一種綜合業(yè)務(wù)接入終端的設(shè)計和實現(xiàn)

吳曉晶 鄭江玥

摘? 要：文章提出了一種基于IP的語音、傳真、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的綜合業(yè)務(wù)接入終端實現(xiàn)方案。該方案采用無阻塞電路交換疊加IP數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)架構(gòu)，電路交換采用無阻塞時分接續(xù)網(wǎng)絡(luò)，IP數(shù)據(jù)交換采用三層硬轉(zhuǎn)發(fā)和基于SIP的軟轉(zhuǎn)發(fā)，通過支持E/M信令、中國NO.1信令和SIP信令等多種呼叫信令以及支持ITU-T G.711a、G.729、G.723.1等多種語音編碼，最終實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的接入，本地128線語音用戶的接入和基于IPv4 ToS和DiffServ的業(yè)務(wù)優(yōu)先級服務(wù)。

關(guān)鍵詞：電路交換;IP交換;SIP;電路仿真

中圖分類號：TN915.05 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）05-0076-07

Design and Realization of an Integrated Service Access Terminal

WU Xiaojing，ZHENG Jiangyue

（Guiyang Vocational and Technical College，Guiyang? 550081，China）

Abstract：This paper proposes an integrated service access terminal scheme based on IP voice，fax，data service. The scheme adopts the system architecture of non blocking circuit switching and IP data switching. The circuit switching adopts non blocking time division connection network，and the IP data exchange adopts three-layer hard forwarding and SIP based soft forwarding. By supporting E/M signaling，China No.1 signaling，SIP signaling and other call signaling，and supporting ITU-T G.711a，G.729，G.723.1 and other voice coding，it finally realizes multiple services access，local 128 line voice user access and service priority service based on IPv4 ToS and DiffServ.

Keywords：circuit switching;IP switching;SIP;circuit simulation

0? 引? 言

綜合業(yè)務(wù)接入終端在系統(tǒng)架構(gòu)上主要分為綜合接入單元（IAD）和接入網(wǎng)關(guān)單元（AG），屬于軟交換網(wǎng)絡(luò)中的接入層面，主要功能是將多種業(yè)務(wù)終端統(tǒng)一接入到IP網(wǎng)絡(luò)之中，從而使各不同的業(yè)務(wù)IP交換網(wǎng)絡(luò)中以以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的形式得以實現(xiàn)。IAD充分發(fā)揮了IP技術(shù)的各項優(yōu)點，并且兼顧了原有的PSTN電路交換的業(yè)務(wù)特性，實現(xiàn)了傳統(tǒng)PSTN向NGN網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡，為客戶的業(yè)務(wù)開展和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與升級提供了最為適中的方案。

1? 硬件設(shè)計方案

綜合業(yè)務(wù)接入終端由數(shù)字時分交換單元、圖像業(yè)務(wù)處理單元、IP交換單元、維護(hù)管理單元、電路仿真單元、電源單元六大部分組成。設(shè)備采用分布式管理，單元間采用串行通信方式協(xié)調(diào)工作，硬件組成框圖如圖1所示。

1.1? 圖像業(yè)務(wù)處理單元

圖像業(yè)務(wù)處理單元主要由應(yīng)用處理單元、音頻接口單元、視頻接口單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、控制單元、對外接口單元、供電單元組成，如圖2所示。

各單元的主要功能為：

（1）應(yīng)用處理單元：用于完成多路多協(xié)議音視頻編解碼、模塊整體控制功能。

（2）音頻接口單元：用于實現(xiàn)多路音頻采集的功能。

（3）視頻接口單元：用于實現(xiàn)多路視頻采集的功能。

（4）數(shù)據(jù)傳輸單元：用于將編碼數(shù)據(jù)經(jīng)多功能IP交換平臺傳輸至其他終端。

（5）控制單元：通過串口接收和處理顯示控制單元發(fā)送的控制指令。

（6）對外接口單元：提供擴(kuò)展存儲、串口、USB接口等。

（7）供電單元：實現(xiàn)外部電源的接入保護(hù)、系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元的電源分配。

