一种VoLTE-SIP视频网关的通信接口单元的制作方法

一种volte
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sip视频网关的通信接口单元
技术领域
1.本实用新型涉及volte
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sip视频网关领域，特别是一种volte
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sip视频网关的通信接口单元。


背景技术：

2.随着全球运营商对volte(voice over lte)业务的开展，各终端厂商已经推出支持volte的手机终端，modem(调制解调器)侧已经实现了完整的ims(ip multimedia subsystem)协议栈，采用ap(应用) modem的方式控制麦克风和摄像头来实现volte音视频通话。lte的广泛部署和volte的逐步应用，凭借lte高传输速率，高清视频通话将成为4g的主流通话形式。volte高清语音(hd voice)支持amr wb(自适应多速率宽带编码)。amr
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wb和传统的amr
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nb本质的区别在于语音带宽和抽样频率不同，amr
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nb的语音带宽是300
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3400hz，抽样频率是8khz,而amr
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wb支持的语音带宽是50
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7000hz，抽样频率是16khz。在amr
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wb的语音带宽下，通话的品质更接近人声的带宽，所以听起来更清晰、自然。volte高清通话基于ims的音频、视频通信功能，基于volte的音视频通话使用ims网络平面(ims apn(access point name，接入点名称))，从而可以获得qos(quality of service，服务质量)支撑，但这种视频通话只能在两端都是volte终端用户的条件下完成。对于需要支持智能终端跟专网通信系统下用户进行音视频通话的需求，目前常规解决方案是在智能终端安装专用app,基于专用app音视频通信使用的是普通的网络平面(默认承载对应的apn)，无法获得qos支撑。这属于融合通信技术中的一个重大问题。视频流没有qos保障，将会带来声音断续、视频画面的卡顿，严重影响用户体验。
3.会话启动协议sip(session initiation protocol)是由ietf提出并主持研究的一个在ip网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，它被用来创建、修改、和终结一个或多个参加者参加的会话进程。这些会话包括internet多媒体会议、internet电话、远程教育以及远程医疗等。即所有的因特网上交互式两方或多方多媒体通信活动，统称为多媒体会话。参加会话的成员可以通过组播方式、单播联网方式或者两者结合的方式进行通信。sip协议是ietf多媒体数据和控制体系结构的一部分。
4.支持sip视频通信的各种专网通信系统广泛使用，也增加了大量在移动客户端支持接入sip通信的需求，传统的解决方式是在智能终端上安装专用的支持sip运用的app程序，使用者使用sip账号与企业通信系统、调度指挥系统等专用通信系统通信。但在实际应用中有三个问题，1、sip app使用的是4g lte apn网络或wifi网络进行通信，这两种网络的qos机制对实时性、流畅性要求高得音视频专用通信的要求达不到要求。2、现有安卓、ios系统的智能终端，为节省终端耗电，不允许大部分app程序始终在线，而把app关掉，这会导致当app被关掉时从系统来的呼叫没法与安装app的终端建立通信，从而导致呼叫失败，影响正常通信。3、对于一些并不需要经常使用sip app进行通信的智能终端用户也需要在这些智能终端上安装专用app、并要按app使用手册配置各种专用账号、参数，导致这些用户对专网通信的体验不好。
5.目前业内提供了一种设备实现volte音视频通话的方法及网关系统。该方法包括：lte智能模组待机并完成ims注册；在高性能lte智能模组运营基于深度定制的安卓系统上运行专用音视频通信app,此app基于android sdk编写，可以控制呼叫，可读写呼叫中的音频与视频数据。在智能模组上运行此app，通过app与嵌入式系统端进行音视频媒体通信及信令控制。
6.对外呼叫时嵌入式系统端将来自sip视频服务器的呼叫请求通过sip协议通信机制将拨号请求以及音视频参数发送到智能模组；智能模组内的ims协议栈向被叫方发起音视频通话请求并根据sip协议完成协商；呼叫接通后嵌入式系统终端按照通信协议将音视频数据发送给智能模组；智能模组将接收的音视频数据打包成音视频rtp数据发送给被叫方。由此，volte
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sip视频网关实现了volte sip专网视频通话到移动运营商标准volte移动终端的音视频通话。在智能模组接收被叫方发送的音视频rtp数据；智能模组通过ims协议栈解析音视频rtp数据，得到符合通信协议的解析后音视频数据，并将解析后音视频数据按照标准sip协议机制，将音视频流发送给sip视频服务器。
7.sip视频服务器再将音视频码流转发给企业通信系统、调度指挥系统中的其他客户终端，如大屏、网络音箱、可视sip话机、智能分机终端等，如此volte
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sip视频网关实现了双向sip音视频端与volte智能终端之间的音视频通信。
8.网关中视频编码默认采用h.264，sip终端视频与运营商volte网络传输的视频流一致，均为h.264，h.264标准作为新一代数字视频编码标准，具有码率低、图像质量高、容错能力强、网络适应能力强等特点，目前已经在众多领域得到了广泛应用。
9.会话启动协议sip(session initiation protocol)是由ietf提出并主持研究的一个在ip网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，它被用来创建、修改、和终结一个或多个参加者参加的会话进程。这些会话包括internet多媒体会议、internet电话、远程教育以及远程医疗等。即所有的因特网上交互式两方或多方多媒体通信活动，统称为多媒体会话。参加会话的成员可以通过组播方式、单播联网方式或者两者结合的方式进行通信。
10.volte
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sip视频网关采用高性能全网通4g lte智能模组单元如图1所示，智能模组负责volte业务的呼叫和接通，并在呼叫建立后的音视频媒体流通过网口转发给sip音视频通信服务器。
11.智能模组基于高通8核64位arm cortex
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a53处理器，主频高达1.8ghz，内置adrenotm 506gpu，拥大强大的高速数据传输和多媒体处理能力，有助于客户利用智能模块的操作系统和高性能等优势，快速地开发和多媒体、无线通讯等功能相关的产品和应用。
12.但是，目前volte
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sip视频网的通信接口单元不能满足用户的需要。


