對講系統設計中的移動網絡論文

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1功能設計

移動網絡對講系統的基本功能是通過移動終端實時對講，即像傳統對講機一樣，當調節到相同頻道后，實現一人發送多人收聽的功能。另外，移動網絡對講系統還應該包括以下輔助功能：用戶管理、頻道管理和對講管理三大部分。

（1）用戶管理：實現用戶的注冊、登錄和資料維護等功能。

（2）頻道管理：建立頻道，刪除頻道等功能。

（3）對講管理：對講內容，對講內容收聽，對講內容重聽，刪除對講內容等功能。

2系統概要設計

網絡對講系統的所有功能中，如何實現實時語音對講是系統開發的難點和關鍵。一般說來可以通過Socket編程，自定義應用層協議，通過服務器中轉語音發送的辦法，實現一對多的語音廣播。但是，這種實現方法的有如下缺點：

（1）需要使用長連接。長連接指客戶端和服務器長時間保持著連接，以便隨時收發對方消息。長連接的方式客戶端的數據流量和功耗要求非常高，不太適合應用與移動終端的開發。

（2）開發難度大。要全完自定義應用層協議，需要考慮很多因素和解決很多問題，實現困難。

（3）開發的時間成本高。

（4）系統的耦合性高，不利于系統的擴展和維護。那么，有沒有一種已有的協議實現一對多的數據推送呢？答案是肯定的，那就是MQTT協議。MQTT協議：（MessageQueuingTelemetryTransport，消息隊列遙測傳輸）是IBM開發的一個即時通訊協議，有可能成為物聯網的重要組成部分。該協議支持所有平臺，幾乎可以把所有聯網物品和外部連接起來，它被用來當做傳感器和致動器的通信協議。該協議是為大量計算能力有限，且工作在低帶寬、不可靠網絡的遠程傳感器和控制設備通訊而設計的協議。

MQTT協議具有以下主要的幾項特性：（1）使用/訂閱消息模式。（2）對負載內容屏蔽的消息傳輸。（3）使用TCP/IP提供網絡連接。（4）有三種消息服務質量。“至多一次”，消息完全依賴底層TCP/IP網絡。會發生消息丟失或重復。這一級別可用于如下情況，環境傳感器數據，丟失一次讀記錄無所謂，因為不久后還會有第二次發送。“至少一次”，確保消息到達，但消息重復可能會發生。“只有一次”，確保消息到達一次。這一級別可用于如下情況，在計費系統中，消息重復或丟失會導致不正確的結果。（5）小型傳輸，開銷很小（固定長度的頭部是2字節），協議交換最小化，以降低網絡流量。（6）使用LastWill和Testament特性通知有關各方客戶端異常中斷的機制。目前，MQTT協議被大量用在移動終端客戶程序的消息推送領域，相關的技術資料比較豐富。基于以上特點，在開發基于移動終端對講系統時，使用MQTT協議作為服務器和終端的消息廣播協議是非常好的選擇。當然，只是MQTT協議是不夠的，為實現本系統的功能還要用到其他技術包括：HTTP協議、移動終端開發技術和服務器開發技術。

3系統架構設計

移動網絡對講系統，采用松散的系統結構，整個系統由Web服務器、MQTT服務器、移動終端和PC端四部分構成。其中，Web服務器負責數據庫管理、語音文件存儲、提供語音下載、向MQTT服務器推送語音描述信息等功能。MQTT服務器負責語音文件描述信息；移動終端負責語音的采集與編碼，語音上傳，數據更新請求的發送，用戶交互界面呈現等；PC終端主要負責通過服務器的管理平臺，對數據進行管理，對磁盤進行優化等工作。系統各部分應用的協議和數據收發關系，Web服務器也作為MQTT的一個終端和移動端共同關注MQTT服務器的某個主題（頻道），當Web服務器收到移動端上傳的語音后，生成包含語音長度，語音存儲地址，發送人等基本信息的描述信息，然后以JSON格式發送到MQTT服務器，MQTT服務器自動將收到的語音描述信息下發到每一個移動端，從而實現語音描述信息的廣播。在系統的實際工作中，系統各部分進行傳遞的數據格式在實際的應用開發過程中，可以使用XML來替代JSON和HTML。移動網絡對講系統的主要工作流程如下：某移動端采集語音并上傳給Web服務器，Web服務器存儲語音文件并在數據庫中記錄語音信息，然后使用MQTT協議將語音描述信息發送給MQTT服務器的指定頻道，MQTT服務器將該描述信息廣播給全體關注了該頻道的所有移動端，移動端收到語音描述信息后，根據描述內容到Web服務器下載語音文件并播放語音。綜上所述，利用MQTT的關注/機制可以很好的實現一對多的語音文件描述消息群發，大大降低系統的開發難度。

4結束語

在基于MQTT的移動網絡對講系統架構設計過程中，由于采用標準的互聯網協議，具有各部分之間的結構松散、耦合性低，移植性好、擴展性強、開發風險小、開發難度低等特點。本系統架構可以廣泛的應用于網絡語音對講，視頻對講系統的開發。本系統架構設計對各類即時通信軟件開發具有一定的參考價值。。

作者：張翼單位：黑龍江東方學院