摘要：綜合接入媒體網(wǎng)關設備以其靈活的接入方式，實現(xiàn)多種業(yè)務的集成。分組語音處理模塊PVM是綜合接入媒體網(wǎng)關設備上必不可少的功能模塊，它完成VolP功能。本文完成接入媒體網(wǎng)關SYS6K中分組語音處理模塊的設計，首先分析SYS6K系統(tǒng)需求，然后對其中的分組語音處理模塊進行研究并對其中的語音的處理模塊的軟硬件進行詳細研究。
關鍵詞：接入媒體網(wǎng)關；分組語音處理；VOIP
0 引言
當前電信業(yè)務以話音和寬帶數(shù)據(jù)為主，多采用兩網(wǎng)相疊加的方式建設。SYS6K系統(tǒng)正是順應了話音、數(shù)據(jù)、NGN三網(wǎng)合一的技術走向，充分融合了窄帶電路技術、NGN分組技術和寬帶技術，提供了一個可以面向NGN和PSTN的綜合業(yè)務接入平臺的解決方案。SYS6K綜合接入媒體網(wǎng)關，符合中華人民共和國通信行業(yè)標準YD／T1243．3-2002。本文所設計的分組語音處理模塊正是該綜合接入媒體網(wǎng)關上完成PCM碼流與IP數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換以及部分媒體協(xié)議處理的功能模塊。
1 SYS6K系統(tǒng)設計需求
SYS6K是可提供綜合業(yè)務接入的大容量接入媒體網(wǎng)關，提供模擬用戶接入、ADSL接入、VDSL接入、SHDSL接入等功能。對于模擬用戶接入，接入方式既提供E1接口接入傳統(tǒng)PSTN交換機，也提供10M／100M／1000M以太網(wǎng)口接入IP網(wǎng)絡。
將傳統(tǒng)語音承載在IP上是個必然的趨勢，現(xiàn)在各大運營商也都在上馬NGN的項目。所以既能滿足當前PSTN業(yè)務的需求，又能實現(xiàn)到NGN的平滑過渡的產(chǎn)品正是運營商所期待的。SYS6K的方案提供以上兩種方式的兼容主要都是根據(jù)局方的業(yè)務需求來決定的。分組語音處理模塊是主控板上的一個功能模塊，其選配與否根據(jù)數(shù)據(jù)上行選走El或是走VoIP來決定的，其功能主要完成語音處理，提供模擬話音到IP報文之間的轉(zhuǎn)換。前期的媒體網(wǎng)關開發(fā)，完成所需的信號處理、信令、打包和控制功能，以及發(fā)送壓縮或未壓縮的VolP報文(IP語音包)。
AMU是IONE AX6000綜合接入媒體網(wǎng)關的主控板，是實現(xiàn)媒體網(wǎng)關功能的主要部分，由窄帶語音交換和寬帶數(shù)據(jù)交換兩部分組成。窄帶語音交換部分由CPU控制單元、E1接口單元、HW時隙交換單元、安全邏輯單元、VoIP單元以及DSP單元組成。寬帶數(shù)據(jù)交換部分由CPU控制單元、
GALILEO二層交換套片和千兆光接口組成。窄帶語音交換部分的CPU處理器完成MGCP的處理、窄帶業(yè)務管理、接續(xù)控制、對外串口管理和主備控制等功能。E1接口單元完成2M PCM碼流到8M HW的轉(zhuǎn)換，并從PCM碼流中提取窄帶的工作基準時鐘。HW時隙交換單元由兩片IDT72V70840組成，可提供PSTN電話語音交換和DDN數(shù)據(jù)交換，這兩種業(yè)務分別在兩個網(wǎng)片中獨立處理。安全邏輯單元實現(xiàn)窄帶時鐘處理，對VoIP模塊和CPU的數(shù)據(jù)進行分類限流以及MAC地址和IP地址的替換。VoIP模塊完成HW信號和IP數(shù)據(jù)流之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)傳統(tǒng)PSTN語音信號在InterNet上的傳輸，可以使IONE AX6000從傳統(tǒng)接入設備平滑地過渡到下NGN設備。DSP單元完成標準信號音放送、收號檢測。
2 分組語音處理模塊分析
VoIP依功能基本上分成兩大部份，一是語音Codec即壓縮和解壓縮，二是予以IP封包進而進行語音信息的收發(fā)。該分組語音處理模塊(PVM)功能即實現(xiàn)PCM碼流與IP數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換以及媒體防議處理，以扣板的形式在系統(tǒng)中作為主控板的一個功能模塊。在整個系統(tǒng)中由主控板實現(xiàn)業(yè)務的控制，如呼叫的建立、管理和關閉等，主控板也要管理配置本模塊，作為扣板在系統(tǒng)中是時刻受控的。而且每次復位都需要主控板配置加載配置字，所以本模塊的故障處理、復位與否都是由主控板決定的，而不能由扣板自己決定是否復位。故和主控板之間的關系是隨時受控的，其信號走向穿插了主控板的寬帶和窄帶部分。
3 綜合接入媒體網(wǎng)關SYS6K方案
SYS6K是框式一體化結構，集模擬用戶接入、ADSL接入、VDSL接入、SHDSL接入等功能于一身的綜合接入媒體網(wǎng)關，由電源板PTU、主控板AMU、業(yè)務板ALU、ADU、VDU、IVD、SDU等組成。分組語音處理模塊PVM是主控板AMU上的一個功能性可選配扣板。
