一種衛星電路域話音與VoIP相互融合的方法

馬車平

【摘要】 ? ?隨著移動衛星通信和地面移動通信的發展，融合兩種通信網絡，成為移動通信網絡的重要研究方向。在“天通一號”移動衛星通信網絡和地面移動通信網絡的話音業務融合中，需要解決移動衛星通信網絡中電路域話音與地面移動通信網絡中VoIP話音相互融合的問題。本文提出了一種利用網關實現衛星通信電路域話音與VoIP相互融合的方式，并以開源軟件Asterisk、衛通模塊為基礎，在嵌入式Linux平臺上，完成了衛星通信電路域話音與VOIP融合的實例。

【關鍵詞】 ? ?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

衛星通信是以人造地球衛星轉發無線電波為基礎建立的通信技術，它的典型特征是跨視距、覆蓋廣、不受地理環境限制，易于實現全球無縫覆蓋，是全球通信網絡的重要組成部分。從1984年成功發射第一顆試驗通信衛星開始，經過幾十年的獨立自主發展，我國衛星通信事業取得一定成績，目前發展的重點是高通量衛星通信系統和衛星移動通信系統。2017年4月，隨著首顆高通量衛星“中星16號”的成功發射，標志著我國衛星通信進入高速時代[1];2016年8月，首顆移動通信衛星“天通一號”01星成功發射，標志著我國衛星通信進入移動通信時代[2]。

在衛星通信發展的同時，地面移動通信的發展更加迅猛，經歷了2G、3G、4G，到目前5G商用。從以話音業務為主的2G網絡，到以數據業務為主的4G、5G網絡，并向高速率、大數據、多媒體業務方向不斷演進，人類已經進入互聯網的時代，網絡已然成為了人們生活、工作中不可缺少的東西，移動通信網絡已經發展為全IP的通信網絡。

隨著移動衛星通信和地面移動通信的發展，融合兩種通信網絡，取長補短，共同構造全球無縫覆蓋的天地一體化綜合通信網，成為移動通信網絡的重要研究方向。由于天通一號01星的話音業務采用電路域話音模式[3]，而地面移動通信網絡采用VoIP（全稱為Voice over Internet Protocol）技術提供語音業務，因此，采用電路域話音的衛星通信網絡與地面移動通信系統的融合，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關實現衛星通信電路域話音與VoIP相互融合的方式，并以Asterisk為基礎，完成了衛星通信電路域話音與VoIP融合的實例。

一、衛星電路域話音與VoIP融合實現方法

因為衛星電路域話音與VoIP在體制上的差別，融合的唯一方法是進行網絡之間的相互轉換，即在網絡的交界處設置網關，進行信令和媒體流之間的相互轉換，從而實現業務層面的相互融合。

分析通信各方用戶所屬網絡的組合方式，可以列出三種應用組合：VoIP用戶之間、衛星用戶之間、以及VoIP用戶與衛星用戶之間，其中涉及網絡融合的應用場合包括：以衛星網絡為中繼的VoIP用戶之間、以及VoIP用戶與衛星用戶之間兩種情況。

如圖1所示，VoIP用戶（VoIP終端）與衛星用戶（衛星終端）之間通過網關實現相互通信，此時網關需要完成不同網絡之間的信令和媒體流的轉換。鑒于衛星網絡的獨立性，網關一般采用用戶終端方式接入衛星網絡，采用代理服務器的方式接入VoIP網絡，即在衛星網絡中，網關扮演衛星終端角色，而在VoIP網絡中扮演代理服務器角色。當VoIP用戶作為主叫時，衛星用戶可以映射為VoIP網絡中的虛擬用戶;當衛星用戶作為主叫時，VoIP用戶可以映射為衛星網電話的一個分機。

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，由PBX調用，完成話音通信的信令交互以及PCM流的傳輸。

2.3.2 satproxy模塊

作為網關的PCM側單元，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指令之間的相互轉換、以及本地網關與中繼網關之間的交互兩部分。在以衛星網絡為中繼的VoIP用戶之間通信的應用場景下，各VoIP網絡中的網關需要使用SSIP協議傳輸中繼信息。在SSIP信令與AT指令之間的轉換實例中，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”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”、“無應答”、“連接失敗”等四種響應。

satproxy模塊中UDP碼流與PCM碼流之間的轉換，與配置的硬件電路相關。本實例中，利用ALSA聲卡可以傳輸PCM碼流的能力，完成UDP與PCM碼流之間的轉換。其中關鍵的具體操作為底層驅動的修改，一般情況下，聲卡的硬件信號時序遵循I2S規范，因此需要修改ALSA的底層驅動，來適配PCM碼流所需的時序，本實例中，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時序轉換為PCM時序。

三、結束語

隨著移動衛星通信和地面移動通信的發展，融合兩種通信網絡，取長補短，共同構造全球無縫覆蓋的天地一體化綜合通信網，成為移動通信網絡的重要研究方向。針對“天通一號”與地面網絡的業務融合問題，特別是衛星電路域話音與VoIP相互融合的問題，本文提出了一種利用網關進行話音業務融合的方法，并以開源軟件Asterisk、衛通模塊為基礎，在嵌入式Linux平臺上，研制出了實現話音業務融合的網關，在依托“天通一號”進行地面組網的應用場景中，具有一定的實際價值。除了話音業務的融合外，星地融合還包括數據的融合，未來我們考慮研制一種綜合網關，實現“天通一號”衛星網絡與地面數據網絡的話音、數據業務的融合。

參? 考? 文? 獻

[1]衛宣. 我國首顆高通量通信衛星中星16號成功發射衛星通信進入高速時代.人民郵電報-中國信息產業網.2017-04-14

[2]高菲， 南勇. 天通一號01星開啟中國移動衛星終端手機化時代[J]. 衛星應用， 2016年08期： 第73頁

[3]汪春霆， 李寧， 翟立君， 盧寧寧. 衛星通信與地面5G的融合初探（一）[J]. 衛星與網絡， 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