android平台开发voip类程序的探索

voip是voice over ip的缩写（废话），用通俗的话来说就是通过互联网来打电话（仍然是废话，汗），用更加通俗的话来说就是一种“不花钱”打电话的技术（恩，有点意思了）。这项技术从诞生开始就充满了争议，就被各国电信运营商们视若豺狼猛兽。要弄明白voip的工作原理，先要看看电信运营商的“生财之道”：拿手机来说，对于很多人都是很神奇的────那么小的一盒子，也没个线啥的，结果就能让人们互相说话。实际上，所谓的无线仅仅是手机到基站之间那么1-2公里的范围内是无线的（对于用户密度不大的地方一个基站最大可以覆盖35公里），剩下就全部是有线的数据传输了。偶们使用互联网的时候，甲在上海，乙在北京，那么甲乙之间用qq聊天可以说是近乎“免费”的，但是如果甲和乙用手机聊天，由于使用了运营商们铺设的网络，那就要支付昂贵的长途电话费了。这恰恰是运营商的生财之道，他们把明明成本很低的异地数据通信加收了很高的费用美其名曰“长途电话费”，异地传百十来个字节的文本也变成了一条一毛五分钱的短消息。。。（其实长途电话内部的原理肯定要比这几句话复杂得多，但是为了简单起见，姑且这样理解好了）。voip技术就是想办法让语音在传输过程中不使用电信运营商的网络，直接通过几乎免费的面向大众的互联网传输。能够进行voip通信的软件很多，其中最著名的一个就是skype了，可以通过互联网让两台计算机后面的用户免费交谈，即使远隔重洋，也一样流畅和清晰。请注意，这一切都是免费的。

眼看着3G已经在国内如火如荼地发展（至于为何要并行运行那么多的 3G制式，搞那么多地重复性建设，偶在此不便妄加评论。。。国家的GDP增长了就是好事）。3G到来之后，就意味着无线上网的速度会有一个质的飞跃，普通偶们用来打电话的数据通道（gsm语音编码的声音）需要大概7-9k B/s的数据传输率就可以达到双方直接通话。在2G，2.5G的网络中，偶们可以用gprs尝试全双工的语音通信。很遗憾的是，一来gprs的速度太不稳定时快时慢（尤其是上行速度慢，下行速度快，非常不均匀）;二来，移动的ggsn网关大多采用的是symmetric nat的网络地址转换类型，很难使用传统的方式进行p2p的打洞操作（呵呵，这只是困难一些，但是不代表完全不可能，感兴趣的朋友可以参考基于“端口预测 “原理的NAT打洞技术）。只有在这一点上，新联通要比移动强一点，cdma手机上网的外部地址都是类似full cone或者port restricted的nat类型，采用常规技术都可以进行p2p连接操作。

进入3G以后，手机终端处理能力和续航能力越来越强，无线上网资费不断下调，所有的迹象都表明，手机领域的voip并不是遥不可及的设想了。曾经在pc上的voip软件，为了”落地“（通俗地讲就是把互联网的 voip接入传统的固话网或移动网，再通俗一点就是用电脑里面的voip软件拨打真实世界里的电话）付出了”血“的代价，无数的voip公司死在这个上面（换位思考一下，这些公司动到了运营商们赖以生存的”蛋糕“下场自然是遭到全面封杀的下场，即使skype也难逃此劫）。voip公司希望能够做到从电脑上拨打手机、固话；那么再进一步，就是手机与手机，固话与固话通信的时候完全通过互联网，而不通过运营商的网络，成为所谓的”虚拟运营商“。这个梦做的很大，很疯狂，但由于传统的固话网络的接入限制（当然有些”能量“强大的公司，可以小规模的搞一下，但是规模绝对做不大，因为一旦被发现，就是毫无悬念的封杀），最终都是无疾而终。但是现在时代不同了（呵呵，男女都一样），进入3G以及未来的3.5G/4G以后是一个无线网络和以ip网络为主的骨干通信网络。自从手机可以上网以后，运营商对手机的控制能力已经越来越弱势，沦为”管道提供者“的下场已经不可避免（这一点可以参考目前的互联网接入服务提供商的现状，以及free wap联盟的不断发展壮大可以看出来）。当然，运营商们也不会”自甘堕落“（尽管已经很很堕落了，哈哈），已经开始竭尽全力加强自己的控制力度（例如传说中的中移动主持的android项目”ophone“，以及各个运营商分别在手机终端开发上的不断发力，都反映了希望加强对手机，对用户的控制能力）。利用手机上网这个突破口，手机可以直接访问到互联网的服务器以及资源，那么传统的仅限于pc与pc之间的voip技术应用到手机上会有什么样的后果呢？是否会解决voip运营商们一直烦恼的”落地“问题呢？”虚拟运营商“的梦想是否能够实现呢？记得”狐狸“先生有句名言”二十一世纪最值钱的是什么？────人才“，哈哈，这些问题就有待it行业的人才们来解答了。
偶做了一些关于上述想法的实验，现在把结果发布在博客上，希望能够对技术的发展和进步贡献自己的一份力量。偶的实验是android上面做的（至于win mobile, symbian必然也是可以实现的，在此不再赘述），只做了一个voip的原理性验证，源代码公开所以不在做过多解释，只在必须要注意的地方点一下，点到为止。

