VoIP這種通過(guò)基于包交換服務(wù)傳輸語(yǔ)音的技術(shù)在個(gè)人計(jì)算機(jī)的群體中普及程度正在穩(wěn)步提高。技術(shù)的進(jìn)步使得在蜂窩設(shè)備中運(yùn)行類(lèi)似服務(wù)成為可能。與臺(tái)式PC不同的是，其關(guān)鍵問(wèn)題是如何調(diào)整好這些服務(wù)功能，以應(yīng)對(duì)帶寬下降以及處理功耗必須顯著減少的挑戰(zhàn)。

　　“無(wú)線(xiàn)一鍵通”(PoC，Push-to-Talk Over Cellular)服務(wù)定義了一種適合移動(dòng)設(shè)備的半雙工VoIP系統(tǒng)。與傳統(tǒng)雙向無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)如專(zhuān)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(PMR，Private Mobile Radio)不同的是，通過(guò)利用無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的包交換能力，這種服務(wù)將不受地理位置的限制。要使得PoC成功，手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的性能必須進(jìn)行優(yōu)化，人機(jī)界面也需要更加簡(jiǎn)便易用。任何影響延遲的性能因素可能都將決定這個(gè)服務(wù)是走向成功，還是不幸失敗。

　　PoC具有一套VoIP通訊服務(wù)和即時(shí)短信風(fēng)格的特性，如在線(xiàn)狀態(tài)提示和消息等。用戶(hù)可以得到以下的語(yǔ)音服務(wù)如：

1. 一對(duì)一的對(duì)話(huà)：允許一個(gè)用戶(hù)立即與從通訊錄中選出的在線(xiàn)密友進(jìn)行聯(lián)系。

2. 特別分組：可以臨時(shí)為特定目的從在線(xiàn)通訊錄中選擇一個(gè)或者多個(gè)聯(lián)系人召集起來(lái)進(jìn)行會(huì)話(huà)。如要一對(duì)一對(duì)話(huà)，可在電話(huà)簿風(fēng)格的列表中選擇任何一個(gè)聯(lián)系人。

3. 分組對(duì)話(huà)：預(yù)先定義分組(如銷(xiāo)售團(tuán)隊(duì))，可以?xún)H僅通過(guò)一個(gè)按鍵與分組中的多方進(jìn)行會(huì)話(huà)。

4. 聊天組：用戶(hù)可以加入或退出預(yù)先定義好的聊天室風(fēng)格會(huì)議。

　　開(kāi)放移動(dòng)聯(lián)盟(OMA)正在進(jìn)行PoC的標(biāo)準(zhǔn)化工作，迄今為止，還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的“一鍵通”標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的解決方案一般都是以往或者廠商專(zhuān)有的標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)營(yíng)商和用戶(hù)都不希望市場(chǎng)出現(xiàn)割裂的情況，用戶(hù)經(jīng)歷過(guò)由于不同PoC技術(shù)之間不能訪問(wèn)特定的服務(wù)或者不能聯(lián)系伙伴而帶來(lái)的挫折感，而運(yùn)營(yíng)商也擔(dān)心不兼容問(wèn)題令PoC收入下降。以美國(guó)的SMS服務(wù)為例，在不同的運(yùn)營(yíng)商之間實(shí)現(xiàn)互通之后，這項(xiàng)業(yè)務(wù)的收入增長(zhǎng)超過(guò)300%。

PoC協(xié)議

　　與許多VoIP解決方案一樣，OMA的PoC解決方案是基于互聯(lián)網(wǎng)工程工作小組(IETF)所定義的會(huì)話(huà)發(fā)起協(xié)議(SIP)和實(shí)時(shí)協(xié)議(RTP)的。

　　SIP協(xié)議被用來(lái)作為“一鍵通”協(xié)議的控制層面，它提供了以下功能：

　　1.用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò)中的注冊(cè)和；

　　2.定義、建立和管理談話(huà)進(jìn)程；

　　3.對(duì)其他用戶(hù)在線(xiàn)狀態(tài)顯示的支持；

　　4.在用戶(hù)之間發(fā)送警報(bào)(消息)。

　　語(yǔ)音包的傳輸是通過(guò)RTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。大部分的RTP鏈路傳輸是通過(guò)語(yǔ)音包的，其余的是控制信息RTCP。實(shí)時(shí)控制協(xié)議(RTCP)提供了會(huì)議中談話(huà)者的仲裁器，并且對(duì)RTP會(huì)話(huà)質(zhì)量進(jìn)行判決。