技术实现要素：

13.本实用新型提供一种volte
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sip视频网关的通信接口单元不能满足用户的需要的不足，提供一种volte
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sip视频网关的通信接口单元，该通信接口单元中实现了usb与fe以太网接口的转换双向互联。
14.本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种volte
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sip视频网关的通信接口单元，包括智能通信模块，所述的智能通信模块为基于高通msm8953pro平台开发的安卓智能模块的sim8950模块，还包括usb_fe接口单元，所述的usb_fe接口单元将所述的
智能通信模块的usb与fe以太网接口的转换双向互联。
15.进一步的，上述的volte
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sip视频网关的通信接口单元中：所述的usb_fe接口单元中包括usb
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fe接口转换芯片，所述的usb
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fe接口转换芯片采用microchip公司的lan9514芯片。
16.进一步的，上述的volte
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sip视频网关的通信接口单元中：还包括usb hub，所述的智能通信模块的usb接口通过usb hub接usb_fe接口单元和usb type c接口。
17.进一步的，上述的volte
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sip视频网关的通信接口单元中：还包括usb与串口转换的单元，所述的智能通信模块的uart接口通过usb与串口转换的单元后形成micro usb接口。
18.进一步的，上述的volte
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sip视频网关的通信接口单元中：所述的usb与串口转换的单元包括usb至双uart桥提供完整的即插即用接口的cp2105.
19.进一步的，上述的volte
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sip视频网关的通信接口单元中：还包括sim卡接口单元和tf卡接口单元；所述的sim止接口单元中，sim卡采用弹出式金属sim卡插座，接口含完备esd保护电路，支持热插拔，方便随时更换sim卡；所述的tf卡接口单元中包括用于存放配置、升级文件、音视频录音文件的tf标准存储卡接口。
20.本实用新型中，提供实现了usb与fe以太网接口的转换双向互联的通信单元，满足用户的需要。
21.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的说明。
附图说明
22.附图1是volte
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sip视频网关产品示意图。
23.附图2是本实用新型实施例1volte
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sip视频网关的通信接口单元连接图。
具体实施方式
24.实施例1，如图2所示，本实施例中的volte
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sip视频网关的通信接口单元中，智能通信模块为基于高通msm8953pro平台开发的安卓智能模块的sim8950模块，sim8950模块是基于高通msm8953pro(14mmx12mm封装)平台开发的安卓智能模块，集成多种无线通信模式，232pin lcc lga封装，外形尺寸为44.1mm*45.6mm*2.8mm。
25.还包括usb_fe接口单元，usb_fe接口单元将所述的智能通信模块的usb与fe以太网接口的转换双向互联。usb
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fe接口单元用于将智能模组的usb与fe以太网接口的转换双向互联，usb
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fe接口转换芯片采用microchip公司的lan9514芯片，智能通信模块sim8950对lan9514有完善的驱动支持。lan9514在usb接口转换芯片领域具有高可靠性及大规模使用的特点。
26.lan9514包含一个usb2.0 hub支持4个下行usb2.0 phy,支持一个上行usb2.0 phy,芯片集成一个10m/100m ethernet phy/ethernet controller,lan9514支持eeprom配置模式。本项目使用了该芯片的ethernet接口及一个usb phy下行接口、一个usb phy上行接口。
27.另外，本实施例中，还包括usb hub，所述的智能通信模块的usb接口通过usb hub接usb_fe接口单元和usb type c接口。
28.另外，本实施例中，还包括usb与串口转换的单元，所述的智能通信模块的uart接口通过usb与串口转换的单元后形成micro usb接口。usb与串口转换的单元包括usb至双uart桥提供完整的即插即用接口的cp2105。cp2105 usb至双uart桥提供完整的即插即用接口解决方案。
29.本实施例中，还包括sim卡接口单元和tf卡接口单元；所述的sim止接口单元中，sim卡采用弹出式金属sim卡插座，接口含完备esd保护电路，支持热插拔，方便随时更换sim卡；所述的tf卡接口单元中包括用于存放配置、升级文件、音视频录音文件的tf标准存储卡接口。
30.本实施例中，volte
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sip视频网关业务功能实现过程如下：
31.volte
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sip视频网关用户注册：
32.volte
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sip视频网关设备含全网通lte智能模组，设备有sim卡槽，在使用时，设备内插入的开通volte业务的sim卡，接通与sip视频业务服务器通信的网线，然后设备上电开机。
33.设备开机后lte智能模组单元从从sim卡中读取imsi和tmsi，将imsi和tmsi发给通信运营商网络；网络判别该imsi和tmsi是否有效，如有效，则生成一个128bit的rand，然后发给智能模组；lte智能模组收到rand后，将rand发给sim卡。sim卡以ki为密钥对rand进行a3/a8算法，生成sres和kc；lte智能模组读取sres和kc，并将sres发给网络；移动营运商网络端自己进行一次a3/a8算法，生成sres与lte智能模组发过来的sres进行比较，如果相同，则接入通信运营商网络,完成sim向运营商网络的入网认证。