（1）voip原理评估要做到什么？
voip是通话双方都通过网络说话的技术，因此，第一步，一定是验证“全双工”的可行性。手机是否支持一边录音，一边播放，二者同时进行；第二步，应该验证手机是否支持内存中的经过gsm编码的数据流或者直接的pcm16的数据流直接播放（因为，双方语音数据一定是在内存中保存的，如果不能够支持内存数据流直接播放，只能播放语音文件的话，那voip就肯定没戏，充其量做点简单的 ptt────push to talk类的应用罢了）。经过测试目前的主流智能手机系统（win mobile、symbian、android）都支持上述两个功能。iphone没有测试过，没舍得买。。。望有米又有技术的朋友们测试一下，把结果告诉偶一声。因此，呵呵，目前的智能手机系统都具有voip的潜力。

（2）voip实现过程中可能会遇到的问题是什么？
主要分三类，
第一类是呼叫问题，必须保持“长时间”在线，类似qq或msn之类的im一样，这样才能做到随时拨打，随时响零，在这当中的连接建立、超时、拒绝接听（不在服务区？）甚至铃声（彩铃？哈哈）。第一类问题会导致手机续航能力下降。
第二类是网络问题，无线网络不比互联网那么稳定，虽然从理论上“蜂窝”通信系统是可以实现“无缝”切换的，但是实际上对于gprs或者其它的无线网络来说（尤其是国内目前的状况，时而edge时而gprs的），不甚稳定，会有语音数据堆积问题，以及断断续续不连续的问题。这种断续的问题或许不会影响到手机上网看个网页啥的，但是一定会影响实时性较强的voip程序。
第三类是稳定问题，程序必须做到────就像我们军训教官说的“铁板一块”，呵呵，必须十分稳定，因为请记住，这个程序的目的是要取代原有的通信手段的，如果时不时死掉，导致用户的一些重要电话漏掉了，后果可是很严重喔。

（3）这篇文章希望告诉大家什么？
偶只是介绍了一下voip技术，以及偶个人的一些想法和理解。偶在android上实现了一个简单的voip可行性评估，实现了（1）中所说的那两点，全双工和内存播放。算是为android平台的voip探索开了个头，但是由于时间很紧张无法再利用jni技术把语音编码器以及相关的网络模块加上去，因此，希望我的文章可以起到抛砖引玉的作用，让对此感兴趣的朋友节省一些时间。

（4）对于源代码的一些评论？
事先声明────偶不懂java，所以这些代码只是简单扫了一眼语法胡乱写出来的。不过幸运的是还可以工作。

里面几点需要注意的地方是：
a)权限问题
AndroidManifest.xml中必须要添加：
<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" />
这个权限是允许偶们录音的先决条件，大爷的，只前做实验的时候没有加，血泪教训阿。。。

b)代码结构
太简单了，三个类，一个是AudioTest.java是基本的一个activity；AudPly.java用于播放音频数据；AudRec.java用于播放音频数据，这些都是线程类，需要同时开始的，有AudioTest.java统一进行协调和管理，例如初始化啥的。基本思路是打开两个线程，一个线程采集音频pcm16数据，把数据保存在一个队列里面，另外一个线程负责播放音频数据，只要队列里面有数据就给播放出去。java中什么都是对象。。。偶用的比较笨拙一些，不过能够工作就不管那么多了。运行程序的时候最好佩带上耳机，否则播放出来的声音又会被马上录制回手机，导致回音问题以及噪声放大。