IP电话以其低廉的价格，较好的通话质量，成为通信市场的有力的竞争者[1]。IP电话分为硬件电话和软件电话两类。硬件IP电话和传统电话一样使用方便，但需要额外的硬件投资。软件IP电话产品目前主要是基于PC平台，市场上基于wi—Fi手机的软件IP电话产品还很少，因此，本文的研究具有较高的实用价值。

1、IP电话软件的设计

1.1设计目标

本软件的功能要求如下：①用户之间完整的语音 交互，包括对语音数据进行采集编码和利用RTP/RTCP实现语音的传输和控制；②呼叫控制，包括呼叫的建立、维护和终止；⑧注册功能，即在指定的SIP服务器上注册自己的号码；④友好的图形用户界面。

1.2总体设计

在硬件平台之上，共分为操作系统模块、SIP信令模块、实时语音处理模块、应用程序管理模块4个部分，如图1所示。

①操作系统模块。操作系统模块是嵌人式应用软件开发的基础，属于底层软件开发。它将上层应用软件与硬件设备分离开来。主要用途是为了驱动相应的硬 件设备，提供给上层应用软件一个统一的系统调用接口,使上层与底层的开发在逻辑上分离。本文选用 Pocket PC2003操作系统。

②SIP信令模块。SIP信令模块主要是用于进行呼叫控制，包括SIP消息的构造与发送、消息的接收与解析、SDP消息的构造与解析以及双方媒体协商以及UA终端注册等功能。

③实时语音处理模块。实时语音处理模块包括了语音处理和实时媒体传输两大功能，主要是用以完成在实时条件下，对语音进行采集、编解码和播放，以及语音媒体数据包的RTP封装与分解以及数据包的发送和接收。

④应用管理模块应用管理模块是主控模块，用于实现终端程序的初始化，创建工作线程，控制其他各模块,并且是与用户进行交互的接口，负责在全局上控制和管理其他各 模块的工作和通信，负责整个系统的呼叫发起、呼叫响应及呼叫结束的动作。主要完成了本用户代理终端的注册以及终端之间的会话。

2、IP电话软件的实现

2.1 操作系统模块的实现

本文使用Platform Builder实现操作系统模块的配置与编译。首先创建新的Platform并命名，接着对该Platform做配置，再进行编译，得到二进制系统镜像，并输出SDK安装包。

2.2 SIP信令模块的实现

SIP信令模块的功能由SIP协议栈完成。用于提供SIP操作所需的基本数据结构和应用程序编程接口API。包括了用于表示SIP中各种对象(如SIP消息、各种头域以及SDP消息体等)的数据结构以及对消息、消息体进行解析和封装的API。

在嵌入式系统中，对SIP协议栈的要求是尽可能精简、高效并且方便使用和移植。因此，在本系统中，使用基于C语言开发的开源协议栈PJSIP E2]为基础，并根据具体情况进行了相应的修改，然后移植到开发板。 PJSIP的主要特点如下：①移植性强，可以方便地移植到各个目标平台；②协议栈占用空问极少，核心部分少于150kB，并且提供完整的SIP功能；⑧高效的处理能力；④提供SIP的完整功能以及大量扩展功能；⑤优秀的文档资料。

2.3实时语音处理模块的实现

实时语音处理模块主要负责语音采集与回放、语音数据编解码和语音数据RTP实时传输。

2.3.1 语音采集与回放

在PJSIP中，提供一组高级的音频采集与回放的接口抽象层，封装了各种底层的音频处理方式，使得程序的移植性更强。其接口抽象函数主要包括：

①pjmedia_snd_open()：打开音频设备并配置相关参数，然后进入等待状态。②pjmedia_snd_stream start()：启动音频流的播放或者录音。③ pjmedia_snd_stream_stop()：停止音频流的播放或者录音。④pjmedia_snd_stream close()：关闭打开的音频流。

2.3.2语音的编解码

PJSIP中的高层类库PJMEDIA-CODEC提供了各种常用的语音编解码方案，包括G.711， GSM06.10，iBLC，L16，Speex等。本系统中，我们选用Speex语音编解码方案。

Speex是一个专门针对VoIP设计的开源的音频编解码标准。它是GNU项目的组成部分之一，是一个基于CELP的语音编解码器。Speex的设计目标是提供较高的会话质量和较强的带宽适应能力，在对语音数据的压缩比、失真度、还原能力处理上要明显优于其他一些音频编解码方式。Speex能适应2kbps到 44kbps之间的传输速率，可以在绝大部分的网络条件下正常工作，尤其在低比特率传输时与同类编解码器比较更具优势。因此，Speex非常适用于Internet上的语音应用。

2.3.3 语音的RTP实时传输

RTP是一种建立在UDP基础上的用于多媒体数据实时传输的协议。

PJSIP中提供了RTP传输功能，主要接口定义如下：

①pimedia_rtp_session init()：初始化一个 RTP会话。②pjmedia_rtp_encode rtp()：根据RTP会话状态以及填入的参数，生成一个RTP头部数据。③pjmedia_rtp_decode_rtp()：解码一个收到的RTP包，分解为RTP头部和RTP净荷。

2.4应用管理模块的实现

本模块主要完成注册和管理用户代理(UA)之间 的会话功能。应用管理模块的运行流程如图2所示。

2.4.1终端注册

终端启动上线后，通过用户代理客户机自动向所 在域的服务器端发送注册请求；该服务器的SIP注册 服务模块收到注册请求后，对其进行身份验证。终端注册主要代码如下：

pjsua_acc_config cfg；
pjsua_ace_config_default(&cfg)；／*初始化一个账户信息*f

cfg.id=pJ_str(”sip：”+m_user+“@”+m_domain)； ／*以下配置账户信息*／

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) ／*发出注册请求*／

if(status!=PJ_SUCCESS)

error—exit(“Error registration．”)；

／*注册成功*／

…

2.4.2 会话控制

终端完成注册后，进入等待状态，等待主动发起呼 叫或者被动接收呼叫。

①主叫模式。该模式下，本终端作为一个UAC， 主动完成对远程UAS的呼叫。主要由函数pjsua call make call()完成主叫功能。

②被叫模式。该模式下，本终端作为一个UAS， 在默认端口5060接收远程UAC发来的会话请求并 回应。主要由两个回调函数on_incoming_call()，和 on_call_media_state()完成被叫应答功能。配置回调函数代码如下：

efg.cb.on_incoming_call=&on_incoming_call；

cfg.cb.on_call_media_state_&on_call_media_state；

3、测试与结论

3．1测试平台

本IP电话软件以带有Pocket PC2003操作系统 的wi—Fi功能的智能手机为软、硬件平台上。本文采用如图3所示的测试平台。

其中，WiFi Phone为运行IP电话软件的通话终端，是主要的测试对象；Brekeke SIP Server是一个SIP服务器；笔记本电脑上运行X—Lite软件作为测试VoIP通话的对端，并且通过笔记本电脑上的无线网卡与Airopeek抓包软件，完成抓取无线网络数据包的工作，以供分析。

4、结论

通过测试表明，该系统能够对SIP信令过程进行 很好的控制，从而完成注册、呼叫、语音通信、呼叫撤销 等基本功能。本终端除了可以与X—Lite互通，与 KPhone、Linphone也进行了互通测试，都可以进行正 常的呼叫建立与语音通信，说明本系统互通性良好。 本软件在局域网内语音通话品质较好，没有出现 明显的延迟和回音，实现了VoIP的基本功能需求，但 其在恶劣的网络环境下的性能不太理想，有待于进一步提高。