高速磁悬浮车地通信系统的VoIP电话报文传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高速磁悬浮车地通信系统的VoIP电话报文传输方法，以高速磁悬浮列车或地面控制中心作为信号发送方，另一方为信号接收方；包括以下步骤：S1、将VoIP电话报文通过TCP/IP协议传输到信号发送方的通信设备；S2、对VoIP电话报文进行解析，对IP地址进行分配；S3、对VoIP电话报文的应用层内容进行处理；S4、通过非TCP/IP协议将组帧后的信号传输到信号接收方基站；S5、对接收到的组帧信号进行解析，确定是RTP/RTCP还是SIP：若是RTP/RTCP协议则直接进行VoIP包装；若是SIP协议则将进行解封装并组包，然后进行VoIP包装；S6、根据目的端口或信令要求将报文传输到对应设备。本发明专利技术基于不同协议的数据结构拆包和组包，实现VoIP调度电话在非TCP/IP协议的高速磁浮车地通信系统中传输。中传输。中传输。

【技术实现步骤摘要】
高速磁悬浮车地通信系统的VoIP电话报文传输方法


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种高速磁悬浮车地通信系统的VoIP电话报文传输方法。

技术介绍

[0002]在高速磁悬浮列车上装有IP调度电话，其功能主要是用于列车调度员指挥列车运行而设置的专用电话。列车调度通话方式主要有：同一列车上不同位置上通话，列车与地面控制中心的通话，不同列车间通话等。其中同一列车上的不同位置上通话，由于其在同一网段下，与常用的基于VoIP(Voice of IP)的报文传输一样，直接采用基于VoIP的TCP/IP报文传输。而另外两种情况下，除了需要使用基于VoIP协议之外，还需要通过高速磁浮列车的车地通信系统才能实现。
[0003]目前常用的VoIP电话报文传输是基于TCP/IP协议在网络中完成的，其在应用层主要是基于SIP/RTP(RTCP)完成信令控制和语音媒体流的传输，在传输层则是基于UDP协议，网络层为IP协议，最终到数据链路层是由HDLC协议完成。
[0004]VoIP调度电话的通信过程如图1所示。其具体传输过程为：VoIP协议首先要利用SIP建立连接，SIP是一种应用层的信令协议，通常由起始行、消息头和可选的消息体组成。要使两部IP电话建立通话，需要电话发起端、服务器和电话接收端三方一起完成请求、应答、响铃等一系列操作，同时基于SIP的报文传输，每次发送的字节数并不是固定帧长。通话过程中是基于RTP和RTCP协议，将已经通过模数转换和语言编码压缩后的语言信号完成应用层的打包。其中RTP主要是负责媒体流的数据传输，RTCP完成媒体流的传输控制。基于RTP和RTCP的数据格式和大小较为固定。完成应用层的封装后，再依次送入运输层和网络传输层进行UDP的组包以及IP的组包，经过简单的HDLC协议组帧后便可以在网络中传输。相反，电话接收端或服务器将接收到的信号分别对应于每层完成解包的数据处理，一直到应用层的SIP或RTP协议格式，完成解码恢复出信令或语音信号。
[0005]高速磁浮车地通信系统针对IP调度电话留有专门的业务接口，但由于该业务接口容量有限，且属于非传统TCP/IP协议的报文传输，无法与VoIP报文直接相连接，因此需要将VoIP的报文进行重新打包组帧和地址管理，完成在车地通信系统中的报文传输。而且由于RTP/RTCP和SIP属于应用层协议，基于NAT技术下的VoIP语音电话，还需要完成RTP、SIP到NAT的跨越，即由内网先到公网传输，再在公网中传输到目标公网后，目标公网再传输到其内网。在基于现有的高速磁浮车地通信系统上需要进行类似的IP地址管理分配，以实现IP电话业务在非TCP/IP的高速磁浮车地通信系统中的报文传输。
[0006]本专利技术针对于高速磁浮车地通信系统的VoIP调度电话报文传输，实现了IP电话报文与该车地通信系统的兼容，解决了VoIP电话业务在磁浮车地通信系统中传输时，协议不一致，帧长不定，以及地址管理等问题，在高速磁浮车地通信领域具有重要的应用价值和工程意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过针对VoIP电话的信令数据和通话数据对车地通信系统业务接口的帧结构进行设计，基于不同协议的数据结构拆包和组包，实现了VoIP调度电话在非TCP/IP协议的高速磁浮车地通信系统中传输的高速磁悬浮车地通信系统的VoIP电话报文传输方法。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：高速磁悬浮车地通信系统的VoIP电话报文传输方法，在高速磁悬浮列车和地面控制中心之间进行通信，以高速磁悬浮列车或地面控制中心作为信号发送方，则另一方为信号接收方；包括以下步骤：
[0009]S1、将信号发送方的VoIP电话报文通过TCP/IP协议传输到信号发送方的通信设备；
[0010]S2、信号发送方的通信设备对VoIP电话报文进行解析，对IP地址进行分配；
