基于Windows CE的SIP软件电话的设计与实现

1 引言

VOIP的迅速普及，出现了越来越多的VOIP的固定电话终端。随着VOIP的进一步发展，为了满足移动用户VOIP通信的需要，无线VOIP通讯将是未来的发展趋势。

现在手持PDA用户越来越多，都具有无线上网功能，如果能开发一个在PDA上运行的VOIP软件电话，就可以满足这些PDA用户的无线VOIP通信的需求，具有非常重要的实际意义。由于嵌入式Windows CE（WinCE）是PDA最流行的操作系统，而目前大多数VOIP终端都采用SIP协议，因此，本文提出了一种Windows CE平台下基于SIP协议的VOIP解决方案。该方案以嵌入式Windows CE为平台，eMbedded C++ 4.0为开发工具，中间件采用开源的SIP协议栈oSIP/eXosip，通过进行协议栈的移植和在协议栈之上应用程序的开发，实现了SIP软件电话。

 

2 设计方案

软件结构如图1所示。

图1软件结构

 

SIP软件电话的结构包括呼叫控制和语音通信两大模块。呼叫控制由SIP信令来完成， 主要实现呼叫的建立、修改和拆除；语音通信模块由音频数据接口，音频编解码和RTP传输三个子模块组成，实现语音的采集，编码，传输和播放。

音频数据接口模块实现语音的采集和播放, 采用Windows CE的低层音频服务, 因为低层音频服务中的回调机制为其提供了很大的方便；音频编解码采用的是G.729A 语音压缩技术,它属于低比特率话音编码,适合语音在IP 网络传输；语音采用RTP包传输。

对呼叫控制模块，直接移植开源oSIP/eXosip协议栈到WinCE上，通过调用协议栈的API函数，实现对呼叫的控制。RTP传输用开源JRTPLIB，JRTPLIB也需要在WinCE进行移植。

3 具体实现

基于上述方案，具体实现包括协议栈移植、呼叫控制和语音通信三部分。

3.1  协议栈移植

oSIP/eXosip主要支持Win32及Linux、VxWorks等一些嵌入式系统，将oSIP/eXosip移植到 WinCE上，可以在Win32基础上进行。WinCE可以兼容大部分的Win32 API，在WinCE上移植oSIP/eXosip主要有3种情况：与Win32兼容的API，与Win32不兼容API和不同的头文件支持和预定义。与 Win32兼容的API只要修改条件编译选项，与Win32不兼容API可以用其他的WinCE上的API来代替并作相关修改，另外，WinCE和Win32的某些头文件和预定义也不同，也需要进行相关修改工作。表1给出了移植的一些示例。

在WinCE上对JRTPLIB进行移植与SIP协议栈的移植类似，注意WinCE下的RTP装载数据包最大2K，和PC上的64K不同。            

表1   oSIP/eXosip移植示例

 

Win32

WinCE

兼容

#if defined WIN32 （如Win32用_snprintf 函数，其他支持的系统用snprintf函数）

#if !defined WIN32 （如 除Win32外，其他支持的系统用strcasecmp函数，Win32用_stricmp 函数）

条件编译改成 #if (defined WIN32 || defined _WIN32_WCE) （WinCE也支持_snprintf 函数）

条件编译改成#if (!defined WIN32 && !defined _WIN32_WCE) （WinCE支持_stricmp 函数）

不兼容

time函数

不支持time函数，用GetSystemTime函数加一些计算来代替。

头文件和预定义

#include

#include

#define HAVE_SYS_TYPES_H 1

等等

#include "Winbase.h"

#define _beginthreadex  CreateThread

等等

 

3.2 呼叫控制模块

呼叫控制模块用来向代理服务器注册以及进行会话的建立、修改和终止,实现对呼叫的控制。因此呼叫控制模块分为注册和呼叫两部分，都是通过底层的 SIP协议栈来完成的。上层应用程序调用SIP协议栈提供的API函数，通知协议栈进行相应的操作，协议栈将底层检测到的事件以消息的形式报告给应用层，应用层收到SIP事件后作相应处理。[page]

3.2.1 注册

注册的实现过程首先是由客户端向代理服务器发出REGISTER注册请求，并等待服务器返回响应消息。客户端必须在收到前一个REGISTER请求的最终响应之后或者前一个REGISTER请求超时的情况下，才能发送一次新的注册请求，注册流程和对应的SIP协议栈API 函数调用或协议栈的事件通知分别如图2（B）和（A）。

图2 注册流程及对应的SIP协议栈函数调用或事件通知

 

 

3.2.2 呼叫

本设计的SIP软件电话有两种呼叫模式：注册呼叫和Peer To Peer呼叫。如果是呼叫一个公网的SIP用户或是同一个私网的SIP用户之间进行呼叫，就可以直接找到对方，而不必要通过代理服务器。下面以注册呼叫为例，终端注册成功后就可以进行呼叫。一个通过代理服务器的成功呼叫流程如图3所示。

 

oSIP/eXosip对消息的报告有2种工作模式：事件模式和回调模式。本设计采用事件模式, 通过函数eXosip_event_wait定时轮询获取SIP事件。SIP信令的实现如表2 。

3.3  语音通信模块

语音通信模块主要是对语音进行采样、编码压缩等处理,并封装成能在IP 网络上传输的RTP 包,接收端收到后解码，播放。[page]

语音通信模块程序流程如图4：

 

（a）语音采集、编码、发送流程               （b）语音解码、播放流程图

4 语音通信程序流程 

RTP传输模块通过使用开源的RTP协议栈JRTPLIB来实现,我们只需调用JRTPLIB的少数几个函数就可以了。在通过SIP信令建立会话后,准确地说是在主叫得知被叫应答即获取到事件EXOSIP_CALL_ANSWERED后及被叫收到主叫的ACK消息即获取到事件 EXOSIP_CALL_ACK后分别启动语音通信模块。会话结束(由呼叫模块控制)则关闭语音输入输出设备,结束语音流传输。

4  结束语

本文提出了一种Windows CE平台下基于SIP协议的VOIP软件电话终端的解决方案，并对方案的各模块及实现进行了详细的介绍。该软件电话实现了基于Windows CE操作系统的PDA用户的无线VOIP，通话话音清晰，延时较小，具有很好的实用价值。作为后续工作，还将在SIP软件终端中增加视频功能。

本文作者创新点在于：本文提出了一种Windows CE平台下基于SIP协议的VOIP解决方案，实现了基于Windows CE的PDA用户的无线VOIP通信，为用户提供廉价、便捷、可移动的语音业务。

参考文献

[1] J Rosenberg, H Schulzrinne, G Camarillo. IETF RFC 3261[S].SIP: Session Initiation Protocol, June 2002 

[2] 田延丽,余厚全.基于SIP协议的IP电话服务器的设计[J].微计算机信息,2007,23-(1-3): 138-140

[3] 朱小军.SIP协议在WiFi智能手机中的应用与实现[D].电子科技大学硕士学位论文.2006