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1、VC网络电话网络电话(wn lu din hu)第一页，共二十一页。第二页，共二十一页。网络电话网络电话(wn lu din hu)概述概述网络电话，也称IP电话，是指通过国际互联网INTERNET或其它基于(jy)IP的网络等传送语音及传真业务的技术。它将电话网络和数据网络有效地结合到一起，产生很多新的应用，并且使费用降至最底。例如用普通电话机通过INTERNET拨打国际长途电话就是网络电话技术最典型的应用。网络电话是建立在网络技术和通信技术基础上的新业务，是INTERNET上的一种话音增值业务，是使用互联网而不是传统的电路交换话音网络，采用存储转发的分组交换技术来传送语音信息。所以语音信号
2、在IP网络上传送，首要先进行模拟语音信号的数字化处理，经过压缩处理后，被数据通信网中的IP电话网关“打包”，形成分组，在每个分组中都有被叫电话号码所对应的目的网关的IP地址，形成8kbit/s或更小带宽的数据流，然后才送到网络上进行实时传送。 第三页，共二十一页。网络电话网络电话(wn lu din hu)的发展的发展(PC-PC)最初的网络电话是个人计算机与个人计算机之间的通话。通信的双方都是INTERNET上的用户，同时拥有一台带麦克风、耳机和声卡的计算机，而且必须使用专门的IP电话(dinhu)软件，如VocalTec公司的产品Internet Phone,微软的产品Net Meetin
3、g和Netscape公司的CoolTalk等等。通信双方必须约定时间同时上网，通过直接连接的方式，或者连接到同一个服务器，才可以通过INTERNET进行语音通话。 INTERNET 多 媒 体个 人 计算机 个人 计第四页，共二十一页。网络电话网络电话(wn lu din hu)的发展的发展(PC-Phone)随着(su zhe)网络电话的优点逐步被人们认识，许多电信公司在此基础上进行了开发，从而实现了计算机与普通电话之间的通话。计算机一方，一般需要能上国际互联网的普通计算机(PC)和一台调制解调器(modem)， 计算机上同样应该装有声卡和送话器及扬声器，并且要安装相应的IP电话的软件。电话
4、机用户方，应当具备拨号上本地网IP电话网关(gateway)的功能。 INTERNET 网关 公众电话 PSTN 或 用户小交换机 PBX 电话 多媒体个人计算机 第五页，共二十一页。网络电话网络电话(wn lu din hu)的发展的发展(Phone-Phone)在以上方式的基础上，国际上许多大的电信公司又推出了普通电话与普通电话之间的通话。普通电话客户通过本地电话拨号上本地的互联网电话的网关(Gateway)，输入帐号、密码，确认后键入被叫号码，这样本地与远端的网络电话通过网关透过INTERNET网络(wnglu)进行连接，远端的INTERNET网关通过当地的电话网呼叫被叫用户，从而完成普
5、通电话客户之间的电话通信。 公众电话 PSTN 或 用户小交换机 PBX 公众电话 PSTN 或 用户小交换机 PBX 网关 网关 INTERNET i 第六页，共二十一页。本论文完成本论文完成(wn chng)的工作的工作网络电话是一项多学科跨领域的综合性技术，包括语音处理、系统结构、网络信号、业务互通和QoS技术。在语音处理方面，为了节省网络带宽，IP电话采用基于参数编码的低比特率编码技术，目前常用的算法为8kbit/s速率的G.729A标准和5.3/6.3kbit/s双速率的G.723.1标准。由于IP网络的固有时延和不可避免的数据报丢失，语音处理还需要具有回波抵消和丢包补偿(bchng
6、)功能。本论文完成的工作是设计和实现一个基于PSTN/LAN的PC-PC网络电话。该网络电话使用TCP/IP协议，采用点对点、面向连接的方式，在任意两台PC机之间进行实时语音通话。语音数据首先经过G.723.1协议进行压缩之后才在网络上传输,数据通信对网络带宽的要求很小（6.4kbps），因此，语音数据可以实时地在任意低带宽网络上传输。这使得该网络电话具有较大的实用性。 第七页，共二十一页。语音语音(yyn)(yyn)编解码协议编解码协议G.723.1 ITU-T（国际电信联盟）于96年4月提出了G.723.1协议。G.723.1协议提出了两种可选的编码速率，分别为5.3Kbps和6.4kbp
7、s。这两种速率的编解码都有很高的语音质量，MOS（Mean Opinion Score，平均主观分）分为3.9，语音算法延时为37.5ms，并允许在每帧边界（30ms）转换速率以实现变比特率传输。G.723.1的附录A提供了寂静段检测和舒适噪声产生等功能，使得在无语音的情况(qngkung)下，编码器的比特率大大的下降。第八页，共二十一页。G.723.1编解码编解码G.723.1编码器的输入是8000HZ采样，16bit量化的线性PCM数字化语音(yyn)信号。G.723.1编码器是基于线性预测分析合成技术，尽量减少实际语音与合成语音之间经听觉加权后差分信号的能量为准则进行编码的。G.723.
