CN117833992A - 一种基于窄带卫星移动通信系统的sip语音通讯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，该方法为：卫星终端开机后，与网络之间进行同步入网，当卫星终端进行SIP语音呼叫时，卫星终端应用层生成SIP信令消息，并对其进行压缩后发送到通信模组；通信模组对SIP信令消息的头部进行压缩，链路层将SIP信令消息分段形成多个链路帧，并按照顺序发送；接收端收到链路帧后，将其重组成SIP信令消息；信关站对信令消息头部进行解压缩，生成SIP信令消息并转发给IMS服务器；IMS服务器对SIP信令消息进行解压缩处理，为卫星终端分配SIP语音业务传输承载，进行SIP语音通讯。本发明能够在窄带卫星移动通信系统中进行SIP语音通讯，具有压缩比高、传输速度快、可靠性高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及窄带卫星移动通信系统及SIP语音通讯技术领域，特别是一种基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法。
背景技术
卫星移动通信系统是一种面向大规模移动用户提供话音、短消息、低速数据业务的通信系统，通过高轨卫星或低轨星座向用户提供高增益无线信号。目前，世界上建设完成并投入应用的卫星移动通信系统主要有Inmarsat、Thuraya、天通等地球步轨道卫星，Iridium、GlobalStar等低轨星座。
卫星移动通信系统均采用了类似于地面移动通信的网络架构及通信协议，并随着移动通信进不断演进，如Thuraya采用了GMR-1和GMR-13G标准，分别由地面移动通信2G、3G标准演化而来。然而，随着地面移动通信系统的快速发展，地面网络已经进入了4G/5G时代，取代传统的电路域话音业务，采用了全分组业务包括基于IMS的全IP话音业务。与之相比，卫星移动通信系统受限于卫星平台能力，其信道传输能力及通信速率无法与地面移动通信系统相比，使得地面全IP交换并不能够完全移植到卫星系统中。
IMS是一个提供IP多媒体服务、会话管理和媒体控制的独立系统，IMS是4G/5G呼叫会话控制功能实体，它直接与VoLTE或VoNR用户终端交互。VoLTE/VoNR中使用SIP与实时传输协议(RTP)和RTP控制协议(RTCP)分别管理呼叫会话、传送音频数据和报告传输状态。典型的SIP信令如Invite、100Trying(Invite)、183SessionProcess消息的大小分别为2494、336、1435字节。为了进一步减少VoLTE/VoNR的带宽需求，3GPP引入了鲁棒标头压缩(ROHC)机制，将SIP数据包头(如IPv6/IPv4头部、TCP/UDP头部)压缩到3个字节，提高了VoNR/VoLTE的信道传输效率，但仍无法满足卫星移动通信传输能力弱需求。
由于SIP控制信令过于冗长，如SIP呼叫的第一条信令Invite，占用约2500字节，而卫星移动通信系统的窄带信道通常可以承载72个字节，6个字节开销，该信令至少传输40帧，因此，地面移动通信的SIP信令无法直接应用于卫星移动通信系统窄带传输链路；卫星移动通信系统使用较低速率声码器，如2.4Kbps话音业务，每60ms仅传输18个字节，而VoIP语音包需要携带IP头部、TCP/UDP头部、RTP头部，即使采用ROHC压缩后，仍有3个字节需要传输，占据了约10％的开销，因此VoIP话音直接在卫星移动通信系统的窄带信道上传输，效率十分低下；SIP控制信令压缩之后，平均长度仍大于卫星移动通系统的控制信令，因此在卫星移动通信系统中，链路层通常将SIP信令分段成若干个链路帧进行传输，而SIP控制信令承载在UDP包中，链路层通常采用非确认的传输方式，当某个链路帧分段丢失时，只能依赖于更高层的应用进行重传，链路质量不好时，将会延长用户话音业务建链时长，降低用户呼叫成功率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在窄带卫星移动通信系统中进行语音通讯、通讯效率高、稳定性好的SIP语音通讯方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，包括以下步骤：
