摘要：綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備以其靈活的接入方式,，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的集成。分組語(yǔ)音處理模塊PVM是綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備上必不可少的功能模塊,，它完成VolP功能,。本文完成接入媒體網(wǎng)關(guān)SYS6K中分組語(yǔ)音處理模塊的設(shè)計(jì)，首先分析SYS6K系統(tǒng)需求,，然后對(duì)其中的分組語(yǔ)音處理模塊進(jìn)行研究并對(duì)其中的語(yǔ)音的處理模塊的軟硬件進(jìn)行詳細(xì)研究,。
關(guān)鍵詞：接入媒體網(wǎng)關(guān)；分組語(yǔ)音處理,；VOIP
0 引言
當(dāng)前電信業(yè)務(wù)以話(huà)音和寬帶數(shù)據(jù)為主,，多采用兩網(wǎng)相疊加的方式建設(shè)。SYS6K系統(tǒng)正是順應(yīng)了話(huà)音,、數(shù)據(jù),、NGN三網(wǎng)合一的技術(shù)走向，充分融合了窄帶電路技術(shù),、NGN分組技術(shù)和寬帶技術(shù),，提供了一個(gè)可以面向NGN和PSTN的綜合業(yè)務(wù)接入平臺(tái)的解決方案。SYS6K綜合接入媒體網(wǎng)關(guān),，符合中華人民共和國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD／T1243．3-2002,。本文所設(shè)計(jì)的分組語(yǔ)音處理模塊正是該綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)上完成PCM碼流與IP數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換以及部分媒體協(xié)議處理的功能模塊。
1 SYS6K系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求
SYS6K是可提供綜合業(yè)務(wù)接入的大容量接入媒體網(wǎng)關(guān),，提供模擬用戶(hù)接入,、ADSL接入、VDSL接入,、SHDSL接入等功能,。對(duì)于模擬用戶(hù)接入，接入方式既提供E1接口接入傳統(tǒng)PSTN交換機(jī),，也提供10M／100M／1000M以太網(wǎng)口接入IP網(wǎng)絡(luò),。
將傳統(tǒng)語(yǔ)音承載在IP上是個(gè)必然的趨勢(shì)，現(xiàn)在各大運(yùn)營(yíng)商也都在上馬NGN的項(xiàng)目。所以既能滿(mǎn)足當(dāng)前PSTN業(yè)務(wù)的需求,，又能實(shí)現(xiàn)到NGN的平滑過(guò)渡的產(chǎn)品正是運(yùn)營(yíng)商所期待的,。SYS6K的方案提供以上兩種方式的兼容主要都是根據(jù)局方的業(yè)務(wù)需求來(lái)決定的。分組語(yǔ)音處理模塊是主控板上的一個(gè)功能模塊,，其選配與否根據(jù)數(shù)據(jù)上行選走El或是走VoIP來(lái)決定的,，其功能主要完成語(yǔ)音處理，提供模擬話(huà)音到IP報(bào)文之間的轉(zhuǎn)換,。前期的媒體網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā),，完成所需的信號(hào)處理、信令,、打包和控制功能,，以及發(fā)送壓縮或未壓縮的VolP報(bào)文(IP語(yǔ)音包)。
AMU是IONE AX6000綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)的主控板,，是實(shí)現(xiàn)媒體網(wǎng)關(guān)功能的主要部分,，由窄帶語(yǔ)音交換和寬帶數(shù)據(jù)交換兩部分組成。窄帶語(yǔ)音交換部分由CPU控制單元,、E1接口單元,、HW時(shí)隙交換單元、安全邏輯單元,、VoIP單元以及DSP單元組成,。寬帶數(shù)據(jù)交換部分由CPU控制單元、
