一種衛(wèi)星電路域話音與VoIP相互融合的方法

馬車平

【摘要】 ? ?隨著移動衛(wèi)星通信和地面移動通信的發(fā)展，融合兩種通信網(wǎng)絡(luò)，成為移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要研究方向。在“天通一號”移動衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)和地面移動通信網(wǎng)絡(luò)的話音業(yè)務(wù)融合中，需要解決移動衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中電路域話音與地面移動通信網(wǎng)絡(luò)中VoIP話音相互融合的問題。本文提出了一種利用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信電路域話音與VoIP相互融合的方式，并以開源軟件Asterisk、衛(wèi)通模塊為基礎(chǔ)，在嵌入式Linux平臺上，完成了衛(wèi)星通信電路域話音與VOIP融合的實(shí)例。

【關(guān)鍵詞】 ? ?電路域話音? ? VoIP? ? Asterisk? ? 星地融合

Abstract： With the development of mobile satellite communication and terrestrial mobile communication， the integration of the two communication networks has become an important research direction on mobile communication networks. In the convergence of voice service of “Tiantong-1” mobile satellite communication network and terrestrial mobile communication network， it is necessary to solve the problem of the fusion of circuit domain voice in mobile satellite communication network and VoIP voice in terrestrial mobile communication network. This paper presents a way to realize the fusion of satellite communication circuit voice and VoIP by using the gateway， and based on the open source software Asterisk and satellite communication modules， an example of the fusion of satellite communication circuit domain voice and VOIP is completed on the embedded Linux platform.

Key words：Circuit domain voice; VoIP; Asterisk; Converged satellite and terrestrial network

引言

衛(wèi)星通信是以人造地球衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)無線電波為基礎(chǔ)建立的通信技術(shù)，它的典型特征是跨視距、覆蓋廣、不受地理環(huán)境限制，易于實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，是全球通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。從1984年成功發(fā)射第一顆試驗(yàn)通信衛(wèi)星開始，經(jīng)過幾十年的獨(dú)立自主發(fā)展，我國衛(wèi)星通信事業(yè)取得一定成績，目前發(fā)展的重點(diǎn)是高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)和衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。2017年4月，隨著首顆高通量衛(wèi)星“中星16號”的成功發(fā)射，標(biāo)志著我國衛(wèi)星通信進(jìn)入高速時(shí)代[1];2016年8月，首顆移動通信衛(wèi)星“天通一號”01星成功發(fā)射，標(biāo)志著我國衛(wèi)星通信進(jìn)入移動通信時(shí)代[2]。

在衛(wèi)星通信發(fā)展的同時(shí)，地面移動通信的發(fā)展更加迅猛，經(jīng)歷了2G、3G、4G，到目前5G商用。從以話音業(yè)務(wù)為主的2G網(wǎng)絡(luò)，到以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的4G、5G網(wǎng)絡(luò)，并向高速率、大數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)方向不斷演進(jìn)，人類已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)已然成為了人們生活、工作中不可缺少的東西，移動通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展為全I(xiàn)P的通信網(wǎng)絡(luò)。

隨著移動衛(wèi)星通信和地面移動通信的發(fā)展，融合兩種通信網(wǎng)絡(luò)，取長補(bǔ)短，共同構(gòu)造全球無縫覆蓋的天地一體化綜合通信網(wǎng)，成為移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要研究方向。由于天通一號01星的話音業(yè)務(wù)采用電路域話音模式[3]，而地面移動通信網(wǎng)絡(luò)采用VoIP（全稱為Voice over Internet Protocol）技術(shù)提供語音業(yè)務(wù)，因此，采用電路域話音的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與地面移動通信系統(tǒng)的融合，需要解決VoIP與電路域話音融合的問題。本文提出了一種利用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信電路域話音與VoIP相互融合的方式，并以Asterisk為基礎(chǔ)，完成了衛(wèi)星通信電路域話音與VoIP融合的實(shí)例。

一、衛(wèi)星電路域話音與VoIP融合實(shí)現(xiàn)方法

因?yàn)樾l(wèi)星電路域話音與VoIP在體制上的差別，融合的唯一方法是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)之間的相互轉(zhuǎn)換，即在網(wǎng)絡(luò)的交界處設(shè)置網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行信令和媒體流之間的相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層面的相互融合。

分析通信各方用戶所屬網(wǎng)絡(luò)的組合方式，可以列出三種應(yīng)用組合：VoIP用戶之間、衛(wèi)星用戶之間、以及VoIP用戶與衛(wèi)星用戶之間，其中涉及網(wǎng)絡(luò)融合的應(yīng)用場合包括：以衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為中繼的VoIP用戶之間、以及VoIP用戶與衛(wèi)星用戶之間兩種情況。

