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1 一個支援 Skype 之藍芽無線電話閘道器之製作 * The Implementation of a Bluetooth Telephony Gateway for Supporting Skype* 劉家遠林志敏逢甲大學資訊工程學系逢甲大學資訊工程學系 chiayuan.liu@gmail.com jimmy@fcu.edu.tw 摘要近年來, 由於網際網路的盛行, 使得資訊生活快速的提升, 並透過 IP 技術讓資料語音和視訊等多媒體資訊, 能得以整合並傳輸於網路系統上而 VoIP (Voice over Internet Protocol) [1] 即是目前透過網際網路來傳送語音的技術, 也稱作網路電話 ; 透過 VoIP 網路電話來進行撥打電話, 已無長途或市內電話之分, 大幅的降低通話費用再加上 Skype 公司在 2003 年 8 月正式開放電信產業的軟體 Skype Beta( 測試版 ) [6], 更使得提升 VoIP 網路電話的快速發展而透過 VoIP 網路電話與無線網路技術的整合, 讓 VoIP 也能跟無線電話手機一樣具有移動能力, 並且仍然包含 VoIP 網路電話原先的優點本系統中, 即利用藍芽無線行動電話與 skype 網路電話軟體的整合, 讓行動電話不僅僅能透過一般的 GSM 系統通訊, 另外也能透過 VoIP 網路電話來進行通話關鍵字 :VoIP (Voice over Internet Protocol) 無線網路電話藍芽無線應用 Abstract With the rapid development of the Internet technology, VoIP (Voice over Internet Protocol),a simply the transmission of voice traffic over IP-based networks, has allowed people to communicate with others without using traditional PSTN system and has cost advantage to consumer over traditional PSTN system. As the growing of VoIp applications, it has integrated wireless devices, such as radiophone * 本研究接愛國科會計畫編號 NSC E and cellular phone, into VoIP. Therefore, Wireless VoIP has not merelyprovided VoIP services but supplied mobility. In this paper, we propose a system which integrate blue tooth wireless mobile phone and Skepe internet package. In addition to GSM system, we can call using cellular phone through VoIP system. Keywords: VoIP (Voice over Internet Protocol), Wireless VoIP, Bluetooth 網路電話 VoIP-PC Internet 市內電話筆記型電腦無線基地台電信交換櫃行動電話 VoIP 無線無路電話 1 導論圖 1 VoIP 的通訊模式由於網際網路的快速發展之下, 以及 IP 技術的突破之下, 各種的多媒體資訊漸漸也透過網際網路來進行傳送, 而 VoIP 網路電話即是一種網路通訊服務, 透過這樣子的技術使得網路電話也漸漸地成為另一項通訊服務的選擇 VoIP 網路電話除了具備傳統公眾電話網路 (Public Switched Telephone Network,PSTN) 的通訊功能外, 隨著網路技術的發展及應用服務的增加, 使得 VoIP 網路電話服務品質大幅增加 ; 未來 VoIP 的市場也將優於傳統的

