通信与网络中的IP电话的VoIP语音网关设计
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2020-12-13
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通信与网络中的通信与网络中的IP电话的电话的VoIP语音网关设计语音网关设计
引 言 近年来，Internet得到了飞速发展和普及应用，而作为其核心技术的IP协议体系在数据网络架构中的统
治地位已得到了广泛认同。同时，随着基于IP技术上各种应用技术的提出，尤其是VoIP技术的提出，使得数据
网络通信逐渐的融入了传统的话音业务领域。 VoIP(Voice over IP)俗称IP电话(Internet Protocol Phone)，是
利用IP网络实现语音通信的一种先进通信手段，是一种完全基于IP网络的语音传输技术。它利用语音网关，软交
换平台，网守等设备将模拟信号数字化，然后将数据压缩成数据包，通过IP网络传输到语音的目的地址。目的
地址接收到数据包后，将数
引引 言言
近年来，Internet得到了飞速发展和普及应用，而作为其核心技术的IP协议体系在数据网络架构中的统治地位已得到了广泛
认同。同时，随着基于IP技术上各种应用技术的提出，尤其是VoIP技术的提出，使得数据网络通信逐渐的融入了传统的话音
业务领域。
VoIP(Voice over IP)俗称IP电话(Internet Protocol Phone)，是利用IP网络实现语音通信的一种先进通信手段，是一种完全
基于IP网络的语音传输技术。它利用语音网关，软交换平台，网守等设备将模拟信号数字化，然后将数据压缩成数据包，通过
IP网络传输到语音的目的地址。目的地址接收到数据包后，将数据重组，解压缩后再还原成模拟信号。这样，一次完整的通话
过程就在IP网络中实现了。本文将讨论如何在嵌入式μClinux环境下设计出在IP网络中承担数据压缩、解压和传输等重要功能
的设备——VoIP语音网关。
1 IP电话系统的基本组成电话系统的基本组成
IP电话系统一般由三部份组成：电话(phone)、语音网关(gateway)和网守(gatekeeper)，如图1所示。
电话是指可以通过电话网或一线通(ISDN)连到本地网关的电话终端。
语音网关是指通过IP网络提供电话之间完成话音通信的关键设备，即Internet网络与电话网和一线通(ISDN)网之间的接口
设备。它完成语音压缩(将64 Kb/s的语音信号压缩成低码率的语音信号)和寻址与呼叫控制，并具有IP网络与电话(PSTN)或一
线通(ISDN)互连的接口功能。
网守即网络管理者，负责用户注册、计费等管理功能．
2 VolP语音网关语音网关
IP电话系统设计的核心为VoIP语音网关。根据VoIP语音网关的功能需求以及市场上的成熟技术，笔者采用“硬件+嵌入式操
作系统+应用层软件”的系统架构来设计VolP语音网关。
对于硬件平台，以VolP主芯片为核心附以必要的外围设备。主芯片采用Texas Inslruments生产的TI TMS320VC549 DSP
和Samsung公司ARM7TDMI核的双内核结构。
VolP软件部分分为两层：嵌入式操作系统和应用层软件。利用开放源代码的实时操作系统μClinux作为嵌入式操作系统，
采用模块化设计，开发平台友好。根据功能需求，在应用层软件中包括语音包处理模块、电话信令网关模块、路由寻址模块和
网络管理模块。
2.1 硬件实现硬件实现
VolP语音网关由主芯片、存储器、以太网接口、音频接口和I/0扩展电路等几部分组成，硬件框图如图2所示。
(1)主芯片主芯片
主芯片框图如图3所示。主芯片由TMS320VC549DSP和ARlM7TDMI双内核构成。
ARM7TDMI内核使用50 MHz主频和单周期精简指令，内建8 KB RAM、DMA控制器和中断控制器，并支持各种总线扩
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