GALILEO二層交換套片和千兆光接口組成,。窄帶語(yǔ)音交換部分的CPU處理器完成MGCP的處理,、窄帶業(yè)務(wù)管理、接續(xù)控制,、對(duì)外串口管理和主備控制等功能,。E1接口單元完成2M PCM碼流到8M HW的轉(zhuǎn)換，并從PCM碼流中提取窄帶的工作基準(zhǔn)時(shí)鐘,。HW時(shí)隙交換單元由兩片IDT72V70840組成,，可提供PSTN電話(huà)語(yǔ)音交換和DDN數(shù)據(jù)交換，這兩種業(yè)務(wù)分別在兩個(gè)網(wǎng)片中獨(dú)立處理,。安全邏輯單元實(shí)現(xiàn)窄帶時(shí)鐘處理,，對(duì)VoIP模塊和CPU的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)限流以及MAC地址和IP地址的替換。VoIP模塊完成HW信號(hào)和IP數(shù)據(jù)流之間的轉(zhuǎn)換,，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PSTN語(yǔ)音信號(hào)在InterNet上的傳輸,，可以使IONE AX6000從傳統(tǒng)接入設(shè)備平滑地過(guò)渡到下NGN設(shè)備。DSP單元完成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)音放送,、收號(hào)檢測(cè),。
2 分組語(yǔ)音處理模塊分析
VoIP依功能基本上分成兩大部份,，一是語(yǔ)音Codec即壓縮和解壓縮，二是予以IP封包進(jìn)而進(jìn)行語(yǔ)音信息的收發(fā),。該分組語(yǔ)音處理模塊(PVM)功能即實(shí)現(xiàn)PCM碼流與IP數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換以及媒體防議處理,，以扣板的形式在系統(tǒng)中作為主控板的一個(gè)功能模塊。在整個(gè)系統(tǒng)中由主控板實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的控制,，如呼叫的建立,、管理和關(guān)閉等，主控板也要管理配置本模塊,，作為扣板在系統(tǒng)中是時(shí)刻受控的,。而且每次復(fù)位都需要主控板配置加載配置字，所以本模塊的故障處理,、復(fù)位與否都是由主控板決定的,，而不能由扣板自己決定是否復(fù)位。故和主控板之間的關(guān)系是隨時(shí)受控的,，其信號(hào)走向穿插了主控板的寬帶和窄帶部分,。
3 綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)SYS6K方案
SYS6K是框式一體化結(jié)構(gòu)，集模擬用戶(hù)接入,、ADSL接入,、VDSL接入,、SHDSL接入等功能于一身的綜合接入媒體網(wǎng)關(guān),，由電源板PTU、主控板AMU,、業(yè)務(wù)板ALU,、ADU、VDU,、IVD,、SDU等組成。分組語(yǔ)音處理模塊PVM是主控板AMU上的一個(gè)功能性可選配扣板,。
寬帶數(shù)據(jù)部分CPU系統(tǒng)采用Motorola的8245 CPU系統(tǒng),，對(duì)外提供一個(gè)32位的PCI接口和LOCAL BUS接口。PCI總線(xiàn)可支持5個(gè)設(shè)備,，8245通過(guò)PCI總線(xiàn)可對(duì)GALILEO48303進(jìn)行配置,，再通過(guò)GALILEO公司定義的GUNK總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)各業(yè)務(wù)網(wǎng)口、上行千兆光口,、路由模塊的數(shù)據(jù)交換,。AMU單板總體框圖如圖1。
3．1 窄帶語(yǔ)音交換部分
窄帶語(yǔ)音交換部分完成對(duì)PSTN El信號(hào)的接入,、E1和PCM信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換,、PCM時(shí)隙之間的交換、PCM語(yǔ)音與IP數(shù)據(jù)流之間的轉(zhuǎn)換、安全邏輯等功能,。主要信號(hào)流向是E1芯片收到PSTN網(wǎng)送來(lái)的E1信號(hào),，從中提取2M時(shí)鐘信號(hào)作為整個(gè)窄帶系統(tǒng)的基準(zhǔn)時(shí)鐘，并以此產(chǎn)生各個(gè)芯片所需的時(shí)鐘與幀同步信號(hào),。同時(shí),，PSTN網(wǎng)送來(lái)的E1信號(hào)經(jīng)過(guò)E1芯片后，編碼類(lèi)型由HDB3轉(zhuǎn)換為NRz,，然后再送入網(wǎng)片進(jìn)行PCM時(shí)隙交換,，送給各用戶(hù)板，或者送給PVM扣板進(jìn)行處理,。由于系統(tǒng)本身也提供模擬用戶(hù)接入PSTN網(wǎng)絡(luò),，在TDM接口部分，主控板AMU和窄帶業(yè)務(wù)板ALU已經(jīng)完成了模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換,。對(duì)話(huà)音業(yè)務(wù)而言有兩條處理途徑,，通過(guò)系統(tǒng)的E1接口接入PSTN交換機(jī)或其他中繼設(shè)備，或者通過(guò)分組語(yǔ)音處理模塊打成IP報(bào)文,。系統(tǒng)設(shè)計(jì)送入PVM的已經(jīng)是PCM信號(hào)的Highway,。