[0011]S3、对解析后的VoIP电话报文的应用层内容进行处理，包括以下子步骤：
[0012]S31、确定VoIP业务接口的空间大小；
[0013]S32、判断协议类型，根据协议类型的不同进行处理：
[0014]若VoIP电话报文的应用层中是RTP/RTCP媒体流数据包，则不需要拆包，直接将数据包送入车地通信系统中VoIP业务接口组帧部分进行组帧；
[0015]若VoIP电话报文的应用层中是SIP信令数据包，则首先确定数据包的长度是否超过车地通信系统中VoIP业务接口的大小，若超过则按照业务接口大小将数据包进行拆包；然后将送入车地通信系统中VoIP业务接口组帧部分进行组帧；
[0016]S4、信号发送方基站通过非TCP/IP协议将组帧后的信号传输到信号接收方基站；
[0017]S5、信号接收方基站的VoIP业务接口解帧部分对接收到的组帧信号进行解析，确定是RTP/RTCP还是SIP：若是RTP/RTCP协议则直接进行VoIP包装，重新组成VoIP电话报文；若是SIP协议则将接收到的报文进行解封装并将解封装后的报文进行组包，然后进行VoIP包装，重新组成VoIP电话报文；
[0018]S6、根据目的端口或信令要求将报文传输到对应设备。
[0019]所述VoIP电话报文由语音媒体流或信令组成，在应用层使用RTP/RTCP或SIP封装后再在运输层使用UDP进行封装组帧，在网络层使用IP进行封装，数据链路层最后封装，经过OSI四层封装组成VoIP数据包。
[0020]步骤S2中，对IP地址进行分配的方法为：从信号发送方的IP电话传输到信号发送方的通信设备，目标IP地址即为信号发送方通信设备的IP地址，源IP地址则是信号发送方的IP电话；将应用层中基于SIP或RTP/RTCP的报文的源IP地址设为信息发送方IP电话的内网地址，目标IP地址设为信息接收方调度服务器或信息接收方IP电话的内网地址；在传输的时候，需要将IP电话或服务器的IP地址转换成车载通信设备或地面通信设备的地址，完成TCP/IP网络传输地址与非TCP/IP网络传输地址的转换。
[0021]所述步骤S31具体实现方法为：基于RTP协议完成应用层的封装之后的大小来确定车地通信系统中VoIP业务接口的长度；再根据帧结构的设计，确定其标识符的长度；则整个业务接口的大小为VoIP业务接口的长度与标识符的长度之和。
[0022]所述步骤S32中，VoIP业务接口组帧部分进行组帧后的信号包括首部、数据内容部分和尾部；
[0023]首部包括帧头、功能类型、目的地址、源地址和数据内容的大小，以特殊字符作为帧头；第二部分为功能类型，表明该数据是基于RTP、RTCP还是SIP协议；同时首部还需要确定设备目的地址和源地址，其源地址和目标地址则根据其应用层的源IP地址和目标IP地址并通过查表来确定；
[0024]数据内容部分包括帧头、总片数、片序号、有效数据长度和首部CRC校验；
[0025]尾部包括帧校验以及由特殊字符组成的帧尾。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高速磁悬浮车地通信系统的VoIP电话报文传输方法，在高速磁悬浮列车和地面控制中心之间进行通信，以高速磁悬浮列车或地面控制中心作为信号发送方，则另一方为信号接收方；其特征在于，包括以下步骤：S1、将信号发送方的VoIP电话报文通过TCP/IP协议传输到信号发送方的通信设备；S2、信号发送方的通信设备对VoIP电话报文进行解析，对IP地址进行分配；S3、对解析后的VoIP电话报文的应用层内容进行处理，包括以下子步骤：S31、确定VoIP业务接口的空间大小；S32、判断协议类型，根据协议类型的不同进行处理：若VoIP电话报文的应用层中是RTP/RTCP媒体流数据包，则不需要拆包，直接将数据包送入车地通信系统中VoIP业务接口组帧部分进行组帧；若VoIP电话报文的应用层中是SIP信令数据包，则首先确定数据包的长度是否超过车地通信系统中VoIP业务接口的大小，若超过则按照业务接口大小将数据包进行拆包；然后将送入车地通信系统中VoIP业务接口组帧部分进行组帧；S4、信号发送方基站通过非TCP/IP协议将组帧后的信号传输到信号接收方基站；S5、信号接收方基站的VoIP业务接口解帧部分对接收到的组帧信号进行解析，确定是RTP/RTCP还是SIP：若是RTP/RTCP协议则直接进行VoIP包装，重新组成VoIP电话报文；若是SIP协议则将接收到的报文进行解封装并将解封装后的报文进行组包，然后进行VoIP包装，重新组成VoIP电话报文；S6、根据目的端口或信令要求将报文传输到对应设备。2.根据权利要求1所述的高速磁悬浮车地通信系统的VoIP电话报文传输方法，其特征在于，所述VoIP电话报文由语音媒体流或信令组成，在应用层使用RTP/RTCP或SIP封装后再在运输层使用UDP进行封装组帧，在网络层使用I...

【专利技术属性】
技术研发人员：李廷军，何鹏程，杨海宁，樊勇，程钰间，李兴昊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：