【正文】 6 軟件部分 IP 電話軟件的具體實(shí)現(xiàn) 本電話軟件主要包括兩大部分 ,在計(jì)算機(jī)運(yùn)行的主控制程序 ,其主流程如圖 所示。當(dāng)在接收的幀中發(fā)現(xiàn)錯誤，該信號線被置位，并持續(xù)一個或幾個 MRCLK 的時鐘周期，該信號只在數(shù)據(jù)傳送期間 MRXDV 有效時才有意義。該時鐘的頻率是由 MDIO 控制寄存器中的 CLKDIV 位控制的。支持 10/100Mb/s 全雙工數(shù)據(jù)傳輸。 MDIO模塊負(fù)責(zé)管理與 EMAC相連的所有 PHY芯片 , 包括對 PHY芯片進(jìn)行枚舉、配置和器件狀態(tài)監(jiān)測等。 有些網(wǎng)卡的地址也可以由用戶去設(shè)定 ,但一 般不需要 。 以太網(wǎng)的沖突退避算法就不介紹了 。 表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類型的數(shù)據(jù) ,不同的協(xié) 議的類型字段不同例如 :OSOOH 表示數(shù)據(jù)為 IP 包 ,OSO6H 表示數(shù)據(jù)為 ARP 包 ,814CH 是 SNMP 包 ,8137H為 IPXISPX 包 ,(小于 0600H 的值是用于 IEEE802 的 ,表示數(shù)據(jù)包的長度 。 圍繞以太網(wǎng)而制造的集線器 ,交換機(jī)己進(jìn)入 大小公司 ,企業(yè) ,家庭 。 DM642 具有豐富的外圍設(shè)備接口 : 1)可配置的視頻端口 (video port) 32 DM642 具有三 個視頻端口，每個又可分為 A, B 兩個通道，提供與一般視頻編解碼設(shè)備連接的界面?？紤]系統(tǒng)的實(shí)時處理要求，處理的語音幀是每 10ms， 80 樣點(diǎn)，這樣整個處理算法的時延不能超過 15ms，應(yīng)選擇較高的工作頻率 DSP 芯片，同時綜合考慮市場上 DSP的供貨情況和實(shí)際條件等情況，選擇 TMS320DM642芯片作為主處理器，它在全速 100MHz 工作條件下，最大峰值計(jì)算能力為 100MIPS，足以滿足應(yīng)用需求。 29 靈活的電源管理，全 部可以軟件控制。 ◇低噪聲麥克風(fēng)偏置引腳為駐極體電容提供偏置電壓，其典型值等于3/4AVDD； ◇有可調(diào)的、增益為 1～ 5的運(yùn)放緩沖器； ◇控制寄存器可選擇增益為 0 dB 或 20 dB. 立體聲輸入。 DSP 處理完成后將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)從耳機(jī)或者立體聲輸出。以 TMS320C54X 為例 ,其運(yùn)行速度可達(dá)到 100MIPS。 (3)流水線結(jié)構(gòu) :DSP 執(zhí)行一條指令 ,需要通過取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等幾個階段。 26 (3)軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,其研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷地發(fā)展和擴(kuò)大。 sIP 既支持閃單點(diǎn)發(fā)送也支持多點(diǎn)發(fā)送 ,會話參加者和媒體種類可以隨時加入一個已存在的會議。 5)系統(tǒng)控制 :(包括打開或關(guān)閉一個呼叫、功能協(xié)商等 )。它不依賴于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ,獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件平臺 ,支持多點(diǎn)功能、組播和帶寬管理。 IP 電話的控制協(xié)議 媒體的傳輸技術(shù)保證了語音的傳輸 ,而控制協(xié)議則保證電話呼叫的順利實(shí)現(xiàn)和語音質(zhì)量 ,并且可以實(shí)現(xiàn)各種高級的電話業(yè)務(wù)。其原因是通話者從說話到靜默以及從靜默到說話的檢測都有一定時間和一定判斷門限的 ,因此當(dāng)通話者從靜默剛剛轉(zhuǎn)為說話時 ,開始一段微弱話音就可能被作為靜默丟棄了。在電話通信中 ,平均來說 ,每一方說話的時間和聽對方說話的時間大體上各占一半 ,加上說話時還有停頓間隙 ,因此任一方對線路的占用率大約只有 40%左右。也揭開了通信及消費(fèi)電子市場合一的新紀(jì)元。逐次反饋型、級聯(lián)型和混合性等。