步骤1、卫星终端开机后，与网络之间进行同步入网，建立与核心网之间的分组链路会话，与接入网之间的空口信令无线承载、SIP信令无线承载和分组业务无线承载；
步骤2、当卫星终端进行SIP语音呼叫时，卫星终端应用层生成SIP信令消息，并采用基于自定义字典的消息压缩算法对SIP信令消息进行压缩，应用层将压缩后的SIP信令消息发送到通信模组；
步骤3、通信模组对SIP信令消息的头部进行压缩，然后映射到链路层SIP信令传输通道；
步骤4、链路层采用确认重传的传输模式，将SIP信令消息分段形成多个链路帧，并按照顺序发送链路帧；
步骤5、当接收端检测到某个链路帧传输错误时，请求发送端重新发送对应序号的链路帧，直到接收端确认收到该链路帧后，发送端释放链路帧；
步骤6、信关站收到全部链路帧后，重组成SIP信令消息；
步骤7、信关站对信令消息头部进行解压缩，生成SIP信令消息并转发给IMS服务器；
步骤8、IMS服务器采用基于自定义字典的信令解压缩算法对SIP信令消息进行解压缩处理；
步骤9、信关站为卫星终端分配SIP语音业务传输承载，进行SIP语音通讯。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)采用基于字典的压缩方式，大幅度降低通用SIP信令长度，使得SIP信令长度限制在200字节以内，能够在窄带卫星移动通信系统中传输；(2)采用RTP话音流头部预协商、信道质量替换RTCP包、基于物理层独特字差异识别话音包编解码速率的方式，实现了SIP语音包“0”控制开销传输；(3)采用独立的SIP信令承载，由独立的链路层通道来管理SIP信令的传输，提高了SIP信令传输的可靠性，减少了应用层重传可能性，减少了帧错误对通道的影响。
附图说明
图1是本发明一种基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法的流程示意图。
图2是本发明中信令传输过程的流程示意图。
图3是本发明中卫星终端开机后建立的分组链路会话的结构示意图。
图4是本发明实施例中典型SIPInvite消息的结构示意图。
图5是本发明中SIP信令消息压缩的流程示意图。
图6是本发明中SIP信令消息解压缩的流程示意图。
图7是本发明实施例中RTP话音流传输的流程示意图。
图8是本发明实施例中周期性RTCP包生成与上报的流程示意图。
具体实施方式
容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
本发明提供一种基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，包括以下步骤：
步骤1、卫星终端开机后，与网络之间进行同步入网，建立与核心网之间的分组链路会话，与接入网之间的空口信令无线承载、SIP信令无线承载和分组业务无线承载；
步骤2、当卫星终端进行SIP语音呼叫时，卫星终端应用层生成SIP信令消息，并采用基于自定义字典的消息压缩算法对SIP信令消息进行压缩，应用层将压缩后的SIP信令消息发送到通信模组；
步骤3、通信模组对SIP信令消息的头部进行压缩，并将其映射到链路层SIP信令传输通道；
步骤4、链路层采用确认重传的传输模式，将SIP信令消息分段形成多个链路帧，并按照顺序发送链路帧；
步骤5、当接收端检测到某个链路帧传输错误时，请求发送端重新发送对应序号的链路帧，直到接收端确认收到该链路帧后，发送端释放链路帧；
步骤6、信关站收到全部链路帧后，将其重组成SIP信令消息；
步骤7、信关站对信令消息头部进行解压缩，生成SIP信令消息并转发给IMS服务器；
步骤8、IMS服务器采用基于自定义字典的信令解压缩算法对SIP信令消息进行解压缩处理；
步骤9、信关站为卫星终端分配SIP语音业务传输承载，进行SIP语音通讯。
作为一种具体示例，为了能够在卫星移动通信系统中使用SIP消息压缩功能，在卫星终端、网络侧分别部署信令压缩模块和信令解压缩模块。
