CN103200198A - Voip电话通信的方法与voip通话的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VOIP电话通信的方法，包括步骤：S1、主叫方进行呼叫，通过模数转换模块将模拟语音信号转换成为数字信号，并进行加密压缩；S2、将加密后的数字信号通过分组网络进行输送；S3、对所述加密后的数字信号进行解压、解密，通过数模转换模块将数字信号转换成为拟语音信号，被叫方接收。本发明还提供了一种VOIP通话的系统，包括：采用嵌入NiosII软核的FPGA芯片，并通过Avalon总线接口与网关设备进行连接；uc/OS操作系统源代码公开，使用SOPC Build编写操作系统下的语音板的驱动程序。本发明提供的VOIP电话通信的方法，由于在进行数据打包传送时，进行了加密处理，因此，本发明提供的网络通话方法具有较高的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，更具体地说，特别涉及一种VOIP电话通信的方法与一种VOIP通话的系统。
背景技术
VoIP(Voice over Internet Protocol)简而言之就是将模拟声音讯号(Voice)数字化，以数据封包(Data Packet)的形式在IP数据网络(IPNetwork)上做实时传递。
目前的语音电话基于电路交换基础设施，采用PSTN网络(公共交换电话网络)。呼叫建立后，在整个呼叫持续时间内，PSTN系统为其保留一个64Kbps带宽的固定端到端信道，不管通话双方实际使用的带宽是多少，都要在整个呼叫过程中绑定网络资源，资源利用率比较低。但是在VoIP网络中，语音的分组是实时进行的，无需独占一条线路，从而可以与其他语音(数据)共享线路，因此其网络利用率高、通信成本低。为了实现语音和数据传输业务的综合，现存在三个障碍：
障碍1：如要在一个网络基础设施内有效地满足本质上不同的两类业务传输的要求。语音和视(多媒体)流需要恒定的带宽，并且对网络的延迟很敏感。数据业务则是猝发式的，对网络的延迟相对不那么敏感。数据网络的无连接本质意味着，不同的数据业务是在实时的基础上竞争带宽的；
障碍2：VoIP产品的语音质量还必须能够与电话交换系统的质量相比。影响语音质量的因素包括线路噪声、回声、采用的语音编码及网络延迟。此外还需要在IP分组交换网络基础上提供与电路交换网络相似的特性，如呼叫等待、免费号码、信用卡付费、来电ID显示以及三方呼叫等。综合网络要进行语音和视频的传输必须支持服务质量(QoS)。QoS是指网络向用户提供可保证的服务水平的能力。服务水平通常包括诸如最小带宽、最大延迟以及抖动(延迟的变化)等的参数；
障碍3：可靠性差存在被偷听偷录的风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种具有高安全性的网络通话方法，通过该方法能够提高网络通话的保密性，同时还提供了一种支持该通话方法的系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种VOIP电话通信的方法，包括：
步骤1、主叫方进行呼叫，通过模数转换模块将模拟语音信号转换成为数字信号，并进行加密压缩；
步骤2、将加密后的数字信号通过分组网络进行输送；
步骤3、对所述加密后的数字信号进行解压、解密，通过数模转换模块将数字信号转换成为拟语音信号，被叫方接收。
本发明还提供了一种VOIP通话的系统，包括：
采用嵌入NiosII软核的FPGA芯片，并通过Avalon总线接口与网关设备进行连接；
uc/OS操作系统源代码公开，使用SOPC Build编写操作系统下的语音板的驱动程序。
优选地，本系统还设置有回声消除模块。
本发明提供了一种VOIP电话通信的方法，包括步骤：S1、主叫方进行呼叫，通过模数转换模块将模拟语音信号转换成为数字信号，并进行加密压缩；S2、将加密后的数字信号通过分组网络进行输送；S3、对所述加密后的数字信号进行解压、解密，通过数模转换模块将数字信号转换成为拟语音信号，被叫方接收。
本发明还提供了一种VOIP通话的系统，包括：采用嵌入NiosII软核的FPGA芯片，并通过Avalon总线接口与网关设备进行连接；uc/OS操作系统源代码公开，使用SOPC Build编写操作系统下的语音板的驱动程序。本系统还设置有回声消除模块。
本发明提供的VOIP电话通信的方法，由于在进行数据打包传送时，进行了加密处理，因此，本发明提供的网络通话方法具有较高的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施例中具有高安全性的网络通话方法的流程图；
图2为本发明一种实施例中支持网络通话方法的系统的硬件连接结构示意图；
图3为本发明一种实施例中支持网络通话方法的系统的数据流程图。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种具有高安全性的网络通话方法，通过该方法能够提高网络通话的保密性，同时还提供了一种支持该通话方法的系统。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图3，其中，图1为本发明一种实施例中具有高安全性的网络通话方法的流程图；图3为本发明一种实施例中支持网络通话方法的系统的数据流程图。
本发明提供了一种VOIP电话通信的方法，包括步骤：S1、主叫方进行呼叫，通过模数转换模块将模拟语音信号转换成为数字信号，并进行加密压缩；S2、将加密后的数字信号通过分组网络进行输送；S3、对所述加密后的数字信号进行解压、解密，通过数模转换模块将数字信号转换成为拟语音信号，被叫方接收。
