IP电话方案选择及设计原则
ip电话方案选择及设计原则
一、ip电话方案
ip电话的组成结构中，微处理器、语音压缩/解压缩单元、网络接口单元和音频输入输出单元是构成一个ip话机的必不可少的部分。现行的ip电话中，这些单元通常由不同的专业处理芯片组成。然而，多个芯片一方面给各功能模块间的耦合带来了麻烦，增加了印制电路板的布线和电磁兼容处理的难度，使得系统的不稳定性大大增加，另一方面则提高了成本，且系统方案受供货渠道等市场因素影响较大。
现行的ip电话设计中，常见的有以下4种方案：
(1)pmc方案
该方案采用主控芯片msp4200和le88221。
msp4200是pmc-sierra公司推出的一款集成了无线voip宽带路由器关键元件的片上系统，它和pmc-sierra的语音处理固件模块一起，msp4200提供现场已验证过的voip终端解决方案，提供载波级语音质量，并具有挑战各种网络条件的潜能。msp4200在有所有权的多种控制区分优先次序接入系统上集成了32位mips处理器和基于dsp的语音引擎。这种方案最小化在总线处理中的对mips处理器的连累，使得多达4路同时发生的语音有最大的路由和防火墙性能。pci接口为设计者提供了最大限度的灵活性。
le88221是单片双通道slic(用户线路接口)/slac(用户线路音频处理电路)芯片，即单芯片完成双路slic+slac的功能。它除了dc/dc转换器外，其它功能与le88111相同，其两个通道供用一个dc/dc电路，以进一步降低成本。
该方案可完成所需的ip电话的功能，直接支持ip phone、单口、2口、4口ata,但是该方案的软件不成熟，板级支持包是基于非抢占式uclinux，相对不稳定。
(2) cm5000方案
采用主控芯片cm5000+le88221。
cm5000集成的16位fix-point dsp，频率为125mhz，支持32k×24的可编程存储器，16k×16的系数存储器，15k×16的数据存储器。它提供2个串行端口支持2个声音通道。dsp支持多个声音压缩模式（g.711、g.723.1、g.729a、g.729b），回音消除及多种普通电话技术。可以直接支持ip phone、单口、2口ata；整个提供的平台会比较成熟；现有技术已经提供比较完整；原厂在技术上与价格上都会比较大的支持；
该方案系统集成度较高，但不支持4口ata，不能满足系统要求。
(3) emc方案
采用主控芯片em7a8620+ codec + 网络接口芯片。
该产品具有16位ad、da转换器，pcm总线接口，支持sip协议和linux操作系统，支持g711、g723 、g726和g729编码。em7a8620可以用于独立式网络电话、可结合dect/voip电话以及网络语音转换器等产品中。该方案可以直接支持ip phone、单口ata。但是，不支持2、4口ata；厂家的入门门槛高。
(4) ar1688方案
采用主控芯片ar1688+rtl8019as＋rtl8305sc方案。
ar1688为8-bit控制器，最高48mhz，兼容z80指令，24-bit定点dsp，最高60mips，但它不是专门设计的voip芯片，很明显，它没有内置的有线或无线网卡。该方案可以直接支持ip phone；相关提供出相关的开发平台与硬件设计。但是，不支持单、2、4口ata；没有专门的技术支持，因为其代码全部公开；系统集成度较低。
在充分考虑系统需求和稳定性的情况下，本设计选用最新的infineon公司的 psb21553[16-20]作为本设计的实现方案。
psb 21553是infineon公司推出的单片芯集ic，为voip电话机应用提供最优化的解决方案，在一块芯片上集成了ip电话所必需的功能：
(1) cpu性能
内嵌频率150mhz的mips32 4kc处理器；
电源：i/o电源 ＋3.3v；内核电源 ＋1.8v；
加密支持
功耗：典型值1.03w；
硬件加速器（aes，des/3des algorithms）
(2) 片上dsp性能
强大的16位固定点
dsp语音处理速率达到100mhz
固件的部分在芯片上的rom或者从芯片外部存储器传送到内部的ram
dsp编码支持g.711 , g.723.1 , g.729a，b
全双工回音消除ace（20 db erle1 @16-60ms,0.25-2ms delay或 30 db erle1 @50-140ms,35ms delay）
可控制模放大器模拟信号输入输出的增益
(3) 片上ethernet 模块
两个10/100baset ethernet mac和phys
对数据缓存或地址嵌入的存储器
3端口以太网交换
rmii接口可选择的外部phy
语音包的次序，品质服务，流动控制，vlan端
(4) 外围接口总线
