嵌入式會議終端的電話模塊設計

馮春華

（武漢工程科技學院信息工程學院，湖北武漢 430200）

隨著科技的發展，視頻會議系統的應用越來越普及[1-3]，在商業、教育、安防以及人們生活的方方面面，對高清視頻的需求越來越多[4]。視頻會議系統通過現有通信介質傳輸媒體，將人物靜動態圖像等多種資料發送到各用戶的終端上，使得用戶可通過系統載體設備進行遠程交流[5],實現即時且互動的溝通[6-7]。視頻會議系統大多是嵌入式系統，其作用是硬件系統依靠軟件系統來實現音視頻數據處理、網絡通信和各項會議功能，與軟件視頻會議相比可靠性更好、系統性能更高[8]。

該文介紹了一款集成PSTN 電話功能的終端設備，該終端既可作為視頻指揮系統末級節點，配合實現視頻監控、視頻指揮、視頻會議等業務應用；也可在網絡抖動、擁塞、終端或服務故障等情況下，通過電話語音保底功能保障指揮延續。會議終端可以持久化地存儲電話號碼信息，在離線時也能夠進行電話業務，功能更為豐富[9]。

1 系統概述

視頻會議終端主要由編碼模塊、解碼模塊、電話語音模塊等組成。編碼模塊的主要功能是將設備采集的音視頻信號轉換為IP 數據，并傳送到IP 網絡中。解碼模塊的主要功能是接收IP 網絡中的數據，并解碼為音視頻信號在本地播放。電話語音模塊的主要功能是將設備采集的音頻信號轉換為電話數據，并傳送到PSTN 網絡中。

視頻會議終端組成示意圖如圖1 所示。

圖1 視頻會議終端組成示意圖

該會議終端除了具有傳統的音視頻編解碼功能外，還具備如下功能：

1）PSTN 電話功能。支持在線/離線狀態下通過撥號方式與電話終端、通訊錄其他終端進行通話；支持來電響鈴、可顯示對方用戶名或號碼信息。

2）網絡監測功能。支持顯示終端與所屬節點網絡連接狀態；支持業務過程中在界面上顯示業務兩端之間的網絡信息(包括丟包、時延、碼率、帶寬)。

3）獨立使用功能。支持離線狀態下，設備能夠離線啟動，并能支持本地預覽、PSTN 電話功能。

4）電話保底功能。終端與所屬服務節點之間監測到網絡狀態不佳時，支持由音視頻業務自動切換為純音頻業務；終端與所屬服務節點之間網絡中斷條件下，支持由IP 音視頻業務自動切換為PSTN 電話，支持可設置功能開啟/關閉切換保底功能，最終確保系統能夠處于穩定安全的狀態[10]。

2 硬件方案

電話信令通過USB/串口/按鍵等進行控制，音頻的聲音采用模擬接口，需要進行消側音和回聲消除。

消回聲模塊使用編解碼板上的硬件模塊，增加一個回聲抑制模塊進行消側音功能，電話模塊的硬件方案示意圖如圖2 所示。

圖2 電話模塊的硬件方案示意圖

3 軟件方案

視頻會議終端集成撥打/接聽電話，控制方式要兼容紅外搖控器和手柄。

在手柄上資源列表都有對應的按鍵，紅外搖控器無對應的按鍵，在主菜單增加各個資源菜單，主菜單如圖3 所示，通過方向鍵選擇進入。手柄操作時既可以通過按鍵一鍵進入相應的資源列表，也可以在主菜單通過方向鍵選擇進入。

圖3 主菜單

4 電話模塊詳細設計

電話模塊主要包括獲取電話通訊錄、呼叫外線、外線呼入、外線掛斷、主動掛斷、呼入響應、呼出響應、電話保底、視頻通話中斷轉電話呼叫、主動撥號呼叫等功能。

4.1 獲取電話通訊錄

為了保護用戶個人信息，視頻會議終端從平臺獲取的電話號碼信息已經是加密的，直接將加密的電話號碼存儲到數據庫，需要使用電話號碼時再解密。通訊錄獲取流程圖如圖4 所示，通過用戶IDS 獲取對應的電話號碼，獲取成功后，將加密的電話號碼寫到數據庫中；然后將加密電話號碼解密，寫到事先分配好的電話號碼內存池中。

圖4 通訊錄獲取流程圖

4.2 呼叫外線

會議終端內部集成了VOIP 網關，可以對外提供電話呼叫業務，內部模塊與VOIP 關系采用SIP 協議進行交互，以RTP 協議傳輸音頻。用戶在電話通訊錄中選擇要呼出的對象，點擊確定后發起對外呼出請求，呼叫處理對象接收到呼出請求后進入電話顯示處理流程，然后通過消息接口將該請求發送給業務處理模塊，最后將呼叫狀態更新到播放列表對象，業務處理對象接收到呼出請求后，進入呼出處理流程，呼出處理流程圖如圖5 所示。在呼出處理中，首先判斷電話呼叫記錄是否存在，若存在，則直接反饋呼出結果；若不存在，則創建電話呼叫記錄，開啟呼出定時器，將電話請求通過消息隊列發送給電話處理模塊。

