引言
VOIP(Voice Over IP,，通過IP數據包發(fā)送實現的語音業(yè)務),，是一種利用Internet作為傳輸載體來實現計算機與計算機、普通電話與普通電話,、計算機與普通電話之間進行話音通信的技術,。VOIP話音通信技術發(fā)展很快，很多新技術不斷涌現,。過去我們津津樂道的H323協(xié)議,，現在已經很陳舊了，而由H323變換出來的 MGCP又是站在傳統(tǒng)電信角度來解決問題,，所以產品升級換代是跟蹤VOIP發(fā)展的唯一思路,。AR1688系列VOIP話機就是在低成本解決方案的基礎上發(fā)展起來的，它在集成度和性能上都比PA1688系列有了很大的提高。
隨著3G和WIFI網絡的快速普及和發(fā)展,，無線VOIP的應用也越來越受到關注,，VOIP話音通信技術通過與新型無線寬帶的結合，將改變企業(yè)和消費者獲得和使用移動與固定語音服務的方式,。這意味著,，走在大街上可以通過手機網絡交談，走進辦公室后,，呼叫可以無縫地切換到WLAN語音技術,。在手機信號很弱的特殊環(huán)境里，手機中的軟件會自動把呼叫轉移到WLAN語音系統(tǒng)上,，而處在WLAN覆蓋范圍之外時,，呼叫將切換到手機網絡。本文提出一種基于AR1688系列VOIP話機的無線升級解決方案,。
1 AR1688 VOIP話機系統(tǒng)
基于AR1688的VOIP話機系統(tǒng),，其基本框架是對復雜的語音編解碼算法和網絡通信協(xié)議進行處理。其中,，語音編解碼算法需要100MIPS的數字信號處理器(DSP),，這就要求在設計中使用高性能的處理器。同時,，為了實現信息的路由處理和轉發(fā),，需要在電路中使用網絡芯片。為了構成一個功能完備的語音終端,，還必須包括存儲器,、供電電路、鍵盤,、顯示屏,、功放電路等。
AR1688 VOIP話機系統(tǒng)是由AR1688主芯片,、網絡接口(1～2個),、Flash、電源,、鍵盤接口和顯示接口組成,。AR1688系統(tǒng)框圖如圖1所示,。
AR1688 是一種可編程芯片,，8位控制器用于VOIP協(xié)議棧，24位DSP用于語音壓縮算法,。同PA1688相比,，AR1688具有更高的性能、更好的語音質量、更低的成本,。AR1688將2個處理器集成在一個芯片里：8位MCU與Z80指令集兼容,，典型運行頻率為24.576 MHz，最高運行頻率至60 MHz,；24位DSP采用ADI公司的ADSP2181兼容處理器,，內核運算能力可達72 MIPS。將DSP作為MCU的協(xié)處理器,，在內部解決了兩個處理器的協(xié)調問題,。片內集成116 KB的SRAM存儲器，無需外部擴展SDRAM,，最大支持2 MB外部存儲器,，多至4片外部SRAM、EEPROM或Flash,；片內集成18位高質量CODEC,；集成DC／DC變換提供核心電壓；支持24.577 6MHz晶振及片內PLL,，支持實時時鐘,；包含1個UART接口、12個鍵位鍵盤接口,、16個通用編程輸入輸出接口(GPIO),，簡化了系統(tǒng)設計，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性,。
目前,，針對已使用的有線網絡設備的無線升級，有相當多的解決方案,，無外乎是在現有VOIP產品的基礎上加裝WIFI模組或TD模組,。本文采用加裝WIFI模組的方法，用88W8510芯片實現無線橋接來達到對現有VOIP產品無線升級的目的,。
2 AR1688 VOIP話機無線升級方案
在 VOIP電話系統(tǒng)中,，VOIP話機是必不可少的組成設備，它是面向用戶連接Internet網絡,，為用戶提供各種業(yè)務的用戶端設備,。雖然可以將普通模擬話機當作VOIP話機使用，但目前VOIP話機的發(fā)展方向是將語音的壓縮編碼,、分組打包等都由終端實現,，終端直接與Internet相連接。這樣做的優(yōu)勢是實現了全IP通信,，可以充分利用IP網絡的各種優(yōu)勢,；同時，終端分擔了網關的部分功能，使得網絡功能配置更加靈活,，這是傳統(tǒng)的有線設計方法,。本升級方案思想是采用基于AR1688芯片設計的VOIP語音終端，性價比高,，用88W8510芯片實現無線橋接,，無線接人Internet，達到VOIP語音終端無線升級的目的,。
