بخشی از مقاله
طراحی و پیاده سازی تلفن اینترنتی بر اساس پروتکل SIP
چکیده
امروزه به دلایل مختلف که از مهمترین آنها مقرون به صرفه تر بودن تلفن IP نسبت بـه تلفـن سـنتی اسـت، نظـر موافق بسیاری از کارشناسان, سرمایه گذاران و کاربران، به انتقال بلادرنگ صوت از طریق شبکه های TCP/IP جلب شده است.
در این مقاله با هدف دستیابی و محلی کردن تکنولوﮊی تلفن اینترنتی به طراحی و ساخت یـک تلفـن اینترنتـی سـخت افزاری - نرم افزاری مستقل از کامپیوتر پرداخته شده است. سخت افزار این تلفن که در ظاهر کاملاﹰ شبیه یک تلفن عادی است و با داشتن آدرس IP به عنوان گره ای از شبکه TCP/IP عمل می نماید شامل یک میکروکنترلر ۵۵۹۸ از خانواده میکروکنترلر ۱۵۰۸ به عنوان پردازنده مرکزی و کارت شبکه RL2000 جهت اتصال به شبکه مـی باشـد. نـرم افـزار تلفـن اینترنتـی کـه بـا زبـان هـایC و اسـمبلی٨٩٥٥ نوشـته شـده اسـت، شـامل مـاﮊول هـای مـدیریت سـخت افـزار، پشـته پروتکلیTCP/IP و پروتکل سیگنالینگSIP است.
واﮊگان کلیدی
VoIP، SIP، SDP، PCM، TCP/IP،RTP
١. مقدمه
اصطلاح VoIP1 به معنای انتقال ترافیک صوت، روی شبکه داده واز طریق بسته های IP می باشد. ایـن فرایند ازطریق نمونه برداری سیگنال آنالوگ صدا، فشرده سازی و بسته بندی نمونه ها و سپس ارسال بسته هـا بر روی شبکه براساس پروتکل IP از یک طرف، و از طرف دیگر دریافت بسته ها، بازیافت داده هـای دیجیتـال و بازسازی سیگنال آنالوگ صدا از آنها، امکان پذیر می شود. قابل ذکر است که اضـافه شـدن رسـانه هـای دیگـر ازقبیل ویدیو و تصویر نیز در این کاربرد ممکن است.در این مقاله ابتدا به بررسی اجمـالی انـواع سـاختار وپشـته
پروتکـــلی VoIP و سپس به شرح طراحی و پیاده سازی نرم افزاری- سخت افزاری یـک تلفـن اینترنتـی مـی
پردازیم.
٢. پشته پروتکلی تلفن اینترنتی
شکل ۱ پشته پروتکلی تلفن اینترنتی را نشان می دهد. این پشته اساساﹰ همان پشته پروتکلی TCP/IP مـی باشـد که در لایه کاربرد، پروتکلهای خاص انتقال بلادرنگ رسانه ها و تلفن اینترنتی به آن افزوده شده است. در ادامه به معرفـی مختصر این پروتکلها می پردازیم.
شکل ١ـ پشته پروتکلی VoIP
۳. سخت افزار تلفن اینترنتی
بلوک دیاگرام کلی مدار تلفن اینترنتی شامل قسمتهای زیر می باشد ]۲ :[
Ü بخش پردازش مرکزی
Ü بخش ارتباط با رابط شبکه
Ü بخش رابط صوت
میکروفن پردازش بخشرابط
بخش رابط
صوت مرکزی شبکه اترنت
اترنت
بلندگو
شکل ۲ : بلوک دیاگرام سخت افزار تلفن اینترنتی
۳,۱. وظایف اصلی بخش پردازش مرکزی
وظایف بخش پردازش مرکزی را می توان به ٣ گروه اصلی تقسیم کرد :
مقدار دهی اولیه، به بخشهای مختلف در زمان باز نشانی
مدیریت رابط شبکه اترنت و برقراری ارتباط از طریق آن
نظارت بر عملیات نمونـه بـرداری از سـیگنال صـدا و بازسـازی صـوت از نمونـه هـای دیجیتال
نظارت بر رابط کاربر ( نمایش اطلاعات روی نمایشگر١ و دریافـت اطلاعـات از صفحــه کلید )
شبیه سازی عملکرد تلفن در شرایط مختلف عملیاتی
استفاده از حافظه دسترسی تصادفی در بازسازی سیگنال صوت
ایجاد، برقراری و خاتمه دادن به جلسات تلفن اینترنتی بر اساس پروتکل : SIP _ ارسال و دریافت بسته ها با مضمون مدیریتی _ ارسال و دریافت بسته های داده
_ پردازش اطلاعات دریافتی( داده و کنترل )
شکل۳_ شماتیک بخش پردازش مرکزی
۳,۲. بخش رابط صوت
چنانکه از نامگذاری این بخش در می یابیم وظایف این بخش در ارتباط با سیگنال صحبت می باشد. در ادامه به بیان وظایف این بخش می پردازیم.
۳,۲,۱ وظایف بخش رابط صوت
وظایف این بخش به شرح زیر است :
Ü دریافت سیگنال صوت از طریق میکروفن ( گوشی تلفن )
Ü پیش تقویت سیگنال آنالوگ
Ü فیلتر کردن سیگنال آنالوگ
Ü نمونه برداری و کد گذاری نمونه ها در قالب استاندارد PCM
Ü تحویل نمونه ها به بخش پردازش مرکزی به منظور ارسال از طریق رابط شبکه اترنت
Ü دریافت نمونه های رسیده ( از طریق رابط شبکه اترنت ) از بخش پردازش مرکزی
Ü بازسازی صوت از روی نمونه های دیجیتال
Ü تقویت توانی سیگنال بازسازی شده برای اعمال به بلندگو ( گوشی تلفن )
شکل ٤ شماتیک این بخش را ارایه می کند.
۳,۲,۲ استفاده از ٥٠٥٤ در سخت افزار تلفن اینترنتی
تراشه ٥٠٥٤ اهداف زیر را در سخت افزار تلفن اینترنتی برآورده می سازد:
Ü پیش تقویت کنندگی سیگنال آنالوگ
Ü عبور سیگنال از یک فیلتر میانگذر ( Hz٢٠٠ ـ Hz٣٤٠٠ )
Ü نمونه برداری از سیگنال و کدگذاری آن (با استفاده از ADC و DAC های منطبق بر اصول
(PCM
Ü بازسازی سیگنال آنالوگ با استفاده از نمونه های دیجیتال دریافتی
Ü تقویت توان سیگنال آنالوگ برای به صدا در آوردن بلندگو( گوشی تلفن )
برای استفاده از قابلیتهای این تراشه باید مدار واسطی برای اتصال آن به میکرو و فراهم آوردن کلاکهای مناسـب و حساب شده، طراحی و استفاده شود.
٣,٢,۳. فیلتر کردن و نمونه برداری از سیگنال صحبت
پس ازتقویت، در فرایند دیجیتال شدن صدا، نوبت به فیلتر کردن و سپس نمونه برداری از آن با فرکـانس مناسـب می رسد.