如圖1所示，VoIP用戶（VoIP終端）與衛(wèi)星用戶（衛(wèi)星終端）之間通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)相互通信，此時(shí)網(wǎng)關(guān)需要完成不同網(wǎng)絡(luò)之間的信令和媒體流的轉(zhuǎn)換。鑒于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性，網(wǎng)關(guān)一般采用用戶終端方式接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，采用代理服務(wù)器的方式接入VoIP網(wǎng)絡(luò)，即在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)扮演衛(wèi)星終端角色，而在VoIP網(wǎng)絡(luò)中扮演代理服務(wù)器角色。當(dāng)VoIP用戶作為主叫時(shí)，衛(wèi)星用戶可以映射為VoIP網(wǎng)絡(luò)中的虛擬用戶;當(dāng)衛(wèi)星用戶作為主叫時(shí)，VoIP用戶可以映射為衛(wèi)星網(wǎng)電話的一個(gè)分機(jī)。

其中ssip_request_call，ssip_call，ssip_hangup，ssip_answer，ssip_read，ssip_write，ssip_indicate，ssip_fixup為PBX接口函數(shù)，由PBX調(diào)用，完成話音通信的信令交互以及PCM流的傳輸。

2.3.2 satproxy模塊

作為網(wǎng)關(guān)的PCM側(cè)單元，satproxy模塊完成SSIP信令與AT指令、以及UDP碼流與PCM碼流之間的相互轉(zhuǎn)換，功能圖如圖6所示。

satproxy模塊中的信令處理包括SSIP信令與AT指令之間的相互轉(zhuǎn)換、以及本地網(wǎng)關(guān)與中繼網(wǎng)關(guān)之間的交互兩部分。在以衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為中繼的VoIP用戶之間通信的應(yīng)用場景下，各VoIP網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)需要使用SSIP協(xié)議傳輸中繼信息。在SSIP信令與AT指令之間的轉(zhuǎn)換實(shí)例中，定義原語CHAN_METHOD_CALL、CHAN_METHOD_BYE、CHAN_METHOD_CONN、CHAN_METHOD_BUSY、HAN_METHOD_NOANS、CHAN_METHOD_NOCAR，其中CHAN_METHOD_CALL、CHAN_METHOD_BYE為“呼叫”、“掛機(jī)”兩種命令，CHAN_METHOD_CONN、CHAN_METHOD_BUSY、HAN_METHOD_NOANS、CHAN_METHOD_NOCAR為呼叫過程中的“已連接”、“線路忙”、“無應(yīng)答”、“連接失敗”等四種響應(yīng)。

satproxy模塊中UDP碼流與PCM碼流之間的轉(zhuǎn)換，與配置的硬件電路相關(guān)。本實(shí)例中，利用ALSA聲卡可以傳輸PCM碼流的能力，完成UDP與PCM碼流之間的轉(zhuǎn)換。其中關(guān)鍵的具體操作為底層驅(qū)動的修改，一般情況下，聲卡的硬件信號時(shí)序遵循I2S規(guī)范，因此需要修改ALSA的底層驅(qū)動，來適配PCM碼流所需的時(shí)序，本實(shí)例中，核心CPU采用了TI公司的處理器，其音頻處理單元為McASP，可以方便的從I2S時(shí)序轉(zhuǎn)換為PCM時(shí)序。

三、結(jié)束語

隨著移動衛(wèi)星通信和地面移動通信的發(fā)展，融合兩種通信網(wǎng)絡(luò)，取長補(bǔ)短，共同構(gòu)造全球無縫覆蓋的天地一體化綜合通信網(wǎng)，成為移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要研究方向。針對“天通一號”與地面網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)融合問題，特別是衛(wèi)星電路域話音與VoIP相互融合的問題，本文提出了一種利用網(wǎng)關(guān)進(jìn)行話音業(yè)務(wù)融合的方法，并以開源軟件Asterisk、衛(wèi)通模塊為基礎(chǔ)，在嵌入式Linux平臺上，研制出了實(shí)現(xiàn)話音業(yè)務(wù)融合的網(wǎng)關(guān)，在依托“天通一號”進(jìn)行地面組網(wǎng)的應(yīng)用場景中，具有一定的實(shí)際價(jià)值。除了話音業(yè)務(wù)的融合外，星地融合還包括數(shù)據(jù)的融合，未來我們考慮研制一種綜合網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)“天通一號”衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的融合。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]衛(wèi)宣. 我國首顆高通量通信衛(wèi)星中星16號成功發(fā)射衛(wèi)星通信進(jìn)入高速時(shí)代.人民郵電報(bào)-中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng).2017-04-14

[2]高菲， 南勇. 天通一號01星開啟中國移動衛(wèi)星終端手機(jī)化時(shí)代[J]. 衛(wèi)星應(yīng)用， 2016年08期： 第73頁

[3]汪春霆， 李寧， 翟立君， 盧寧寧. 衛(wèi)星通信與地面5G的融合初探（一）[J]. 衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)， 2018年09期

[4] Leif Madsen， Jim Van Meggelen， Russell Bryant. Asterisk：The Definitive Guide，Third Edition[M/OL]. OReilly， 2011. http：//www.asteriskdocs.org/en/3rd_Edition/asterisk-book-html/asterisk-book.html