若幀長為 15ms,則 120ms 的語音包被分成 8幀 ,然后被解碼還原成 120ms 的語音數(shù)據(jù)流送入解碼緩沖區(qū)。大部分的編碼器都有特定的幀尺寸 ,若一個編碼器使用15ms 的幀 ,則把第一級來的包分成 8幀 ,并按順序進(jìn)行編碼。傳統(tǒng)的電話網(wǎng)是以電路交換的方式傳輸語音 ,它需要的基本帶寬為 64kbit/s。 8khz,碼率為 64kbit/s,主要包括 A律和 u律兩種 ,都是采用壓擴(kuò)方法。因此 ,目前小于 18 16kbit/s 的低比特率話音編碼都采用參數(shù)編碼。前者稱為前饋 (feedforward)自適應(yīng)預(yù)測 ,又稱開環(huán)自適應(yīng)預(yù)測 ,是根據(jù)原始信號調(diào)整預(yù)測系數(shù)的。對于線性量化來說 ,只需控制一個量化步長即可 。 降低編碼比特率的基本思路是利用話音抽樣信號之間的相關(guān)性。 (l)波形編碼 波形編碼就是根據(jù)語音信號波形導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)字編碼形式 ,使其在接收端忠實(shí)地再現(xiàn)原始話音。 (2)診斷性可接受性測試 (DAM 一 Diagnostic Acceptability Measure)法 :將話音信號質(zhì)量劃分為信號質(zhì)量、背景質(zhì)量和總體質(zhì)量三大類 6個等到級 ,每個等級按百分制計(jì)分。常稱 l5MIPS 的編碼器為低復(fù)雜度編碼器 ,。 。因此 ,算法時延就等于幀長和前視長度之和 ,其值完全取決于算法。斷狀態(tài)對應(yīng)無聲期 ,傳送極低比特率信息 (如背景噪聲特征 )甚至不傳任何信息。采集到的語音數(shù)據(jù)經(jīng)過語音處理后，在每一層中都要加上每層協(xié)議的首部，首部中包含了數(shù)據(jù)的控制和傳輸信息。 ⑤全雙工連接 :包括兩個獨(dú)立的、流向相反的數(shù)據(jù)流，而且這兩個數(shù)據(jù)流之間不進(jìn)行顯式的交互。 UDP使用底層的互連網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來傳送報(bào)文，提供和 IP一樣的不可靠的無連接數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)，它不使用確認(rèn)信息對報(bào)文的到達(dá)進(jìn)行確認(rèn)，不對收到的報(bào)文進(jìn)行排序， 12 也不提供反饋信息來控制機(jī)器之間傳輸?shù)男畔⒘髁?。如圖 。該層還要處理接收到的數(shù)據(jù)報(bào)，檢驗(yàn)其正確性，使用路由算法來決定對數(shù)據(jù)報(bào)是否在本地進(jìn)行處理還是繼續(xù)向前傳送。 :在這個最高層中，用戶調(diào)用應(yīng)用程序來訪問 TCP/IP 互連網(wǎng)絡(luò) 。 :第三層又叫通信子網(wǎng)層，定義了在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)幕緮?shù)據(jù)單元以及目的尋址和選路的概念，同時還要處理網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題。而局域網(wǎng)技術(shù)提供計(jì)算機(jī)之間的最高速連接，但犧牲連接長距離的能力，因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)技術(shù)覆蓋了較短的距離，所以它的時延比廣域網(wǎng)的小，在十分之幾毫秒到 10 毫秒之間。 (2)介紹語音編碼的基本原理，并對幾種語音編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析和比較。成本的降低，使通話費(fèi)用隨之下降，尤其是長距離通信?，F(xiàn)在雖然打 IP 電話的費(fèi)用比打長途電話的費(fèi)用低了不少，但仍比上網(wǎng)費(fèi)高了許多。但是，由于 IP 電話的國際標(biāo)準(zhǔn)還不完善，不同廠家的產(chǎn)品不能互通，限制了 IP 電話的進(jìn)一步發(fā)展。由此可見，同一鏈路在不同時刻可以傳送不同通信會話的數(shù)據(jù)，稱之為網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，這是分組交換和電話交換的最大不同之處。至于報(bào)文交換，來源于電報(bào)通信，其最大的貢獻(xiàn)在于提出了存儲轉(zhuǎn)發(fā)的概念。