ebu用来连接存储器器件（eg．flash）
sdram控制器
键盘扫描器
多个发光二极管
i2c总线接口
ssc同步串行口
gpt通用终端
asc/uart通用异步收发机
该方案在单芯片上提供ip电话必须的核心模块，底层软件代码能够直接实现单口、2、4、8口ata进行系列的设计，软件方案较为成熟；板级支持包采用vxwork实时操作系统，系统稳定可靠。该方案采用软件dsp方案，但已满足ip电话系统在速度方面上的要求。
二、系统设计的指导思想
系统设计上应遵循以下几个原则：
1）可靠性
可靠是任何一款产品的必然要求。ip电话中，任何小的故障将引起用户不满甚至投诉，给服务带了影响，而且现在ip话机需要24小时不间断的工作，所以系统的可靠性至关重要。
本设计从系统方案、电磁兼容性和系统测试上提高系统的可靠性。
2）安全性
计算机知识的普及和internet网技术的普及给计算机系统的安全带来了前所未有的挑战，黑客软件和病毒是系统安全建设中的重点防范对象，ip话机以internet作为通信媒介，无法保证所有接入设备都可信赖，所以在系统的软件构建中的安全是设计中必须重点考虑的一个方面。
3）技术成熟性和先进性的权衡
采用的新技术既要具有前瞻性，又要具有前向兼容性，应该考虑到与运营商现有的技术能否融合，以便对已有投资提供保护。
4）易维护性和可管理性
系统建成后的易维护性和可管理性决定了使用者对系统的最终评价，一个不易维护、不易管理的系统其生命周期也比将不会太长。
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现行的ip电话设计中，常见的有以下4种方案：
(1)pmc方案
该方案采用主控芯片msp4200和le88221。
msp4200是pmc-sierra公司推出的一款集成了无线voip宽带路由器关键元件的片上系统，它和pmc-sierra的语音处理固件模块一起，msp4200提供现场已验证过的voip终端解决方案，提供载波级语音质量，并具有挑战各种网络条件的潜能。msp4200在有所有权的多种控制区分优先次序接入系统上集成了32位mips处理器和基于dsp的语音引擎。这种方案最小化在总线处理中的对mips处理器的连累，使得多达4路同时发生的语音有最大的路由和防火墙性能。pci接口为设计者提供了最大限度的灵活性。
le88221是单片双通道slic(用户线路接口)/slac(用户线路音频处理电路)芯片，即单芯片完成双路slic+slac的功能。它除了dc/dc转换器外，其它功能与le88111相同，其两个通道供用一个dc/dc电路，以进一步降低成本。
该方案可完成所需的ip电话的功能，直接支持ip phone、单口、2口、4口ata,但是该方案的软件不成熟，板级支持包是基于非抢占式uclinux，相对不稳定。
(2) cm5000方案
采用主控芯片cm5000+le88221。
cm5000集成的16位fix-point dsp，频率为125mhz，支持32k×24的可编程存储器，16k×16的系数存储器，15k×16的数据存储器。它提供2个串行端口支持2个声音通道。dsp支持多个声音压缩模式（g.711、g.723.1、g.729a、g.729b），回音消除及多种普通电话技术。可以直接支持ip phone、单口、2口ata；整个提供的平台会比较成熟；现有技术已经提供比较完整；原厂在技术上与价格上都会比较大的支持；
该方案系统集成度较高，但不支持4口ata，不能满足系统要求。
(3) emc方案
采用主控芯片em7a8620+ codec + 网络接口芯片。
该产品具有16位ad、da转换器，pcm总线接口，支持sip协议和linux操作系统，支持g711、g723 、g726和g729编码。em7a8620可以用于独立式网络电话、可结合dect/voip电话以及网络语音转换器等产品中。该方案可以直接支持ip phone、单口ata。但是，不支持2、4口ata；厂家的入门门槛高。
(4) ar1688方案
采用主控芯片ar1688+rtl8019as＋rtl8305sc方案。
ar1688为8-bit控制器，最高48mhz，兼容z80指令，24-bit定点dsp，最高60mips，但它不是专门设计的voip芯片，很明显，它没有内置的有线或无线网卡。该方案可以直接支持ip phone；相关提供出相关的开发平台与硬件设计。但是，不支持单、2、4口ata；没有专门的技术支持，因为其代码全部公开；系统集成度较低。
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4）易维护性和可管理性
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