新聞中心

EEPW首頁 > 嵌入式系統(tǒng) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 用戶端設(shè)備的語音分組設(shè)計(jì)與語音網(wǎng)關(guān)

用戶端設(shè)備的語音分組設(shè)計(jì)與語音網(wǎng)關(guān)

作者: 時(shí)間:2006-05-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

話音分組(VoP,Voice-over-Packet)服務(wù)與設(shè)備的誘人之處主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:節(jié)約成本(由于傳輸效率高),簡便(話音、數(shù)據(jù)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上傳輸)與增值服務(wù)(遠(yuǎn)優(yōu)于電路交換網(wǎng)絡(luò))。傳統(tǒng)的話音呼叫,是通過撥號(hào)接通公用交換電話網(wǎng)(PSTN),形成一條專用的通信“透明信道”,在通話期間,雙方各占64Kb/s帶寬。這種方式十分可靠,通話質(zhì)量近乎無可挑剔,但在只有一人講話及通話間隔期會(huì)造成容量浪費(fèi)。而包交換網(wǎng)絡(luò)則充分利用了數(shù)據(jù)傳輸高效的特點(diǎn),與電路交換網(wǎng)絡(luò)相比,可節(jié)省數(shù)倍的帶寬。

正因如此,VoP市場呈現(xiàn)出迅速擴(kuò)展之勢,其全球營業(yè)額將從2000年的20億美元,上升到2004年的880億美元,年綜合增長率為102%。這些數(shù)字包括VoIP,VoFR,VoATM,以及增值IP服務(wù),如IP傳真。

然而像其他新興市場一樣,難于準(zhǔn)確斷定VoP市場會(huì)向何處演變,會(huì)涌現(xiàn)哪些標(biāo)準(zhǔn)作為主流技術(shù)。這也就難于決定在實(shí)施VoP中應(yīng)采用哪些技術(shù)。舉例來說,G.168網(wǎng)絡(luò)的回波抵消算法與幾種ITUG.72x編譯碼規(guī)范,可利用處理資源的各種配置加以改進(jìn)。目前的解決方案,多半是將微處理器與現(xiàn)有器()組合起來??墒沁@些方案一直達(dá)不到因信道密度的不斷增加所提出的越來越高的要求。

為了改進(jìn)各種算法的運(yùn)行性能,采用可配置芯片組是理想的方案。與通用 芯片相比,可配置定制式DSP能將性能指標(biāo)提高若干倍。除此之外,信道成本大大降低,底板所占面積大大縮小,能耗減少,并可在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行擴(kuò)減。

應(yīng)用細(xì)分

VoP市場分為三種不同的部分。第一是家庭市場,將VoP帶進(jìn)家庭與小型家庭辦公室市場,在一條數(shù)字用戶線路(DSL)或電纜調(diào)制解調(diào)器上配二至四條話音線路。DSL與電纜服務(wù)提供商現(xiàn)在已能在一條雙絞線上或現(xiàn)有的有線電視電纜上增加幾條電話線路和高速數(shù)據(jù)信道。如以傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提供同樣的服務(wù),則需采用多條銅線,按月按線支付費(fèi)用。DSL話音和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)這樣的增值服務(wù),正為DSL和有線電視公司開拓市場,增加盈利。

第二是面向后臺(tái)辦公系統(tǒng)的大市場,使公司用戶有能力將電話網(wǎng)與廣域因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)融為一體。這類用戶端設(shè)備(CPE)能使公司大幅度降低成本,原因是模擬電話線路與DS-0(第0級(jí)數(shù)字傳輸系統(tǒng))信道大為減少。

第三是正在迅速崛起的面向中心局“網(wǎng)關(guān)”產(chǎn)品的市場。它能處理大批電話線路。目前的應(yīng)用系統(tǒng)尚處于起步階段,主要是把來自不同家庭的多條電話話路和后臺(tái)辦公產(chǎn)品轉(zhuǎn)至DSL或Tl線路,并為進(jìn)出傳統(tǒng)PSTN的話音數(shù)據(jù)通過第5類交換機(jī)選擇路由,這種交換機(jī)同時(shí)為進(jìn)出因特網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)選擇傳輸路由。

CPE設(shè)計(jì)

