基于IP的语音通信.docx

1、基于IP的语音通信基于IP的语音通信作者姓名： 专业名称：电子信息科学与技术指导教师： 摘要进入21世纪以来，因特网得到了飞速的发展并且迅速的普及和应用，随着3G时代的到来和现代网络技术的迅猛发展，传统的PSTN(公共交换电话网络)上的语音业务将逐步迁移到IP网络上。同时，随着IP技术框架中汇聚网络研究的发展和IP语音技术的提出，VoIP技术为基于IP网络的语音通信提供了强大而有效的手段，以该技术为基础的语音通信必将成为下一代网络应用的发展方向之一。VoIP是一种以IP电话为主并推出相应的增值业务的技术。该技术是以IP技术的分组化、数字化传输技术为基础。VoIP的技术的出现不仅使得人们日常所使

2、用的一些简单的通话服务具备了灵活性以及智能性，而且由于IP网络可以快速灵活地引入新的比较复杂的业务，使得运营商会相对容易的切入电信业务。这也必将导致利用IP网络实现包括移动电话、家庭电话、寻呼和邮件等业务的用户迅速增加。并且VoIP允许一些新的通信方式，能够提供多媒体的内容满足用户的需求也是一大趋势，这些都将成为推动VoIP发展的最终决定因素。本文研究了IP语音通信技术基本概念和原理，并对常用的通信协议做了较详细的介绍，在此基础上透过近几年主流IP语音通信技术的发展趋势，提出了解决IP语音通信的一些关键技术。最后论文在整合一系列技术的基础上通过wifi实现了在两台笔记本上的IP语音交流测试，并

3、取得了较好效果。关键词 ： UDP 语音通信 数字化技术AbstractIn the 21 century, the Internet have developed rapidly and rapid popularization and application, with the arrival of the era of 3 G and the rapid development of modern network technology, the traditional PSTN (public switched telephone network) of voice business w

4、ill gradually move to IP network. At the same time, along with the IP technology in network convergence framework of the development of the research and IP voice technology puts forward, VoIP technology based on IP network for the voice communication provides a powerful and effective means, to the t

5、echnology as the foundation of voice communication will become the next generation network application development direction of. VoIP is a IP telephone primarily and launch the corresponding value-added business technology. This technology is the grouping of IP technology, digital transmission of te

6、chnology as the foundation.VoIP technology not only makes people daily in the use of some simple call service have the flexibility and intelligent, and because the IP network can quickly flexibility to the introduction of new complex business, making operation chamber of commerce is relatively easy

7、to cut into the telecoms business. This will lead to use of IP network realization including mobile phones, home phone, paging and mail business users increase quickly. And VoIP allows some new communication mode, can provide the multimedia content to meet the demand of user is also a big trend, whi

8、ch will become the impetus of the development of the VoIP finally decided to factors.This paper studies the IP voice communications technology basic concept and principle, and to commonly used communication protocol to do a more detailed presentation, based on this through the mainstream IP voice co

9、mmunications technology in recent years the development trend, and puts forward some solutions to IP voice communication of some key technology. The last in a series of technology integration paper based on wifi is realized by two laptop on IP voice communication test, and achieved good results.Keyw

10、ords: UDP , Voice Communication, Digtal Technology前言随着移动互联网的发展，即时通信技术也得到飞速的发展。自1998年面世以来，特别是近几年的迅速发展，即时通信的功能日益丰富，逐渐集成了电子邮件、博客、音乐、电视、游戏和搜索等多种功能。即时通信不再是一个单纯的聊天工具，它已经发展成集交流、资讯、娱乐、搜索、电子商务、办公协作和企业客户服务等为一体的综合化信息平台。近年来，即时通信市场用户规模增长迅速，市场规模前景广阔。随着互联网用户的快速增长，即时通信用户也日益增长，2004年中国即时通信用户数达7000万人，2000年达到9300万人。中国即