2 電話系統此外,VoIP 網路電話的優點可列舉如下 : 降低通話的費用 : 由於 VoIP 網路電話為透過網際網路來進行連結, 因此對 VoIP 網路電話而言並無國內外長途電話或市內電話之分, 使得降低通話上面的費用維護成本低 :VoIP 不像傳統 PSTN 需要許多昂貴設備, 其技術也架構於目前現有的網路技術, 因此只需維護一般的網路系統及 VoIP 系統, 使維護成本降低許多多媒體整合 : 透過現有的網路系統, 而易於將語音視訊資料和網路業務等整合在一起, 對於在多媒體與系統的整合上, 更具備彈性及方便性提供更多的服務 : 隨著網際網路的發展下,VoIP 網路電話可以提供比傳統 PSTN 系統還多的服務, 如語音郵件電子商務即時訊息服務等等而在無線網路技術的快速發展之下,VoIP 網路電話也透過與無線網路 ( 如 Wi-Fi 藍芽等) 的整合 [2], 將 VoIP 網路電話也能夠提供移動性, 使 VoIP 網路電話不在限制於個人電腦面前圖 2. 為無線網路電話與不同電話系統的操作模式而目前整合 VoIP 網路電話與無線網路的架構有兩種技術 : 1 將 VoIP 網路電話軟體支援含有無線網路的行動裝置 ( 如智慧型手機筆記型電腦等 ) 如全球最大 VoIP 網路電話公司 Skype, 除了能夠支援一般的桌面平台 (Window,Linux, Mac OSX) 外, 另外也提供對 Pocket PC 的支援, 使得 skype 網路電話軟體也能透過無線網路技術來提供移動特性 2 以軟硬體整合技術將 VoIP 網路電話與可攜式的 Wi-Fi 手機單獨整合成無線網路電話即不需要透過個人電腦軟體的輔助, 為獨立運作的網路電話裝置由於 VoIP 網路電話透過無線網路進行通訊的模式是將 VoIP 網路電話軟體整合至行動裝置或其它無線裝置中, 因此, 使用者在透過無線網路來進行通訊時, 必需得持有 VoIP 網路電話的無線裝置才能通訊操作而在本系統中, 透過藍芽行動電話與 VoIP 網路電話軟體 skype 進行整合, 直接以藍芽無線技術操控 skype 軟體及透過藍芽耳機接收 skype 語音訊號的方式, 使得網路電話軟體不需要裝在行動電話中, 但仍然能夠直接以行動電話透過 VoIP 網路電話的方式來進行通訊可攜式的 Wi-Fi 手機無線 VoIP 網路電話筆記型電腦無線 VoIP 網路電話 2 系統架構由於為了能夠使用現在的行動電話裝置並透過 VoIP 網路電話來通話, 因此在裝置上則選擇含有藍芽無線技術的行動電話, 使行動電話除了能經由一般的 GSM 通話外, 另外也能夠透過 VoIP 來進行通訊而在使用一般的行動電話進行對 skype IP 閘道器 IP 網路網路電話軟體的操控時, 使用端與閘道器之間的訊號可分為語音訊號和訊號處理兩方面語音訊號為 PSTN 電話網路直接透過閘道器的藍芽接收器來傳送或接收藍芽 PC 電話耳機的訊號, 並且將 skype 軟體的音訊裝置導向至行動電話傳真機傳統電話 IP 電話藍芽接收器, 使得 skype 軟體能透過藍芽接收器來傳送或接收藍芽耳機的語音訊號圖 2 無線網路電話與不同電話系統的操作模式