8、1的解码是按帧进行的，主要是根据语音产生的机理，对符合G.723.1编码的码流进行解码，得到相应参数，合成语音。第九页，共二十一页。ePhoneePhone程序程序(chngx)(chngx)简介简介ePhone是本人在Windows98/Windows2000下使用Visual c+6.0编写的一个PC-PC网络电话程序。用户只需在各自的PC机（要求双方机器均带有声卡、麦克风和扬声器）上运行本程序的一份拷贝，通过(tnggu)LAN(局域网)或PSTN(公用交换电话网)互连，即可实现点对点语音通话。第十页，共二十一页。ePhoneePhone程序程序(chngx)(chngx)简介简介鉴于语
9、音压缩编码技术在网络电话系统中的重要性，本人(bnrn)选择使用了5.3/6.3kbps双速率的G.723.1语音压缩编码标准，分别在LAN 和PSTN上实现了语音的实时采集、编码、传输、播放等这些功能。使用本程序在可以在LAN和PSTN上进行双方通信。通话时的话音具有较好的保真性，声音延迟小于0.1秒，基本上可以接受。虽然局域网的带宽（10Mbps-1000Mbps）足以保证实时传输原始声音码流（64Kbps）但带宽浪费明显。如果更换至另一种媒体环境如带宽仅为64Kbps（因具体接入设备的原因带宽可能会更小）的PSTN环境，此时语音压缩编码的必要性就大为突出了。 第十一页，共二十一页。系统系
10、统(xtng)(xtng)总体设计总体设计虽然ePhone目前在同一时刻仅仅允许两台机器之间进行点对点通话，但设计的时候(sh hou)我们充分考虑了它将来可能的功能扩展情况，如一点对多点通话、组播、网络会议等。 监听线程控制中心发送线程远程呼叫语音数据及命令语音数据及命令接收线程界面第十二页，共二十一页。系统系统(xtng)(xtng)总体设计总体设计ePhone的控制中心根据界面的指示决定是否向远程发出呼叫或接受来自远程的呼叫，然后启动(qdng)一个线程对来与远程进行交互。线程对中的发送线程负责向远程发送由控制中心产生的语音数据和命令，接收线程负责接收来自远程的语音数据和命令，然后将语音
11、数据和命令交由控制中心处理。在该构架中，控制中心自动或根据界面的指示完成整个系统的控制。由该构架可以看出，如果要该系统进一步支持一点对多点通话，简单的在监听线程打开多路处理开关，允许控制中心启动多个线程对，分别用于与不同远程进行交互。线程对之间没有耦合，因此相互之间并无干扰，它们之间的协调由控制中心负责。同理，该框架也完全可以实现组播，网络会议等功能第十三页，共二十一页。功能模块设计功能模块设计(shj)(shj)- -G723G723模块模块G723模块(m kui)完成语音的采集编码和解码播放。编码的过为：语音由麦克风输入，被采集到缓冲区中，此时缓冲区中的数据备称为原始语音数据。然后将原始
12、语音数据送入G.723.1语音编码器进行编码，编码的结果置入缓冲区中，此时缓冲区中的数据被称为G.723. 1码流。解码的过程刚好相反：将缓冲区中的G.723.1码流送入G.723.1语音解码器，解码的结果就是原始语音数据，将原始语音数据送入声卡，由扬声器播放出来。 第十四页，共二十一页。G723G723模块模块(m kui)(m kui)处理流程处理流程编码 ：解码：打开录音设备设置开启循环 buffer任何一个 buffer 满，调用编码模块锁定当前编码的 buffer，以防其他线程访问语音成帧读入，编码对一定数目的帧编码完毕，立即发送缓冲编码完成，解锁打开放音设备设置开启循环 buffe