　　典型的PoC會(huì)話(huà)建立過(guò)程有6個(gè)階段：

　　1．?dāng)?shù)據(jù)信道的建立：PoC獨(dú)立于任何特定的數(shù)據(jù)載體(如GPRS、EDGE或者CDMA等)，網(wǎng)絡(luò)本身應(yīng)該提供不同數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間協(xié)同工作的機(jī)制；

　　2．注冊(cè)：手機(jī)如果還沒(méi)有注冊(cè)到PoC服務(wù)器，首先就需要做這項(xiàng)工作。注冊(cè)過(guò)程將手機(jī)的聯(lián)系方式細(xì)節(jié)(如IP地址)提供給PoC服務(wù)器，并且進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的工作。所以，注冊(cè)是發(fā)送和接受PoC進(jìn)程的先決條件。由于無(wú)線(xiàn)連接的固有特性，注冊(cè)過(guò)程需要周期性的更新；

　　3．預(yù)約：一般情況下，用戶(hù)需要經(jīng)常嘗試去判斷聯(lián)系人的在線(xiàn)狀態(tài)。這個(gè)需求將產(chǎn)生一個(gè)包含聯(lián)系人現(xiàn)在狀態(tài)的初始回復(fù)，并且在其狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)發(fā)送一個(gè)聯(lián)系人狀態(tài)的更新信息；

　　4．邀請(qǐng)/接受談話(huà)：一個(gè)談話(huà)進(jìn)程是從SIP邀請(qǐng)指令的發(fā)出開(kāi)始的。這個(gè)邀請(qǐng)將被發(fā)送到PoC服務(wù)器，并重新定向到收件人，收件人做出相應(yīng)的回應(yīng)。在邀請(qǐng)/接受的過(guò)程中，通過(guò)SIP消息中的會(huì)話(huà)描述協(xié)議(SDP)，會(huì)話(huà)參與者交換了傳輸介質(zhì)的容量信息。SDP描述了傳輸介質(zhì)中物理鏈路的詳細(xì)信息以及編碼類(lèi)型和數(shù)據(jù)速率；

　　5．媒介傳輸：一旦SIP會(huì)話(huà)建立成功，會(huì)話(huà)參加者的數(shù)據(jù)將通過(guò)PoC服務(wù)器進(jìn)行交換。由于PoC是半雙工，參與者在發(fā)送談話(huà)信號(hào)之前必須請(qǐng)求許可，仲裁是通過(guò)PoC服務(wù)器完成的。一旦講話(huà)數(shù)據(jù)序列完成，參與者需要放棄控制從而其他用戶(hù)可以請(qǐng)求講話(huà)。在媒介傳輸過(guò)程中，發(fā)送者和接收者信息在參與者之間交流。其中一點(diǎn)很重要的是，會(huì)話(huà)容量信息需要根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不斷更新，這樣才能保證對(duì)于所有的會(huì)話(huà)成員來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)都可以接收；

　　6．會(huì)話(huà)終止：當(dāng)會(huì)話(huà)結(jié)束以后，會(huì)話(huà)將終止。

　　將這些協(xié)議集成到PoC客戶(hù)端的工作，將會(huì)對(duì)手持設(shè)備的設(shè)計(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有很多因素需要認(rèn)真考慮。

蜂窩設(shè)備中的PoC

　　系統(tǒng)架構(gòu)展示了針對(duì)具有PoC功能的手機(jī)的特定插件和接口。這個(gè)系統(tǒng)的中心組件就是PoC客戶(hù)端軟件。客戶(hù)端軟件通過(guò)PoC協(xié)議與系統(tǒng)不同部分的連接以實(shí)現(xiàn)PoC的功能，同時(shí)它為希望應(yīng)用PoC協(xié)議的應(yīng)用軟件(調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、圖形接口)提供了簡(jiǎn)單的接口，這些接口包括：

　　1．配置管理：為客戶(hù)端程序提供配置管理功能，包括用戶(hù)細(xì)節(jié)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)定的存儲(chǔ)管理；

