意法半導(dǎo)體的ADSL+VoIP解決方案

意法半導(dǎo)體公司（ST）的ADSL+VoIP解決方案允許終端業(yè)者在增加最少成本的條件下，為原有的ADSL路由器加上VoIP網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音功能。這一方案設(shè)計(jì)使得用戶(hù)不僅可以通過(guò)ADSL寬帶接入到互聯(lián)網(wǎng)，而且還可以利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通話，大大節(jié)省了通話成本。VoIP功能的加入不僅給原有的ADSL路由器帶來(lái)附加價(jià)值，而且對(duì)原有ADSL路由器不造成帶寬影響。當(dāng)然，方案設(shè)計(jì)需要考慮核心運(yùn)算器的運(yùn)算能力，一般使用資源有限的1到2個(gè)頻道是比較合理的配置。

本解決方案在產(chǎn)品上是以增加最少的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)家用電話連接寬帶網(wǎng)絡(luò)的，所增加的器件僅為編解碼器（Codec）、用戶(hù)線接口控制器（SLIC），以及為原有的ADSL路由器與Codec、SLIC之間提供的必要的接口邏輯連接等。它在網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音處理方面充分運(yùn)用ADSL核心處理器的運(yùn)算能力，進(jìn)行包括遵循G.723、G.729標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音壓縮、回音消除，以及MGCP、SIP協(xié)議棧的信令處理。

該產(chǎn)品與市場(chǎng)上大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)廠商所提出的解決方案最大的不同在于，它不需要外加專(zhuān)屬的DSP處理器來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音部分，從而可以降低成本。因受限于CPU的運(yùn)算能力，這種產(chǎn)品只可做到支持有限的語(yǔ)音通道，但已能滿(mǎn)足一般用戶(hù)的使用習(xí)慣和期望。

該解決方案的目標(biāo)市場(chǎng)包括：一般的家庭用戶(hù)，希望以傳統(tǒng)電話連接互聯(lián)網(wǎng)，以低廉的話費(fèi)享受網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音；第二類(lèi)為企業(yè)用戶(hù)，他們希望ADSL的寬帶連接能夠同時(shí)處理數(shù)據(jù)和語(yǔ)音；第三類(lèi)為ADSL的終端業(yè)者，他們希望以最小的成本為ADSL路由器增加最大的附加價(jià)值。 

硬件架構(gòu)

ADSL路由器

本解決方案中的ADSL路由器基于ST50152芯片平臺(tái)建構(gòu)。路由器由ADSL帶寬連接到廣域網(wǎng)，另有一個(gè)以太網(wǎng)口連接到局域網(wǎng)的PC機(jī)，從而形成一個(gè)ADSL終端。

從構(gòu)成上看，ADSL路由器主要由ST50152的引擎和ST20174 AFE組成。從ST20174 AFE的內(nèi)部架構(gòu)看，它所采用的是DCXO而不是昂貴的VCXO，從而有效降低了周邊線路的成本。

ADSL路由器核心芯片ST50152基于ARM946方案 建立，可支持154個(gè)MIPS。在周邊所提供的標(biāo)準(zhǔn)接口中，ISA 總線是這一解決方案最為重要的接口。

這種ADSL路由器還有另一種形式，即提供USB接口連接到PC機(jī)。它稱(chēng)為“Combo gateway”，即整合性網(wǎng)關(guān)。其架構(gòu)與ST50152所構(gòu)成的解決方案大致相同，只是它采用ST50160芯片，多提供了一個(gè)USB接口。

ADSL VoIP 綜合接入設(shè)備（IAD）

在原有的ADSL路由器上加上由Codec、SLIC所組成的子卡，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，便可以使傳統(tǒng)的電話機(jī)直接連接到這個(gè)ADSL路由器上，成為一部網(wǎng)絡(luò)電話。

其整體架構(gòu)就是在原有ADSL路由器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音功能的子卡，兩部分通過(guò)Xilinx的EPLD可編程邏輯器件作連接。兩者之間為ISA接口。


軟件架構(gòu)

軟件是ST ADSL+VoIP解決方案的重要組成部分，由于所增加的硬件有限，硬件架構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，因此軟件的調(diào)試就顯得特別重要。ST為本解決方案提供兩種軟件支持方式，一種只提供板支持包，另一種提供整體軟件。