11、时通信市场规模在2005年约为6200万美元，2006年达到7700万美元，到2013年将达到1.14亿美元。近些年在互联网上受欢迎的即时通信软件包括QQ、MSN Messenger、AOL Instant Messenger、Yahoo Messenger、NET Messenger Service、ICQ等。在这巨大的市场份额的诱惑下，众多公司都希望在这一领域有所突破，各大门户网站也是纷纷挤入即时通信市场跑马圈地，国内的电信运营商更是虎视眈眈。基于即时通信在现实生活中的广泛的运营前景和发展趋势，考虑到其在生活中的实用性以及现在市场上即时通信系统的局限性，我们考虑到很多公司的内部交流需求，所

12、以开发了一个可以在局域网内实现实时语音通信的一个即时通信软件。语音聊天是即时通信系统的一个核心子模块，它采用现代比较流行的网络编程技术，面向各类企事业部门等局域网用户，利用即时通信协议以及相关技术实现局域网内实时语音聊天，方便内部人员进行实时交流，共同解决工作生活中遇到的困难，为企业以及其他的局域网用户带来方便。像传统的一些诸如飞鸽传书之类的局域网聊天工具虽然实现了在局域网内文字聊天、文件传输等一系列功能，但在语音方面却涉足尚浅，给用户的实时交流带来了诸多影响。所以本论文以现在即时通信在现实生活中大量应用为发展契机，实现了局域网内实时语音聊天，以期望给人们的生活、工作、学习带来更大的便利。1

13、IP语音通信技术设计概述1.1 IP语音通信的发展历史即时通信是指能够即时发送和接收互联网消息等的业务的总称。自上个世纪八十年代面世以来，加上近几年的快速发展，即时通信的功能日趋丰富，集成了电子邮件、博客、音乐、电视、游戏和搜索等多种功能。即时通信不再是一个单纯的语音聊天工具，它已经发展成集交流、资讯、娱乐、搜索、电子商务、办公协作和企业客户服务等为一体的综合化的信息平台。随着移动互联网的快速发展，互联网即时通信也在移动化扩张。现阶段，微软、AOL、Yahoo等重要即时通信提供商都能提供通过手机接入互联网的即时通信业务，用户完全可以通过手机与其他已经安装了相应客户端软件的手机或计算机交流消息。

14、在2006年6月，中国移动通信就已经推出了自己的即时通信工具Fetion,不久后中国联通也推出了即时通信工具“超信”，虽然由于进入市场较晚，其用户规模和品牌知名度还比不上原有的即时通信服务提供商，但其市场发展前景仍然十分乐观，这也是目前即时通信的焰火持续燃烧的原因之一。1.1.1目前国内外IP语音的研究概况为什么IP语音的发展会如此迅速？这除了归因于高速带宽技术的重大突破之外，另一个重要原因是互联网电话通话费相对低廉，同时保证一定的语音质量。实质上这说明互联网网络利用率和自愈恢复能力要比电路交换网强，除此外，互联网电话可以：1.以近乎无限的方式，轻松实现系统扩容。除了通过网络扩容，还可按需要，

15、通过给IP语音网关添加额外的端口实现。2.通过标准计算机轻松处理数据格式的语音数据。分段传送电话，保存或转发被叫端的应答信息或语音邮件。3.通过软件来实现基于IP的PBX功能。这意味着无需很大开支就能实现其他附加功能，如电话会议、转发和录音电话。4.用标准PC组件来设计并部署基于PC的PBX，比传统方式有更大的价格优势。1.1.2 IP语音技术的发展趋势目前即时通信行业仍处于高速发展期，通过调查发现，即时通信在未来的发展中呈现出整合多种业务、扩张移动平台、渗透企业用户、融入收费内容的发展趋势。1.整合多种业务随着宽度的普及，即时通信的内涵也开始变化。与过去的纯文本交流不同，新型即时通信业务融合

16、了视频、音频交流等应用元素。目前各种即时通信除提供了基本的即时互动交流外，还能提供视频、语音通信服务，在短信收发、文件共享、数据传输、游戏、娱乐、个性化设置等方面也都有大的开拓和创新。总之，多媒体化是即时通信未来的发展方向，未来即时通信将捆绑更大的互联网和电信增值业务功能。以腾讯QQ为例，它目前正在大力发展游戏、音乐、用户定制等业务，今后还可能推出新的通信录、博客服务、视频音频等服务。同时，QQ.com已经是发展成熟的内容网站，现在访问量已经名列前茅，它会和QQ客户端形成一纵一横互相支持的业务模式。2.扩张移动平台实体移动通信业务的迅速发展使得传统的互联网即时通信服务商将移动用户作为下一个市场