　　2．通訊錄：管理并存儲(chǔ)此客戶(hù)端的通訊錄，并且可以與網(wǎng)絡(luò)上的通訊錄服務(wù)器進(jìn)行同步；

　　3．在線(xiàn)狀態(tài)：提供在線(xiàn)聯(lián)系人的注冊(cè)和其他操作；

　　4．會(huì)話(huà)：能夠創(chuàng)建和管理會(huì)話(huà)，進(jìn)行談話(huà)仲裁等；

　　5．消息服務(wù)：提供PoC消息提醒功能。

　　以上這些接口很多都是雙向的。一個(gè)應(yīng)用程序可以通過(guò)會(huì)話(huà)接口主動(dòng)請(qǐng)求一個(gè)新的會(huì)話(huà)，也可以接收邀請(qǐng)?zhí)崾炯尤胍粋€(gè)從外部進(jìn)來(lái)的會(huì)話(huà)。

　　為了能向應(yīng)用程序提供這些接口，PoC客戶(hù)端程序需要與系統(tǒng)其他許多部分進(jìn)行通信：

　　1． TCP/IP。利用這個(gè)接口，客戶(hù)端可以進(jìn)行相應(yīng)信道的配置如前后文的建立和QoS設(shè)定等。

　　2． SIP。PoC客戶(hù)端創(chuàng)建一個(gè)SIP用戶(hù)代理進(jìn)程，可以提供建立會(huì)話(huà)、用戶(hù)層面調(diào)整、在線(xiàn)狀態(tài)和通訊錄管理等服務(wù)。用戶(hù)代理進(jìn)程通過(guò)發(fā)送和接收PoC的SIP消息實(shí)現(xiàn)這些功能。

　　3． RTP/RTCP。PoC客戶(hù)端程序也提供了處理接收到的RTP和RTCP數(shù)據(jù)的程序。RTP處理機(jī)提供了通往音頻系統(tǒng)的接口，可以高效率將RTP數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉嗝襟w編解碼器，而RTCP處理機(jī)將控制信息傳送到PoC客戶(hù)端程序，這些RTCP數(shù)據(jù)是用來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的。當(dāng)收到RTCP數(shù)據(jù)以后，如果是講話(huà)者指示或者是由于QoS信息變化引起的SIP或者信道管理，主要會(huì)影響到音頻接口。

　　4． 音頻。音頻接口和PoC客戶(hù)端軟件具有雙向接口。當(dāng)接收到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以后，客戶(hù)端配置音頻系統(tǒng)開(kāi)始播放從緊隨RTCP包的RTP鏈路進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)流，音頻系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)流狀態(tài)將信息返回到客戶(hù)端。在傳輸方向，PoC客戶(hù)端發(fā)出提示，指明抽樣編碼后的音頻何時(shí)應(yīng)該開(kāi)始或者停止的提示，音頻系統(tǒng)也將根據(jù)提示對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或者緩沖。

　　PoC很重要的一方面就是系統(tǒng)反應(yīng)速度。對(duì)系統(tǒng)中的SIP和RTP性能不斷優(yōu)化是相當(dāng)重要的，在轉(zhuǎn)換時(shí)SIP遠(yuǎn)不及對(duì)RTP承載數(shù)據(jù)的處理重要。在VoIP系統(tǒng)中，重要的路徑就是數(shù)據(jù)信道和音頻系統(tǒng)的聯(lián)接。與RTP接口的關(guān)鍵問(wèn)題是保證輸入的數(shù)據(jù)能夠被相關(guān)軟件實(shí)體很好的及時(shí)處理完成。如果我們?nèi)パ芯拷邮者^(guò)程，主要有以下動(dòng)作被執(zhí)行：

　　數(shù)據(jù)包到達(dá)手機(jī)?D?D

　　* 數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)通道路由到相關(guān)前后文環(huán)境進(jìn)行處理。

　　* 前后文的擁有者?D?DTCP/IP收到數(shù)據(jù)到達(dá)的提示。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證通過(guò)堆棧傳輸?shù)缴蠈樱竭_(dá)監(jiān)聽(tīng)特定端口的實(shí)體部分。對(duì)于PoC來(lái)說(shuō)，SIP和RTP協(xié)議棧會(huì)分別監(jiān)聽(tīng)屬于他們用戶(hù)代理和會(huì)話(huà)的數(shù)據(jù)。

