【正文】 十年代 前后發(fā)展起來的并廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。與 ,SIP 是一種比較簡(jiǎn)單的會(huì)話初始化協(xié)議。 2)語音編碼 :、 、 G72 G72 G729。其編碼機(jī)制、協(xié)議范圍和基本操作類似于 ISDN 的 ,并采用了比較傳統(tǒng)的電路交換的方法。 在目前的 IP 電話應(yīng)用中 ,大部分都是 lP 網(wǎng)絡(luò)與 PSTN 互連 ,通信雙方至少有一方是二線制電話 ,涉及有混合線圈的 2/4 線轉(zhuǎn)換電話 ,就會(huì)產(chǎn)生回音。靜 音檢測(cè)有兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。它的壓縮能力由 DSP 的處理能力決定 ,通常 DSP 的處理能力用 MIPS(millions of instructions Per Second)來度量。 DSP 優(yōu)于 RISC 處理器 ,其原因在于 DSP 有嵌 22 入的協(xié)處理器和用于快速數(shù)據(jù)處理的并行數(shù)據(jù)通道。 PCM 包括抽樣、量化和編碼三個(gè)過程。緩沖區(qū)可容納許多語音包 ,用戶可選擇緩沖區(qū)的大小 ,大的緩沖區(qū)能調(diào)節(jié)大的抖動(dòng) ,但產(chǎn)生延遲較大 ,小的緩沖區(qū)產(chǎn)生延遲較小 ,但不能調(diào)節(jié)大的抖動(dòng)。 (l)發(fā)送端處理流程 :首先 ,把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) ,并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)入緩沖器前的量化數(shù)據(jù)處理。由于 IP 電話使用了分組交換和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)了語音、數(shù)據(jù)的綜合傳輸 ,從而克服了傳統(tǒng)電話對(duì)緊缺通信帶寬的高額消耗 (一路電話話音占用了 20 64Kbps 的帶寬 ),而它只需要 6一 8Kbps(甚至低于 ),大大地節(jié)省了通信帶寬 ,使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)成本大幅度降低。 這樣 SNR 有可能下降 ,但主觀感覺質(zhì)量反而會(huì)提高。參數(shù)編碼根據(jù)對(duì)聲音形成機(jī)理的分析、著眼于構(gòu)造話音生成模型 ,該模型以一定精度模擬發(fā)話者的發(fā)聲聲道 ,接收端根據(jù)該模型還原生成發(fā)話者的音素 ,在頻域上該模型就對(duì)應(yīng)為具有一定零極點(diǎn)分布的數(shù)字濾波器。為了計(jì)算預(yù)測(cè)系數(shù) ,需要設(shè)定一個(gè)數(shù)據(jù)取樣窗口。由于對(duì)不同講話者和在不同環(huán)境下 ,話音能量的差別可高達(dá) 40dB,即使在同一話音中 ,不同時(shí)刻的信號(hào)幅度也會(huì)有相當(dāng)大的變化 ,因此有必要根據(jù)輸入信號(hào)的幅度變化動(dòng)態(tài)地調(diào)整量化步長(zhǎng)。如果按均勻分段的方式劃分量化區(qū)間 ,就稱之為均勻量化或線性量化 ,其主要問題是小信號(hào)處量化噪聲大 ,信號(hào)過大超過量化范圍時(shí)又會(huì)產(chǎn)生顯著的過載量化噪聲。MOS=~ ,可用于普通電話通信 ,但有明顯可感失真 。一般需要考慮 :理想條件下的性能、噪聲條件下的性能、傳輸信道誤碼的影響、多重編解碼的影響、和其它標(biāo)準(zhǔn)編碼器級(jí)聯(lián)的情況、不同發(fā)話者 (如高音和低音 )的識(shí)別、兩個(gè)講話者同時(shí)講話的情況以及不同語言的影響等。通常編碼算法都在 DSP 芯片上運(yùn)行 ,其原因是 DSP 芯片的處理機(jī)結(jié)構(gòu)最有利于算法的高效計(jì)算。 15 。 (2)時(shí)延 話音編碼器時(shí)延由 4部分組成 : 。現(xiàn)在大部分編碼標(biāo)準(zhǔn)都是固定比特率編碼 ,其范圍為~64kbit/s。 RTCP 接收控制模塊提交來的報(bào)文，把分析結(jié)果送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，在數(shù)據(jù)庫(kù)中為每一個(gè)會(huì)話動(dòng)態(tài)提供一張用戶列表，記錄每一個(gè)終端的個(gè)人信息以及由 RTCP 控制報(bào)文分析所得出的結(jié)果，如丟失報(bào)文數(shù)目、包丟失率、平均時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)，終端個(gè)人信息包括 IP 地址、通信狀態(tài)等等。 ③有緩沖的傳送 :使用虛電路服務(wù)來發(fā)送數(shù)據(jù)流的應(yīng)用程序不斷地向協(xié)議軟件遞交數(shù)據(jù)八位組，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)應(yīng)用程序使用各種大小的數(shù)據(jù)片。另一個(gè)是可靠的數(shù)據(jù)流傳輸協(xié)議（ TCP)。 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 在 TCP/IP 模型中存在兩個(gè)重要的分界線，一個(gè)是協(xié)議地址分界線，它區(qū)分出高層與低層尋址操作 。 層 :這一層是用來處理機(jī)器之間的通信問題。 :第七層包括了使用網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序，如 :電子郵件和文件傳輸程序。由于底層的硬件只能傳送比特流，第二層協(xié)議必須定義幀的格式，給出幀邊界的識(shí)別方法 。廣域網(wǎng)有時(shí)稱遠(yuǎn)程網(wǎng)，它能提供長(zhǎng)距離的通信，許多廣域網(wǎng)技術(shù)并不限制通信的距離 。 (5)多媒體業(yè)務(wù)的集成。 IP 電話與傳統(tǒng)電話的比較 與傳統(tǒng)的電話比較， IP 電話具有如下優(yōu)點(diǎn) : (1)節(jié)省帶寬。對(duì)于電話到 PC 或是 PC到電話的情況 :就是由網(wǎng)關(guān)來完成 IP地址和電話號(hào)碼的對(duì)應(yīng)和翻譯，以及語音編解碼和打包。 IP 電話的發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的話音通信是從七十年代起就開始研究，當(dāng)時(shí)主要是基于ARPANET 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行研究和試驗(yàn)，但話音質(zhì)量不能令人滿意，主要原因是網(wǎng)絡(luò)速度慢，低比特率話音編碼技術(shù)還很差 ，編碼質(zhì)量也不好。另外，數(shù)據(jù)通信的基本要求是數(shù)據(jù)無差錯(cuò)地傳送給對(duì)端用戶，而對(duì)傳送時(shí)延則無嚴(yán)格要求，因此沒有必要為通信雙方事先分配一條獨(dú)占的電路，而可根據(jù)用戶的要求和網(wǎng)絡(luò)可提供的帶寬，動(dòng)態(tài)分配帶寬，將突發(fā)數(shù)據(jù)按選定的路徑逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地接力前傳，數(shù)據(jù)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)允許暫存，這就是分組交換的基本思想。 SCN 的優(yōu)點(diǎn)是可以保證為用戶提供足夠的帶寬，從而確保低時(shí)延、低失真的實(shí)時(shí)通信服務(wù)質(zhì)量 (QOS)。 2 Abstract In this paper, we research of VOIP Transmission Terminal based on DSP, propose the design program of telephone munication system work. Utilize DSP (TMS320DM642) and Ether interface circuit (Intel LXT 971) design the VOIP terminals hardware circuitry. Use the TCP/IP protocol pack the voice bin for the munication though the Inter,realize the puter work transmission of voice signal. Apply to enterprises and institutions of the telephone munication,be able to save the installation of telephone equipment and maintenance fees and telephone charges. Key words: TMS320DM642。 1 摘 要 本文對(duì)于基于 DSP 網(wǎng)絡(luò)電話終端的語音傳輸進(jìn)行了研究 , 提出了網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。Intel LXT 971。通常將基于電路交換技術(shù)的通信網(wǎng)稱為電路交換網(wǎng) (SCNSwitched Circuit Network)，它包括模擬和數(shù)字的固定電話網(wǎng)和移動(dòng)電話網(wǎng)。其次，在數(shù)據(jù)通信中，大量的數(shù)據(jù)終端為計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)型號(hào)繁多，速率相差很大，而電路交換只能定義若干種標(biāo)準(zhǔn)帶寬的電 路，因此很難用有限類型的電路將不同類型和速率的數(shù)據(jù)終端有效連接起來 。