IEEE802.15.4无线接入VoIP网关的设计与实现

论文摘要

话音是人与人之间交流的主要方式,从最早出现公共交换电话网络到现在的第三代移动通信,语音通信是其最基本的功能。随着计算机网络的发展,新的基于IP网络的语音通信方式(VoIP)已经对传统的电信业务造成了很大的冲击。VoIP技术依托于一系列相关技术,包括多媒体技术、网络技术、DSP技术等。VoIP电话除了具有采用分组交换技术、提高线路利用率、降低通信费用等优点外,还可以实现多种业务的增值,并与多媒体技术相融合,使其在通信领域中处于有利的地位,这是它具有广阔发展前景的根本原因。虽然VoIP电话的语音质量还不是很完善,但VoIP电话技术的发展方向却受到通信业界的高度重视,许多国际标准化组织正积极制订各种相关的标准,其着眼点不仅在于VoIP电话本身,更重要的是在于未来IP多媒体多点通信和VoIP电话的各种增值业务的应用。要实现无线语音通信,将VoIP技术摆脱地域的限制是目前它发展的一个瓶颈。国内外对这个问题普遍采用的解决方式是把VoIP技术和WLAN以及蓝牙相结合,但是这些技术相对成本较高且实现复杂。基于这种应用方式,一种新型的解决方案在本文中被提出。本文在深入分析和研究了VoIP系统通信协议以及IEEE802.15.4标准的基础之上,提出了一种基于飞思卡尔MCF5234微处理器和eCos操作系统平台下VoIP网关的设计模型与实现方案。本文首先介绍VoIP网关所涉及的相关技术,其中以SIP协议和IEEE802.15.4标准为主;然后给出网关的系统架构设计,并详细论述了整个网关的实现过程,分别从射频芯片驱动、无线网MAC层优化以及应用层设计等几个方面给出了具体的实现方案和流程。该设计与实现方案目前已经应用于Zigbee电话的无线接入VoIP网关系统中。通过对网关进行的QoS测试和功能测试,结果表明该网关系统完全能够满足IEEE802.15.4无线接入的语音通信需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 VoIP 技术背景及发展现状
• 1.2 本文研究意义及主要研究工作
• 1.2.1 研究意义
• 1.2.2 主要研究工作
• 1.3 本文组织结构
• 第二章 无线 VoIP 网关相关技术与协议
• 2.1 SIP 协议
• 2.1.1 SIP 网络组件
• 2.1.2 SIP 消息
• 2.1.3 一个典型的SIP 会话流程
• 2.2 RTP 协议
• 2.3 IEEE802.15.4 标准
• 2.3.1 PHY 层
• 2.3.2 MAC 层
• 2.4 语音编解码技术
• 2.5 本章小结
• 第三章 无线 VoIP 网关系统架构设计
• 3.1 无线 VoIP 网关功能描述
• 3.2 协议架构分析
• 3.3 系统硬件架构
• 3.3.1 硬件平台的构造
• 3.3.2 主要硬件模块介绍
• 3.4 系统软件架构
• 3.4.1 软件系统的模块划分
• 3.4.2 实现平台
• 3.4.3 SIP 协议栈
• 3.5 本章小结
• 第四章 无线 VoIP 网关的实现
• 4.1 射频芯片 MC13192 的驱动设计与实现
• 4.1.1 MCF5234 与MC13192 的接口
• 4.1.2 MC13192 SPI 接口驱动设计
• 4.1.3 MC13192 数据收发驱动设计
• 4.2 无线网MAC 层的设计与实现
• 4.2.1 超帧的设计
• 4.2.2 MAC 层帧格式的设计
• 4.2.3 MAC 层与上层的接口
• 4.2.4 差错控制
• 4.3 应用层设计与实现
• 4.3.1 应用层功能模块划分
• 4.3.2 信令控制模块的设计
• 4.3.3 语音传输模块的设计
• 4.3.4 信令模块与语音模块的接口
• 4.3.5 一个基本的会话流程
• 4.4 本章小结
• 第五章 VoIP 网关的测试
• 5.1 QoS 测试
• 5.1.1 IP 网内的QoS 测试
• 5.1.2 无线网内的QoS 测试
• 5.2 SIP 功能测试
• 5.3 语音测试
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 下一步工作和未来研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及在学期间的研究成果