解決方案所采用的操作系統(tǒng)（OS）是 Clinux，Kernel部分針對(duì)語(yǔ)音應(yīng)用增強(qiáng)了對(duì)實(shí)時(shí)性能的支持（這在純粹的Modem軟件中不需要）。為VoIP應(yīng)用增加的器件驅(qū)動(dòng)包括I2C接口、SLIC接口和PCM接口等。

從軟件角度來(lái)看整個(gè)語(yǔ)音處理系統(tǒng)，前一部分主要處理的是語(yǔ)音部分，后面一部分主要處理的是信令。以打出電話為例，可以看到PCM數(shù)據(jù)會(huì)先遵循標(biāo)準(zhǔn)作回音消除和語(yǔ)音壓縮處理，之后會(huì)進(jìn)到DSP部分，最后作信令的處理，再送到網(wǎng)絡(luò)端，這樣便完成了撥出電話的處理。打進(jìn)電話來(lái)時(shí)，也會(huì)作出相同的處理。

由于此解決方案不使用外加的DSP，所以所有的語(yǔ)音處理部分都放在了原有的ADSL路由器的核心處理器上。而語(yǔ)音處理的軟件主要分為五大部分，第一部分為核心軟件，主要負(fù)責(zé)啟動(dòng)所有的語(yǔ)音處理；第二部分為電話控制模塊，這個(gè)模塊介于聲音子系統(tǒng)與SIP等信令之間；第三部分為話音管理器，負(fù)責(zé)管理codec/SLIC的接口連接；第四部分為應(yīng)用層控制模塊，負(fù)責(zé)管理VoIP客戶(hù)軟件的整體狀態(tài)機(jī)；第五部分為聲音子系統(tǒng)。

聲音子系統(tǒng)負(fù)責(zé)所有與DSP有關(guān)的算法和音頻服務(wù)的處理。其功能包括：語(yǔ)音壓縮如G.711/G.723/G.729等標(biāo)準(zhǔn)；語(yǔ)音信號(hào)處理，線路回音消除，Tone/DTMF檢測(cè)，Tone/DTMF生成，以及VAD、CNG和PLC等。
聲音子系統(tǒng)軟件部分在開(kāi)發(fā)上為了不增加ADSL核心處理器的負(fù)擔(dān)，回音消除部分和語(yǔ)音壓縮部分的代碼都特別作了優(yōu)化，例如遵循G.168標(biāo)準(zhǔn)的回音消除部分只占用了20個(gè)MIPS，而G.723的壓縮部分也只占了33個(gè)MIPS。

軟件方案支持基本的MGCP功能，ST的MGCP協(xié)議棧，已經(jīng)在中國(guó)與超過(guò)14家的軟交換系統(tǒng)完成了兼容性測(cè)試，因此可確認(rèn)這個(gè)協(xié)議棧與軟交換的兼容性。


不同網(wǎng)絡(luò)配置下的應(yīng)用

ST 的ADSL+VoIP解決方案可以應(yīng)用于路由器模式、網(wǎng)橋模式和半橋模式。具有VoIP功能的ADSL IAD在設(shè)定為路由器模式時(shí)，它不需要為每部PC機(jī)分配真實(shí)的IP，這樣的架構(gòu)比較節(jié)省IP地址。

在ADSL的IAD設(shè)定為網(wǎng)橋模式時(shí)，在不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之下，傳統(tǒng)電話都可以透過(guò)IAD連接到互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音的通話。

表1列出的是在不同的編碼方式，測(cè)試純語(yǔ)音或語(yǔ)音+數(shù)據(jù)的不同測(cè)試配置所得出的PSQM的數(shù)值?？傮w上語(yǔ)音質(zhì)量處在可接受的范圍內(nèi)。 
由以上得出，ST 50152 ADSL路由器可以在不犧牲語(yǔ)音質(zhì)量的前提之下，同時(shí)經(jīng)由ADSL寬帶，進(jìn)行FTP的數(shù)據(jù)傳送，以及VoIP的網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音通話。由此可證實(shí)該解決方案的可行性