但由于當(dāng)時(shí)分組網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)未普及，缺乏市場(chǎng)推動(dòng)力，因此基本上停留在理論研究和實(shí)驗(yàn)室研制階段。收端的網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)拆包、解碼和連接被叫。也就是說，取而代之將會(huì)是用戶直接通過 IP 電話機(jī)撥打電話。 IP 電話的協(xié)議體系是開放式的，有利于各個(gè)廠商產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品之間的互相連通。 9 第二章 IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 網(wǎng)絡(luò)分類 按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小，可將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為 :廣域網(wǎng) (WANWide Area Network)和局 域網(wǎng) (LANLocal Area Network)。 :定義了如何在主機(jī)與分組交換機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)。 10 :第六層的目的在于將許多應(yīng)用程序在使用網(wǎng)絡(luò)時(shí) 所需的功能包容進(jìn)來，如 :將文本壓縮，將圖象轉(zhuǎn)換為可在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)谋忍亓?。運(yùn)輸協(xié)議軟件把傳送的數(shù)據(jù)流劃分為小塊 (有時(shí)把這些小塊稱為分組 )，把每個(gè)分組連同目的地址交給下一層去發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)接口層包括一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 (如機(jī)器與局域網(wǎng)相連時(shí)需要相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序 )，也可能是一個(gè)復(fù)雜的使用自己的數(shù)據(jù)鏈路 11 協(xié)議的子系統(tǒng) (如網(wǎng)絡(luò)是由分組交換機(jī)組成的時(shí)候，這些分組交換機(jī)是使用 HDLC協(xié)議與主機(jī)進(jìn)行通信的 )。 (2)運(yùn)輸層協(xié)議 運(yùn)輸層協(xié)議包括兩個(gè)協(xié)議 :一個(gè)是不可靠的無連接傳輸協(xié)議 — 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 (UDP)。 ②虛電路連接 :數(shù)據(jù)流的傳輸與打電話類似，在傳輸開始之前，接收應(yīng)用程序和發(fā)送應(yīng)用程序都要與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互，通知它們需要進(jìn)行數(shù)據(jù)流傳輸。它接收、分析、產(chǎn)生和發(fā)送控制報(bào)文，根據(jù)需要產(chǎn)生 SR, RR, SDES. CNAME. BYE類型的報(bào)文。根據(jù)比特率和輸入話音的關(guān)系可將編碼器分兩類 :固定比特率和可變比特率編碼器。二是舒適噪聲生成 (GNG 一 Comfortable Noise Generation),主要用于接收端重建背景噪聲 ,其設(shè)計(jì)必需保證發(fā)送端和接收端的同步。算法時(shí)延和計(jì)算時(shí)延之和稱為單向編譯器時(shí)延。對(duì)于諸如手機(jī)這樣的小型終端設(shè)備功耗尤為重要 ,它關(guān)系到設(shè)備的價(jià)格、體積和電池的大小。 (4)話音質(zhì)量 編解碼后恢復(fù)的話音質(zhì)量和許多外界條件有關(guān)。采用 5分制 ,按 MOS 分的高低對(duì)編碼器質(zhì)量進(jìn)行分類 :MOS= ,恢復(fù) 16 信號(hào)和原信號(hào)幾乎不可區(qū)分 。由于用量化值表示連續(xù)抽樣值是近似的 ,由此必然帶來所謂“量化噪聲”。 為了獲得盡可能小的量化信噪比 ,應(yīng)該對(duì)小信號(hào)采用較小的量化步長(zhǎng) ,對(duì)大信號(hào)可采用較大的量化步長(zhǎng)。在此 ,一個(gè)音節(jié)的時(shí)間常稱為一幀。 在話務(wù)過載的情況下 ,還可降質(zhì)使用 24或16kbit/s編碼 ,但要進(jìn)一步降低比特率就有困難了。改進(jìn)的編碼器還考慮人類聽覺系統(tǒng)的主觀感覺效果 ,為此可設(shè)置屏蔽濾波器 ,修正原信號(hào)和重構(gòu)信號(hào) 。