作为一种具体示例，步骤1所述的卫星终端开机后，与网络之间进行同步入网，建立与核心网之间的分组链路会话，与接入网之间的空口信令无线承载、SIP信令无线承载和分组业务无线承载，具体如下：
卫星终端开机后，首先与网络之间进行同步入网，建立与核心网之间的分组链路会话，与接入网之间的空口信令无线承载、SIP信令无线承载、分组业务无线承载，分别用于RRC控制信令、SIP信令、分组数据的传输，其中，空口信令无线承载、分组信令无线承载映射为分组共享逻辑信道；为了提高系统资源利用率，分组共享逻辑信道可以为一个多用户共享的物理信道，通过链路层调度实现按需链路帧传输，一个分组共享逻辑信道对应多个链路层管理实体，从而保证该通道上的链路帧有序可靠传输。
作为一种具体示例，步骤2中所述的自定义字典，具体如下：
对于SIP信令消息中长度固定的参数，采用“类型+取值”的编码方式进行二进制编码；对于变长的参数，采用“类型+长度+取值”方式进行二进制编码，生成SIP自定义信令字典，并将字典文件注入到发送端和接收端，将字典文件转化为字典列表，用于对SIP信令消息进行编码和解码。
作为一种具体示例，步骤2中所述的采用基于自定义字典的消息压缩算法对SIP信令消息进行压缩，具体如下：
步骤2.1、从SIP信令内容中读取一行文本，以空格、冒号、分号为分隔符将其分解成若干个文本，并按照先后顺序加入到文本列表中；
步骤2.2、从文本列表中取出一个文本，在字典列表中对比“关键字”，直到找到匹配的表项；
步骤2.3、按照字典表项中的对应参数对文本进行编码，若对应参数为“可变长度”，则获取表项对应的类型值，并预留长度字段，附加到编码比特流结尾，记录当前为可变长度编码；若对应参数为“类型”或“固定长度”，则获取表项对应的类型值，附加到编码比特流结尾；
步骤2.4、按照字典表项中的对应编码方式对文本进行编码，若对应编码方式为“继续编码”或“无需编码”，则进入步骤2.5；若对应编码方式为“IP+服务IP+端口”或“字符串”，则读取对应长度的字符串，并将其转换为比特流，附加到编码比特流结尾；
步骤2.5、判断文本是否为当前行最后一个文本，如果是则进入步骤2.6，否则返回步骤2.2进行下一个文本编码；
步骤2.6、如果参数是可变长度编码，则更新可变长度编码的长度字段，返回步骤2.1进行下一行文本编码；否则直接返回步骤2.1进行下一行文本编码。
作为一种具体示例，步骤3中所述的通信模组对SIP信令的头部进行压缩，具体如下：
在SIP语音业务建立阶段，双方提前协商使用的语音流RTP/UPD/IP的头部信息，发送端链路层在传输语音流时，仅传输语音有效负载。
作为一种具体示例，步骤4中所述的链路层采用确认重传的传输模式，将SIP信令消息分段形成多个链路帧，并按照顺序发送链路帧，具体如下：
卫星终端在建立与网络之间的SIP业务传输通道时，为了保证SIP信令可靠传输，应建立独立的信令传输通道，由独立的链路层通道来管理SIP信令的可靠传输，从而保证SIP信令可靠传输。
作为一种具体示例，步骤7所述的信关站对信令消息头部进行解压缩，生成SIP信令消息并转发给IMS服务器，具体如下：
接收端链路层收到语音有效负载时，再生语音流RTP/UDP/IP的头部信息，并生成实时协议RTP语音流，转发给IMS服务器或者接收端用户。
作为一种具体示例，步骤8所述的IMS服务器采用基于自定义字典的信令解压缩算法对SIP信令消息进行解压缩处理，具体如下：
步骤8.1、从SIP信令字符串中获取一个字节；
步骤8.2、在字典列表中对比“编码类型值”，直到找到匹配的表项；
步骤8.3、根据字典表相中的对应参数类型进行译码，若对应参数类型为“可变长度”，则获取表项对应的类型值，并将其转换为UTF-8文本附加到SIP信令文本中，解析长度字段；若对应参数类型为“类型”或“固定长度”，则获取表项对应的类型值，并将其转换为UTF-8文本附加到SIP信令文本中；
步骤8.4、根据表相对应译码方式进行译码，若对应译码方式为“继续译码”或“无需译码”，则进入步骤8.5；若对应译码方式为“IP+服务IP+端口”或“字符串”，则读取对应长度的字符串，并将其转换为UTF-8文本并附加到SIP信令文本中；