17、发展的重点，这在移动增值服务成为即时通信服务商收入的主要来源之后尤为突出。即时通信业务承载的设备也趋于多样化，用户通过PC、手机、PDA以及其他设备等都可以使用即时通信。MSN和国内的手机厂商如：多普达、联想等合作，推出自带即时通信业务的手机，腾讯QQ也推出移动QQ的即时通信服务。3.渗透企业用户即时通信从个人通信向企业综合发展是其发展史上的重要一步。随着企业信息化建设步伐的加快，企业即时通信工具（EIM）也将作为联想和沟通方式被有针对地应用在企业的日常生产中，作为企业内外沟通方式之一。企业即时通信应用包括综合信息服务、内部即时通信、在线客户支持服务、在线呼叫、在线广告等。4.融入收费内容在互

18、联网这个以免费、自由、互通为生存法则的世界里，即时通信从一个免费聊天工具不断生长壮大，吸引聚集了一些忠诚用户。在此基础上，开始搭建网络广告、无线增值等一系列各种潜在的交易平台，增加了收费的内容。未来即时通信行业的盈利点在互联网增值业务、移动及固网增值业务、广告业务三个方面。其中，互联网及增值业务包括两部分，核心业务主要是即时通信服务，包括传输文本信息、图像、视频、音频以及会员服务、号码服务、电子邮件等；另外还有娱乐资讯门户的建设，包括向用户提供新闻、体育、娱乐等多类资讯，还包括游戏中心、交友中心、校友录、电子贺卡等多种娱乐服务。而移动及固网增值业务则主要是短信互通和部分2.5G产品，如彩信、彩

19、铃下载和自写短信、短信订阅、新闻等多种服务。也就是说，当用户通过手机短信与即时通信软件上的好友聊天，下载或订阅短信、彩信等产品时，通过电信运营商的平台付费，电信运营商收到费用之后再与SP结算分成。1.2 IP语音技术的市场前景伴随着互联网络覆盖范围的不断扩大和使用领域的逐步拓展，基于互联网络的IP语音通信呈现出一派生机蓬勃的景象。2003年，互联网电话业务占国际长话市场的36%，互联网电话已经开始对传统大型的电话公司构成重大市场份额的威胁。据一份行业分析公司IDC在2007年发布的报告，在2007年一年的时间里，VoIP设备市场总额就已达到151亿美元，年复合增长率达到27.2%。而据Fros

20、t&Sullivan关于IP语音的市场数据显示，自2001以来，通过批发和零售方式销售的分组语音通话时间长达60至150亿分钟。该行业机构同时指出，互联网电话必将取代传统电话交换系统，话音质量最终也可以与传统话音质量相媲美，甚至更好。在亚洲，日本互联网电话业务发展相当迅速，Yahoo BB的业务模式受到全球青睐。中国在互联网电话网络规模和流量方面也渐趋全球前茅，同时中国政府和企业对互联网电话的重视程度逐步增高。目前我国各大电信运营商都已开通了互联网电话服务，并推动IP语音服务向规模化集成化的方向发展，这对于电信运营商及众多设备厂商来说，无疑是一个巨大的市场良机。1.3 IP语音通信的未来IP语

21、音通信是新一代技术，它正改变着企业的通信方式，同时也重塑着它们的业务格局。通过语音和数据网络的融合，IP语音通信使所有类型的通信业务（包括音频、视频和数据以及无线和有线语音业务）都可以在一套IP网络上传输。因此，用户可以增强移动性并提高工作效率，因为他们可以通过多种工具获得更全面的特性和功能，这些工具包括电话、PC机、个人数字助理（PDA）和移动电话。此外，企业还可以不断接受各种新的商业通信应用。IP语音通信有时被等同于IP语音通话（VoIP），其实二者之间存在一些差别，但我们在平常使用中对其并不做严格区分。VoIP仅允许通过数字网络传输语音通话业务，例如，它可以消除与长途呼叫和国际呼叫相关的

