摘 要 隨著NGN和軟交換技術的推進，未來具有復雜計算能力的智能終端設備將取得傳統的啞終端。本文分析了面向NGN的
智能移動終端的硬件體系結構、軟件組成、網絡通信和協議框架，并給出了一種基于Linux、采用無線局域網接入、支持H.323語音通信的
智能通信終端的實現方案。
關鍵詞 NGN 多媒體通信 智能終端 H.323 無線局域網 嵌入式系統
1 引言
目前通信網絡的發展遵循著這樣一個趨勢，即由傳統的面向語音傳輸的單一業務網向著新一代的面向數據、語音、視頻的綜合業務網演進。傳統的語音通信網是在電話網的基礎上建立的，雖然經歷了多年的數字化改進，出現了面向數據傳輸的DDN（Digital Data Network）技術，面向綜合業務的B-ISDN技術以及高速的數字接入技術，但整個網絡的結構特征依然沒有改變，其交換方式仍以電路交換為主，而其復雜的信令體系使網絡控制高度集中化，缺乏靈活性，這些特征對于實現包括數據，多媒體信息在內的綜合業務來說都是不利的因素。為了解決這個問題，業界提出了下一代網絡（NGN：Next Generation Network）的概念，其核心思想是業務驅動，即媒體與傳輸分離，傳輸與控制分離，它并不要求物理層面上實現電視網，電信網和計算機網的結合，而是在高層業務上實現三網的融合，為語音，數據，視頻等各種業務在三網上的傳輸提供一個統一開放的平臺。在這種情況下，傳統的高度集中化的網絡控制思想是不可行的，新的網絡體系結構要求進一步簡化網絡的控制功能以實現平臺的統一，這就要求終端的智能化，即采用新一代的智能終端來取代傳統的包括語音電話、電視在內的啞終端。智能化的終端具有強大的計算處理能力，能夠完成應用層面各種通信協議。智能化的通信終端和傳統的啞終端相比，其軟硬件結構的設計都要復雜的多，但通信的靈活性和協議得可擴展性卻強得多。
本文給出了一種多媒體智能通信終端的實現方案，它采用嵌入式Linux操作系統，基于IEEE 802.11b無線局域網接入技術，遵循TCP/IP協議，支持IP v6和移動IP v6，支持符合SIP及ITU-T H.323標準的多媒體通信業務。該終端具備很強的靈活性和擴展性，可以支持未來的無線通信網絡技術和未來的新型多媒體會話協議。
2 智能移動終端的技術框架
2.1 硬件體系結構
智能化、無線通信能力、易攜帶性和移動性是終端設備發展的趨勢，這得益于集成電路技術、軟件開發技術和無線通信技術的快速發展。具備無線通信能力的智能移動終端可以極大的方便人類的生活，使得任何人（Who）可以在任何時間（When）、任何地點（Where）與任何對象（Whom）進行文字、聲音甚至視頻（How）的通信，從而實現人類通信技術長久以來的目標。目前，典型的智能移動終端包括筆記本電腦，智能手機設備（Smart Phone）和具備無線通信能力的個人數字助理（PDA: Personal Digital Assistant）等。在硬件體系上，智能終端設備擁有核心處理器（CPU）、存儲器（Memory）、外圍設備和網絡通信能力，相當于超微型的計算機設備。
2.2 嵌入式操作系統
嵌入式操作系統運行在智能終端設備上，向用戶應用提供任務調度、設備管理、內存及其他資源分配等基本功能。隨著終端設備計算能力的提高，運行在其上的操作系統能力已經接近通用的主流操作系統。主流的通用嵌入式操作系統有2大陣營，即Windows CE系列（含Pocket PC）和嵌入式Linux。相對于Windows CE系列，嵌入式Linux系統具備以下的特點：（a）Linux具備更靈活的可裁減性，用戶可以依照需要自行對Linux系統進行裁減，這對于在功能、可靠性、體積、成本和功耗方面有嚴格要求的專用終端系統來說是一個非常重要的特點。而Windows CE系列缺乏定制能力。（b）Linux的源碼是完全公開的，使得開發者可以有效地得到因特網中龐大的開放源代碼資源，降低整個系統的開發難度，開發成本和開發周期。（c）Linux具備強大的網絡支持功能，在眾多開發者和維護著的努力下，Linux幾乎支持當前流行的所有網絡通信協議，包括TCP/IP，IPX，AppleTalk和Bluetooth。（d）Linux是GNU授權的自由軟件，用戶使用Linux不需要支付任何費用，從而降低系統開發成本。
目前，國際上有數以百計的嵌入式Linux開發計劃，它們面向不同的應用場景。本文的實現方案也選用了Linux作為嵌入式操作系統。
2.3 智能終端的移動多媒體通信
缺乏通信能力的終端只能為用戶提供有限的計算和存儲服務，而終端一旦具備移動通信能力，它就可能接入覆蓋全球的互聯網絡，從而聯絡其他用戶，訪問互聯網上數以千萬計的公司、企業、大學、圖書館等資源，衍生出復雜的服務類型。目前，移動通信能力包括各種無線接入手段，如無線局域網（WLAN），藍牙，GSM/GPRS，CDMA和未來的3G網絡。智能終端增加不同的無線通信模塊，就可以接入不同的無線網絡。
