CN103491508A - 基于Zigbee网络的语音通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee网络的语音通信方法，包括：Zigbee网络内的终端检查其所在群组的信道是否被占用，如果没有被占用，则向服务器发送语音组播请求；所述服务器收到所述语音组播请求后，根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权；如果所述终端收到所述服务器的语音组播授权，则所述终端通过组播的方式将语音数据发送至所在群组内的其它终端。本发明可实现用小数据量的信令交互方式替代语音数据的直接传送，有效地提升语音数据在Zigbee网络中传送的效率，减少Zigbee网络中传送的语音数据量，增加了网络的容量。避免了语音数据的多次传送，减少了语音传输的时延，提升了语音通信的质量。

Description

基于Zigbee网络的语音通信方法

技术领域

本发明涉及Zigbee网络语音通信技术领域，尤其涉及一种基于Zigbee网络的语音通信方法。

背景技术

Zigbee是一种近年来才兴起的短距离无线通信网络技术，具有低功耗、低成本、低数据率、多跳和自组网等特点，在国内采用2.4GHz的ISM频段，共有16个信道，采用了DSSS（direct-sequence spread spectrum）的扩频通信技术，抗干扰能力强。Zigbee协议规范的物理层和MAC层直接采用了IEEE802.15.4规范，并在此基础上定义了网络层和应用层的规范。Zigbee网络支持星型、簇型和MESH网状网络拓扑结构，组网灵活方便。特别是MESH网络，支持路由和多跳功能，这样就很容易扩展网络的覆盖范围，满足各种应用场景的需求。

Zigbee网络的数据率比较低，理论上最大数据率为250Kb/s，去掉通信以及协议中各层的开销，实际最大数据数据率为100Kb/s左右，而且这个带宽还是网络内设备共享的。编码压缩后的语音，由于采用的编解码的算法不一样，语音的带宽也不一样，一般在2.4Kb/s到16Kb/s之间。

由于Zigbee网络的带宽有限，如何提升语音数据在Zigbee网络中的传输的效率尤为关键。一般的做法是在进行语音通信时，例如PTT（Push To Talk，按讲）通信时，手持的终端先将编码压缩的语音数据发给网络中的服务器，服务器收到语音数据后根据群组的设置将语音数据转发给群组里面的每个终端。这种将语音数据先发给服务器，服务器再根据群组关系对语音进行转发的方式实现起来相对比较容易，群组管理也比较简单，但是相同的语音数据要在网络里面多次传送，浪费了大量的网络带宽，大大减少了系统可同时通话群组的容量，增加了通话时延，降低了系统的性能。

发明内容

基于此，本发明提供了一种基于Zigbee网络的语音通信方法。

一种基于Zigbee网络的语音通信方法，包括以下步骤：

Zigbee网络内的终端检查其所在群组的信道是否被占用，如果没有被占用，则向服务器发送语音组播请求；

所述服务器收到所述语音组播请求后，根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权；

如果所述终端收到所述服务器的语音组播授权，则所述终端通过组播的方式将语音数据发送至所在群组内的其它终端。

与一般技术相比，本发明基于Zigbee网络的语音通信方法将语音数据和集群管理协议数据分离，服务器只负责群组的管理和控制，不进行语音数据的接收和转发。语音数据直接由终端利用Zigbee网络的组播功能在群组内进行语音数据的传输，群组的创建、修改和删除等操作都由服务器实现并下发给网络内的相应终端。本发明可实现用小数据量的信令交互方式替代语音数据的直接传送，有效地提升语音数据在Zigbee网络中传送的效率，减少Zigbee网络中传送的语音数据量，增加了网络的容量。避免了语音数据的多次传送，减少了语音传输的时延，提升了语音通信的质量。

附图说明

图1为本发明基于Zigbee网络的语音通信方法的流程示意图；

图2为基于Zigbee网络的语音集群通信系统的结构示意图；

图3为本发明基于Zigbee网络的语音通信方法的一个优选实施例的处理流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。

请参阅图1，为本发明基于Zigbee网络的语音通信方法的流程示意图。

本发明基于Zigbee网络的语音通信方法，包括以下步骤：

S101Zigbee网络内的终端检查其所在群组的信道是否被占用，如果没有被占用，则向服务器发送语音组播请求；

S102所述服务器收到所述语音组播请求后，根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权；

S103如果所述终端收到所述服务器的语音组播授权，则所述终端通过组播的方式将语音数据发送至所在群组内的其它终端。

请参阅图2，为基于Zigbee网络的语音集群通信系统的结构示意图。该系统主要由Zigbee集群终端（以后简称终端）、Zigbee网络设备、集群服务器（以后简称服务器）和用于配置管理的PC机组成，终端具有语音（优选的，可是一PTT通信）功能，在Zigbee网络里面可以实现语音通信。