1.2? IP交換單元

IP交換單元是集VOIP、交換為一體的單元板，支持系統(tǒng)內(nèi)的語音業(yè)務(wù)調(diào)度的功能，支持與其他IP網(wǎng)絡(luò)交換互通。IP交換單元支持SIP，RTP協(xié)議，支持多種語音編解碼，通過網(wǎng)絡(luò)交換模塊實現(xiàn)與系統(tǒng)內(nèi)其他模塊的數(shù)據(jù)交換，也可將IP數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換。

IP交換單元主要由CPU、語音處理DSP和網(wǎng)絡(luò)交換芯片構(gòu)成。IP交換單元功能框圖如圖3所示。

CPU是中央處理部分，是系統(tǒng)的主控制器，負(fù)責(zé)各種任務(wù)的執(zhí)行，調(diào)度，對外圍硬件的控制等。

CPU主要作用在于：

（1）實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，為應(yīng)用程序提供良好的支撐平臺。

（2）實現(xiàn)協(xié)議棧的處理。支持tcp/ip、sip、rtp等各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是語音數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)中有效地傳輸。

（3）完成所有與呼叫有關(guān)的資源管理、呼叫管理、業(yè)務(wù)處理等工作。

DSP主要完成語音編解碼轉(zhuǎn)換，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的PCM編碼的音頻信號進(jìn)行語音的壓縮編碼轉(zhuǎn)換成RTP包格式的PayLoad（有效數(shù)據(jù)凈荷），編碼格式可以選擇G.729、G.726等。編碼后，將4個壓縮的幀合成一個壓縮語音包送入網(wǎng)絡(luò)處理器。

本方案中DSP與CPU之間通過HPI接口連接，主要負(fù)責(zé)傳送CPU與DSP之間的控制消息和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。DSP與處理器結(jié)合使用將用戶接口模塊轉(zhuǎn)換的PCM信號加工處理成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。其主要處理內(nèi)容包括：話音檢測/生成、回聲消除、話音壓縮、話音活動檢測、網(wǎng)絡(luò)延遲、丟包、抖動處理、打包等。

網(wǎng)絡(luò)交換芯片將經(jīng)過CPU封裝和打包后的音頻數(shù)據(jù)，根據(jù)目的地址轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的端口上，實現(xiàn)多個以太網(wǎng)用戶的語音業(yè)務(wù)的接入。

1.3? 數(shù)字時分交換單元

數(shù)字時分交換單元是綜合業(yè)務(wù)接入終端重要組成部分，對外提供8路二線電話用戶接口、8路四線模擬中繼接口、4路模擬中繼接口、1路E1中繼接口的接入，具有語音交換、數(shù)字會議、電話調(diào)度、完成No.1信令的處理、多頻互控信號（MFC）控制、接受設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理等功能。它由CPU單元、數(shù)字交換矩陣單元、話音數(shù)據(jù)復(fù)分接單元、PCM編解碼單元、信令處理單元、二線電話接口模塊，E1中繼接口模塊和模擬中繼接口模塊共同組成。硬件框圖如圖4所示。

CPU單元是主要圍繞芯片MPC8280構(gòu)建的系統(tǒng)，它是基于32位RISC核的嵌入式處理器，從而為低功耗、低成本、高性能等寬范圍應(yīng)用提供一個單片解決方案。它具有豐富的系統(tǒng)與應(yīng)用外設(shè)合可配置接口，可配置成SCC、SMC、Ethernet、調(diào)試口、SDRAM、FLASH、JTAG、BUS總線等多種接口應(yīng)用使用。