步骤8.5、判断字符是否为当前行最后一个字符，如果是则进入步骤8.6；否则返回步骤8.2进行下一个字节译码；
步骤8.6、如参数是可变长度译码，则在达到可变长度数据后去掉可变长度译码标识，返回步骤8.1进行下一个字符串译码；否则直接返回步骤8.1进行下一个字符串译码。
作为一种具体示例，步骤9所述的信关站为卫星终端分配SIP语音业务传输承载，进行SIP语音通讯，具体如下：
为了确保语音媒体流实时性，为卫星终端建立独立的话音数据无线承载，该承载为独占的物理通道，每帧传输一个链路帧到网络侧；
在发送端和接收端建立媒体会话后，将无线链路质量信息作为RTCP协议承载的内容，从而向较高层提供无线电链路质量报告，抑制RCTP数据包的产生；当信道条件恶化时，利用物理层独特字方法，来确定语音编解码速率及物理信道使用的编解码方式，消除在话音有效载荷头部内明确指示声码器速率变化的开销。
下面结合附图和具体实施例，对本发明进一步的详细说明。
实施例
为了能够在卫星移动通信系统中使用SIP消息压缩功能，在卫星终端、网络侧分别部署信令压缩模块和信令解压缩模块。
结合图1、图2，本实施例提供一种基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，包括以下步骤：
步骤1、卫星终端开机后，与网络之间进行同步入网，建立与核心网之间的分组链路会话，与接入网之间的空口信令无线承载、SIP信令无线承载和分组业务无线承载，分别用于RRC控制信令、SIP信令、分组数据的传输，如图3所示；其中，空口信令无线承载、分组信令无线承载映射为分组共享逻辑信道；为了提高系统资源利用率，分组共享逻辑信道可以为一个多用户共享的物理信道，通过链路层调度实现按需链路帧传输，一个分组共享逻辑信道对应多个链路层管理实体，从而保证该通道上的链路帧有序可靠传输。
步骤2、当卫星终端进行SIP语音呼叫时，卫星终端应用层生成SIP信令消息，并采用基于自定义字典的消息压缩算法对SIP信令消息进行压缩，应用层将压缩后的SIP信令消息发送到通信模组；
一般情况，用于VoIP话音的SIP信令通常由两部分组成，一部分是SIP信令，用于在IP网络上建立、修改和终止多媒体会话，如语音通信、视频通信、即时消息等；另一部分是SDP信令，用于描述多媒体会话的媒体类型、传输协议、地址信息。
SIP消息通常是文本格式的，具有可阅读、可编辑的特点，因此SIP消息的文本较大，传输的时间成本也高，传输SIP消息可能导致通信延迟或带宽浪费，尤其是在低速网络或高负载条件下，这种情况更加明显。在5G网络的VoNR中，Invite消息的长度为2069，包括1221字节的SIP消息和848字节的SDP消息，如果该消息在窄带高轨卫星移动通信系统的信道中传输，当信道条件好的条件下，需要7～8秒才能够发送到接收端，而该时间用户是无法忍受的。为了使得SIP消息能够在窄带卫星移动通信系统中传输，SIP消息通常采用标准的RFCSigComp压缩方法，压缩比可达到50％～70％，但仍需要较长的时间传输SIP信令消息，无法满足窄带移动通信网络应用需求。
在标准的SIP信令消息中，地址、端口、标志位等参数均以文本方式表示，使用UTF-8字符集，IP地址192.168.0.1占用了11个字节，而IPv4地址实际上只需要4个字节即可表示，文本方式严重浪费了空口传输资源。为此对SIP消息进行分析，构成SIP自定义信令字典。
SIP消息由一个起始行、一个或多个字段组成的消息头、一个标志消息头结束的空行以及作为可选项的消息体组成，其格式如下：
起始行第1行
消息头第2行～第10行
CRLF第11行
消息体第12～18行
其中，起始行分请求行和状态行两种，其中请求行是请求消息的起始行，状态行是响应消息的起始行；起始行、每一个消息头部以及空行都必须使用回车换行字符来表示行终结；消息头分通用头、请求头、响应头和实体头4种；消息体是可选的。