Zigbee网络包含三类设备，分别是协调器、路由器和一般设备。每个网络里面只有一个协调器，负责建立网络并给每个网络设备分配网络地址，保证网络内设备网络地址的唯一性，同时也具备路由器的所有功能。路由器主要负责网络内数据的传输，是组建网络的关键设备。

对于传统的双向点对点语音通信，语音数据要双向传输，同时考虑到语音传输的时延，一般在一个Zigbee网络内同时只能进行几路双向点对点语音通信，系统的容量相当有限。但是对于语音集群通信系统，可采用PTT通信方式，语音是一对多传送的，而且是半双工的模式，这样可以利用Zigbee网络的组播功能，将压缩编码后的语音数据通过组播的方式来传送，实现多个群组在Zigbee网络中同时进行PTT语音通信，并通过网络中的集群通信管理服务器对PTT分组进行管理，实现无线语音集群通信系统的核心功能。值得指出的是，通过本发明可实现基于Zigbee网络的PTT语音通信，但并不局限于此，本发明同样可支持其它的具体通信方式在Zigbee网络中实现语音通信。

请参阅图3，为本发明基于Zigbee网络的语音通信方法的一个优选实施例的处理流程示意图。

终端要进行集群语音对讲时，先检查当前群组信道占用情况，如果空闲，按下PTT键时，终端向服务器发送语音组呼请求。

作为其中一个实施例，在所述服务器收到所述语音组播请求后，根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权的步骤之后，包括以下步骤：

如果所述服务器给予所述终端语音组播授权，则所述服务器向所述终端所在群组内的其它终端发送消息，告知所在群组的信道已被占用。

服务器收到终端发出的请求后，根据该终端的群组权限以及优先级等设定给予该终端语音组呼的授权，同时指示组内其他终端该信道已被占用。这样可保证在一个群组内同一时间内只有一个终端在发起语音组播，避免其它终端作出无意义的请求，既占用信道资源，又无法实现语音通信。

终端收到服务器的组呼授权消息后，将在Zigbee网络内部利用组播的方式实时地将语音数据传送到组内其他终端。

作为其中一个实施例，在所述终端通过组播的方式将语音数据发送至所在群组内的其它终端的步骤之后，包括以下步骤：

所述终端向所述服务器发送语音组播结束请求；

所述服务器收到所述语音组播结束请求后，向所述终端发送结束确认消息；

所述终端收到所述结束确认消息后停止语音数据的组播。

通话结束时，终端PTT键松开，停止Zigbee网络内的语音组呼，并向服务器发送语音组呼结束指示消息。

作为其中一个实施例，在所述服务器向所述终端发送结束确认消息的步骤之后，包括以下步骤：

所述服务器向所述终端所在群组内的其它终端发送消息，告知所在群组的信道已空闲。

服务器收到终端的语音组呼结束消息后给终端发送确认消息，终端收到确认消息后将置于监听状态，同时服务器也给其它终端发送信道空闲消息，这时其它终端就可以发起PTT呼叫。上述做法能够保证当一个终端完成语音组播之后，其它的终端可在第一时间获知群组信道使用状态，当其它终端有语音数据需要传输时，可最快的发送请求，从而最大限度地利用网络资源。

作为其中一个实施例，所述根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权的步骤中，所述终端的群组权限包括语音呼叫权限和语音监听权限，所述语音呼叫权限是指向其它终端发送语音数据的权限，所述语音监听权限是指接收其它终端发送的语音数据的权限。

如果所述终端不具备所述语音呼叫权限，则所述服务器拒绝给予其语音组播授权。

如果Zigbee网络的一个群组内有多个终端向服务器发送语音组播请求，则所述服务器判断各个终端的语音呼叫优先级；

所述服务器根据判断结果，对语音呼叫优先级最高的终端给予语音组播授权。

终端的权限设置分为两部分，一部分为群组功能权限，主要是设定终端在某个群组中所具有的功能，包括语音呼叫功能、语音监听功能以及静音功能等。另一部分为群组优先级设定，即终端在某个群组中发起语音呼叫时具有的优先级等级，优先级高的优先获取发言权。例如，优先级从0-99，数值越小优先级越高，具体设定值根据实际应用需求而定。

群组功能权限和优先级设定都是在服务器上根据实际应用的需求进行设定的，也可以在工作的过程中进行修改。

对于终端设备，分为呼叫工作状态和监听工作状态，一般不进行语音呼叫时终端都处于监听状态。

当服务器收到终端的语音呼叫请求时，先判断该终端是否具有语音呼叫功能权限，如果同一个组里面同时有多个呼叫请求，则进行呼叫优先级判断，优先级高的先获取呼叫权，优先级低的只能等信道占用结束后才能再次进行呼叫请求。

服务器通过群组权限及优先级对Zigbee网络内的终端语音通信进行管理和控制。服务器只负责群组的管理和控制，不进行语音数据的接收和转发。Zigbee协议本身具有群组的管理和组播功能，服务器利用这一功能实现群组的管理和控制，可以有效地提升语音数据在Zigbee网络中传送的效率。