圖5 呼出處理流程圖

4.3 外線呼入

在接收到來自電話處理模塊的外線呼入請求時，進入呼入請求處理流程。在進入呼入請求處理流程時，首先檢測是否有呼叫記錄存在，若存在，則直接給電話處理模塊反饋呼叫響應結果為拒絕；若不存在，則創建電話呼叫記錄，將所有正在發生的業務置為靜音狀態，最后將這一請求發送給界面顯示對象。在界面顯示對象接收到呼入請求時，進入呼入處理流程，呼入處理流程圖如圖6 所示。在呼入處理流程中，首先判斷電話號碼是否允許呼入，若不允許，則直接反饋呼入結果為拒絕；若允許，則進入電話呼叫顯示窗口流程，并開啟響應定時器，若定時器超時，則進入電話呼叫顯示窗口流程，并直接反饋呼入請求為拒絕。

圖6 呼入處理流程圖

4.4 外線掛斷

在接收到來自電話處理模塊的外線掛斷請求時，業務處理對象進入掛斷請求處理流程，在電話呼叫記錄存在的情況下，銷毀電話呼叫記錄，將所有正在發生的業務置為非靜音，停止電話呼出定時器，將這一掛斷請求發送給呼叫處理對象，在呼叫處理對象接收到掛斷請求后，進入掛斷處理流程，在接收到掛斷請求后，則進入電話呼叫顯示窗口流程，并將該記錄更新到播放列表對象中。

4.5 主動掛斷

在播放列表中，選擇對應的項或直接選擇掛斷所有的情況下，播放列表對象會將掛斷請求發送給呼叫處理對象，呼叫處理對象在接收到內部掛斷請求時，進入掛斷處理流程。在掛斷處理流程中，進入電話呼叫顯示窗口流程，并隱藏電話警告窗口，同時發送掛斷請求給業務處理對象，停止警告定時器。在業務處理模塊接收到來自界面的掛斷請求時，進入內部掛斷流程。在內部掛斷流程中，在電話呼叫記錄存在的情況下，將所有正在發生的業務置為非靜音狀態，刪除電話呼叫記錄，發送掛斷請求給電話處理模塊。

4.6 呼入響應

在界面顯示模塊中，接收到按鍵事件，如果呼入提示窗口仍然存在，則進入呼入響應處理流程，在呼入響應處理中，將響應結果發送給業務處理模塊，若選擇結果為接受，則將這一電話呼叫更新到播放列表對象，停止呼入響應定時器，顯示電話通話提示框，隱藏呼入提示框，在業務處理模塊接收到內部對呼入的響應時，進入呼入響應處理流程，在呼入響應流程中，在呼叫記錄存在的情況下，將這一響應結果發送給電話處理模塊，若結果為接受，則更新電話呼叫記錄；否則刪除電話呼叫記錄，并且將其他正在發生的業務置為非靜音狀態。

4.7 呼出響應

當業務處理對象接收到來自電話處理模塊的呼出結果時，進入呼出結果處理流程，在呼出結果處理流程中，在電話呼叫記錄存在的情況下，若結果為拒絕，則刪除電話呼叫記錄，并停止電話呼出定時器，同時設置其他正在進行的業務為非靜音狀態；若結果為接受，則更新電話呼叫記錄，并停止電話呼出定時器，然后將呼出結果發送給界面呼叫處理對象，界面呼出結果處理流程圖如圖7 所示。在界面顯示呼叫處理對象中，接收到呼出結果時，進入呼出結果處理流程，在呼出結果處理中，若結果為接受，則進入電話顯示窗口處理，更新播放對象窗口的狀態；若結果為拒絕，則銷毀播放對象中對應的號碼條目，進入電話顯示窗口處理，開啟警告提示定時器，顯示呼叫失敗窗口。

圖7 界面呼出結果處理流程圖

4.8 電話保底

電話保底是指在人員離線的情況下，將視頻呼叫或語音通話請求直接轉換成電話呼叫請求功能。在視頻呼叫或語音通話功能中，在呼叫對象為離線的情況下，判斷是否為電話保底，如果是電話保底，則將人員呼叫方式轉換成電話呼叫方式，同時激活電話呼叫窗口，則電話呼叫窗口進入正常的電話呼叫流程。

4.9 視頻通話中斷轉電話呼叫

在進行視頻通話過程中，若出現網絡不佳或人員離線的情況，主動發起的視頻通話鏈路將轉換成電話呼叫。在接收到視頻中斷消息時，若當前中斷通道為視頻呼出且當前配置項為視頻呼叫中斷自動轉電話呼叫，則清除視頻呼叫記錄，并觸發呼叫處理對象去觸發電話通信窗口發起電話呼叫，否則進入正常的中斷流程，視頻通話中斷轉電話呼叫流程圖如圖8 所示。

圖8 視頻通話中斷轉電話呼叫流程圖

4.10 界面參數配置

通過紅外搖控器或控制手柄可以通過配置界面對呼叫等待時間、白名單、自動轉電話呼叫選項和電話保底選項進行配置。參數獲取和設置時，界面通過一定的方式直接調用或間接調用業務處理模塊對相關參數進行配置。

5 結束語

網絡通信技術的快速發展使得視頻會議成為現實，通過視頻會議人們可以進行面對面交流，提高了效率[11]。該系統實現的視頻會議終端系統運行穩定、畫面流暢，當會議終端發起音視頻呼叫成功后，檢測到網絡中斷時，能夠自動切換成電話呼叫；對于離線的人員，發起音視頻呼叫時自動轉成電話呼叫，很好地解決了網絡中斷時不能按時進行視頻會議的問題，該系統可以滿足不同會議模式的使用需求，使會議不受地域限制[12]，為企業溝通提供了有效的保障[13-14]。隨著科技和經濟的發展，視頻會議系統的應用場景將愈發廣泛[15-16]。