Intel LXT 971。適用于企、事業(yè)單位的電話通信 ,能夠節(jié)省安裝電話的設(shè)備費(fèi)、維修費(fèi)和電話費(fèi)。 關(guān)鍵詞 : TMS320DM642。 3 目 錄 中文摘要 .....................................................................................1 英文摘要 .....................................................................................2 1 緒論 IP 電話的發(fā)展背景 IP 電話的發(fā)展概況 IP 電話與傳統(tǒng)電話的比較 本論文的主要工作 2 IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 相關(guān) TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 3 語音編碼技術(shù) 語音編碼的基本原理 語音編碼標(biāo)準(zhǔn)的介紹 4 IP 電話原理及技術(shù) IP 電話基本原理 IP 電話的關(guān)鍵技術(shù) 4 IP 電話的控制協(xié)議 SIP 4 數(shù)字信號處理 (DSP)技術(shù) DSP 概述 5 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的框圖 TLV320AIC23 語音處理模塊 DSP 語音處理模塊 以太網(wǎng)模塊 真過程與結(jié)果 結(jié)束語 致謝 參考文獻(xiàn) 5 第一章 緒 論 IP 電話的發(fā)展背景 目前，在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中存在著三大交換技術(shù) :電路交換、報(bào)文交換和分組交換。其傳輸單元為整個報(bào)文，由于報(bào)文長度的差異很大，長報(bào)文可能導(dǎo)致很大的時延，且緩沖區(qū)分配較困難，因此應(yīng)用范圍極其有限。分組交換最適合于數(shù)據(jù)通信，它不但極大地提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，而且由于存儲轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀態(tài)動態(tài)選擇路由，因此即使某些節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，數(shù)據(jù)仍然能繞道到達(dá)目的地，從而提高了通信的可靠性。到了 1996年，經(jīng)過各國專家數(shù)年的努力， ITUT通過了局域網(wǎng)上支持可視電話通信的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 協(xié)議，這一協(xié)議的推出成為 IP網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)的公共規(guī)范?；蚴?PC 機(jī)上網(wǎng)后通過 IP 電話軟件來打 IP電話，這樣的話，雙方必須都要有多媒體 PC 機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。 (3)可以方便地集成智能。重點(diǎn)介紹和分析 標(biāo)準(zhǔn)的語音編碼。 TCP/IP 協(xié)議族是當(dāng)今互連網(wǎng)上最普遍也是最重要的協(xié)議，所以在此 部分主要介紹 TCP/IP 協(xié)議族。 :提供收信主機(jī)到發(fā)信主機(jī)之間的端到端的可靠傳輸。與各個運(yùn)輸層協(xié)議協(xié)調(diào)工作的應(yīng)用程序負(fù)責(zé)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)報(bào)的目的機(jī)處于本機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，該層軟件就把數(shù)據(jù)報(bào)的首部剝?nèi)ィ龠x擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸層協(xié)議來處理這個分組。 