　　* 如果數(shù)據(jù)屬于SIP用戶(hù)代理，A. 數(shù)據(jù)包進(jìn)入SIP協(xié)議棧處理；B.處理好的SIP消息依次通過(guò)目標(biāo)SIP用戶(hù)代理。在一個(gè)典型的手機(jī)里面，對(duì)于每個(gè)SIP應(yīng)用有獨(dú)立的不同用戶(hù)代理(如一個(gè)是為PoC應(yīng)用，另一個(gè)是針對(duì)即時(shí)短信服務(wù)等)。

　　* 如果數(shù)據(jù)是一個(gè)RTP會(huì)話(huà)的RTCP數(shù)據(jù)，A.數(shù)據(jù)包被送到RTP協(xié)議棧被處理。處理后的數(shù)據(jù)包被送入與針對(duì)會(huì)話(huà)的RTCP處理相關(guān)的處理機(jī)中。對(duì)于每個(gè)PoC會(huì)話(huà)，都會(huì)定義一個(gè)合適的RTCP處理程序。

　　B.由于RTCP包含主要的控制信息，它被直接路由到PoC客戶(hù)端軟件中進(jìn)行處理：

　　a．包含底層信息的RTCP APP包用來(lái)控制和配置系統(tǒng)，并把指示信息發(fā)送到應(yīng)用程序，通知它們底層狀態(tài)發(fā)生變化。PoC客戶(hù)端軟件收到底層產(chǎn)生的指示，就會(huì)配置音頻系統(tǒng)做好播放音頻流的準(zhǔn)備工作。

　　b. 包含講話(huà)者識(shí)別信息的RTCP SDES 包由諸如輸入RTP數(shù)據(jù)突發(fā)等來(lái)監(jiān)控，可與用戶(hù)名聯(lián)系起來(lái)，因而應(yīng)用程序可以顯示出富有意義的用戶(hù)指示。

　　c. 服務(wù)質(zhì)量通過(guò)使用收到的發(fā)送者和接收者監(jiān)控。相應(yīng)的，PoC客戶(hù)端產(chǎn)生自己的并發(fā)送出去。

　　* 如果數(shù)據(jù)包用于是RTP會(huì)話(huà)：

　　A.TCP/UDP包將被傳送到RTP協(xié)議棧處理；

　　B.一旦處理完成，RTP數(shù)據(jù)包被成功收到，它將被傳送到它所屬的會(huì)話(huà)的RTP數(shù)據(jù)處理機(jī)中。對(duì)于每個(gè)PoC會(huì)話(huà)，只有單一的RTP會(huì)話(huà)，因而具有自己相關(guān)的數(shù)據(jù)處理機(jī)。

　　C.面向PoC會(huì)話(huà)的RTP數(shù)據(jù)收到后，被處理機(jī)傳送到音頻編解碼器：

　　a.RTP數(shù)據(jù)將根據(jù)會(huì)話(huà)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行篩選。如一個(gè)會(huì)話(huà)的數(shù)據(jù)收到時(shí)，另外一個(gè)會(huì)話(huà)正在講話(huà)，這個(gè)包將被丟棄。

　　b.有效的RTP包數(shù)據(jù)將根據(jù)有效載荷類(lèi)型(如AMR)被路由到合適的編解碼器。

　　c.數(shù)據(jù)幀經(jīng)過(guò)緩沖以通過(guò)編解碼器解碼。數(shù)據(jù)包里面包含的信令內(nèi)容可以幫助編解碼器與數(shù)據(jù)序列互相同步。數(shù)據(jù)序列開(kāi)始、結(jié)束、講話(huà)者指示和編解碼器速率變化等信息需要傳遞到PoC客戶(hù)端軟件以用于控制。

　　d.一旦有足夠的數(shù)據(jù)進(jìn)入緩沖，可以應(yīng)對(duì)傳輸中的抖動(dòng)，那么音頻流就將進(jìn)入播放階段。

　　以上情況中一個(gè)更加復(fù)雜的問(wèn)題是這些處理在設(shè)備中所處的物理位置。大部分的手機(jī)設(shè)計(jì)依靠多個(gè)處理器來(lái)滿(mǎn)足這些需要。典型的分工是，協(xié)議軟件在一個(gè)RISC微處理器中運(yùn)行，而物理層和多媒體編解碼將在一個(gè)傳統(tǒng)的DSP中運(yùn)作。參考上述的數(shù)據(jù)流程，我們看到數(shù)據(jù)編解碼將在物理層的DSP中完成，然后基于TCP/IP協(xié)議棧形式被上傳到微處理器中，送入RTP處理機(jī)，處理機(jī)再將有效載荷返回到DSP進(jìn)行音頻編解碼。很明顯，處理過(guò)程分段反而使事情變得更加復(fù)雜，所以需要小心考慮以?xún)?yōu)化系統(tǒng)性能。