请参考图2和图3，其中，图2为本发明一种实施例中支持网络通话方法的系统的硬件连接结构示意图；图3为本发明一种实施例中支持网络通话方法的系统的数据流程图。
本发明还提供了一种VOIP通话的系统，包括：采用嵌入NiosII软核的FPGA芯片，并通过Avalon总线接口与网关设备进行连接；uc/OS操作系统源代码公开，使用SOPC Build编写操作系统下的语音板的驱动程序。本系统还设置有回声消除模块。
系统主要以内嵌Nios II软核处理器的FPGA为核心处理单元，辅以以太网MAC/PHY控制器和PCM语音编解码芯片(SLIC)完成整个系统中的信号处理工作。其主要工作是完成模拟语音信号到PCM语音信号的编解码，以太网数据的接收和发送，协议处理，SIP业务实现，会话的呼叫建立和释放等。
Nios II是Altera公司开发的一种采用流水线技术软核处理器，专门针对可编程逻辑器件进行了优化，因此是一种可配置的通用RSIC微处理器，可以与用户自定义逻辑结合。应用SOPC技术把Nios II配置进FPGA芯片后，网络电话设备不再需要外部处理器，用单一FPGA芯片就可以实现以前需要FPGA+MCU才能完成的功能。由于嵌入式uC/OS操作系统是一种性能优良、源码公开的免费操作系统，具有高度灵活性，可以移植Nios IICPU版本，继而在操作系统上完成了IP电话的设计。
系统整体构架说明如下：
1.借助并行处理能力，同时实现对多路信道的语音处理，满足多用户的需求；
2.实现系统级连接逻辑，存储器控制器、数据路径开关和FIFO功能，完成各种信号音生成，语音或传真数据的编解码、打包解包，DTMF、FSK调制解调、丢包补偿，与以太网通信等功能；
3.回声消除功能，在实现高性能FIR滤波器和相关器之类的功能时，FPGA比DSP更有效；
4.语音编码功能，采用FPGA实现ADPCM核心，可以处理八个完全双工的数据流，并支持G.721、G.723、G.726、G.726a、G.727及G.727a的ITU标准；
5.内部将嵌入式操作系统uc/OS移植到Nios II处理器上，并通过Avalon总线接口，将系统最大限度地集成在一块芯片中实现，提高了稳定性，同时简化了系统软硬件设计；
6.使用SOPC Build编写操作系统下的语音板的驱动程序，根据数据或处理任务进行外设定制，从而提高整个系统性能，在自定制的外设驱动程序基础上，完成操作系统下的应用程序开发，包括为呼叫方和接收方应用程序提供IP电话的呼叫和等待通话功能，可实现SIP控制协议的相关功能；
7.实现复杂的算法，如：业务分类、业务调度和定形、复杂的策略、以及队列管理，对语音包进行加密。
Slic芯片的功能：
完成对话机的供电，以及电话摘挂机检测、振铃检测、极性反转等基本功能，Slic可使用不同的套片，分单路、双路、4路、8路等。
JTAG接口的功能：
实现远程对硬件的升级，保持竞争，满足需求的变化。
VoIP的基本通信过程：
首先：主叫方与被叫方都注册到SIP服务器上。
步骤1：主叫方拔打被叫方，利用SIP协议建立起端对端的连接；
步骤2：正常通话时，通过模数转换技术将模拟语音信号转换为数字信号，利用FPGA使用特殊的算法进行语音加密，然后进行压缩(以节省网络带宽)，然后再生成RTP包；
步骤3：在IP分组网络中传送RTP包；
步骤4：接收端将接收到的RTP包解压缩，再进行语音解密，通过数模转换技术将得到数字信号转换为模拟语音信号。
系统的优点
1、FPGA的高速并行处理能力，满足了对多路信道的处理要求，可满足上百路的语音通道，减少传输中的延时，具有处理多信道、高容量系统的能力；
2、FPGA可实现高度集成化，作为系统级连接逻辑，实现专用的PCI主机桥、DSP与处理器接口逻辑、存储器控制器、数据路径开关和FIFO等功能；
3、在FPGA中可实现高性能的FIR滤波器，开发起来也比较方便；
4、由于FPGA的现场可编程能力，可以对设备进行远程升级，保持竞争，满足需求的变化；
5、FPGA采用高速CMOS工艺，集成度高，可以替代多至几千块通用IC芯片，极大减小电路的面积，降低功耗，提高可靠性，将多种功能在一个芯片中实现，降低了总成本、复杂度和功耗，同时可以与CMOS、TTL电平兼容；
6、FPGA可实现网络处理器与交换结构接口所需要的复杂功能，或者实现基础设施接口所需要的其它ASSP功能，还可以用作网络处理器的专用协处理器；
7、FPGA的编解码能力很强，用来加速复杂的帧处理算法，也可用于语音加密；
8、具有完善先进的开发工具，提供语言、图形等设计方法，十分灵活，通过仿真工具来验证设计的正确性。
Claims (3)
1.一种VOIP电话通信的方法，其特征在于，包括：
步骤1、主叫方进行呼叫，通过模数转换模块将模拟语音信号转换成为数字信号，并进行加密压缩；
步骤2、将加密后的数字信号通过分组网络进行输送；
步骤3、对所述加密后的数字信号进行解压、解密，通过数模转换模块将数字信号转换成为拟语音信号，被叫方接收。
2.一种VOIP通话的系统，其特征在于，包括：
采用嵌入NiosII软核的FPGA芯片，并通过Avalon总线接口与网关设备进行连接；
uc/OS操作系统源代码公开，使用SOPC Build编写操作系统下的语音板的驱动程序。
3.根据权利要求2所述的VOIP通话的系统，其特征在于，还设置有回声消除模块。
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| 朱芳等: "基于网络处理器的VoIP网关设计", 《杭州电子科技大学学报》 * |
| 杨玉峰等: "基于Nios的IP网络电话终端设计", 《电子产品世界》 * |
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