美國Marvell公司的88W8010 WIFI模組是實現IEEE 802.11b／g功能的無線橋接設備,，它解決了傳統(tǒng)VOIP設備從有線升級到無線注冊到SIP服務器的問題。具體解決方案如圖2所示,。
在圖2中,，虛線為傳統(tǒng)LAN線路到互聯(lián)網的連接。在采用88W80lO WIFI模組橋接后,，VOIP設備通過它連接到無線AP路由器,，再通過互聯(lián)網注冊到SIP服務器。
3 AR1688 VOIP話機無線升級的硬件設計
3.1 88W8010的特點和優(yōu)勢
88W8010 采用2.4 GHz ISM頻段,；集成所有RF模擬基帶收發(fā)功能,；高性能的外差射頻結構；高線性內置式功率為23 dBm的功放及發(fā)射功率為20 dBm的天線分別連接到802.11b和802.11g,；對于實際功率檢測,，集成了傳輸功率循環(huán)控制功能；采用高靈敏度的接收器,；低功耗設計及先進的電源管理模式,；48腳QFN封裝，尺寸僅7 mm×7 mm,。
88W8010的優(yōu)勢在于：單一芯片支持所有RF到模擬基帶的功能和IEEE 802.11g／b的標準,；降低了材料成本，簡化了板級布線設計,，并提供最小的安裝尺寸,，提高了性能，省略了聲表面帶通濾波器的使用,，降低了成本,；能夠為天線提供分辨率為0.5 dBm、0～20 dBm的發(fā)射功率,；即使指定參數超過了額定溫度,，供電電電壓和器件的參數有所改變，該器件的輸出功率也很穩(wěn)定,；改進了微弱信號的探測方式,，擴大了探測范圍；對于器件收發(fā),、睡眠及節(jié)能模式,，提供低功耗特性；硬件設計緊湊,，減小了空間尺寸,。
3.2 88W8510的特點和優(yōu)勢
88W8510 內置嵌人式ARM946S-E處理器內核；內置天線采用分集接收技術,；對于WEP和80211i AES加密以及CCM信息認證,，內置硬件加密引擎；支持802.11eQoS質量服務保證,；可選配MII或PCI外部接口,；集成了采用VCT技術的 10／100M快速以太網MAC及PHY接口；支持高級安全認證專用的802.1X安全口協(xié)議,；256腳TFBGA封裝,，尺寸儀17 mm×17 mm。
88W8510 的優(yōu)勢在于：88W8510芯片組是802.11g解決方案,，同時兼容802.11b協(xié)議,；接收范圍大，連接魯棒性好,，減少了信息的丟失,；收發(fā)性能高、范圍廣,；在低功耗設計的基礎上,，集成了盡可能多的功能；可同時連接更多的無線終端,，無需降低無線的吞吐性能,；可保證傳輸的數據、音頻,、視頻數據的連續(xù)和穩(wěn)定性,；可外接多口路由器和外部系統(tǒng)總線；提供連接電纜故障診斷方法,；為改進在公共環(huán)境下的安全性,，添加了更多的身份認證機構；引腳兼容Marvell產品中使用802.11b協(xié)議的AP和網關芯片,，方便802.11b和802.11g間的切換,。
3.3硬件設計
88W8510 WIFI橋接原理圖如圖3所示。
基于AR1688芯片設計的VOIP語音終端連接到無線AP路由器,，其中最關鍵的就是88WS010和88W8510構成的基于WLAN 802.11g／b的AP和網關芯片組,，88W8510與88W8010芯片的組合是高性價比的802.11g接入點／網關解決方案,，消除了用于有線基礎設施連接的外部CPU和快速以太網端口，大幅降低了總體成本,。該芯片組的WLAN內部結構如圖4所示,。
4 AR1688 VOIP話機無線升級的軟件設計
Marvell公司對使用88W8510芯片組的客戶提供如下支持：板級設計參考；板級固件Bootloader設計,；相關軟件設計,；診斷工具；運行于eCos和μClinux環(huán)境下的SDK,。
運行環(huán)境如下：
系統(tǒng)環(huán)境eCos
CPUARM946S-E
調試接口JTAG
開發(fā)工具Marvell AP31_SDK_2.19S或以上版本
軟件方案的結構如圖5所示,。
產品實現功能如下：802.11g／b掃描；SSID網絡設置,；WPA／WPA2,、WEP(128位)／WEP(64位)安全模式參數設置。
結語
本方案采用可編程芯片AR1688,，以及88W8010和88W8510 WIFI芯片組,，實現了VOIP話機的無線升級。經過實際測試,，終端在40 m內可以實現無誤碼通信,，通話質量優(yōu)良、運行穩(wěn)定,、靈活方便,。與基于其他技術的同類方案相比，本方案具有低成本,、低功耗等優(yōu)點,。