3 來存取 skype 軟體本身的功能圖 4 為訊號處理流程圖 PSTN 電話網路 Internet VoIP 網路電話 skype API 訊號處理 rfcomm 協定藍芽通訊協定藍芽手機鍵盤訊號藍芽接收器 skype 軟體藍芽行動電話藍芽耳機圖 3 藍芽手機整合網路電話的通訊模式閘道器的訊號處理可透過 Serial port 的方式來接收手機鍵盤動作的訊號, 由於行動電話裡的動作大部分皆為 AT command 指令集所完成的, 因此利用 Serial port 所接收的訊號即為 AT command 的指令集 AT command 指令集是由 Hayes Microcomputer 公司所提出的, 用來控制數據機裡的各種動作, 而目前市面上的數據機也多半支援這個指令集, 包括目前的行動電話裡的控制動作也幾乎由 AT command 指令集來完成, 因此 AT command 也已漸漸成為固定的數據機標準而由於閘道器的訊號是經由藍芽接收器接收, 所以在接收手機鍵般訊號就得透過藍芽通訊協定來完成在藍芽協定堆疊的上層有個 rfcomm 協定, 而此協定是利用 GSM TS 標準所制定, 其主要的目的用以模擬傳統 Serial port 的控制資料訊號因此, 一般藍芽手機鍵盤的訊號即可透過藍芽通訊協定中的 rfcomm 協定來傳送至閘道器另一方面, 當接收到由手機所傳送的鍵盤訊號時, 必需能夠將這些訊號送至 skype 軟體, 以達到操控 skype 軟體的目的, 但是因為 skype 軟體並非為開放源始碼 (open source) 軟體, 所以無法能夠直接將這些手機鍵般訊號送到 skype 軟體, 不過對於操控 skype 軟體功能可以透過 Skype 公司所釋放出來的 skype API 來操控 skype API 是 Skype 公司發行給第三方的應用程式以存取 skype 功能的介面因此對於 skype 軟體的功能, 例如撥號發送文字訊息取得用戶資料等, 即可透過 skype API 3 實作圖 4 訊號處理的流程圖閘道器系統為建置在 Linux 環境之下, 其 Linux 的 Kernel 為版本, 表 1 為閘道器系統所使用的軟體及硬體清單 Linux Kernel Fedora Core 3 ( ) VoIP 軟體 skype Bluetooth Protocol Stack BlueZ (Linux) Bluetooth-alsa Bluetooth Adaptor (USB) PLANEX BT-02UD2 藍芽耳機 Sony Ericsson HBH-602 藍芽手機 Sony Ericsson T630 表 1 閘道器系統所使用的軟硬體清單在 Linux 的環境下, 我們選擇 BlueZ [7] 作為藍芽協定堆疊程式, 除了驅動藍芽接收器外, 另外在系統也裝了 ALSA 所釋出的 Bluetooth-alsa [9] 音頻系統, 讓閘道器的語音訊號透過藍芽耳機來接收及傳送 3.1 藍芽行動電話鍵盤訊號的處理訊號處理方面則可分為兩個部分, 第一部分為透過藍芽接收器進行接收手機鍵盤訊號, 由於手機大部份為使用 AT command 指令集來完成操控動作, 因此透過藍芽通訊協定的 rfcomm 協定層, 將 at+cmer=3,2 指令傳送至藍芽手機, 使用這個指令可將調整為手機在按下鍵盤時, 主動發送出

4 手機鍵盤訊號, 而當訊號由藍芽手機發出後, 閘道器便能經由 rfcomm 協定層來接收手機鍵盤訊號例如 : 當按下手機鍵盤 1 時, 則會回傳一個 +CKEV: 1,1 的訊號 ; 放開鍵盤 1 時, 則又會回傳 +CKEV: 1,0 的值第二部分為控制 skype 軟體, 在接收到手機鍵盤訊號後, 必需將訊號送至 skype 軟體, 藉以操控 skype 功能, 而 Skype 公司則是以釋放的 skype API 來讓第三方應用程式能操控 skype 軟體的功能另外, 在 Linux 下的 skype API 是由 d-bus [8] 通訊平台來作為與第三方應用程式的訊息傳遞, 因此, 為了能透過 skype API 來控制 skype 軟體, 必需安裝 d-bus libraries 來讓第三方應用程與 skype API 之間訊息的傳送動作撥號動作結束通話 Call 123 OK Search activecalls ( 取得通話識別碼 ) Call 25 (25 為通話識別碼 ) Set call 25 status finished call 25 STATUS INPROGRESS 訊號處理 at+cmer=3.2 OK +CKEV: 1,1 鍵盤 1( 按 ) +CKEV: 1,0 +CKEV: 2,1 +CKEV: 2,0 鍵盤 1( 放 ) 鍵盤 2( 按 ) 鍵盤 2( 放 ) +CKEV: 3,1 鍵盤 3( 按 ) +CKEV: 3,0 鍵盤 3( 放 ) +CKEV:,1 撥號鍵 ( 按 ) +CKEV:,0 撥號鍵 ( 放 ) +CKEV:,1 +CKEV:,0 ( 手機鍵盤動作 ) 結束鍵 ( 按 ) 結束鍵 ( 放 ) 3.2 使用者的通訊動作流程另一方面, 使用者在進行通話的動作可分為兩部分, 一者為撥號動作, 即當使用者在對行動電話進行撥號的動作時, 透過手機鍵盤訊號的回傳以得知使用者所撥打的號碼為何, 再經過訊號的處理後, 將欲撥打號碼及 skype API 指令結合並傳送至 skype 軟體, 便能夠透過 skype 軟體來作撥打動作, 例如 :call 可進行對號碼進行撥號動作而另一動作為結束通話, 由於 skype 軟體在進行通話時, 每個通話皆有獨一的通話識別碼, 而為了能將正在進行中的通話結束, 必需透過 skype API 指令來取得通話識別碼, 並且等到接收使用者按下結束鍵盤的訊號後, 再將結束通話的指令傳送至 skype, 使能夠完成結束通話的動作圖 5 為撥打給 123 電話號碼的循序圖 4 結論 (skype API 指令 ) (AT command set) 圖 5 撥打 123 的通話循序圖在早期網際網路盛行的時候, 已有些研究人員使用 IP 技術透過網際網路來開發網路電話, 但是當時的軟體硬體都尚未成熟, 利用網路來傳輸語音的效果並不佳如今這些技術日漸成熟, 使得 VoIP 網路電話為在目前的網際網路環境下, 不僅僅在語音傳輸品質服務品質等已有相當大的突破, 對於各種 VoIP 網路電話的應用及服務漸漸也與日常生活結合在一起此外, 在 VoIP 網路電話與無線網路技術的結合發展下, 只要在有無線區域網路的環境之下, 即可透過 VoIP 網路電話來進行通話而在本系統中, 對於一般個人的室內環境 ( 如居家辦公室等 ) 下, 透過簡單的藍芽無線網路技術及藍芽裝置 ( 手機耳機 ), 即可將一般的行動電話以 VoIP 網路電話的方式來進行通話, 除了能降低一般透過 GSM 系統通話的費用及電磁波外, 此外, 應用藍芽無線網路的技術, 使得 VoIP 網路電話也能夠在藍芽無線區域網路內具有移動能力但是由於在閘道器的 skype 軟體只能一個使

