近年來(lái)，Internet得到了飛速發(fā)展和普及應(yīng)用，而作為其核心技術(shù)的IP協(xié)議體系在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的統(tǒng)治地位已得到了廣泛認(rèn)同。同時(shí)，隨著基于IP技術(shù)上各種應(yīng)用技術(shù)的提出，尤其是VoIP技術(shù)的提出，使得數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信逐漸的融入了傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
VoIP(Voice over IP)俗稱IP電話(Internet Protocol Phone)，是利用IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信的一種先進(jìn)通信手段，是一種完全基于IP網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音傳輸技術(shù)。它利用語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，軟交換平臺(tái)，網(wǎng)守等設(shè)備將模擬信號(hào)數(shù)字化，然后將數(shù)據(jù)壓縮成數(shù)據(jù)包，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸Z(yǔ)音的目的地址。目的地址接收到數(shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)重組，解壓縮后再還原成模擬信號(hào)。這樣，一次完整的通話過(guò)程就在IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)了。本文將討論如何在嵌入式μClinux環(huán)境下設(shè)計(jì)出在IP網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)數(shù)據(jù)壓縮、解壓和傳輸?shù)戎匾δ艿脑O(shè)備——VoIP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)。
IP電話系統(tǒng)的基本組成
IP電話系統(tǒng)一般由三部份組成：電話(phone)、語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)(gateway)和網(wǎng)守(gatekeeper)，如圖1所示。
電話是指可以通過(guò)電話網(wǎng)或一線通(ISDN)連到本地網(wǎng)關(guān)的電話終端。
語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)是指通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)提供電話之間完成話音通信的關(guān)鍵設(shè)備，即Internet網(wǎng)絡(luò)與電話網(wǎng)和一線通(ISDN)網(wǎng)之間的接口設(shè)備。它完成語(yǔ)音壓縮(將64 Kb/s的語(yǔ)音信號(hào)壓縮成低碼率的語(yǔ)音信號(hào))和尋址與呼叫控制，并具有IP網(wǎng)絡(luò)與電話(PSTN)或一線通(ISDN)互連的接口功能。
網(wǎng)守即網(wǎng)絡(luò)管理者，負(fù)責(zé)用戶注冊(cè)、計(jì)費(fèi)等管理功能。
VolP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)
IP電話系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心為VoIP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)。根據(jù)VoIP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)的功能需求以及市場(chǎng)上的成熟技術(shù)，筆者采用“硬件+嵌入式操作系統(tǒng)+應(yīng)用層軟件”的系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)VolP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)。
對(duì)于硬件平臺(tái)，以VolP主芯片為核心附以必要的外圍設(shè)備。主芯片采用Texas Inslruments生產(chǎn)的TI TMS320VC549 DSP和Samsung公司ARM7TDMI核的雙內(nèi)核結(jié)構(gòu)。
VolP軟件部分分為兩層：嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用層軟件。利用開(kāi)放源代碼的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μClinux作為嵌入式操作系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)平臺(tái)友好。根據(jù)功能需求，在應(yīng)用層軟件中包括語(yǔ)音包處理模塊、電話信令網(wǎng)關(guān)模塊、路由尋址模塊和網(wǎng)絡(luò)管理模塊。
硬件實(shí)現(xiàn)
VolP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)由主芯片、存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)接口、音頻接口和I/0擴(kuò)展電路等幾部分組成，硬件框圖如圖2所示。
(1)主芯片
主芯片框圖如圖3所示。主芯片由TMS320VC549DSP和ARlM7TDMI雙內(nèi)核構(gòu)成。
ARM7TDMI內(nèi)核使用50 MHz主頻和單周期精簡(jiǎn)指令，內(nèi)建8 KB RAM、DMA控制器和中斷控制器，并支持各種總線擴(kuò)展。其內(nèi)部的SIM (System Integrated Module)單元集成了豐富的通用模塊，包括2個(gè)異步串口，2個(gè)32位的計(jì)數(shù)器和以太網(wǎng)控制器等。