上述幾種新興市場,提出了一系列的設(shè)計(jì)課題。對(duì)于CPE,重點(diǎn)是單芯片系統(tǒng)(SoC)的集成度和靈活性。這種平臺(tái)必須有成本優(yōu)勢,能支持多種多樣的網(wǎng)絡(luò)和話音處理軟件。對(duì)于典型的VoP CPE設(shè)計(jì),優(yōu)先考慮的是如下組件:

網(wǎng)絡(luò)接口。CPE設(shè)計(jì)要求LAN、WAN網(wǎng)絡(luò)具有連通性。LAN接口幾乎全部規(guī)定成以太網(wǎng)10/100Mbit接口。WAN接口則難以限制,在很大程度上必須支持一系列的寬帶調(diào)制解調(diào)器。在同樣的CPE設(shè)備系列中,之所以有多家CPE SoC廠商在提供以太網(wǎng)、Utopia、PCI、USB和SSI,正是要覆蓋寬帶數(shù)據(jù)傳送的繁多的物理接口。

數(shù)字電話接口。要求與各種模擬和數(shù)字電話元件進(jìn)行“無縫”連接,勢必得規(guī)定一種同步時(shí)分復(fù)用(TDM)接口和配套的時(shí)隙交換設(shè)備。其次,系統(tǒng)的集成度和目標(biāo)成本要求這種接口與模擬電話組件進(jìn)行不牢固的連接,如用戶線路接口卡和數(shù)字T1/E1 幀接口。

網(wǎng)絡(luò)處理器。要求CPE支持多種網(wǎng)絡(luò)控制軟件和專用網(wǎng)關(guān)設(shè)備信令接口,這就需要在話音和數(shù)據(jù)包的通用路由選擇設(shè)備之外,加進(jìn)嵌入式處理器資源。并且還須將這些資源恰當(dāng)安置,以便今后為會(huì)聚式網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)加增值功能,如網(wǎng)絡(luò)地址翻譯、加密和智能呼叫處理。采用VoP技術(shù)最困難的問題之一是,從中心局提供并配置CPE基礎(chǔ)設(shè)施。CPE處理資源,尤其是網(wǎng)絡(luò)信令軟件,對(duì)本地交換運(yùn)營商經(jīng)濟(jì)地利用VoP基礎(chǔ)設(shè)施起決定性作用。

。要求CPE支持各種基于標(biāo)準(zhǔn)的話音處理,就需要采用高性能的靈活的DSP。將這種平臺(tái)與專用硬件增強(qiáng)設(shè)備相配是有利的,這種增強(qiáng)設(shè)備將話音處理加速,并將進(jìn)出WAN的話音流加以整理。讓DSP與網(wǎng)絡(luò)處理器最低限度地結(jié)合起來,處理話音的打包與拆包,同樣是有利的。DSP平臺(tái)最具挑戰(zhàn)性的問題之一是,如何在任一信道上對(duì)任一編譯碼器進(jìn)行“真正的”傳輸過程配置。DSP必須與網(wǎng)絡(luò)處理器一同工作,達(dá)到無縫地實(shí)現(xiàn)管理WAN帶寬所需的實(shí)時(shí)呼叫建立功能。

系統(tǒng)支持組件。CPE設(shè)計(jì)需有支持組件,例如通用異步收發(fā)器,SPI,II2C以及外部存儲(chǔ)器接口控制器。這些組件已在嵌入式設(shè)計(jì)中使用,其高集成度有助于降低CPE設(shè)備的設(shè)計(jì)成本。

網(wǎng)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)

對(duì)于網(wǎng)關(guān)設(shè)備,最重要的是信道密度和系統(tǒng)級(jí)的集成度。VoP網(wǎng)關(guān)的典型設(shè)計(jì)要考慮如下因素:

分組網(wǎng)絡(luò)接口。網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)通常伴有ATM或IP交換機(jī)和路由選擇設(shè)備。以此使網(wǎng)關(guān)的分組接口專門去管理話音和話音控制信息。目前還有一種趨勢:采用多物理分組接口,提供一個(gè)冗余級(jí)。

話音網(wǎng)絡(luò)接口。網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)也要為傳統(tǒng)的第5類交換設(shè)備提供一種數(shù)字中繼接口。VoDSL和VoCable網(wǎng)關(guān)利用這種接口提供PSTN服務(wù)。這兩類網(wǎng)關(guān)都采用GR-303標(biāo)準(zhǔn)信令協(xié)議,進(jìn)行呼叫建立和控制。這正是在寬帶分組網(wǎng)絡(luò)上提供第5類PSTN老式普通電話服務(wù)的基礎(chǔ)。

