IP電話方案選擇及設(shè)計(jì)原則

一、IP電話方案

IP電話的組成結(jié)構(gòu)中，微處理器、語音壓縮/解壓縮單元、網(wǎng)絡(luò)接口單元和音頻輸入輸出單元是構(gòu)成一個(gè)IP話機(jī)的必不可少的部分�，F(xiàn)行的IP電話中，這些單元通常由不同的專業(yè)處理芯片組成。然而，多個(gè)芯片一方面給各功能模塊間的耦合帶來了麻煩，增加了印制電路板的布線和電磁兼容處理的難度，使得系統(tǒng)的不穩(wěn)定性大大增加，另一方面則提高了成本，且系統(tǒng)方案受供貨渠道等市場因素影響較大。

現(xiàn)行的IP電話設(shè)計(jì)中，常見的有以下4種方案：

(1)PMC方案

該方案采用主控芯片MSP4200和LE88221。

MSP4200是PMC-Sierra公司推出的一款集成了無線VoIP寬帶路由器關(guān)鍵元件的片上系統(tǒng)，它和PMC-Sierra的語音處理固件模塊一起，MSP4200提供現(xiàn)場已驗(yàn)證過的VoIP終端解決方案，提供載波級(jí)語音質(zhì)量，并具有挑戰(zhàn)各種網(wǎng)絡(luò)條件的潛能。MSP4200在有所有權(quán)的多種控制區(qū)分優(yōu)先次序接入系統(tǒng)上集成了32位MIPS處理器和基于DSP的語音引擎。這種方案最小化在總線處理中的對(duì)MIPS處理器的連累，使得多達(dá)4路同時(shí)發(fā)生的語音有最大的路由和防火墻性能。PCI接口為設(shè)計(jì)者提供了最大限度的靈活性。

LE88221是單片雙通道SLIC(用戶線路接口)/SLAC(用戶線路音頻處理電路)芯片，即單芯片完成雙路SLIC+SLAC的功能。它除了DC/DC轉(zhuǎn)換器外，其它功能與LE88111相同，其兩個(gè)通道供用一個(gè)DC/DC電路，以進(jìn)一步降低成本。

該方案可完成所需的IP電話的功能，直接支持IP PHONE、單口、2口、4口ATA,但是該方案的軟件不成熟，板級(jí)支持包是基于非搶占式uclinux，相對(duì)不穩(wěn)定。

(2) CM5000方案

采用主控芯片CM5000+LE88221。

CM5000集成的16位Fix-Point DSP，頻率為125MHz，支持32K×24的可編程存儲(chǔ)器，16K×16的系數(shù)存儲(chǔ)器，15K×16的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它提供2個(gè)串行端口支持2個(gè)聲音通道。DSP支持多個(gè)聲音壓縮模式（G.711、G.723.1、G.729A、G.729B），回音消除及多種普通電話技術(shù)。可以直接支持IP PHONE、單口、2口ATA；整個(gè)提供的平臺(tái)會(huì)比較成熟；現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提供比較完整；原廠在技術(shù)上與價(jià)格上都會(huì)比較大的支持；

該方案系統(tǒng)集成度較高，但不支持4口ATA，不能滿足系統(tǒng)要求。

(3) EMC方案

采用主控芯片EM7A8620+ CODEC + 網(wǎng)絡(luò)接口芯片。

該產(chǎn)品具有16位AD、DA轉(zhuǎn)換器，PCM總線接口，支持SIP協(xié)議和Linux操作系統(tǒng)，支持G711、G723 、G726和G729編碼。EM7A8620可以用于獨(dú)立式網(wǎng)絡(luò)電話、可結(jié)合DECT/VoIP電話以及網(wǎng)絡(luò)語音轉(zhuǎn)換器等產(chǎn)品中。該方案可以直接支持IP PHONE、單口ATA。但是，不支持2、4口ATA；廠家的入門門檻高。

(4) AR1688方案

采用主控芯片AR1688+RTL8019AS＋RTL8305SC方案。

AR1688為8-bit控制器，最高48Mhz，兼容Z80指令，24-bit定點(diǎn)DSP，最高60MIPS，但它不是專門設(shè)計(jì)的VoIP芯片，很明顯，它沒有內(nèi)置的有線或無線網(wǎng)卡。該方案可以直接支持IP PHONE；相關(guān)提供出相關(guān)的開發(fā)平臺(tái)與硬件設(shè)計(jì)。但是，不支持單、2、4口ATA；沒有專門的技術(shù)支持，因?yàn)槠浯�碼全部公開；系統(tǒng)集成度較低。