22、费用，从而节省电话费用。IP语音通信采用VoIP技术，但它不仅仅限于VoIP,因为它可以将新的语音应用和业务功能引入融合网络之中。IP语音通信还可以提供一个协作框架来支持语音和数据通信应用的无缝共存，从而使用户可以充分利用融合网络，享受语音和数据的双重功能。IP语音通信是一种专为当今要求苛刻且瞬息万变的商业环境度身定制的通信技术。它的主要优点（即：移动性、节约成本、高效率和业务连续性）迎合了员工的需求，这样是目前企业和机构争相部署IP语音通信的主要原因。IP语音通信可以实现虚拟工作空间，从而为员工提供更高的移动性。不管是在家中还是在路上，员工可以从任何地方通过电话、笔记本电脑、PDA或他们选择

23、的任何设备拨打或接听电话。销售经理们可以将他们的办公室电话转移到自己的笔记本电脑或手机上，从而确保不会错过任何一个客户来电或销售线索。节约成本是IP语音通信的另一个关键优势。它可以无缝集成多个分支机构，提供更强大的通信功能，进一步密切不同地区员工之间的互动，同时降低投资成本。此外，通过将您的语音网络和数据网络融合成一套紧凑的网络，系统的综合管理将由于实现单点管理而得到简化，移动、添加、和修改系统的成本也随之减少。对企业和机构而言，业务连续性变得日益重要。IP语音通信提供了一种经济高效的方法来确保企业在最需要时其多站点网络中的商务通信可正常进行，即使在某个主要站点或广域网(WAN)发生故障时也是

24、如此。提供卓越的客户服务是企业成功的关键。对大多数企业而言，以多种方式（包括现场电话交谈、网上互动和电子邮件）很好地与客户沟通已经成为或即将成为留住客户和反复赢得商机的关键所在。基于IP的呼叫中心可使企业以全新的方式与客户通信，同时尽享降低基础设施成本所带来的优势。它可使企业轻松、有效地利用整个企业的资源来更好地为客户服务。IP语音通信虽然有上述种种优势，许多公司这几年一直迟迟不愿采用它，因为他们对IP语音通信网络的质量和可靠性缺乏信心。然而，实际上IP网络的性能已得到了大幅的改进，现在可以提供与传统高性能电话系统不相上下的服务质量。正是由于这一原因，全球范围内越来越多的公司开始部署可以支持I

25、P语音通信的融合网络。IP语音通信使实现新一代通信网络过程中迈出的一大步，因为它可以消除不同系统、软件和服务间的界限，为在企业内部以及企业与客户之间实现更加灵活、有效的通信打开一扇大门。2 VisualC+网络编程技术分析2.1 MFC开发技术2.1.1 MFC特点MFC是微软提供的，用于在C+环境下编写应用程序的一个框架和引擎，VC+是Windows下开发人员使用的专业C+ SDK(SDK，Standard SoftWare Develop Kit，专业软件开发平台)，MFC就是挂在它之上的一个辅助软件开发包，MFC是为与VC+血肉相连的一部分。 MFC是Win API与C+的结合，API，

26、即微软提供的Windows下应用程序的编程语言接口，是一种软件编程的规范，但不是一种程序开发语言本身，可以允许用户使用各种各样的第三方的编程语言来进行对Windows下应用程序的开发，使这些被开发出来的应用程序能在Windows下运行，比如VB，VC+，Java，Delhpi编程语言函数其本质上全部源于API，因此用它们开发出来的应用程序都能工作在Windows的消息机制和绘图里，MFC是微软对API函数的专用C+封装,这种结合一方面让用户使用微软的专业C+ SDK来进行Windows下应用程序的开发变得容易，因为MFC是对API的封装，微软做了大量的工作，隐藏了好多程序开发人员在Window