3．2 寬帶數(shù)據(jù)處理部分
寬帶數(shù)據(jù)交換部分完成對(duì)各種接入方式的基本配置、以太網(wǎng)交換和以太網(wǎng)管理等功能,。寬帶部分結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示,。
系統(tǒng)寬帶業(yè)務(wù)豐富，寬帶處理功能強(qiáng)大,，對(duì)PVM而言,，由于采用的是主控板上的可選配功能模塊設(shè)計(jì)，考慮到系統(tǒng)接口的一致性,，不能提供對(duì)外的業(yè)務(wù)接口,，所以只能依賴(lài)于AMu上的上行口入網(wǎng)。
4 分組語(yǔ)音處理模塊設(shè)計(jì)
分組語(yǔ)音處理模塊是VoIP產(chǎn)品中非常關(guān)鍵的一個(gè)部分,。VoIP語(yǔ)音專(zhuān)用IC分為語(yǔ)音編解碼和封包處理兩部份,。本文綜合SYS6K功能及性能需求，通過(guò)對(duì)幾種可選芯片的情況分析,，最終選中了Broadcom的方案,。選用Broadcom的Calisto BCMl510與FPGA配合的方案。因?yàn)锽CMl510單片有190路6711,、128路6711+T．38,、96路6711+T．38的處理能力，比較適合SYS6K的大容量需求,，功耗也較小,，且可單片選配和復(fù)位,，既可基本滿(mǎn)足系統(tǒng)滿(mǎn)配的容量需求，又給業(yè)務(wù)容量和類(lèi)型帶來(lái)了很好的靈活性,，能很方便地實(shí)現(xiàn)多規(guī)格設(shè)計(jì),。1510完成語(yǔ)音編解碼和數(shù)據(jù)打包，但由于SPICE BUS屬于Broadcom專(zhuān)用協(xié)議,，需由FPGA充當(dāng)SPICE BRIDGE,，完成橋接功能，再經(jīng)過(guò)Switch芯片送到業(yè)務(wù)網(wǎng)口,?？傮w結(jié)構(gòu)如圖3所示。
5 硬件初始化設(shè)計(jì)分析
PVM扣板驅(qū)動(dòng)程序主要負(fù)責(zé)完成硬件初始化,，內(nèi)核加載,，完成PVM扣板的驅(qū)動(dòng)，控制PVM扣板完成各種操作,。
初始化PVM扣板主要是設(shè)置PVM扣板硬件信息,，加載內(nèi)核程序給Calisto。BCMl510,。按照初始化流程分為如圖4所示的幾個(gè)部分,。
(1)加載PVM扣板上的FPGA，即SPICE BRIDGE,。SPICE BRIDGE實(shí)現(xiàn)CPU的控制報(bào)文與CALISTO BCMl510的CELL之間的轉(zhuǎn)換,。只有SPICE BRIDGE正常工作，PVM模塊才能進(jìn)行下一步的工作,。
(2)初始化FPGA上的LUT和寄存器,。
(3)在CPU上創(chuàng)建一個(gè)MUX層網(wǎng)絡(luò)接口,，為CPU與CALISTO BCMl510通信做準(zhǔn)備,。
(4)對(duì)CALIST0 BCMl510進(jìn)行一級(jí)加載。一級(jí)加載是SPICE BRIDGE自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,，驅(qū)動(dòng)程序僅需要將內(nèi)核文件放到SPICE BRIDGE下的SDRAM中的指定位置,，啟動(dòng)SPICE BRIDGE進(jìn)行一級(jí)加載就可以了。
(5)對(duì)Calisto BCMl510進(jìn)行二級(jí)加載,。二級(jí)加載是CPU通過(guò)MUX層網(wǎng)絡(luò)接口,，將加載內(nèi)核傳送給Calisto BCMl510完成的。
(6)創(chuàng)建通道,。在Calisto BCMl510上預(yù)先創(chuàng)建一定數(shù)量的通道(一般是480個(gè)),。
(7)激活通道。通道在創(chuàng)建完成后,，必須進(jìn)行激活才能夠使用,。
6 結(jié)論
本文完成了可與主控設(shè)備相配合的分組語(yǔ)音處理模塊PVM的硬件電路設(shè)計(jì),，并付諸于生產(chǎn)，可應(yīng)用于多個(gè)接入網(wǎng)關(guān)和中繼網(wǎng)關(guān)設(shè)備,，降低原有分組語(yǔ)音處理模塊的成本,，增大系統(tǒng)處理容量，經(jīng)過(guò)硬件調(diào)測(cè)和軟硬件聯(lián)調(diào)之后已實(shí)際應(yīng)用在綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)上,。