模块定义一种有限状态机来实现用户代理(UA)的逻辑处理功能,较好地解决了SIP信令控制复杂的问题。


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