嵌入式會(huì)議終端的電話模塊設(shè)計(jì)

馮春華

（武漢工程科技學(xué)院信息工程學(xué)院，湖北武漢 430200）

隨著科技的發(fā)展，視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普及[1-3]，在商業(yè)、教育、安防以及人們生活的方方面面，對(duì)高清視頻的需求越來越多[4]。視頻會(huì)議系統(tǒng)通過現(xiàn)有通信介質(zhì)傳輸媒體，將人物靜動(dòng)態(tài)圖像等多種資料發(fā)送到各用戶的終端上，使得用戶可通過系統(tǒng)載體設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程交流[5],實(shí)現(xiàn)即時(shí)且互動(dòng)的溝通[6-7]。視頻會(huì)議系統(tǒng)大多是嵌入式系統(tǒng)，其作用是硬件系統(tǒng)依靠軟件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信和各項(xiàng)會(huì)議功能，與軟件視頻會(huì)議相比可靠性更好、系統(tǒng)性能更高[8]。

該文介紹了一款集成PSTN 電話功能的終端設(shè)備，該終端既可作為視頻指揮系統(tǒng)末級(jí)節(jié)點(diǎn)，配合實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、視頻指揮、視頻會(huì)議等業(yè)務(wù)應(yīng)用；也可在網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)、擁塞、終端或服務(wù)故障等情況下，通過電話語音保底功能保障指揮延續(xù)。會(huì)議終端可以持久化地存儲(chǔ)電話號(hào)碼信息，在離線時(shí)也能夠進(jìn)行電話業(yè)務(wù)，功能更為豐富[9]。

1 系統(tǒng)概述

視頻會(huì)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(shè)備采集的音視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為IP 數(shù)據(jù)，并傳送到IP 網(wǎng)絡(luò)中。解碼模塊的主要功能是接收IP 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，并解碼為音視頻信號(hào)在本地播放。電話語音模塊的主要功能是將設(shè)備采集的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電話數(shù)據(jù)，并傳送到PSTN 網(wǎng)絡(luò)中。

視頻會(huì)議終端組成示意圖如圖1 所示。

圖1 視頻會(huì)議終端組成示意圖

該會(huì)議終端除了具有傳統(tǒng)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(tài)下通過撥號(hào)方式與電話終端、通訊錄其他終端進(jìn)行通話；支持來電響鈴、可顯示對(duì)方用戶名或號(hào)碼信息。

2）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能。支持顯示終端與所屬節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)；支持業(yè)務(wù)過程中在界面上顯示業(yè)務(wù)兩端之間的網(wǎng)絡(luò)信息(包括丟包、時(shí)延、碼率、帶寬)。

3）獨(dú)立使用功能。支持離線狀態(tài)下，設(shè)備能夠離線啟動(dòng)，并能支持本地預(yù)覽、PSTN 電話功能。

4）電話保底功能。終端與所屬服務(wù)節(jié)點(diǎn)之間監(jiān)測到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不佳時(shí)，支持由音視頻業(yè)務(wù)自動(dòng)切換為純音頻業(yè)務(wù)；終端與所屬服務(wù)節(jié)點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)中斷條件下，支持由IP 音視頻業(yè)務(wù)自動(dòng)切換為PSTN 電話，支持可設(shè)置功能開啟/關(guān)閉切換保底功能，最終確保系統(tǒng)能夠處于穩(wěn)定安全的狀態(tài)[10]。

2 硬件方案

電話信令通過USB/串口/按鍵等進(jìn)行控制，音頻的聲音采用模擬接口，需要進(jìn)行消側(cè)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(gè)回聲抑制模塊進(jìn)行消側(cè)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(huì)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(duì)應(yīng)的按鍵，紅外搖控器無對(duì)應(yīng)的按鍵，在主菜單增加各個(gè)資源菜單，主菜單如圖3 所示，通過方向鍵選擇進(jìn)入。手柄操作時(shí)既可以通過按鍵一鍵進(jìn)入相應(yīng)的資源列表，也可以在主菜單通過方向鍵選擇進(jìn)入。

圖3 主菜單

4 電話模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)

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(dòng)掛斷、呼入響應(yīng)、呼出響應(yīng)、電話保底、視頻通話中斷轉(zhuǎn)電話呼叫、主動(dòng)撥號(hào)呼叫等功能。

