意法半导体的ADSL+VoIP解决方案

    意法半导体公司(ST)的ADSL+VoIP解决方案允许终端业者在增加最少成本的条件下，为原有的ADSL路由器加上VoIP网络语音功能。这一方案设计使得用户不仅可以通过ADSL宽带接入到互联网，而且还可以利用互联网进行通话，大大节省了通话成本。VoIP功能的加入不仅给原有的ADSL路由器带来附加价值，而且对原有ADSL路由器不造成带宽影响。当然，方案设计需要考虑核心运算器的运算能力，一般使用资源有限的1到2个频道是比较合理的配置。

　　本解决方案在产品上是以增加最少的器件来实现传统家用电话连接宽带网络的，所增加的器件仅为编解码器(Codec)、用户线接口控制器(SLIC)，以及为原有的ADSL路由器与Codec、SLIC之间提供的必要的接口逻辑连接等。它在网络语音处理方面充分运用ADSL核心处理器的运算能力，进行包括遵循G.723、G.729标准的语音压缩、回音消除，以及MGCP、SIP协议栈的信令处理。

　　该产品与市场上大多数竞争厂商所提出的解决方案最大的不同在于，它不需要外加专属的DSP处理器来处理网络语音部分，从而可以降低成本。因受限于CPU的运算能力，这种产品只可做到支持有限的语音通道，但已能满足一般用户的使用习惯和期望。

　　该解决方案的目标市场包括:一般的家庭用户，希望以传统电话连接互联网，以低廉的话费享受网络语音;第二类为企业用户，他们希望ADSL的宽带连接能够同时处理数据和语音;第三类为ADSL的终端业者，他们希望以最小的成本为ADSL路由器增加最大的附加价值。

　　硬件架构

　　ADSL路由器

　　本解决方案中的ADSL路由器基于ST50152芯片平台建构。路由器由ADSL带宽连接到广域网，另有一个以太网口连接到局域网的PC机，从而形成一个ADSL终端。

　　从构成上看，ADSL路由器主要由ST50152的引擎和ST20174 AFE组成。从ST20174 AFE的内部架构看，它所采用的是DCXO而不是昂贵的VCXO，从而有效降低了周边线路的成本。

　　ADSL路由器核心芯片ST50152基于ARM946方案 建立，可支持154个MIPS。在周边所提供的标准接口中，ISA 总线是这一解决方案最为重要的接口。

　　这种ADSL路由器还有另一种形式，即提供USB接口连接到PC机。它称为“Combo gateway”，即整合性网关。其架构与ST50152所构成的解决方案大致相同，只是它采用ST50160芯片，多提供了一个USB接口。

　　ADSL VoIP 综合接入设备(IAD)

　　在原有的ADSL路由器上加上由Codec、SLIC所组成的子卡，通过简单的操作，便可以使传统的电话机直接连接到这个ADSL路由器上，成为一部网络电话。

　　其整体架构就是在原有ADSL路由器结构的基础上加上实现语音功能的子卡，两部分通过Xilinx的EPLD可编程逻辑器件作连接。两者之间为ISA接口。

　　软件架构

　　软件是ST ADSL+VoIP解决方案的重要组成部分，由于所增加的硬件有限，硬件架构相对比较简单，因此软件的调试就显得特别重要。ST为本解决方案提供两种软件支持方式，一种只提供板支持包，另一种提供整体软件。

　　解决方案所采用的操作系统(OS)是 Clinux，Kernel部分针对语音应用增强了对实时性能的支持(这在纯粹的Modem软件中不需要)。为VoIP应用增加的器件驱动包括I2C接口、SLIC接口和PCM接口等。

　　从软件角度来看整个语音处理系统，前一部分主要处理的是语音部分，后面一部分主要处理的是信令。以打出电话为例，可以看到PCM数据会先遵循标准作回音消除和语音压缩处理，之后会进到DSP部分，最后作信令的处理，再送到网络端，这样便完成了拨出电话的处理。打进电话来时，也会作出相同的处理。

　　由于此解决方案不使用外加的DSP，所以所有的语音处理部分都放在了原有的ADSL路由器的核心处理器上。而语音处理的软件主要分为五大部分，第一部分为核心软件，主要负责启动所有的语音处理;第二部分为电话控制模块，这个模块介于声音子系统与SIP等信令之间;第三部分为话音管理器，负责管理codec/SLIC的接口连接;第四部分为应用层控制模块，负责管理VoIP客户软件的整体状态机;第五部分为声音子系统。

　　声音子系统负责所有与DSP有关的算法和音频服务的处理。其功能包括:语音压缩如G.711/G.723/G.729等标准;语音信号处理，线路回音消除，Tone/DTMF检测，Tone/DTMF生成，以及VAD、CNG和PLC等。

　　声音子系统软件部分在开发上为了不增加ADSL核心处理器的负担，回音消除部分和语音压缩部分的代码都特别作了优化，例如遵循G.168标准的回音消除部分只占用了20个MIPS，而G.723的压缩部分也只占了33个MIPS。

　　软件方案支持基本的MGCP功能，ST的MGCP协议栈，已经在中国与超过14家的软交换系统完成了兼容性测试，因此可确认这个协议栈与软交换的兼容性。

　　不同网络配置下的应用

　　ST 的ADSL+VoIP解决方案可以应用于路由器模式、网桥模式和半桥模式。具有VoIP功能的ADSL IAD在设定为路由器模式时，它不需要为每部PC机分配真实的IP，这样的架构比较节省IP地址。

　　在ADSL的IAD设定为网桥模式时，在不同的网络架构之下，传统电话都可以透过IAD连接到互联网，进行网络语音的通话。

　　表1列出的是在不同的编码方式，测试纯语音或语音+数据的不同测试配置所得出的PSQM的数值。总体上语音质量处在可接受的范围内。

　　由以上得出，ST 50152 ADSL路由器可以在不牺牲语音质量的前提之下，同时经由ADSL宽带，进行FTP的数据传送，以及VoIP的网络语音通话。由此可证实该解决方案的可行性。