13、r锁定解码的 buffer接收到传来的码流，按帧解码，放入 bufferBuffer 满，解锁，交换放 音交换录音缓冲区第十五页，共二十一页。功能模块设计功能模块设计(shj)(shj)- -网络传输模块网络传输模块 网络传输模块(m kui)负责将压缩编码后的语音数据（G.723.1码流）和命令从网络的一端准确无误的传送至另一端。根据传输媒介的不同（LAN或PSTN），在数据链路层面采用不同的网络协议（如PPP等）。而在传输层面上，我们统一采用具有很高可靠性的面向连接（Connection-oriented）的TCP（传输控制协议）网络传输协。在传输层面上统一采用TCP协议不仅仅是因为TCP
14、协议的诸如可靠性高、易于控制等优点，更重要的是我们可以在数据链路层面屏蔽了具体的网络介质，使得上层软件无需修改，就能应用到不同的物理网络中。 第十六页，共二十一页。发送线程工作发送线程工作(gngzu)(gngzu)流程流程开始需要发送数据？是命令吗？获得命令发送命令获得码流发送码流第十七页，共二十一页。接收线程工作接收线程工作(gngzu)(gngzu)流程流程准备接收数据获得命令获得码流处理命令处理码流是命令吗？第十八页，共二十一页。功能模块设计功能模块设计(shj)(shj)- -控制中心模块控制中心模块数 据 类型数 据 类型交 给 发 送线 程 发 送编 码 、 交 给 发送 线 程
15、 发 送解 码 播 放C M D _ C A L L是 否 应 答C M D _ H A N G U P准 备C M D _ H A N G U P开 始发 送 数 据准备C M D _ C A L L _ A C K ,设 置n P a r a m 2 =- 1准备C M D _ C A L L _ A C K ,设 置n P a r a m 2 = 0第十九页，共二十一页。进一步讨论进一步讨论(toln)(toln)一些改进技术：静音抑制技术：静音抑制技术能够保证语音质量并节省带宽。在一段对话中，约60%是字和句子之间的停顿。除去这些停顿，只保留语言部分，能够大量节省宝贵的带宽。话音抖动处
16、理技术：IP网络的一个特征就是网络延时与网络抖动，这将导致IP电话音质下降。网络延时是指一个IP包在网络上传输时平均所需的时间，网络抖动是指IP包传输时间的长短变化。为了防止抖动，目前主要采用抖动缓冲技术，即在接受方设定一个缓冲池（可编程的抖动缓冲区），话音包到达时首先进入(jnr)缓冲池暂存，系统以稳定平滑的速度将话音包从缓冲池中取出、解压、播放给受话者。这在一定程度上可以有效处理话音抖动。话音优先技术：话音通信实时性要求较高。为了保证提高音质的网络电话通信，在广域网带宽不足的IP网络上，一般需要话音优先技术。在IP网络路由器中设定话音包的优先级为最高，这样路由器一旦发现话音包，就会将它们插
17、入到IP包队列的最前面优先发送，目前几乎所有品牌的路由器均支持一些优先级技术。这样，网络的延时与抖动情况对话音通信的影响均将得到改善。今天的技术可达到：每天平均每条话音中继线的通信量仅占1Kbps至2kbps,为64kbps广域网带宽的3%。 第二十页，共二十一页。内容(nirng)总结VC网络电话。网络电话是一项多学科跨领域的综合性技术，包括语音处理、系统结构、网络信号、业务互通和QoS技术。语音数据首先经过(jnggu)G.723.1协议进行压缩之后才在网络上传输,数据通信对网络带宽的要求很小（6.4kbps），因此，语音数据可以实时地在任意低带宽网络上传输。虽然局域网的带宽（10Mbps-1000Mbps）足以保证实时传输原始声音码流（64Kbps）但带宽浪费明显第二十一页，共二十一页。