图4为典型的SIPInvtie消息，该SIPInvtie消息包括起始行、消息头、消息体，消息总长度为877字节，消息体SDP长度为270字节，占比约为30.8％。通过该消息可以看到每一个参数均以“参数名：参数值”形式存在，并且以回车换行符号结束。在其参数中，有些参数的长度是固定的，如端口、IP、CSeq、类型等，在二进制编码时，采用“类型+取值”的编码方式，而有些参数取值是变长的，如branch、tag等，在二进制编码时，采用“类型+长度+取值”方式，如下表所示。
表1SIP消息压缩自定义字典样例
| 关键字 | 参数类型 | 编码方式 | 编码后类型值 | 编解码方式 |
| request-line | 可变长度 | 类型+长度+取值 | 0x01 | 继续编译码 |
| INVITE | 仅类型 | 类型 | 0x02 | 无需编译码 |
| sip | 固定长度 | 类型+取值 | 0x03 | 用户IP+服务IP+端口 |
| SIP/2.0 | 仅类型 | 类型 | 0x04 | 无需编译码 |
| Via | 固定长度 | 类型+取值 | 0x05 | 服务IP+端口 |
| branch＝ | 长度可变 | 类型+长度+取值 | 0x06 | 字符串 |
| From | 固定长度 | 类型+取值 | 0x07 | 用户IP+服务IP+端口 |
按照以上字典可以将图2中的起始行翻译为
0x010x0E0x020x030x030x120xC80x040x000x0A0x000x000xD60x5D0xAC0x04
图4中的起始行长度是49字节，压缩完后是16个字节，压缩比达到32％。
在卫星移动通信系统中，支持的话音速率通常为1.2Kbps/2.4Kbps/4.8Kbps等，在SIP呼叫建立期间，只需要进行话音速率的协商，无需进行太多的媒体相关参数的协商，因此，在空口传输时，可以不传输SDP消息体，同时删除ContentLength参数，其他参数作为固定参数在接收端自动生成即可，无需再次传输。
经过以上信令压缩之后，图2中的SIPInvate消息将由877字节缩减到180字节，压缩率为20.5％。为了在低速卫星空中接口传输SIP信令，采用基于字典的信令压缩技术对SIP消息进行压缩，通常长度缩减到30-200字节。
结合图5，采用基于自定义字典的消息压缩算法对SIP信令消息进行压缩的过程具体如下：
步骤2.1、从SIP信令内容中读取一行文本，以空格、冒号、分号为分隔符将其分解成若干个文本，并按照先后顺序加入到文本列表中；
步骤2.2、从文本列表中取出一个文本，在字典列表中对比“关键字”，直到找到匹配的表项；
步骤2.3、按照字典表项中的对应参数对文本进行编码，若对应参数为“可变长度”，则获取表项对应的类型值，并预留长度字段，附加到编码比特流结尾，记录当前为可变长度编码；若对应参数为“类型”或“固定长度”，则获取表项对应的类型值，附加到编码比特流结尾；
步骤2.4、按照字典表项中的对应编码方式对文本进行编码，若对应编码方式为“继续编码”或“无需编码”，则进入步骤2.5；若对应编码方式为“IP+服务IP+端口”或“字符串”，则读取对应长度的字符串，并将其转换为比特流，附加到编码比特流结尾；
步骤2.5、判断文本是否为当前行最后一个文本，如果是则进入步骤2.6，否则返回步骤2.2进行下一个文本编码；
步骤2.6、如果参数是可变长度编码，则更新可变长度编码的长度字段，返回步骤2.1进行下一行文本编码；否则直接返回步骤2.1进行下一行文本编码。
步骤3、通信模组对SIP信令消息的头部进行压缩，并将其映射到链路层SIP信令传输通道；
为了解决卫星移动通信系统支持RTP话音包的控制头部开销大问题，引入了一种“0”开销的传输方法。结合图7，终端与IMS服务器之间建立SIP业务通道，通道中传输的用户数据流包括：SIP信令流、实时控制协议RTCP流和实时协议RTP语音流。SIP信令流通过信令无线承载来传输，而实时控制协议流和实时协议语音流通过共享用户无线承载URB进行传输。RTP话音流中不仅携带了用户有效的语音编码数据，还可能携带静默噪声数据、双音多频数据等。
在SIP话音业务建立阶段，双方提前协商对方使用的语音流RTP/UPD/IP的头部信息，发送端链路层在传输语音流时，仅仅传输语音有效负载，接收端链路层收到语音有效负载时，再生RTP/UDP/IP的头部信息，并生成RTP语音流转发给IMS服务器或者接收端用户，从而实现空口“0”开销话音数据传输；
