[论文解读] Transferring Voice using SMS over GSM Network

Muhammad Fahad Khan, Saira Beg|arXiv (Cornell University)|Dec 24, 2011

Bluetooth and Wireless Communication Technologies参考文献 5被引用 3

一句话总结

本文提出了一种新颖的方法，通过使用基于J2ME的应用程序将音频编码为基于文本的SMS消息，在GSM网络中传输语音信号。该方法利用SMS的广泛支持和鲁棒性，在无需专用硬件或网络升级的情况下，实现在标准移动设备上的语音传输。

ABSTRACT

The paper presents a methodology of transmitting voice in SMS (Short Message Service) over GSM network. Usually SMS contents are text based and limited to 140 bytes. It supports national and international roaming, but also supported by other telecommunication such as TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access) as well. It can sent/ receive simultaneously with other services. Such features make it favorable for this methodology. For this an application is developed using J2ME platform which is supported by all mobile phones in the world. This algorithm's test is conducted on N95 having Symbian Operating System (OS).

研究动机与目标

• 通过利用现有基础设施，在GSM网络中实现通过SMS传输语音。
• 通过将语音数据编码为文本格式，克服SMS仅限于文本传输的限制。
• 开发一种与所有支持J2ME的移动电话兼容的跨平台解决方案。
• 评估在真实GSM环境下语音-over-SMS的可行性和性能。
• 证明无需修改网络协议或依赖3G/4G支持，即可实现语音通信。

提出的方法

• 音频信号被数字化并编码为适合SMS传输的文本格式。
• 开发了基于J2ME（Java 2 Micro Edition）的应用程序，用于在移动设备上处理编码、SMS传输和解码。
• 系统使用有损压缩技术，将语音数据适配到140字节的SMS有效载荷限制内。
• 语音数据被分割为多个数据块，并作为多条SMS消息传输，接收端进行重新组装。
• 该方法确保与现有GSM网络的向后兼容性，并支持语音/数据服务的并行运行。
• 在运行Symbian OS的Nokia N95智能手机上对实现进行测试，以验证实时性能和可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 语音信号是否能有效编码并传输在SMS消息的140字节限制内？
• RQ2 仅使用SMS和标准移动平台，是否可行实现实时语音通信？
• RQ3 在真实GSM网络中，该系统的延迟、音频质量和可靠性表现如何？
• RQ4 在带宽和消息开销方面，使用SMS进行语音传输存在哪些限制？
• RQ5 该方法是否可在无需专用硬件的情况下，部署在广泛范围的移动设备上？

主要发现

• 该系统成功利用标准GSM网络和J2ME兼容设备实现了通过SMS传输语音。
• 对于短消息和低带宽通信，音频质量可接受，但受压缩影响存在退化。
• 该方法支持SMS与语音/数据服务并行运行，保持网络兼容性。
• 该解决方案与所有支持J2ME的移动电话完全兼容，具有广泛的部署潜力。
• 在Nokia N95上的实现表明，系统在真实GSM环境下表现出稳定性能。
• 该方法在数据连接受限地区，证明了其在低成本、无基础设施依赖的语音通信中的可行性。