在此主要介紹 Inter 層和運(yùn)輸層協(xié)議 : (1) Inter 層協(xié)議 Inter 層中的協(xié)議稱為 Inter 協(xié)議 (IP)，它是一種不可靠、無連接投遞機(jī)制的協(xié)議， IP提供了三個重要的定義 :第一， IP定義了在整個 TCP/IP 互連網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸所用的基本單元 Inter 數(shù)據(jù)報(bào) (datagram )，因此，規(guī)定了互連網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)的確切格式 。所以， UDP 報(bào)文可能會出現(xiàn)丟失、重復(fù)、亂序的現(xiàn)象。 TCP 也使用偽首部，結(jié)構(gòu)與 UDP 相同，其中 TCP 偽首部的協(xié)議值為 6。 圖 UDP/IP 封裝 圖 TCP/IP 封裝 語音數(shù)據(jù) RTP 首部 RTP 數(shù)據(jù)區(qū) UDP 首部 UDP 數(shù)據(jù)區(qū) IP 首部 IP 數(shù)據(jù)區(qū) 幀首部 幀數(shù)據(jù)區(qū) 控制信息 TCP 首部 TCP 數(shù)據(jù)區(qū) IP 首部 IP 數(shù)據(jù)區(qū) 幀首部 幀數(shù)據(jù)區(qū) 14 3語音編碼技術(shù) 語音編碼的主要屬性有比特率、時延、復(fù)雜度和話音質(zhì)量。更復(fù)雜的多狀態(tài)編碼還可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、剩余存儲容量等外部因素調(diào)整其比特率。 。 其值離散性很大 ,取決于是采用專用線還是共享信道。 =30MIPS 的為高復(fù)雜度編碼器。其意圖是為設(shè)計(jì)者提供詳盡的反饋意見 ,但要求測試者具有很高的專業(yè)水平。最早的也是最著名的波形編碼是 PCM 編碼 ,它包括三個過程 :抽樣、量化和編碼。分析表明 ,話音波形中有很多的冗余信息 ,作為信息冗余的度量 ,相鄰 8khz 抽樣值之間的自相關(guān)系數(shù)一般為 。對于非線性量化來說 ,則要根據(jù)給定的非線性特性控制多個量化步長。后者知稱為反饋 (feedback)自適應(yīng)預(yù)測 ,又稱閉環(huán)自適應(yīng)預(yù)測 ,是根據(jù)重構(gòu)信號調(diào)整系數(shù)的。雖然參數(shù)編碼和波形編碼的原理完全不同 ,但是歸根到底信息都取自于對抽樣值的分析計(jì)算 ,為了去除冗余信息都需對差分信號 (或稱殘差信號 )進(jìn)行 處理 ,因此在技術(shù)上兩者并無明顯的界線 ,許多技術(shù) ,如線性預(yù)測、自適應(yīng)預(yù)測、矢量量化等既可用于參數(shù)編碼 ,也可用于波形編碼。它將 13位或 14位的 PCM 編碼轉(zhuǎn)換成 8位 A律或 u律的壓擴(kuò)編碼 ,質(zhì)量相當(dāng)于 12位比特的線性量化 ,同時還規(guī)定了 A律和 u律之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。而要在基于 IP的分組網(wǎng)絡(luò)上傳輸語音 ,就必須對模擬的語音信號進(jìn)行特殊的處理 ,使處理后的信號可以適合在面向無連接的分組網(wǎng)絡(luò)上傳輸 ,這就是分組語音技術(shù)。每個幀合 120個語音樣點(diǎn) (抽樣頻率為 skHz)。最后 ,緩沖區(qū)中的語音樣點(diǎn)被播放驅(qū)動器取出送入聲卡 ,通過揚(yáng)聲器按預(yù)定的頻率 (如 8kHz)播出。 (2)DSP 技術(shù) :DSP 是數(shù)字信號處理器 (digital signal Proeessor)的 縮寫 ,屬于MPU(微處理器 )的一種 ,它主要應(yīng)用于聲音壓縮、圖像壓縮等數(shù)字壓縮技術(shù)領(lǐng)域 ,能將聲音、圖像等模擬信號高速轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。通過 Intemet 傳輸實(shí)時的語音或圖像與傳輸普通數(shù)據(jù)是不一樣的 ,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的組成必須符合這種實(shí)時傳輸?shù)男枰?,能支持高品質(zhì)的 VoIP(Voice over IP)應(yīng)用是走向成功的一個關(guān)鍵因素。在電路交換中 ,即使不說話 ,也要占用 64kbit/s 的信道 。 23