在SIP语音业务建立阶段，双方提前协商使用的语音流RTP/UPD/IP的头部信息，发送端链路层在传输语音流时，仅传输语音有效负载。
步骤4、链路层采用确认重传的传输模式，将SIP信令消息分段形成多个链路帧，并按照顺序发送链路帧；
为了保证SIP信令可靠传输，应建立独立的信令传输通道，由独立的链路层通道来管理SIP信令的可靠传输，从而保证SIP信令可靠传输。
步骤5、当接收端检测到某个链路帧传输错误时，请求发送端重新发送对应序号的链路帧，直到接收端确认收到该链路帧后，发送端释放链路帧；
步骤6、信关站收到全部链路帧后，将其重组成SIP信令消息；
步骤7、信关站对信令消息头部进行解压缩，生成SIP信令消息并转发给IMS服务器；
接收端链路层收到语音有效负载时，再生语音流RTP/UDP/IP的头部信息，并生成实时协议RTP语音流，转发给IMS服务器或者接收端用户。
步骤8、IMS服务器采用基于自定义字典的信令解压缩算法对SIP信令消息进行解压缩处理，结合图6，具体如下：
步骤8.1、从SIP信令字符串中获取一个字节；
步骤8.2、在字典列表中对比“编码类型值”，直到找到匹配的表项；
步骤8.3、根据字典表相中的对应参数类型进行译码，若对应参数类型为“可变长度”，则获取表项对应的类型值，并将其转换为UTF-8文本附加到SIP信令文本中，解析长度字段；若对应参数类型为“类型”或“固定长度”，则获取表项对应的类型值，并将其转换为UTF-8文本附加到SIP信令文本中；
步骤8.4、根据表相对应译码方式进行译码，若对应译码方式为“继续译码”或“无需译码”，则进入步骤8.5；若对应译码方式为“IP+服务IP+端口”或“字符串”，则读取对应长度的字符串，并将其转换为UTF-8文本并附加到SIP信令文本中；
步骤8.5、判断字符是否为当前行最后一个字符，如果是则进入步骤8.6；否则返回步骤8.2进行下一个字节译码；
步骤8.6、如参数是可变长度译码，则在达到可变长度数据后去掉可变长度译码标识，返回步骤8.1进行下一个字符串译码；否则直接返回步骤8.1进行下一个字符串译码。
步骤9、信关站为卫星终端分配SIP语音业务传输承载，进行SIP语音通讯；
结合图8，在SIP话音业务过程中，除了通过实时协议RTP传输媒体之外，还通过实时控制协议RTCP传输辅助信息。基于UDP/IP的RTCP可以用于媒体控制，其中RTCP向RTP流内承载的媒体的源提供反馈质量信息。使用RTCP传输辅助信息需要在稀缺的移动链路上提供额外的带宽。RTCP通过UDP/IP传输，通常携带媒体控制信息。该流的特点是数据包大小可变，并且消息传输不频繁。RTCP包括不同的数据包类型：发送方报告、接收方报告、源描述、BYE和APP。
在发送端和接收端建立媒体会话后。通信双方每帧都要测量物理层的接收无线链路质量，且在功率控制期间，双方交互接收端接收无线链路质量，从而全面掌握通信链路的无线链路质量信息，为了抑制RCTP数据包产生，将无线链路质量信息作为RTCP协议承载的内容，从而向较高层提供无线电链路质量报告。
当信道条件恶化时，声码器速率自适应调整可保持语音质量。由于物理通道上直接承载话音有效载荷，无法指示声码器编解码速率，即使声码器支持多速率自适应运行，物理传输时无法实现话音速率识别。相比之下，传统声码器速率变化在话音有效载荷头部内明确指示，然而，这将增加控制开销。为了避免如此昂贵的开销，利用物理层独特字方法来确定语音编解码速率及物理信道使用的编解码方式，消除在话音有效载荷头部内明确指示声码器速率变化的开销。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、卫星终端开机后，与网络之间进行同步入网，建立与核心网之间的分组链路会话，与接入网之间的空口信令无线承载、SIP信令无线承载和分组业务无线承载；
步骤2、当卫星终端进行SIP语音呼叫时，卫星终端应用层生成SIP信令消息，并采用基于自定义字典的消息压缩算法对SIP信令消息进行压缩，应用层将压缩后的SIP信令消息发送到通信模组；