在充分考慮系統(tǒng)需求和穩(wěn)定性的情況下，本設(shè)計(jì)選用最新的Infineon公司的 PSB21553[16-20]作為本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案。

PSB 21553是Infineon公司推出的單片芯集IC，為VoIP電話機(jī)應(yīng)用提供最優(yōu)化的解決方案，在一塊芯片上集成了IP電話所必需的功能：

(1) CPU性能

?內(nèi)嵌頻率150MHz的MIPS32 4Kc處理器；

?電源：I/O電源 ＋3.3V；內(nèi)核電源 ＋1.8V；

?加密支持

?功耗：典型值1.03W；

?硬件加速器（AES，DES/3DES algorithms）

(2) 片上DSP性能

?強(qiáng)大的16位固定點(diǎn) DSP語音處理速率達(dá)到100MHz

?固件的部分在芯片上的ROM或者從芯片外部存儲(chǔ)器傳送到內(nèi)部的RAM

?DSP編碼支持G.711 , G.723.1 , G.729A，B

?全雙工回音消除ACE（20 db ERLE1 @16-60ms,0.25-2ms Delay或 30 db ERLE1 @50-140ms,35ms Delay）

?可控制模放大器模擬信號(hào)輸入輸出的增益

(3) 片上Ethernet 模塊

?兩個(gè)10/100BaseT Ethernet MAC和PHYs

?對(duì)數(shù)據(jù)緩存或地址嵌入的存儲(chǔ)器

?3端口以太網(wǎng)交換

?RMII接口可選擇的外部PHY

?語音包的次序，品質(zhì)服務(wù)，流動(dòng)控制，VLAN端

(4) 外圍接口總線

?EBU用來連接存儲(chǔ)器器件（eg．FLASH）

?SDRAM控制器

?鍵盤掃描器

?多個(gè)發(fā)光二極管

?I2C總線接口

?SSC同步串行口

?GPT通用終端

?ASC/UART通用異步收發(fā)機(jī)

該方案在單芯片上提供IP電話必須的核心模塊，底層軟件代碼能夠直接實(shí)現(xiàn)單口、2、4、8口ATA進(jìn)行系列的設(shè)計(jì)，軟件方案較為成熟；板級(jí)支持包采用VXWORK實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。該方案采用軟件DSP方案，但已滿足IP電話系統(tǒng)在速度方面上的要求。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想

系統(tǒng)設(shè)計(jì)上應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：

1）可靠性

可靠是任何一款產(chǎn)品的必然要求。IP電話中，任何小的故障將引起用戶不滿甚至投訴，給服務(wù)帶了影響，而且現(xiàn)在IP話機(jī)需要24小時(shí)不間斷的工作，所以系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。

本設(shè)計(jì)從系統(tǒng)方案、電磁兼容性和系統(tǒng)測試上提高系統(tǒng)的可靠性。

2）安全性

計(jì)算機(jī)知識(shí)的普及和INTERNET網(wǎng)技術(shù)的普及給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，黑客軟件和病毒是系統(tǒng)安全建設(shè)中的重點(diǎn)防范對(duì)象，IP話機(jī)以Internet作為通信媒介，無法保證所有接入設(shè)備都可信賴，所以在系統(tǒng)的軟件構(gòu)建中的安全是設(shè)計(jì)中必須重點(diǎn)考慮的一個(gè)方面。

3）技術(shù)成熟性和先進(jìn)性的權(quán)衡

采用的新技術(shù)既要具有前瞻性，又要具有前向兼容性，應(yīng)該考慮到與運(yùn)營商現(xiàn)有的技術(shù)能否融合，以便對(duì)已有投資提供保護(hù)。

4）易維護(hù)性和可管理性

系統(tǒng)建成后的易維護(hù)性和可管理性決定了使用者對(duì)系統(tǒng)的最終評(píng)價(jià)，一個(gè)不易維護(hù)、不易管理的系統(tǒng)其生命周期也比將不會(huì)太長。

來源：全球IP通信聯(lián)盟