作为其中一个实施例，所述终端通过组播的方式将语音数据发送至所在群组内的其它终端的步骤，包括以下步骤：

所述终端从所述服务器获取语音组播列表；其中，所述语音组播列表中包括所述终端所在群组内所有具备语音监听权限的终端；

所述终端根据获取的所述语音组播列表，向所在群组内具备语音监听权限的其它终端发送语音数据。

对于监听和静音功能的设置，是在终端设备初次登录服务器时由服务器下发给终端的，如果设置有变动，服务器也会下发修改信息给相应的终端。如果终端不具备监听功能，服务器会把该终端从语音组播表里面删除，该终端不会收到组内的任何语音组播信息。如果该终端被设为静音，则提示有语音信息接收，但是终端喇叭没有声音。

与一般技术相比，本发明基于Zigbee网络的语音通信方法将语音数据和集群管理协议数据分离，服务器只负责群组的管理和控制，不进行语音数据的接收和转发。语音数据直接由终端利用Zigbee网络的组播功能在群组内进行语音数据的传输，群组的创建、修改和删除等操作都由服务器实现并下发给网络内的相应终端。本发明可实现用小数据量的信令交互方式替代语音数据的直接传送，有效地提升语音数据在Zigbee网络中传送的效率，减少Zigbee网络中传送的语音数据量，增加了网络的容量。避免了语音数据的多次传送，减少了语音传输的时延，提升了语音通信的质量。

一般的语音传送都要经过服务器，这样Zigbee网络中协调器和协调器附近的节点数据量明显会大于远离协调器的节点，这样网络数据传送分布就不均匀，明显影响网络性能，同时越靠近协调器的节点由于数据通信量大，节点功耗也会增大，对于采用电池供电的设备来说就会减少使用寿命。而本发明是一种新的语音数据组播方法，网络内语音数据的传送比较均衡，不会出现明显的群聚效应。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于Zigbee网络的语音通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

Zigbee网络内的终端检查其所在群组的信道是否被占用，如果没有被占用，则向服务器发送语音组播请求；

所述服务器收到所述语音组播请求后，根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权；

如果所述终端收到所述服务器的语音组播授权，则所述终端通过组播的方式将语音数据发送至所在群组内的其它终端。

2.根据权利要求1所述的基于Zigbee网络的语音通信方法，其特征在于，在所述服务器收到所述语音组播请求后，根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权的步骤之后，包括以下步骤：

如果所述服务器给予所述终端语音组播授权，则所述服务器向所述终端所在群组内的其它终端发送消息，告知所在群组的信道已被占用。

3.根据权利要求1所述的基于Zigbee网络的语音通信方法，其特征在于，在所述终端通过组播的方式将语音数据发送至所在群组内的其它终端的步骤之后，包括以下步骤：

所述终端向所述服务器发送语音组播结束请求；

所述服务器收到所述语音组播结束请求后，向所述终端发送结束确认消息；

所述终端收到所述结束确认消息后停止语音数据的组播。

4.根据权利要求3所述的基于Zigbee网络的语音通信方法，其特征在于，在所述服务器向所述终端发送结束确认消息的步骤之后，包括以下步骤：

所述服务器向所述终端所在群组内的其它终端发送消息，告知所在群组的信道已空闲。

5.根据权利要求1所述的基于Zigbee网络的语音通信方法，其特征在于，所述根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权的步骤中，所述终端的群组权限包括语音呼叫权限和语音监听权限，所述语音呼叫权限是指向其它终端发送语音数据的权限，所述语音监听权限是指接收其它终端发送的语音数据的权限。

6.根据权利要求5所述的基于Zigbee网络的语音通信方法，其特征在于，所述根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权的步骤，包括以下步骤：

如果所述终端不具备所述语音呼叫权限，则所述服务器拒绝给予其语音组播授权。

7.根据权利要求1所述的基于Zigbee网络的语音通信方法，其特征在于，所述根据所述终端的群组权限以及优先级判断是否给予语音组播授权的步骤，包括以下步骤：

如果Zigbee网络的一个群组内有多个终端向服务器发送语音组播请求，则所述服务器判断各个终端的语音呼叫优先级；

所述服务器根据判断结果，对语音呼叫优先级最高的终端给予语音组播授权。

8.根据权利要求5所述的基于Zigbee网络的语音通信方法，其特征在于，所述终端通过组播的方式将语音数据发送至所在群组内的其它终端的步骤，包括以下步骤：

所述终端从所述服务器获取语音组播列表；其中，所述语音组播列表中包括所述终端所在群组内所有具备语音监听权限的终端；

所述终端根据获取的所述语音组播列表，向所在群组内具备语音监听权限的其它终端发送语音数据。

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