4.1 獲取電話通訊錄

為了保護(hù)用戶個(gè)人信息，視頻會(huì)議終端從平臺(tái)獲取的電話號(hào)碼信息已經(jīng)是加密的，直接將加密的電話號(hào)碼存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，需要使用電話號(hào)碼時(shí)再解密。通訊錄獲取流程圖如圖4 所示，通過用戶IDS 獲取對(duì)應(yīng)的電話號(hào)碼，獲取成功后，將加密的電話號(hào)碼寫到數(shù)據(jù)庫中；然后將加密電話號(hào)碼解密，寫到事先分配好的電話號(hào)碼內(nèi)存池中。

圖4 通訊錄獲取流程圖

4.2 呼叫外線

會(huì)議終端內(nèi)部集成了VOIP 網(wǎng)關(guān)，可以對(duì)外提供電話呼叫業(yè)務(wù)，內(nèi)部模塊與VOIP 關(guān)系采用SIP 協(xié)議進(jìn)行交互，以RTP 協(xié)議傳輸音頻。用戶在電話通訊錄中選擇要呼出的對(duì)象，點(diǎn)擊確定后發(fā)起對(duì)外呼出請求，呼叫處理對(duì)象接收到呼出請求后進(jìn)入電話顯示處理流程，然后通過消息接口將該請求發(fā)送給業(yè)務(wù)處理模塊，最后將呼叫狀態(tài)更新到播放列表對(duì)象，業(yè)務(wù)處理對(duì)象接收到呼出請求后，進(jìn)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(jié)果；若不存在，則創(chuàng)建電話呼叫記錄，開啟呼出定時(shí)器，將電話請求通過消息隊(duì)列發(fā)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(shí)，進(jìn)入呼入請求處理流程。在進(jìn)入呼入請求處理流程時(shí)，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(yīng)結(jié)果為拒絕；若不存在，則創(chuàng)建電話呼叫記錄，將所有正在發(fā)生的業(yè)務(wù)置為靜音狀態(tài)，最后將這一請求發(fā)送給界面顯示對(duì)象。在界面顯示對(duì)象接收到呼入請求時(shí)，進(jìn)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(hào)碼是否允許呼入，若不允許，則直接反饋呼入結(jié)果為拒絕；若允許，則進(jìn)入電話呼叫顯示窗口流程，并開啟響應(yīng)定時(shí)器，若定時(shí)器超時(shí)，則進(jìn)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(shí)，業(yè)務(wù)處理對(duì)象進(jìn)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(fā)生的業(yè)務(wù)置為非靜音，停止電話呼出定時(shí)器，將這一掛斷請求發(fā)送給呼叫處理對(duì)象，在呼叫處理對(duì)象接收到掛斷請求后，進(jìn)入掛斷處理流程，在接收到掛斷請求后，則進(jìn)入電話呼叫顯示窗口流程，并將該記錄更新到播放列表對(duì)象中。

4.5 主動(dòng)掛斷

在播放列表中，選擇對(duì)應(yīng)的項(xiàng)或直接選擇掛斷所有的情況下，播放列表對(duì)象會(huì)將掛斷請求發(fā)送給呼叫處理對(duì)象，呼叫處理對(duì)象在接收到內(nèi)部掛斷請求時(shí)，進(jìn)入掛斷處理流程。在掛斷處理流程中，進(jìn)入電話呼叫顯示窗口流程，并隱藏電話警告窗口，同時(shí)發(fā)送掛斷請求給業(yè)務(wù)處理對(duì)象，停止警告定時(shí)器。在業(yè)務(wù)處理模塊接收到來自界面的掛斷請求時(shí)，進(jìn)入內(nèi)部掛斷流程。在內(nèi)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(fā)生的業(yè)務(wù)置為非靜音狀態(tài)，刪除電話呼叫記錄，發(fā)送掛斷請求給電話處理模塊。

4.6 呼入響應(yīng)