用者進行登入動作, 因此, 對於整個系統而已, 假如要切換另一個使用者登入 skype 軟體時, 就必需得透過 skype 軟體來進行登入, 無法直接以手機操控的方式來直接進行登入, 造成多使用者在透過此閘道器來對 VoIP 網路電話進行通話動作時, 皆只能以同一個帳號來通話, 除了讓通話的另一方無法得知閘道器的使用者身份外, 另外, 在閘道器的使用權管理也並沒有完整的規定,

of the IEEE, vol. 90, NO. 9, Sept. 2002. [2] Perini, P.L., Wireless applications using Internet protocol and voice over IP IEEE Aerospace Conference, 2001.

5 用者進行登入動作, 因此, 對於整個系統而已, 假如要切換另一個使用者登入 skype 軟體時, 就必需得透過 skype 軟體來進行登入, 無法直接以手機操控的方式來直接進行登入, 造成多使用者在透過此閘道器來對 VoIP 網路電話進行通話動作時, 皆只能以同一個帳號來通話, 除了讓通話的另一方無法得知閘道器的使用者身份外, 另外, 在閘道器的使用權管理也並沒有完整的規定, 使得只要有藍芽裝置的使用者皆能透過此閘道器來進行通話, 因此, 對於未來系統的發展, 應朝著使用者管理認證及多使用者登入的方向來進行研究, 讓系統能夠更完整的透過 VoIP 網路電話來進行通訊服務圖 6 藍芽手機鍵盤訊號接收, 並透過 skype API 進行撥號動作參考文獻 [1] B. Goode, Voice Over Internet Protocol (VoIP), Proc. of the IEEE, vol. 90, NO. 9, Sept [2] Perini, P.L., Wireless applications using Internet protocol and voice over IP IEEE Aerospace Conference, [3] 陳宏宇 (2005) VoIP 網路電話技術台北市 : 文魁資訊 [4] 謝文川黃光徹趙士元 (2004) 藍芽技術理論與實作台北市 : 碁峰資訊 [5] 江俊龍 ( 譯 ) (2004) Linux 程式設計教學手冊台北市 : 碁峰資訊 (Richard Sones, & Neil Matthew, 2004) [6] Skype - The whole world can talk for free. ( [7] BlueZ, Office Linux Bluetooth protocol stack ( [8] freedesktop.org - Software/dbus ( re/dbus) [9] Bluetooth-alsa Project ( 圖 7 接收回應的通話識別碼, 並結束通話動作

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