步骤3、通信模组对SIP信令消息的头部进行压缩，然后映射到链路层SIP信令传输通道；
步骤4、链路层采用确认重传的传输模式，将SIP信令消息分段形成多个链路帧，并按照顺序发送链路帧；
步骤5、当接收端检测到某个链路帧传输错误时，请求发送端重新发送对应序号的链路帧，直到接收端确认收到该链路帧后，发送端释放链路帧；
步骤6、信关站收到全部链路帧后，重组成SIP信令消息；
步骤7、信关站对信令消息头部进行解压缩，生成SIP信令消息并转发给IMS服务器；
步骤8、IMS服务器采用基于自定义字典的信令解压缩算法对SIP信令消息进行解压缩处理；
步骤9、信关站为卫星终端分配SIP语音业务传输承载，进行SIP语音通讯。
2.根据权利要求1所述的基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，在卫星终端、网络侧分别部署信令压缩模块和信令解压缩模块。
3.根据权利要求1所述的基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，步骤1中，卫星终端与接入网之间的空口信令无线承载、SIP信令无线承载、分组业务无线承载，分别用于RRC控制信令、SIP信令、分组数据的传输；其中，空口信令无线承载、分组信令无线承载映射为分组共享逻辑信道；分组共享逻辑信道能够为一个多用户共享的物理信道，通过链路层调度实现按需链路帧传输，一个分组共享逻辑信道对应多个链路层管理实体。
4.根据权利要求1所述的基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，步骤2中的自定义字典，具体如下：
对于SIP信令消息中长度固定的参数，采用“类型+取值”的编码方式进行二进制编码；对于变长的参数，采用“类型+长度+取值”方式进行二进制编码，生成SIP自定义信令字典，并将字典文件注入到发送端和接收端，将字典文件转化为字典列表，用于对SIP信令消息进行编码和解码。
5.根据权利要求1所述的基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，步骤2中的采用基于自定义字典的消息压缩算法对SIP信令消息进行压缩，具体如下：
步骤2.1、从SIP信令内容中读取一行文本，以空格、冒号、分号为分隔符将该行文本分解成若干个文本，并按照先后顺序加入到文本列表中；
步骤2.2、从文本列表中取出一个文本，在字典列表中对比“关键字”，直到找到匹配的表项；
步骤2.3、按照字典表项中的对应参数对文本进行编码，若对应参数为“可变长度”，则获取表项对应的类型值，并预留长度字段，附加到编码比特流结尾，记录当前为可变长度编码；若对应参数为“类型”或“固定长度”，则获取表项对应的类型值，附加到编码比特流结尾；
步骤2.4、按照字典表项中的对应编码方式对文本进行编码，若对应编码方式为“继续编码”或“无需编码”，则进入步骤2.5；若对应编码方式为“IP+服务IP+端口”或“字符串”，则读取对应长度的字符串，并将其转换为比特流，附加到编码比特流结尾；
步骤2.5、判断文本是否为当前行最后一个文本，如果是则进入步骤2.6，否则返回步骤2.2进行下一个文本编码；
步骤2.6、如果参数是可变长度编码，则更新可变长度编码的长度字段，返回步骤2.1进行下一行文本编码；否则直接返回步骤2.1进行下一行文本编码。
6.根据权利要求1所述的基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，步骤3中的通信模组对SIP信令的头部进行压缩，具体如下：
在SIP语音业务建立阶段，双方提前协商使用的语音流RTP/UPD/IP的头部信息，发送端链路层在传输语音流时，仅传输语音有效负载。
7.根据权利要求1所述的基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，步骤4中的链路层采用确认重传的传输模式，将SIP信令消息分段形成多个链路帧，并按照顺序发送链路帧，具体如下：
