对讲系统设计中的移动网络论文

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1功能设计

移动网络对讲系统的基本功能是通过移动终端实时对讲，即像传统对讲机一样，当调节到相同频道后，实现一人发送多人收听的功能。另外，移动网络对讲系统还应该包括以下辅助功能：用户管理、频道管理和对讲管理三大部分。

（1）用户管理：实现用户的注册、登录和资料维护等功能。

（2）频道管理：建立频道，删除频道等功能。

（3）对讲管理：对讲内容，对讲内容收听，对讲内容重听，删除对讲内容等功能。

2系统概要设计

网络对讲系统的所有功能中，如何实现实时语音对讲是系统开发的难点和关键。一般说来可以通过Socket编程，自定义应用层协议，通过服务器中转语音发送的办法，实现一对多的语音广播。但是，这种实现方法的有如下缺点：

（1）需要使用长连接。长连接指客户端和服务器长时间保持着连接，以便随时收发对方消息。长连接的方式客户端的数据流量和功耗要求非常高，不太适合应用与移动终端的开发。

（2）开发难度大。要全完自定义应用层协议，需要考虑很多因素和解决很多问题，实现困难。

（3）开发的时间成本高。

（4）系统的耦合性高，不利于系统的扩展和维护。那么，有没有一种已有的协议实现一对多的数据推送呢？答案是肯定的，那就是MQTT协议。MQTT协议：（MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，它被用来当做传感器和致动器的通信协议。该协议是为大量计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议。

MQTT协议具有以下主要的几项特性：（1）使用/订阅消息模式。（2）对负载内容屏蔽的消息传输。（3）使用TCP/IP提供网络连接。（4）有三种消息服务质量。“至多一次”，消息完全依赖底层TCP/IP网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。“至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。“只有一次”，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。（5）小型传输，开销很小（固定长度的头部是2字节），协议交换最小化，以降低网络流量。（6）使用LastWill和Testament特性通知有关各方客户端异常中断的机制。目前，MQTT协议被大量用在移动终端客户程序的消息推送领域，相关的技术资料比较丰富。基于以上特点，在开发基于移动终端对讲系统时，使用MQTT协议作为服务器和终端的消息广播协议是非常好的选择。当然，只是MQTT协议是不够的，为实现本系统的功能还要用到其他技术包括：HTTP协议、移动终端开发技术和服务器开发技术。

3系统架构设计

移动网络对讲系统，采用松散的系统结构，整个系统由Web服务器、MQTT服务器、移动终端和PC端四部分构成。其中，Web服务器负责数据库管理、语音文件存储、提供语音下载、向MQTT服务器推送语音描述信息等功能。MQTT服务器负责语音文件描述信息；移动终端负责语音的采集与编码，语音上传，数据更新请求的发送，用户交互界面呈现等；PC终端主要负责通过服务器的管理平台，对数据进行管理，对磁盘进行优化等工作。系统各部分应用的协议和数据收发关系，Web服务器也作为MQTT的一个终端和移动端共同关注MQTT服务器的某个主题（频道），当Web服务器收到移动端上传的语音后，生成包含语音长度，语音存储地址，发送人等基本信息的描述信息，然后以JSON格式发送到MQTT服务器，MQTT服务器自动将收到的语音描述信息下发到每一个移动端，从而实现语音描述信息的广播。在系统的实际工作中，系统各部分进行传递的数据格式在实际的应用开发过程中，可以使用XML来替代JSON和HTML。移动网络对讲系统的主要工作流程如下：某移动端采集语音并上传给Web服务器，Web服务器存储语音文件并在数据库中记录语音信息，然后使用MQTT协议将语音描述信息发送给MQTT服务器的指定频道，MQTT服务器将该描述信息广播给全体关注了该频道的所有移动端，移动端收到语音描述信息后，根据描述内容到Web服务器下载语音文件并播放语音。综上所述，利用MQTT的关注/机制可以很好的实现一对多的语音文件描述消息群发，大大降低系统的开发难度。

4结束语

在基于MQTT的移动网络对讲系统架构设计过程中，由于采用标准的互联网协议，具有各部分之间的结构松散、耦合性低，移植性好、扩展性强、开发风险小、开发难度低等特点。本系统架构可以广泛的应用于网络语音对讲，视频对讲系统的开发。本系统架构设计对各类即时通信软件开发具有一定的参考价值。。

作者：张翼单位：黑龙江东方学院