其基本原理是 :通過語音壓縮算法對(duì)語音數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼處理 ,然后把這些語音數(shù)據(jù)按TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打包 ,經(jīng)過 IP網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包送至接收地 ,再把這些語音數(shù)據(jù)包串起來 ,經(jīng)過解碼解壓處理后 ,恢復(fù)成原來的語音信號(hào) ,從而達(dá)到由互聯(lián)網(wǎng)傳送語音的目的。所以可將分組語音的處理流程分為發(fā)送端處理流程和接收端處理流程。 (2)接收端處理流程 :首先 ,網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)可變長(zhǎng)度的緩沖區(qū) ,用來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的抖動(dòng)。 (l)PCM 技術(shù) :脈沖編碼調(diào)制 (Pusle Code Modulation 簡(jiǎn)稱 PCM),是指把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的過程 ,為目前世界各國(guó)主要采用的方式?，F(xiàn)在數(shù)字信號(hào)處理器廣泛用于調(diào)制解調(diào)器和移動(dòng)電話 ,發(fā)展非常迅速。編碼壓縮方法由 ITU 統(tǒng)一制定 ,并標(biāo)準(zhǔn)化。檢測(cè)的基本原理是判斷話音信號(hào)能量 ,當(dāng)?shù)陀谝欢ㄩT限值就認(rèn)為是靜默狀態(tài)。所幸的是 ,話音通信對(duì)分組丟失的容忍性遠(yuǎn)比數(shù)據(jù)通信強(qiáng) ,一般不會(huì)影響通話的可懂度。 24 ITU 以前有關(guān)多媒體協(xié)議的基礎(chǔ)上 ,包括用于ISDN 的 ,用于 BISDN 的 GSTN 終端的 。 : l)圖像編碼 :、 。 ,且建立呼叫時(shí)間比較長(zhǎng)。SIP 還有建立呼叫快 ,支持傳送電話號(hào)碼的特點(diǎn)。 (3)可靠性高。而且 ,還允許在程序空單間和數(shù)據(jù)空間之間相互傳送數(shù)據(jù) ,即改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。 (5)特殊的 DSP指令 :為了更好地滿足數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用的需要 ,在 DSP 的指令系統(tǒng)中 ,設(shè)計(jì)了一些特殊的 DSP 指令。許多 DSP 芯片都可以工作在省電方式 ,使系統(tǒng)功耗降低。 ◇兼容 2線和 SPI 串行通信協(xié)議； ◇能直接和 TI McBSPs 相連。注：模擬混合器可以把 D/A 轉(zhuǎn)換器和模擬旁路混合起來。 使能 McBSP 的中斷，使 McBSP 每收到或發(fā)送完一幀的數(shù)據(jù)，發(fā)出中斷，通知CPU 接收數(shù)據(jù)。二級(jí)緩存容量為 256KB，是一個(gè)統(tǒng)一的程 序 /數(shù)據(jù)空間，可整體作為 SRAM 映射到存儲(chǔ)空間，也可整體作為第二級(jí)緩存，或是二者按比例的一種組合來使用。 此外，還集 成有多通道音頻串行接口 (McASP)、多通道緩存串口 (McBSP),IIC總線模塊、通用 GPIO 口以及 HPI, PCI 等接口。 SD:分隔位 ,表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù) ,而不是同步時(shí)鐘 ,為 8位的 10101011,跟同步位不同的是最后 2位是 11 而不是 10. DA:目的地址 。 由于以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于 60 字節(jié) ,除去 (DA， SA，TYPE14 字節(jié) ),還必須傳輸 46 字節(jié)的數(shù)據(jù) ,當(dāng)數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)不足 46 字節(jié)時(shí) ,后 而補(bǔ) 000000.. FCS:32 位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位 。 但網(wǎng)卡也可以設(shè)置為接收任何數(shù)據(jù)包 (用于網(wǎng)絡(luò)分析和監(jiān)控 )。電磁隔離器件采用 YL182050S。因此 , 借助于這些數(shù)據(jù)包描述信 息和片內(nèi)片外直接存儲(chǔ)器存取 DMA（ Direct Memory Access）控制器。 MRCLK：接收時(shí)鐘。 MCRS：載波感應(yīng)信號(hào)。 MDIO：管理數(shù)據(jù) I/