話音分組接口。網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的難題之一在于話音分組在系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)。網(wǎng)關(guān)內(nèi)的DSP資源須有靈活的接口,將系統(tǒng)的控制處理器從話音分組路由中卸載下來。這種接口通常與系統(tǒng)的直接存儲(chǔ)器存?。―MA)控制和分組路由功能聯(lián)合使用,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中話音流的合理化。

數(shù)字電話交換接口。數(shù)字電話接口與CPE設(shè)計(jì)有所不同,并不像設(shè)想的那樣與外部組件無縫集成,而是在網(wǎng)關(guān)內(nèi)與高密度分布式交換構(gòu)件結(jié)為一體。由于指定網(wǎng)關(guān)的DSP可處理的話音信道多達(dá)數(shù)百路,所以在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)特定的DSP資源必須易于作話路切換。在進(jìn)行網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)普遍采用的分布式交換標(biāo)準(zhǔn)之一,是Compact PCI 所用的H.110 CT總線。H.110提供的DS-O時(shí)隙多達(dá)4,096個(gè)。這個(gè)數(shù)字在某種程度上造成在單個(gè)網(wǎng)關(guān)機(jī)架上必須裝有相當(dāng)數(shù)量的DSP資源。

。網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)中的DSP 資源,需要針對(duì)某種話音處理標(biāo)準(zhǔn)將網(wǎng)關(guān)處理能力最大化。因?yàn)镈SP資源處于分布式交換環(huán)境,所以關(guān)鍵在于將DSP資源適當(dāng)配置,使網(wǎng)關(guān)的通道密度達(dá)到最大,而不在于各DSP都支持一切話音處理能力。當(dāng)前的VoDSL和VoCable 市場上,重點(diǎn)是G.711(64Kb/s)和G.726(32Kb/s)兩種編譯碼器及相應(yīng)G.168回波抵消器。而更傳統(tǒng)的VoIP和高密度應(yīng)用系統(tǒng)正在執(zhí)行G.723.1(5.3/6.3kb/s),G.728(16kb/s)以及帶G.168 回波抵消的G.729等幾種編譯碼器。

網(wǎng)關(guān)DSP資源的另一個(gè)重要問題是,話音分組的處理工作有多少交由DSP完成。要知道,網(wǎng)關(guān)內(nèi)話音的打包拆包所涉及的處理量相當(dāng)大。

如將這種操作全部交由控制處理器完成,則網(wǎng)關(guān)的信道密度勢必降低。一種有效的辦法是,在呼叫建立期間,將構(gòu)成話音分組流所必須的VoP報(bào)頭信息卸載,從而免去主機(jī)或控制處理器在呼叫激活時(shí)的負(fù)荷。

理想的辦法是,在呼叫建立與拆除階段,控制處理器只需與DSP 上指定話音流交互操作。

網(wǎng)關(guān)的VoP設(shè)計(jì)特別易于受到系統(tǒng)劃分不良的影響。從以上對(duì)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)組件的描述可以推斷,將操作正確地分配給硬件、軟件和網(wǎng)關(guān)接口,關(guān)系到設(shè)計(jì)的成敗。網(wǎng)關(guān)內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和話音流,在呼叫重負(fù)之下,有可能使某些設(shè)計(jì)組件達(dá)到飽和,尤其是網(wǎng)絡(luò)控制處理器。在設(shè)計(jì)DMA控制和路由選擇功能時(shí)須加小心,以使在處理話音呼叫的激活時(shí),處理器間所進(jìn)行的通信降至最低限度。

配置是關(guān)鍵

隨著VoP市場的擴(kuò)展,CPE和中心局網(wǎng)關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提出各種各樣的供貨和配置要求。出于這一原因,設(shè)計(jì)者需要有各種可配置技術(shù)。

設(shè)計(jì)者利用可配置DSP芯片,針對(duì)應(yīng)用來定制算法,以提高性能,降低成本,減少功耗。除此之外還使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)易于擴(kuò)減。毫無疑問,具有可配置資源的DSP芯片,與傳統(tǒng)的微處理器加現(xiàn)貨DSP方式相比,其前景必將越來越誘人。



評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