VoIP雙模網(wǎng)關(guān)的研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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雙模切換模塊主要包括FXO接口電路，它由CODEC和數(shù)據(jù)處理陣列DAA(Data Access Arrangement)組成。其中CODEC與FXS電路中的相同；DAA仿真了一部話機(jī)，通過提供PSTN的環(huán)路閉合來去除高壓直流分量，只讓PSTN線上的模擬交流信號(hào)通過。網(wǎng)關(guān)中使用FXO接口電路可實(shí)現(xiàn)以下功能：
(1)斷電時(shí)線路保持暢通：當(dāng)網(wǎng)關(guān)斷電不能連接VoIP網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將線路切換到PSTN線路上。
(2)呼叫重定向：當(dāng)VoIP網(wǎng)絡(luò)由于擁塞或者其他原因而不可用時(shí)，能夠?qū)⒕€路切換到PSTN上，而且能記住已撥號(hào)碼并進(jìn)行自動(dòng)重?fù)堋?BR> (3)遠(yuǎn)端VoIP呼叫：VoIP用戶可以在其他地方通過PSTN撥入的方式進(jìn)行VoIP呼叫，F(xiàn)XO接口先把PSTN上的電話撥號(hào)音(模擬信號(hào))接收下來，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送出，相當(dāng)于將撥號(hào)音從一個(gè)FXO擴(kuò)展到多個(gè)本地FXS。
網(wǎng)關(guān)的語音處理模塊負(fù)責(zé)對(duì)PCM數(shù)字語音信號(hào)進(jìn)行壓縮與解壓縮。壓縮算法的標(biāo)準(zhǔn)包括G．711、G．723．1和G．729等，不同的算法壓縮比不一樣，占用的帶寬也不同。壓縮算法可以用硬件DSP實(shí)現(xiàn)，也可以用純軟件實(shí)現(xiàn)。
軟件控制模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)的協(xié)議棧處理和路由處理等功能。協(xié)議棧負(fù)責(zé)將壓縮后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行封裝，加上IP協(xié)議包頭，形成可在VoIP網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包。目前VoIP的協(xié)議棧主要基于H．323和SIP兩種標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)議棧將數(shù)據(jù)流打成IP數(shù)據(jù)包后，選擇適當(dāng)路由經(jīng)過以太網(wǎng)接口發(fā)送到VoIF網(wǎng)絡(luò)中。接收端網(wǎng)關(guān)接收到IP數(shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)包解壓縮并將解壓縮后的PCM數(shù)字信號(hào)解碼，恢復(fù)原始語音信號(hào)。
2 VoIP雙模網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本節(jié)提出了一種基于H．323的雙模網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該方案支持4路話音，使用一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的“假FXO接口”方式實(shí)現(xiàn)雙模切換，能夠在VoIP通話時(shí)檢測到PSTN線上進(jìn)來的呼叫并可通過按話機(jī)的拍簧或者Flash閃斷鍵切換接聽。
為了有效利用資源，系統(tǒng)使用三相轉(zhuǎn)接頭將電話線路與PSTN線路組合到一個(gè)RJ11接口上，每路話路使用一個(gè)三相轉(zhuǎn)接頭。三相轉(zhuǎn)接頭的連接方式如圖3所示。
三相轉(zhuǎn)接頭的使用可簡化雙模切換的實(shí)現(xiàn)，也減少了設(shè)備的物理端口數(shù)量。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“硬件+嵌入式操作系統(tǒng)+應(yīng)用層軟件”的總體架構(gòu)。
2．1 硬件設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)的硬件部分主要包括雙模切換模塊、FXS接口電路、語音處理模塊電路、CPU模塊和以太網(wǎng)模塊，硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖4所示。
雙模切換模塊使用了一種“假FXO接口”的方式。電路中用繼電器控制各話路本身的VoIP和PSTN通路之間的雙模切換。繼電器在網(wǎng)關(guān)沒有上電時(shí)默認(rèn)將網(wǎng)關(guān)置于把話機(jī)線與PSTN線對(duì)接的狀態(tài)，上電工作后由1片F(xiàn)PGA可編程邏輯芯片來控制繼電器的切換。FPGA芯片是網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)智能切換的關(guān)鍵部件，其中實(shí)現(xiàn)的控制邏輯包括PSTN線路上的鈴流檢測、話機(jī)拍簧動(dòng)作檢測等邏輯，并據(jù)此控制繼電器進(jìn)行切換。FPGA與CPU的接口可實(shí)現(xiàn)在VoIP網(wǎng)絡(luò)路由不可達(dá)時(shí)切換到PSTN網(wǎng)絡(luò)的邏輯。雙模切換模塊實(shí)現(xiàn)了FXO接口的部分功能，但不是真正的FXO接口，所以稱之為“假FXO接口”。
FXS接口電路模塊主要由SUC芯片和Codee芯片組成，分別選用Legerity公司的Le79R70芯片和Le58Q021芯片。Le58Q021是4通道的Codec芯片，可以控制SLIC芯片(Le79R70)的工作狀態(tài)，選擇編碼方案(線性、a律、μ律)，還支持軟件可編程SLIC的輸入阻抗、平衡阻抗和頻率響應(yīng)特性等。系統(tǒng)使用1片Le58Q021和4片Le79R70協(xié)同工作支持4路話音，向話機(jī)提供饋電，產(chǎn)生振鈴信號(hào)、檢測話機(jī)摘掛機(jī)等，并負(fù)責(zé)完成電話模擬信號(hào)與PCM數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。
語音處理DSP芯片選用AudioCodes公司的AC483，它能同時(shí)支持4通道語音編解碼器，支持G．729A、G．723．1、G．727、G．726、G．711等壓縮算法標(biāo)準(zhǔn)，可完成實(shí)時(shí)的語音壓縮、DTMF信號(hào)的檢測、產(chǎn)生和回音消除等工作。
評(píng)論