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(jìn)入呼入響應(yīng)處理流程，在呼入響應(yīng)處理中，將響應(yīng)結(jié)果發(fā)送給業(yè)務(wù)處理模塊，若選擇結(jié)果為接受，則將這一電話呼叫更新到播放列表對(duì)象，停止呼入響應(yīng)定時(shí)器，顯示電話通話提示框，隱藏呼入提示框，在業(yè)務(wù)處理模塊接收到內(nèi)部對(duì)呼入的響應(yīng)時(shí)，進(jìn)入呼入響應(yīng)處理流程，在呼入響應(yīng)流程中，在呼叫記錄存在的情況下，將這一響應(yīng)結(jié)果發(fā)送給電話處理模塊，若結(jié)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(fā)生的業(yè)務(wù)置為非靜音狀態(tài)。

4.7 呼出響應(yīng)

當(dāng)業(yè)務(wù)處理對(duì)象接收到來自電話處理模塊的呼出結(jié)果時(shí)，進(jìn)入呼出結(jié)果處理流程，在呼出結(jié)果處理流程中，在電話呼叫記錄存在的情況下，若結(jié)果為拒絕，則刪除電話呼叫記錄，并停止電話呼出定時(shí)器，同時(shí)設(shè)置其他正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)為非靜音狀態(tài)；若結(jié)果為接受，則更新電話呼叫記錄，并停止電話呼出定時(shí)器，然后將呼出結(jié)果發(fā)送給界面呼叫處理對(duì)象，界面呼出結(jié)果處理流程圖如圖7 所示。在界面顯示呼叫處理對(duì)象中，接收到呼出結(jié)果時(shí)，進(jìn)入呼出結(jié)果處理流程，在呼出結(jié)果處理中，若結(jié)果為接受，則進(jìn)入電話顯示窗口處理，更新播放對(duì)象窗口的狀態(tài)；若結(jié)果為拒絕，則銷毀播放對(duì)象中對(duì)應(yīng)的號(hào)碼條目，進(jìn)入電話顯示窗口處理，開啟警告提示定時(shí)器，顯示呼叫失敗窗口。

圖7 界面呼出結(jié)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(zhuǎn)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(duì)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(zhuǎn)換成電話呼叫方式，同時(shí)激活電話呼叫窗口，則電話呼叫窗口進(jìn)入正常的電話呼叫流程。

4.9 視頻通話中斷轉(zhuǎn)電話呼叫

在進(jìn)行視頻通話過程中，若出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不佳或人員離線的情況，主動(dòng)發(fā)起的視頻通話鏈路將轉(zhuǎn)換成電話呼叫。在接收到視頻中斷消息時(shí)，若當(dāng)前中斷通道為視頻呼出且當(dāng)前配置項(xiàng)為視頻呼叫中斷自動(dòng)轉(zhuǎn)電話呼叫，則清除視頻呼叫記錄，并觸發(fā)呼叫處理對(duì)象去觸發(fā)電話通信窗口發(fā)起電話呼叫，否則進(jìn)入正常的中斷流程，視頻通話中斷轉(zhuǎn)電話呼叫流程圖如圖8 所示。

圖8 視頻通話中斷轉(zhuǎn)電話呼叫流程圖

4.10 界面參數(shù)配置

通過紅外搖控器或控制手柄可以通過配置界面對(duì)呼叫等待時(shí)間、白名單、自動(dòng)轉(zhuǎn)電話呼叫選項(xiàng)和電話保底選項(xiàng)進(jìn)行配置。參數(shù)獲取和設(shè)置時(shí)，界面通過一定的方式直接調(diào)用或間接調(diào)用業(yè)務(wù)處理模塊對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置。

5 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展使得視頻會(huì)議成為現(xiàn)實(shí)，通過視頻會(huì)議人們可以進(jìn)行面對(duì)面交流，提高了效率[11]。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的視頻會(huì)議終端系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、畫面流暢，當(dāng)會(huì)議終端發(fā)起音視頻呼叫成功后，檢測到網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，能夠自動(dòng)切換成電話呼叫；對(duì)于離線的人員，發(fā)起音視頻呼叫時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)成電話呼叫，很好地解決了網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)不能按時(shí)進(jìn)行視頻會(huì)議的問題，該系統(tǒng)可以滿足不同會(huì)議模式的使用需求，使會(huì)議不受地域限制[12]，為企業(yè)溝通提供了有效的保障[13-14]。隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用場景將愈發(fā)廣泛[15-16]。