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通信与网络中的Blackfin处理器在VoIP解决方案中的应用
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2020-12-03
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网际协议话音通信(VoIP)的时代已经来临,它融合了电话和数据通信世界,在低成本的因特网上提供分组的语音并传送数据流。这种从电路交换到分组交换网络的转变正飞快地进行着,从而能够支持超出了简单的语音传输的应用,并延伸到可以在相同的基础设施上传输数据的其它形式的应用。但是,这类嵌入式设计的难点就在于选择一种低成本、易于配置而且性能适应市场需要可以扩展的处理解决方案。具体地说,嵌入式解决方案的“最佳点”就是采用一种能够实现低通道数量VoIP解决方案而同时为增值能力和服务(例如视频、音乐、图像和系统控制等)留出足够空间的处理器。 当今的话音网,例如公共交换电话网(PSRN)——采用数字交换技术
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图1:IP电话网络连接示意简图。
通信与网络中的通信与网络中的Blackfin处理器在处理器在VoIP解决方案中的应用解决方案中的应用
网际协议话音通信(VoIP)的时代已经来临,它融合了电话和数据通信世界,在低成本的因特网上提供分组的语音
并传送数据流。这种从电路交换到分组交换网络的转变正飞快地进行着,从而能够支持超出了简单的语音传输
的应用,并延伸到可以在相同的基础设施上传输数据的其它形式的应用。但是,这类嵌入式设计的难点就在于
选择一种低成本、易于配置而且性能适应市场需要可以扩展的处理解决方案。具体地说,嵌入式解决方案的“最
佳点”就是采用一种能够实现低通道数量VoIP解决方案而同时为增值能力和服务(例如视频、音乐、图像和系统控
制等)留出足够空间的处理器。 当今的话音网,例如公共交换电话网(PSRN)——采用数字交换技术
网际协议话音通信(VoIP)的时代已经来临,它融合了电话和数据通信世界,在低成本的因特网上提供分组的语音并传送数
据流。这种从电路交换到分组交换网络的转变正飞快地进行着,从而能够支持超出了简单的语音传输的应用,并延伸到可以在
相同的基础设施上传输数据的其它形式的应用。但是,这类嵌入式设计的难点就在于选择一种低成本、易于配置而且性能适应
市场需要可以扩展的处理解决方案。具体地说,嵌入式解决方案的“最佳点”就是采用一种能够实现低通道数量VoIP解决方案而
同时为增值能力和服务(例如视频、音乐、图像和系统控制等)留出足够空间的处理器。
当今的话音网,例如公共交换电话网(PSRN)——采用数字交换技术在呼叫方和接收方之间建立一条专用链路。虽然这种
连接只能提供有限的带宽,但是它不采用复杂的编码算法就可以提供可接受的质量水平。
另一方面,VoIP采用网际协议(IP)在因特网或专用网上发送数字化的话音服务。IP分
组由一个控制头部和数据净荷组成。头部为分组提供网络导航信息,而净荷包含压缩的话
音数据。
和电路交换电话不同的是,数据传输是基于分组的,以便对数据块进行分组和压缩,
然后通过网络发送出去,最终在接收端进行重新组装。换句话说,发送方和接收方之间无
需专用链路。
分组技术非常适合在网络上传输“数据”(例如,一个JPEG文件或电子邮件),因为传送
降为“尽力服务”型。该网络可在相同的媒质上高效地传送来自于多种信源的数据。但是,对
于话音服务来说,“尽力服务”型是不够的,因为接收端解码得到的音频信号质量可能令人无
法接受,因为当分组经过网络的延时是不固定的。这就是为什么VoIP协议要通过服务质量
(QoS)来致力于提供固定的网络带宽以便防止延时降低话音质量。
分组话音包括在话音数据块中增加头部和尾部信息。分组开销必须最小以防止增加延时。因此,这个处理过程必须在最小
的传输延时和最有效地利用网络带宽之间达到一个平衡。当然,分组尺寸越小发送分组越快,分组尺寸越大组合时间越长。但
是,大的分组因为在较大的话音数据块中分摊头部和尾部信息,所以其网络带宽利用率要高于小分组的利用率。
由于网络的特性,数据传输的速率变化很大。这种偏差称为抖动。通过将分组缓存足够长的时间,保证最慢的分组也能及
时到达以便按照正确的顺序解码,从而达到消除抖动的目的。当然,抖动缓冲器也增加了对系统的总延时。
延时是一个很重要的参数,因为它代表了经过IP网络系统的时间延迟。单向延时是指从电话发送端说话到电话另一端的人
听到它的时间间隔。双向延时就是指两个单向延时的简单加和。在北美的PSTN电话系统中,双向延时不到150ms。当然,延
时越短,通话就越自然。
图2:开放式系统互连(OSI)和TCP/IP模型。
对于VoIP系统,高达200ms的单向延时认为是可以接受的。在VoIP系统中引起延时的最主要部分在网络和呼叫两端的网
关。话音编解码器也增加了延时,但是相对来说通常是很小的(不到20ms)。
当话音网络应用中的延时很大时,主要的难题就是回波消除和叠音消除。回波消除与感知的质量直接相关,而且当双向延
时超过50ms时,它就会成为一个比较严重的问题。当单向延时超过250ms时,话音重叠也成为一个较严重的问题。
基于基于VoIP的应用的应用
因为采用网络做传输机构,所以VoIP系统发挥的一个主要优势就是降低每次通信会话的成本。此外,VoIP通话使网络运
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