【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(cuò)誤，該信號(hào)線被置位，并持續(xù)一個(gè)或幾個(gè) MRCLK 的時(shí)鐘周期，該信號(hào)只在數(shù)據(jù)傳送期間 MRXDV 有效時(shí)才有意義。該時(shí)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(duì) PHY芯片進(jìn)行枚舉、配置和器件狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(zhǎng)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(gè)視頻端口，每個(gè)又可分為 A, B 兩個(gè)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(shí)處理要求，處理的語(yǔ)音幀是每 10ms， 80 樣點(diǎn)，這樣整個(gè)處理算法的時(shí)延不能超過(guò) 15ms，應(yīng)選擇較高的工作頻率 DSP 芯片，同時(shí)綜合考慮市場(chǎng)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(guò)取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等幾個(gè)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(huì)話參加者和媒體種類可以隨時(shí)加入一個(gè)已存在的會(huì)議。 5)系統(tǒng)控制 :(包括打開或關(guān)閉一個(gè)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(tái) ,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(yǔ)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(yǔ)音質(zhì)量 ,并且可以實(shí)現(xiàn)各種高級(jí)的電話業(yè)務(wù)。其原因是通話者從說(shuō)話到靜默以及從靜默到說(shuō)話的檢測(cè)都有一定時(shí)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(shuō)話時(shí) ,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(lái)說(shuō) ,每一方說(shuō)話的時(shí)間和聽對(duì)方說(shuō)話的時(shí)間大體上各占一半 ,加上說(shuō)話時(shí)還有停頓間隙 ,因此任一方對(duì)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(chǎng)合一的新紀(jì)元。逐次反饋型、級(jí)聯(lián)型和混合性等。若幀長(zhǎng)為 15ms,則 120ms 的語(yǔ)音包被分成 8幀 ,然后被解碼還原成 120ms 的語(yǔ)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(gè)編碼器使用15ms 的幀 ,則把第一級(jí)來(lái)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(yǔ)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(cè) ,又稱開環(huán)自適應(yīng)預(yù)測(cè) ,是根據(jù)原始信號(hào)調(diào)整預(yù)測(cè)系數(shù)的。對(duì)于線性量化來(lái)說(shuō) ,只需控制一個(gè)量化步長(zhǎng)即可 。 降低編碼比特率的基本思路是利用話音抽樣信號(hào)之間的相關(guān)性。 (l)波形編碼 波形編碼就是根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)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(cè)試 (DAM 一 Diagnostic Acceptability Measure)法 :將話音信號(hào)質(zhì)量劃分為信號(hào)質(zhì)量、背景質(zhì)量和總體質(zhì)量三大類 6個(gè)等到級(jí) ,每個(gè)等級(jí)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(shí)延就等于幀長(zhǎng)和前視長(zhǎng)度之和 ,其值完全取決于算法。斷狀態(tài)對(duì)應(yīng)無(wú)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(yǔ)音數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)語(yǔ)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(gè)獨(dú)立的、流向相反的數(shù)據(jù)流，而且這兩個(gè)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(lái)傳送報(bào)文，提供和 IP一樣的不可靠的無(wú)連接數(shù)據(jù)報(bào)傳輸服務(wù)，它不使用確認(rèn)信息對(duì)報(bào)文的到達(dá)進(jìn)行確認(rèn)，不對(duì)收到的報(bào)文進(jìn)行排序， 12 也不提供反饋信息來(lái)控制機(jī)器之間傳輸?shù)男畔⒘髁俊Ｈ鐖D 。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(lái)決定對(duì)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(gè)最高層中，用戶調(diào)用應(yīng)用程序來(lái)訪問(wèn) 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(shí)還要處理網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)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(zhǎng)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(shí)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(yǔ)音編碼的基本原理，并對(duì)幾種語(yǔ)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(zhǎng)距離通信?，F(xiàn)在雖然打 IP 電話的費(fèi)用比打長(zhǎng)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(guó)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(shí)刻可以傳送不同通信會(huì)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(lái)源于電報(bào)通信，其最大的貢獻(xiàn)在于提出了存儲(chǔ)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(yǔ)音編碼技術(shù) 語(yǔ)音編碼的基本原理 語(yǔ)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(hào)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(yǔ)音處理模塊 DSP 語(yǔ)音處理模塊 以太網(wǎng)模塊 真過(guò)程與結(jié)果 結(jié)束語(yǔ) 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(gè)報(bào)文，由于報(bào)文長(zhǎng)度的差異很大，長(zhǎng)報(bào)文可能導(dǎo)致很大的時(shí)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(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀態(tài)動(dòng)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(guò)各國(guó)專家數(shù)年的努力， ITUT通過(guò)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(guò) IP 電話軟件來(lái)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(yǔ)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(gè)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(lái)處理這個(gè)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(wú)連接投遞機(jī)制的協(xié)議， IP提供了三個(gè)重要的定義 :第一， IP定義了在整個(gè) 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(huì)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(yǔ)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(yǔ)音編碼技術(shù) 語(yǔ)音編碼的主要屬性有比特率、時(shí)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(chǔ)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(cè)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(gè)過(guò)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(duì)于非線性量化來(lái)說(shuō) ,則要根據(jù)給定的非線性特性控制多個(gè)量化步長(zhǎng)。后者知稱為反饋 (feedback)自適應(yīng)預(yù)測(cè) ,又稱閉環(huán)自適應(yīng)預(yù)測(cè) ,是根據(jù)重構(gòu)信號(hào)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(duì)抽樣值的分析計(jì)算 ,為了去除冗余信息都需對(duì)差分信號(hào) (或稱殘差信號(hào) )進(jìn)行 處理 ,因此在技術(shù)上兩者并無(wú)明顯的界線 ,許多技術(shù) ,如線性預(yù)測(cè)、自適應(yīng)預(yù)測(cè)、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(shí)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(yǔ)音 ,就必須對(duì)模擬的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行特殊的處理 ,使處理后的信號(hào)可以適合在面向無(wú)連接的分組網(wǎng)絡(luò)上傳輸 ,這就是分組語(yǔ)音技術(shù)。每個(gè)幀合 120個(gè)語(yǔ)音樣點(diǎn) (抽樣頻率為 skHz)。最后 ,緩沖區(qū)中的語(yǔ)音樣點(diǎn)被播放驅(qū)動(dòng)器取出送入聲卡 ,通過(guò)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(hào)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(hào)高速轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。通過(guò) Intemet 傳輸實(shí)時(shí)的語(yǔ)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(shí)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(gè)關(guān)鍵因素。在電路交換中 ,即使不說(shuō)話 ,也要占用 64kbit/s 的信道 。 23