27、s下用C+ & MFC编制软件时的大量细节。MFC不只是一个功能单纯的界面开发系统，它提供的类绝大部分用来进行界面开发，关联一个窗口的动作,但它提供的类中有好多类不与一个窗口关联，即类的作用不是一个界面类,不实现对一个窗口对象的控制(如创建，销毁)，而是一些在Windows(用MFC编写的程序绝大部分都在Windows中运行)中实现内部处理的类，如数据库的管理类等。2.1.2 MFC的优势MFC是微软封装了的API。WINDOWS作为一个提供功能强大的应用程序接口编程的操作系统，的确方便了许多程序员，传统的win32开发（直接使用WINDOWS的接口函数API）对于程序员来说非常的困难，因为，

28、API函数实在太多了，而且名称很乱，从零构架一个窗口动辄就是上百行的代码。MFC是面向对象程序设计与Application Framework的完美结合，他将传统的API进行了分类封装，并且创建了程序的一般框架， 随着编程语言的推陈出新，MFC一些缺点日益突出。最重要的就是入门门槛相对其他语言要高，而且同样完成一个任务代码量相对较多。而原有的优势如运行速度快等，也因为其他编程语言的日臻完善和个人电脑的运算速度增加而显得不那么突出。 2.1.3 MFC的文档视图的概念文档是给予应用程序中与用户交互的数据集合的名称。虽然单词“文档”似乎意味着某种文本的本质，但文档决不仅仅限于文档。文档实际上可以是

29、游戏数据、几何模型、文本文件。术语文档只是一种方便的标签，表示作为整体对待的应用程序中的应用数据。程序中的文档是作为文档类的对象定义的，文档类是从MFC库中的CDocument类派生的，需要添加数据成员来存储应用程序需要的数据，还要添加成员函数来支持对数据的处理。应用程序不仅仅限于单文档类型，当应用程序中涉及若干不同种类的文档时，可以定义多个文档类。整体视图总是与特定的文档对象相关。文档包含程序中的一组应用程序，而视图对象可以提供一种机制来显示文档中存储的部分或全部数据。视图定义了在窗口中显示数据的方式以及与用户的交互的方式。文档对象可以拥有任意多个与其相关的视图对象。各个视图对象可以提供文档

30、数据或文档数据子集的不同表示方法。2.2网络编程技术2.2.1 套接字技术简介套接字（Socket），是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点，简单的说就是通信的两方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程以区分不同应用程序进程间的网络通信和连接，套接字主要包括3个参数：通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。Socket原意是 “插座”。通过将这3个参数结合起来，与一个“插座”Socket绑定，应用层就可以和传输层通过套接字接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。 Socke

31、t可以看成在两个程序进行通讯连接中的一个端点，是连接应用程序和网络驱动程序的桥梁，Socket在应用程序中创建，通过绑定与网络驱动建立关系。此后，应用程序送给Socket的数据，由Socket交网络驱动程序向网络上发送出去。计算机从网络上收到与该Socket绑定IP地址和端口号相关的数据后，由网络驱动程序交给Socket，应用程序便可从该Socket中提取接收到得数据，网络应用程序就是这样通过Socket进行数据的发送与接收的。2.2.2 套接字通信过程通过Internet进行通信，至少需要一对套接字，其中一个运行在客户端，称之为ClientSocket，另一个运行于服务器端面，称为Serve

32、rSocket。根据连接启动的方式以及本地要连接的目标，套接字之间的连接过程可以分为三个步骤：服务器监听、客户端请求、连接确认。服务器监听是指服务端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态。客户端请求是由客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器套接字的地址和端口号，然后再向服务器端套接字提出连接请求。连接确认是当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，它就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的信息发送给客户端，一旦客户端确认了此连接，连接即可建立。而服务器端继续处于监听状态，继续接收其他客户端的连接请求。使用套接字进行数据处理有两种基本模式：同步和异步。 1同步模式： 同步模式的特点是在通过Socket进行连接、接收、发送数据时，客户机和服务器在接收到对方响应前会处于阻塞状态，即一直等到收到对方请求时才继续执行下面的语句。可见，同步模式只适用于数据处理不太多的场合。当程序执行的任务很多时，长时间的等待可能会让用户无法忍受。 2异步模式： 异步模式的特点是在通过