寬帶數(shù)據(jù)部分CPU系統(tǒng)采用Motorola的8245 CPU系統(tǒng)，對外提供一個32位的PCI接口和LOCAL BUS接口。PCI總線可支持5個設備，8245通過PCI總線可對GALILEO48303進行配置，再通過GALILEO公司定義的GUNK總線實現(xiàn)對各業(yè)務網(wǎng)口、上行千兆光口、路由模塊的數(shù)據(jù)交換。AMU單板總體框圖如圖1。
3．1 窄帶語音交換部分
窄帶語音交換部分完成對PSTN El信號的接入、E1和PCM信號之間的轉(zhuǎn)換、PCM時隙之間的交換、PCM語音與IP數(shù)據(jù)流之間的轉(zhuǎn)換、安全邏輯等功能。主要信號流向是E1芯片收到PSTN網(wǎng)送來的E1信號，從中提取2M時鐘信號作為整個窄帶系統(tǒng)的基準時鐘，并以此產(chǎn)生各個芯片所需的時鐘與幀同步信號。同時，PSTN網(wǎng)送來的E1信號經(jīng)過E1芯片后，編碼類型由HDB3轉(zhuǎn)換為NRz，然后再送入網(wǎng)片進行PCM時隙交換，送給各用戶板，或者送給PVM扣板進行處理。由于系統(tǒng)本身也提供模擬用戶接入PSTN網(wǎng)絡，在TDM接口部分，主控板AMU和窄帶業(yè)務板ALU已經(jīng)完成了模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。對話音業(yè)務而言有兩條處理途徑，通過系統(tǒng)的E1接口接入PSTN交換機或其他中繼設備，或者通過分組語音處理模塊打成IP報文。系統(tǒng)設計送入PVM的已經(jīng)是PCM信號的Highway。
3．2 寬帶數(shù)據(jù)處理部分
寬帶數(shù)據(jù)交換部分完成對各種接入方式的基本配置、以太網(wǎng)交換和以太網(wǎng)管理等功能。寬帶部分結構框圖如圖2所示。
系統(tǒng)寬帶業(yè)務豐富，寬帶處理功能強大，對PVM而言，由于采用的是主控板上的可選配功能模塊設計，考慮到系統(tǒng)接口的一致性，不能提供對外的業(yè)務接口，所以只能依賴于AMu上的上行口入網(wǎng)。
4 分組語音處理模塊設計
分組語音處理模塊是VoIP產(chǎn)品中非常關鍵的一個部分。VoIP語音專用IC分為語音編解碼和封包處理兩部份。本文綜合SYS6K功能及性能需求，通過對幾種可選芯片的情況分析，最終選中了Broadcom的方案。選用Broadcom的Calisto BCMl510與FPGA配合的方案。因為BCMl510單片有190路6711、128路6711+T．38、96路6711+T．38的處理能力，比較適合SYS6K的大容量需求，功耗也較小，且可單片選配和復位，既可基本滿足系統(tǒng)滿配的容量需求，又給業(yè)務容量和類型帶來了很好的靈活性，能很方便地實現(xiàn)多規(guī)格設計。1510完成語音編解碼和數(shù)據(jù)打包，但由于SPICE BUS屬于Broadcom專用協(xié)議，需由FPGA充當SPICE BRIDGE，完成橋接功能，再經(jīng)過Switch芯片送到業(yè)務網(wǎng)口?？傮w結構如圖3所示。
5 硬件初始化設計分析
PVM扣板驅(qū)動程序主要負責完成硬件初始化，內(nèi)核加載，完成PVM扣板的驅(qū)動，控制PVM扣板完成各種操作。
初始化PVM扣板主要是設置PVM扣板硬件信息，加載內(nèi)核程序給Calisto。BCMl510。按照初始化流程分為如圖4所示的幾個部分。
(1)加載PVM扣板上的FPGA，即SPICE BRIDGE。SPICE BRIDGE實現(xiàn)CPU的控制報文與CALISTO BCMl510的CELL之間的轉(zhuǎn)換。只有SPICE BRIDGE正常工作，PVM模塊才能進行下一步的工作。
(2)初始化FPGA上的LUT和寄存器。
(3)在CPU上創(chuàng)建一個MUX層網(wǎng)絡接口，為CPU與CALISTO BCMl510通信做準備。
(4)對CALIST0 BCMl510進行一級加載。一級加載是SPICE BRIDGE自動實現(xiàn)的，驅(qū)動程序僅需要將內(nèi)核文件放到SPICE BRIDGE下的SDRAM中的指定位置，啟動SPICE BRIDGE進行一級加載就可以了。
(5)對Calisto BCMl510進行二級加載。二級加載是CPU通過MUX層網(wǎng)絡接口，將加載內(nèi)核傳送給Calisto BCMl510完成的。
(6)創(chuàng)建通道。在Calisto BCMl510上預先創(chuàng)建一定數(shù)量的通道(一般是480個)。
(7)激活通道。通道在創(chuàng)建完成后，必須進行激活才能夠使用。
6 結論
本文完成了可與主控設備相配合的分組語音處理模塊PVM的硬件電路設計，并付諸于生產(chǎn)，可應用于多個接入網(wǎng)關和中繼網(wǎng)關設備，降低原有分組語音處理模塊的成本，增大系統(tǒng)處理容量，經(jīng)過硬件調(diào)測和軟硬件聯(lián)調(diào)之后已實際應用在綜合接入媒體網(wǎng)關上。