卫星终端在建立与网络之间的SIP业务传输通道时，建立独立的信令传输通道，由独立的链路层通道来管理SIP信令的传输。
8.根据权利要求1所述的基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，步骤7中的信关站对信令消息头部进行解压缩，生成SIP信令消息并转发给IMS服务器，具体如下：
接收端链路层收到语音有效负载时，再生语音流RTP/UDP/IP的头部信息，并生成实时协议RTP语音流，转发给IMS服务器或者接收端用户。
9.根据权利要求1所述的基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，步骤8中的IMS服务器采用基于自定义字典的信令解压缩算法对SIP信令消息进行解压缩处理，具体如下：
步骤8.1、从SIP信令字符串中获取一个字节；
步骤8.2、在字典列表中对比“编码类型值”，直到找到匹配的表项；
步骤8.3、根据字典表相中的对应参数类型进行译码，若对应参数类型为“可变长度”，则获取表项对应的类型值，并转换为UTF-8文本附加到SIP信令文本中，解析长度字段；若对应参数类型为“类型”或“固定长度”，则获取表项对应的类型值，并转换为UTF-8文本附加到SIP信令文本中；
步骤8.4、根据表相对应译码方式进行译码，若对应译码方式为“继续译码”或“无需译码”，则进入步骤8.5；若对应译码方式为“IP+服务IP+端口”或“字符串”，则读取对应长度的字符串，并转换为UTF-8文本并附加到SIP信令文本中；
步骤8.5、判断字符是否为当前行最后一个字符，如果是则进入步骤8.6；否则返回步骤8.2进行下一个字节译码；
步骤8.6、如参数是可变长度译码，则在达到可变长度数据后去掉可变长度译码标识，返回步骤8.1进行下一个字符串译码；否则直接返回步骤8.1进行下一个字符串译码。
10.根据权利要求1所述的基于窄带卫星移动通信系统的SIP语音通讯方法，其特征在于，步骤9中的信关站为卫星终端分配SIP语音业务传输承载，进行SIP语音通讯，具体如下：
为卫星终端建立独立的话音数据无线承载，该承载为独占的物理通道，每帧传输一个链路帧到网络侧；
在发送端和接收端建立媒体会话后，将无线链路质量信息作为RTCP协议承载的内容，从而向较高层提供无线电链路质量报告，抑制RCTP数据包的产生；当信道条件恶化时，利用物理层独特字方法，来确定语音编解码速率及物理信道使用的编解码方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410019345.5A CN117833992A (zh) | 2024-01-05 | 2024-01-05 | 一种基于窄带卫星移动通信系统的sip语音通讯方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202410019345.5A CN117833992A (zh) | 2024-01-05 | 2024-01-05 | 一种基于窄带卫星移动通信系统的sip语音通讯方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117833992A true CN117833992A (zh) | 2024-04-05 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202410019345.5A Pending CN117833992A (zh) | 2024-01-05 | 2024-01-05 | 一种基于窄带卫星移动通信系统的sip语音通讯方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN117833992A (zh) |
-
2024
- 2024-01-05 CN CN202410019345.5A patent/CN117833992A/zh active Pending
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