　　除了PoC系統(tǒng)組件的集成工作外，在手機(jī)里面使用SIP和RTP協(xié)議棧也是個(gè)問(wèn)題。隨著IMS的成長(zhǎng)，SIP和RTP可能成為這一代和下一代手機(jī)服務(wù)的支撐技術(shù)。所以以下問(wèn)題變得極其重要：

　　1. 存儲(chǔ)器占位面積：在設(shè)計(jì)手機(jī)的時(shí)候，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是材料清單BOM表。當(dāng)引入大量代碼以后，設(shè)計(jì)者也許沒(méi)有別的辦法只能增加內(nèi)存容量從而造成占位面積迅速增加。PoC需要SIP和RTP協(xié)議，比較自己開(kāi)發(fā)或者從外部購(gòu)買(mǎi)，從互聯(lián)網(wǎng)上面一些協(xié)議代碼將更具吸引力。大部分的解決方案都是基于具有豐富資源(如足夠的磁盤(pán)或者內(nèi)存空間)的PC而開(kāi)發(fā)，對(duì)于嵌入式設(shè)備緊張的資源考慮甚少。

　　2. 維護(hù)問(wèn)題：一個(gè)典型的SIP解決方案可能包含幾千句沒(méi)有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的代碼。在手機(jī)能夠正式投產(chǎn)前，到底需要多長(zhǎng)時(shí)間來(lái)跟蹤和解決系統(tǒng)錯(cuò)誤或者漏洞呢？這些解決方案能處理所有的需求嗎？如果答案是否定的，那么代碼容易被人理解并修改增強(qiáng)嗎？也許協(xié)議棧已經(jīng)足夠滿(mǎn)足今天的需求，但是可能對(duì)于新的應(yīng)用需要升級(jí)。

　　3. 性能問(wèn)題：如同前面提到的占位面積會(huì)因?yàn)榉桨甘菍?zhuān)為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)而需要折衷，方案的處理速度也是一個(gè)問(wèn)題。SIP作為一個(gè)HTML語(yǔ)言，繼承了許多分析程序來(lái)進(jìn)行所需的編碼與解析工作。代碼的效率十分重要，極耗資源的解析子程序可能會(huì)阻塞任務(wù)調(diào)度，并影響高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。

應(yīng)用程序

　　應(yīng)用程序的目標(biāo)是給手機(jī)一個(gè)友好、容易理解的用戶(hù)界面。應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員有可能將一些功能進(jìn)行組合以使用戶(hù)界面更加簡(jiǎn)明易用，譬如將PoC和即時(shí)短信的通訊錄和SIM卡的電話(huà)簿組合或者將PoC和傳統(tǒng)的電路交換語(yǔ)音服務(wù)一同分在語(yǔ)音服務(wù)里面。這樣，用戶(hù)就可以在打電話(huà)之前通過(guò)組合的通訊錄看看對(duì)方是否在線(xiàn)，根據(jù)在線(xiàn)狀態(tài)，他們可以選擇發(fā)送一個(gè)PoC序列還是發(fā)起傳統(tǒng)語(yǔ)音通話(huà)。展示了應(yīng)用程序需要考慮的一些界面和一些有可能開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序。

本文小結(jié)

由　　于2.5G和3G網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)用戶(hù)可利用帶寬不斷增加，市場(chǎng)上具有潛力而基于包的應(yīng)用如PoC有望很快布署。為了使這些新的業(yè)務(wù)如PoC能夠迅速成功，認(rèn)真考慮性能和集成問(wèn)題以及使吞吐量化，是一個(gè)基本的工作，這樣才能給用戶(hù)提供一種令人贊嘆的切身體驗(yàn)。