本文的實現方案采用了經由無線局域網IEEE 802.11b接入互聯網的方式。IEEE 802.11b無線局域網工作在2.4G的ISM頻段，采用擴頻調制技術進行數據通信。IEEE 802.11b的媒體接入控制協議（MAC）原理類似于以太網絡，采用載波偵聽的方式來控制網絡中信息的傳送，區別是以太網采用的是CSMA/CD（載波偵聽/沖突檢測）技術，而IEEE 802.11b無線局域網則引進了沖突避免技術。IEEE 802.11b無線局域網在發射功率為100mW時，傳輸距離為100米左右。IEEE 802.11b最高可以提供11Mbps的數字傳輸速率，可以滿足H.323或SIP的話音通信需求。
H.323和SIP是目前主流的多媒體的會話協議，二者都需要智能的終端設備支持，在某種程度上，H.323和SIP體現了NGN和軟交換的思想，即基于簡化和統一網絡結構，而采用具有復雜計算和控制能力作為未來網絡的終端設備，因此文中提出的基于智能終端設備的IP語音傳送技術是面向未來NGN框架的。
3 系統實現
本文提出一種智能終端多媒體通信的實現方案，它采用高性能PDA作為移動終端，以嵌入式Linux為操作系統，通過無線局域網接入互聯網，基于H.323協議實現IP語音和多媒體業務。
3.1 硬件，操作系統和軟件架構
系統的核心部件是各種嵌入式處理器，它的選擇根據實際情況決定。常用的嵌入式處理器包括ARM、MIPS以及M68000等，目前，Linux對以上提到的處理器都支持。其次，網絡接口的實現也是一個重要的因素，一般的解決方案包括采用現有的802.11芯片或通過通用的總線與802.11無線網卡相連接等。存儲系統、音視頻設備以及用戶輸入設備則是一般嵌入式系統的基本組成部分，它們的實現主要取決于用戶的需求，應用環境，開發成本和周期等因素了。智能終端可以完全定制，可以采用通用的高性能可擴展的PDA。操作系統采用嵌入式Linux，經過適當裁剪以適合嵌入式應用。網絡協議支持IP v4和IP v6，網絡的編程采用通用的套接字接口。
無線網絡的選擇可以根據當地的網絡條件和應用需求而決定。本文選擇IEEE802.11b無線局域網。通信應用層軟件包括互聯網瀏覽、文件傳輸、語音通信和視頻通信等。智能終端的H.323或SIP（會話初始化協議）屬于應用層軟件，它運行在嵌入式操作系統上，通過訪問網絡設備和聲音設備，實現"軟"VoIP終端功能。通信應用的軟件實現使得系統具備更好的靈活性和可擴展性，即在系統硬件不做任何改動的條件下，用戶不僅可以實現目前流行的多媒體通信協議如SIP或H.323協議棧，也可以根據特殊的需要自行開發合適的通信協議，或者支持任何將來可能出現的通信協議。這是智能終端最大的特點，也是NGN業務驅動特征的體現。
3.2 典型應用場景
典型的智能終端應用的場景如圖1所示。圖中智能終端接入IEEE 802.11b無線網絡，連接到IP網絡。H.323網關連接IP網絡和PSTN網。從PSTN來的呼叫被H.323網關受理，把其中的話音流轉換成IP數據包經過IP網絡傳到智能終端；同時受理智能終端的呼叫，轉向PSTN目的終端(電話)。智能終端也可以和其他的計算機或者智能終端通信，或者訪問Internet網絡的服務器。
3.3 實際方案
在實際實現中，我們采用了HP公司的iPAQ系列PDA作為硬件平臺，采用Linux（內核版本2.4.18）作為操作系統，在應用層實現了H.323協議棧，并基于觸摸屏實現了友好的用戶界面。具體的硬件配置參數列表如下：
測試網絡環境包含數個無線接入點，交換機，H.323網守和網關等，并連接到PSTN網和INTERNET。在搭建的測試環境上，我們進行了以下的測試：1. 通過智能終端上的H.323 VoIP客戶端軟件與PSTN的電話進行語音通信；2. 通過智能終端上的H.323 VoIP客戶端軟件與局域網的計算機進行話音通信；3. PSTN網絡的電話呼叫移動智能終端并進行話音通信；4. 移動智能終端訪問局域網及Internet的網絡資源，包括Web瀏覽和文件傳送。測試結果表明智能終端可以在移動的條件下和PSTN網絡的固定電話(或IP網的計算機終端)進行相互間的話音呼叫和通信，話音質量較好，性能穩定，可以達到實際應用的要求，并且在語音通信期間，智能終端可以瀏覽互聯網網頁，傳送文件。
若需要支持SIP協議，本文的終端僅需要安裝支持SIP協議的應用層軟件。網絡中需要增加支持SIP的網關/代理等設備。
4 結束語
本文闡述和分析了NGN概念和核心思想，認為隨著NGN和軟交換技術的推進，網絡將為語音、數據和視頻等業務提供統一開放的平臺，具有復雜計算能力的智能終端設備將取得傳統的啞終端，成為未來NGN網絡終端的主流。隨后本文分析了面向NGN的智能移動終端涉及的技術，包括硬件體系、操作系統、應用層軟件和網絡接入方式，并給出了一種基于嵌入式Linux操作系統和無線局域網接入的，支持H.323協議和SIP協議的智能終端方案的實際實現。在可預見的將來，具有復雜計算能力和無線通信能力的終端設備，將支持豐富的網絡應用，具有難以估量的產業機會和商業前景。
