基于IEEE802.15.4的无线VoIP话机系统

　　当前VoIP技术和无线通信技术的迅速发展为无线VoIP话机的实现创造了条件，也形成了一个研究热点。当前提出的设计方案有采用802.11 协议(WLAN)实现VoIP无线化，虽然覆盖范围可达上百米，充足的带宽对语音压缩也没有过高要求，但作为移动便携设备，其成本和功耗成为了设计瓶颈。本设计主要从性能，成本，功耗等方面出发，提出了一种利用低速低功耗的无线个域网技术IEEE802.15.4[1]来实现无线VoIP话机系统的方案，并在基于Freescale射频芯片MC13192的硬件平台上成功实现了该方案。

　　无线VoIP话机系统方案

　　作为无线便携设备，功耗是首要考虑的一个因素，如果把网络协议栈，各个语音处理模块，无线通信都放在手持设备上，必然造成手持设备功能复杂，功耗过大。本设计考虑将嵌入式VoIP话机划分为两部分：无线语音网关和手持设备端。无线语音网关作为该系统的非移动端，以有线方式连接到互联网，主要处理网络及会话协议，各种语音压缩标准与g.726压缩标准之间的转换以及无线收发工作，而作为真正移动部分的手持设备端仅作简单的会话信令处理，g.726 语音编解码和无线收发工作。在这种结构下，还可以增加手持设备的数量，实现多路无线通话，本设计成功实现了两个手持设备的无线语音通话。即两个手持设备可同时与互联网上其它用户建立语音通话。该无线VoIP话机系统如图1所示。

　　图1 无线VoIP话机的系统示意图

　　无线语音网关同手持设备端之间的无线通信采用了低速低功耗的IEEE802.15.4协议，采用该协议虽然能极大地降低系统特别是手持设备的功耗，但仅仅250Kb/s的无线带宽对语音的传输却提出了挑战。为适应250Kb/s的无线传输速率同时保证语音质量，本设计采用了g.726压缩编解码将语音速率从64Kb/s降低到16Kb/s。另外根据该应用的特点：手持设备与语音网关间仅构成星型拓扑结构，删减了IEEE802.15.4协议部分功能，对其帧结构也作了一定修改以增加负载数据在帧中所占的比例。

　　SIP协议与无线网内部会话信令

　　VoIP目前有两大独立的信令标准：H.323协议和SIP协议。H.323主要参考了传统PSTN的呼叫控制和信令架构，便于与传统电话网相连。SIP协议是由IETF在1999年提出来的一个应用控制协议，它可用来创建、修改以及终结多个参与者参加的多媒体会话进程。SIP协议借鉴了 Internet协议设计思想，具有简单，开放，可扩展等特点。本设计采用了SIP协议，并在实现时采用了源代码开放的SIP协议栈 osip2/eXosip库。

　　无线网内部会话信令是本设计中无线语音网关与手持设备间进行通话所交互的信令。该信令集可以看成SIP信令在本无线网络中的扩展。由于SIP协议是放在无线语音网关上实现，而在会话过程中，部分SIP事件例如发起呼叫，需要由手持设备来响应或送出，所以需要无线语音网关将这部分消息发送给手持设备，同时需要将从手持设备接收到的消息转换成相应的SIP信息发送到互联网。无线网内部会话信令便在无线语音网关和手持设备间充当了信息传递的桥梁。表1 列举了部分无线网内部会话信令在软件实现中定义的宏名。