IP电话实时通信的实现课程设计

《网络通信程序设计》

--课程设计报告

题目： IP电话网络通信的设计实现

专业：计算机科学与技术

班级： 0312404

姓名：孙慧华高志杰

学号： 031240420 031240306

指导老师：贺刚

2017年 6 月 6 日

目录

第一章引言 (3)

1.1课题背景及意义 (3)

1.2课题研究现状 (3)

1.3研究内容 (4)

1.4论文组织方式 (5)

第二章需求分析 (6)

2.1功能需求 (6)

2.2性能要求 (7)

第三章概要设计.................................................................................... - 8 -

3.1体系结构设计 (8)

3.2数据结构设计 (10)

第四章详细设计.................................................................................. - 11 -

4.1系统功能模块设计 (11)

4.1.1 音频输入输出的实现 ......................................................... - 12 -

4.1.2 数据的压缩与排序 (16)

4.1.3 传送和接收 ......................................................................... - 16 -

4.2用户界面设计 ......................................................................... - 18 -第五章测试及实现结果分析 ............................................................. - 19 -总结及展望.. (20)

第一章引言

1.1课题背景及意义

IP（Internet Protocol）电话是一种数字电话，是技术创新的一种通信服务业务。它把语音、压缩编码、打包分组、分配路由、存储交换、解包解压等交换处理在IP网或互联网上实现语音通信。它促进了网络资源利用，降低语音业务成本。因此在全球范围内得到了迅速的发展，。

IP电话的产生Internet商业化以后，在全世界，特别是发达国家迅速发展起来。在一些国家（如美国）本地电话Internet接入采用包月制，不限时限量，因此Internet是近乎免费的（Free）的，人们都希望能通过这近乎免费的网络进行传统的电话和传真服务。1995年2月以色列VocalTec公司研制出可以通过Internet网打长途电话的软件产品"Internet Phone"。

用户只要在多媒体PC机上安装该软件，就可以通过Internet网和任何地方安装同样软件的联机用户进行通话。这项技术上的突破引起全世界的瞩目，其背后的无限商机也使许多公司进行此项技术的研究，从而使IP电话技术得到迅速发展，人们把这种在Internet上实现电话业务称为Internet电话，应该说是IP电话的雏形。

经过五年的发展，IP电话成为信息技术进步带来的一项新型电话业务在全世界开展，并对传统电话业务形成越来越大的威胁。IP电话从当初的PC到PC发展到今天的PC到PC、PC电话、电话到电话等多种业务形式，但不论是现在还是将来，IP电话可以说是当今世界上发展最快、普及最快的一门应用服务技术之一，也是计算机网络界关注的热点之一。

1.2课题研究现状

H.323是IP电话所遵循的标准，而H.323标准首选语音编码器是ITU-T G.729.A。ITU-T G.729.A标准采用一种称为"共轭结构代数码本激励线性预测"（Conjugate Structure Algebraic-Code-Excited

Linear-Prediction,CS-ACELP）算法来对语音信号进行编码。

在开始编码之前，先要对输入的模拟信号进行电话带滤波，然后以8kHz频率对其进行采样，再将其转换为16位线性PCM码，作为编码器的输入。编码器处理语音的单位是帧，1帧为10毫秒语音，包括80个声音样本（采样频率为8kHz）。编码器对每一帧语音信号进行分析，抽取出其中的CPLD模型的参数（线性预测滤器参数），自适应和固定码本索引和增益），对这些参数进行编码和传送。但是该编码器算法复杂，一帧语音处理延迟较大，很大程度上影响了IP电话网关处理密度。

1.3研究内容

20世纪90年代以来，以Internet为代表的计算机网络技术发展突飞猛进，促进了计算机网络在社会各个领域的广泛应用，而针对G.729的研究和优化一直从未停息。

例如：为了提高IP电话网关的处理密度，在实现ITU-T G.729.A语音编解码器时，采用了目前性能最好的DSP，即TMS320C6201；针对TMS320C6201并行性和流水等特点，归纳出了一系列减少编解码器处理延迟的优化方法本文是基于G.729.A协议，采用C++语言实现实时通信，并未针对G.729.A 协议进行有话改进，因为本人技术，只是领域达不到那么高的层次，在结果中会对本人基于G.729.A实现的实时通信和从网络上找到的基于TMS

1.4论文组织方式

首先，本论文从目前IP电话的产生开始，详细研究了本课题的背景以及意义，由于目前我国的通信分别掌控的移动，联通，电信三大巨头手中，而通信费用一直是国人所普遍关注的话题，虽然目前位置，通信费用有所改善，但依旧是一个令人无奈的地方，所以本人想就这个现状，深入了解IP电话的实现原理，实现机制，能够在未来开发属于自己的网络电话，做到真正的零费用。

其次，在对本论文的背景有所了解的情况下，对本课题所必须的ITU-T G.729.A编解码器实现的关键技术进行了介绍，主要是G.729.A协议编解码算法介绍，G.729.A编解码