IP電話方案選擇及設計原則

一、IP電話方案

　　IP電話的組成結構中，微處理器、語音壓縮/解壓縮單元、網絡接口單元和音頻輸入輸出單元是構成一個IP話機的必不可少的部分。現行的IP電話中，這些單元通常由不同的專業處理芯片組成。然而，多個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，使得系統的不穩定性大大增加，另一方面則提高了成本，且系統方案受供貨渠道等市場因素影響較大。

　　現行的IP電話設計中，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寬帶路由器關鍵元件的片上系統，它和PMC-Sierra的語音處理固件模塊一起，MSP4200提供現場已驗證過的VoIP終端解決方案，提供載波級語音質量，并具有挑戰各種網絡條件的潛能。MSP4200在有所有權的多種控制區分優先次序接入系統上集成了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MIPS處理器的連累，使得多達4路同時發生的語音有最大的路由和防火墻性能。PCI接口為設計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轉換器外，其它功能與LE88111相同，其兩個通道供用一個DC/DC電路，以進一步降低成本。

　　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，板級支持包是基于非搶占式uclinux，相對不穩定。

　　(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的可編程存儲器，16K×16的系數存儲器，15K×16的數據存儲器。它提供2個串行端口支持2個聲音通道。DSP支持多個聲音壓縮模式（G.711、G.723.1、G.729A、G.729B），回音消除及多種普通電話技術。可以直接支持IP PHONE、單口、2口ATA；整個提供的平臺會比較成熟；現有技術已經提供比較完整；原廠在技術上與價格上都會比較大的支持；

該方案系統集成度較高，但不支持4口ATA，不能滿足系統要求。

　　(3) EMC方案

　　采用主控芯片EM7A8620+ CODEC + 網絡接口芯片。

　　該產品具有16位AD、DA轉換器，PCM總線接口，支持SIP協議和Linux操作系統，支持G711、G723 、G726和G729編碼。EM7A8620可以用于獨立式網絡電話、可結合DECT/VoIP電話以及網絡語音轉換器等產品中。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DSP，最高60MIPS，但它不是專門設計的VoIP芯片，很明顯，它沒有內置的有線或無線網卡。該方案可以直接支持IP PHONE；相關提供出相關的開發平臺與硬件設計。但是，不支持單、2、4口ATA；沒有專門的技術支持，因為其代碼全部公開；系統集成度較低。

　　在充分考慮系統需求和穩定性的情況下，本設計選用最新的Infineon公司的 PSB21553[16-20]作為本設計的實現方案。

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

　　(1) CPU性能?

　　內嵌頻率150MHz的MIPS32 4Kc處理器；?

　　電源：I/O電源　 ＋3.3V；內核電源 ＋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?

　　強大的16位固定點

　　DSP語音處理速率達到100MHz?

　　固件的部分在芯片上的ROM或者從芯片外部存儲器傳送到內部的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輸入輸出的增益

　　(3) 片上Ethernet 模塊?

　　兩個10/100BaseT Ethernet MAC和PHYs?

　　對數據緩存或地址嵌入的存儲器?

　　3端口以太網交換?

　　RMII接口可選擇的外部PHY?

　　語音包的次序，品質服務，流動控制，VLAN端

　　(4) 外圍接口總線?

　　EBU用來連接存儲器器件（eg．FLASH）?

　　SDRAM控制器?

　　鍵盤掃描器?

　　多個發光二極管?

　　I2C總線接口?

　　SSC同步串行口?

　　GPT通用終端?

　　ASC/UART通用異步收發機

　　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現單口、2、4、8口ATA進行系列的設計，軟件方案較為成熟；板級支持包采用VXWORK實時操作系統，系統穩定可靠。該方案采用軟件DSP方案，但已滿足IP電話系統在速度方面上的要求。

　　二、系統設計的指導思想

　　系統設計上應遵循以下幾個原則：

　　1）可靠性

　　可靠是任何一款產品的必然要求。IP電話中，任何小的故障將引起用戶不滿甚至投訴，給服務帶了影響，而且現在IP話機需要24小時不間斷的工作，所以系統的可靠性至關重要。

　　本設計從系統方案、電磁兼容性和系統測試上提高系統的可靠性。

　　2）安全性

　　計算機知識的普及和INTERNET網技術的普及給計算機系統的安全帶來了前所未有的挑戰，黑客軟件和病毒是系統安全建設中的重點防范對象，IP話機以Internet作為通信媒介，無法保證所有接入設備都可信賴，所以在系統的軟件構建中的安全是設計中必須重點考慮的一個方面。

　　3）技術成熟性和先進性的權衡

　　采用的新技術既要具有前瞻性，又要具有前向兼容性，應該考慮到與運營商現有的技術能否融合，以便對已有投資提供保護。

　　4）易維護性和可管理性

　　系統建成后的易維護性和可管理性決定了使用者對系統的最終評價，一個不易維護、不易管理的系統其生命周期也比將不會太長。