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IP电话方案选择及设计原则

[2009-8-13 10:36:30] 关键词: IP电话,IP话机,PSB21553芯片,AR1688芯片

www.voipchina.cn
摘  要: IP电话的组成结构中,微处理器、语音压缩/解压缩单元、网络接口单元和音频输入输出单元是构成一个IP话机的必不可少的部分。现行的IP电话中,这些单元通常由不同的专业处理芯片组成。

  一、 IP电话方案

  IP电话的组成结构中,微处理器、语音压缩/解压缩单元、网络接口单元和音频输入输出单元是构成一个IP话机的必不可少的部分。现行的IP电话中,这些单元通常由不同的专业处理芯片组成。然而,多个芯片一方面给各功能模块间的耦合带来了麻烦,增加了印制电路板的布线和电磁兼容处理的难度,使得系统的不稳定性大大增加,另一方面则提高了成本,且系统方案受供货渠道等市场因素影响较大。

  现行的IP电话设计中,常见的有以下4种方案:

  (1)PMC方案

  该方案采用主控芯片MSP4200和LE88221。

  MSP4200是PMC-Sierra公司推出的一款集成了无线VoIP宽带路由器关键元件的片上系统,它和PMC-Sierra的语音处理固件模块一起,MSP4200提供现场已验证过的VoIP终端解决方案,提供载波级语音质量,并具有挑战各种网络条件的潜能。MSP4200在有所有权的多种控制区分优先次序接入系统上集成了32位MIPS处理器和基于DSP的语音引擎。这种方案最小化在总线处理中的对MIPS处理器的连累,使得多达4路同时发生的语音 有最大的路由和防火墙性能。PCI接口为设计者提供了最大限度的灵活性。

  LE88221是单片双通道SLIC(用户线路接口)/SLAC(用户线路音频处理电路)芯片,即单芯片完成双路SLIC+SLAC的功能。它除了DC/DC转换器外,其它功能与LE88111相同,其两个通道供用一个DC/DC电路,以进一步降低成本。

  该方案可完成所需的IP电话的功能,直接支持IP PHONE、单口、2口、4口ATA,但是该方案的软件不成熟,板级支持包是基于非抢占式uclinux,相对不稳定。

  (2) CM5000方案

  采用主控芯片CM5000+LE88221。

  CM5000集成的16位Fix-Point DSP,频率为125MHz,支持32K×24的可编程存储器,16K×16的系数存储器,15K×16的数据存储器。它提供2个串行端口支持2个声音通道。DSP支持多个声音压缩模式(G.711、G.723.1、G.729A、G.729B),回音消除及多种普通电话技术。可以直接支持IP PHONE、单口、2口ATA;整个提供的平台会比较成熟;现有技术已经提供比较完整;原厂在技术上与价格上都会比较大的支持;

  该方案系统集成度较高,但不支持4口ATA,不能满足系统要求。

   (3) EMC方案

  采用主控芯片EM7A8620+ CODEC + 网络接口芯片。

  该产品具有16位AD、DA转换器,PCM总线接口,支持SIP协议和Linux操作系统,支持G711、G723 、G726和G729编码。EM7A8620可以用于独立式网络电话、可结合DECT/VoIP电话以及网络语音转换器等产品中。该方案可以直接支持IP PHONE、单口ATA。但是,不支持2、4口ATA;厂家的入门门槛高。

  (4) AR1688方案

  采用主控芯片AR1688+RTL8019AS+RTL8305SC方案。

  AR1688为8-bit控制器,最高48Mhz,兼容Z80指令,24-bit定点DSP,最高60MIPS,但它不是专门设计的VoIP芯片,很明显,它没有内置的有线或无线网卡。该方案可以直接支持IP PHONE;相关提供出相关的开发平台与硬件设计。但是,不支持单、2、4口ATA;没有专门的技术支持,因为其代码全部公开;系统集成度较低。

[NextPage]

  在充分考虑系统需求和稳定性的情况下,本设计选用最新的Infineon公司的 PSB21553[16-20]作为本设计的实现方案。

  PSB 21553是Infineon公司推出的单片芯集IC,为VoIP电话机应用提供最优化的解决方案,在一块芯片上集成了IP电话所必需的功能:

  (1) CPU性能

  内嵌频率150MHz的MIPS32 4Kc处理器;

  电源:I/O电源  +3.3V;内核电源 +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

  强大的16位固定点 DSP语音处理速率达到100MHz

  固件的部分在芯片上的ROM或者从芯片外部存储器传送到内部的RAM

  DSP编码支持G.711 , G.723.1 , G.729A,B

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

  可控制模放大器模拟信号输入输出的增益

  (3) 片上Ethernet 模块

  两个10/100BaseT Ethernet MAC和PHYs

  对数据缓存或地址嵌入的存储器

  3端口以太网交换

  RMII接口可选择的外部PHY

  语音包的次序,品质服务,流动控制,VLAN端

  (4) 外围接口总线

  EBU用来连接存储器器件(eg.FLASH)

  SDRAM控制器

  键盘扫描器

  多个发光二极管

  I2C总线接口

  SSC同步串行口

  GPT通用终端

  ASC/UART通用异步收发机

  该方案在单芯片上提供IP电话必须的核心模块,底层软件代码能够直接实现单口、2、4、8口ATA进行系列的设计,软件方案较为成熟;板级支持包采用VXWORK实时操作系统,系统稳定可靠。该方案采用软件DSP方案,但已满足IP电话系统在速度方面上的要求。

  二、 系统设计的指导思想

  系统设计上应遵循以下几个原则:

  1) 可靠性

  可靠是任何一款产品的必然要求。IP电话中,任何小的故障将引起用户不满甚至投诉,给服务带了影响,而且现在IP话机需要24小时不间断的工作,所以系统的可靠性至关重要。

  本设计从系统方案、电磁兼容性和系统测试上提高系统的可靠性。

  2) 安全性

  计算机知识的普及和INTERNET网技术的普及给计算机系统的安全带来了前所未有的挑战,黑客软件和病毒是系统安全建设中的重点防范对象,IP话机以Internet作为通信媒介,无法保证所有接入设备都可信赖,所以在系统的软件构建中的安全是设计中必须重点考虑的一个方面。

  3)技术成熟性和先进性的权衡

  采用的新技术既要具有前瞻性,又要具有前向兼容性,应该考虑到与运营商现有的技术能否融合,以便对已有投资提供保护。

  4)易维护性和可管理性

  系统建成后的易维护性和可管理性决定了使用者对系统的最终评价,一个不易维护、不易管理的系统其生命周期也比将不会太长。(作者蔡亮明)

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