34.volte的注册流程，从无线角度来看，注册分为两个步骤：
35.(1)lte无线的无线注册:由于volte实质上对于无线来说只是一种数据业务，所以，e
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utran网络需要为volte提供数据发送的通道。即，建立qci＝8/9的承载。
36.(2)ims注册：支持volte的终端在完成lte的注册后，会通过lte的承载向ims网元发起注册(类似于高层应用的注册)，即，建立qci＝5的承载；在该注册完成后，用户就可以使用volte进行语音通话了。即，会触发核心网建立一条qci＝1的专用承载用于传输ims语音包。一条qci＝2的专用承载用于传输ims视频包。
37.设备开机后可通过ge网口对volte
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sip视频网关与sip视频服务器之间的sip通信协议相关参数进行设置。账号设置主要报告以下主要内容：账号注册、会话中使用outbound代理、服务器备份、sip服务器dns域名解析、静态dns缓存等。volte
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sip视频网关根据相连的sip视频业务服务器相关sip通信相关参数完成sip账号相关参数设置后，volte
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sip视频网关上电开机，即可与sip视频业务服务器完成sip注册流程，双向通信业务逻辑关系建立。
38.volte视频业务呼入sip通信业务呼出过程如下：
39.pstn用户a呼叫volte
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sip视频网关中安装的sim卡的号码b。
40.volte
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sip视频网关从volte侧接收到invite消息，并回送100trying消息，表示收到了呼叫。
41.volte
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sip视频网关根据网关内配置的呼叫路由查询需要转发到标准sip侧的地址与号码c，然后向标准sip侧发送invite消息，发起呼叫。正常情况下会收到标准sip侧响应100trying。
42.volte
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sip视频网关向volte侧转送183session progress消息，volte侧通知用户
a呼叫有进度。
43.volte侧向volte
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sip视频网关发送临时应答消息prack，volte
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sip视频网关了解到用户a收到183session progress消息。
44.volte
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sip视频网关向volte侧发送200ok消息，表示183session progress请求已经处理成功。
45.volte侧向volte
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sip视频网关发送update消息进行媒体协商。
46.volte
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sip视频网关向volte侧发送200ok消息，表示update请求已经处理成功。
47.被叫用户c振铃后，标准sip侧向volte
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sip视频网关发送180ringing或183session progress响应。
48.volte
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sip视频网关向volte侧转送180ringing振铃信息。
49.被叫用户c接听，应答后，标准sip侧向volte
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sip视频网关发送200ok消息，表明主叫最初的invite请求已经处理成功。
50.volte
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sip视频网关向volte侧转送200ok消息，通知用户已经对invite请求处理成功。volte侧向volte
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sip视频网关发送ack消息，意在通知被叫终端b，主叫侧已经了解被叫侧处理invite请求成功。
51.volte
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sip视频网关向标准sip侧被叫用户c转送ack信息。用户a主动挂机，volte侧转发来自a的通话结束byte信息。volte
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sip视频网关向被叫用户c转送byte信息。被叫用户c向volte
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sip视频网关发送200ok消息，表示对byte信息处理成功。volte
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sip视频网关向volte侧转送200ok信息。整个通话结束。
52.如果是被叫用户c主动挂机，标准sip侧向volte
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sip视频网关发送通话结束byte信息。volte
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sip视频网关向volte侧转送byte信息。volte侧向volte
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sip视频网关发送200ok响应，表示对byte信息处理成功。volte
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sip视频网关向标准sip侧转送200ok信息。整个通话结束。