話音數(shù)據(jù)復(fù)分接單元主要完成數(shù)字話音交換、信令發(fā)送和檢測接收功能。它主要由FPGA來實現(xiàn)。E1接口單元傳送過來的數(shù)據(jù)經(jīng)過話音數(shù)據(jù)復(fù)分接單元提取和分離之后，首先進(jìn)行時鐘的調(diào)整，然后話音業(yè)務(wù)進(jìn)入數(shù)字交換矩陣單元進(jìn)行時隙交換。同理，PCM編解碼單元傳送過來的數(shù)據(jù)經(jīng)過話音數(shù)據(jù)復(fù)分接單元，進(jìn)行時鐘的調(diào)整，進(jìn)入數(shù)字交換矩陣單元進(jìn)行時隙交換。信令處理單元采用HDLC（HighOlevel Data Link Control）協(xié)議，采用FPGA實現(xiàn)HDLC協(xié)議，在實現(xiàn)上相對成熟和靈活，可以根據(jù)系統(tǒng)需求配置HDLC接口，是一種開放性的實現(xiàn)方法。

二線電話接口電路由測試電路、過壓保護(hù)電路、振鈴電路、饋電電路、監(jiān)視電路、2/4線變換電路和PCM編譯碼電路組成，接口阻抗為600 Ω。

模擬中繼接口模塊由測試電路、過壓保護(hù)電路、環(huán)路保持電路、監(jiān)視電路、2/4線變換電路和PCM編譯碼電路組成，接口阻抗為600 Ω。

四線模擬中繼接口模塊是一種程控電話交換機(jī)（PBX）常用的硬件接口，采用E&M中繼信令的四線模擬中繼接口實現(xiàn)話音、信號通道的分離，這種方式便于與其他復(fù)用方式和信號方式的傳輸線路進(jìn)行適配。E&M接口分為二線E&M和四線E&M兩種。在它上面，信息與接續(xù)信令是分開的。信令采用20 mA電流環(huán)的方式。其中，信息線可約定為AB線（兩線E&M）、ABCD線（四線E&M）;信令線為E線/M線（兩線E&M）、E0 E1線/M0 M1線（四線E&M）。在EM對接的過程中，要求采用相同的發(fā)號方式和信令接口方式。

1.4? 電路仿真單元

電路仿真單元提供了在以太網(wǎng)上傳輸TDM業(yè)務(wù)的有效的方式，通過將TDM業(yè)務(wù)適配成IP網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)類型，實現(xiàn)不同接口業(yè)務(wù)在以太網(wǎng)中的傳輸。電路仿真單元是在以太網(wǎng)交換網(wǎng)絡(luò)中，向終端用戶提供與原有電路交換相同的TDM的接口（T1，E1等）。這種處理方式對用戶來說是透明無感知的，因為在使用過程中這種TDM的服務(wù)和其他標(biāo)準(zhǔn)的TDM是一樣的。電路仿真單元框圖如圖5所示。

接口單元包含E1接口、V.35接口、RS422接口以及以太網(wǎng)接口。以太網(wǎng)接口模塊主要完成接口電平的轉(zhuǎn)換，工作模式和速率的自適應(yīng)。RS422接口模塊和V.35接口模塊主要完成接口電平轉(zhuǎn)TTL電平的功能。

TSP是TDM服務(wù)處理單元，主要是在TDM域中連接兩個TDM域的數(shù)據(jù)接口：TDM業(yè)務(wù)接口和CES TDM接口，兩個接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是TDM數(shù)據(jù)。TDM服務(wù)接口所傳遞的業(yè)務(wù)流是直接接收來自用戶或TDM網(wǎng)絡(luò)運營商的，是最原始的TDM業(yè)務(wù)。電路仿真服務(wù)接口（CES TDM接口）所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是在兩個IWF之間真正需要仿真的數(shù)據(jù)流，即經(jīng)過復(fù)用或截斷的TDM數(shù)據(jù)。

TSP可以以兩種方式處理TDM業(yè)務(wù)：結(jié)構(gòu)化仿真和非結(jié)構(gòu)化仿真。對于非結(jié)構(gòu)化的TDM業(yè)務(wù)，TSP會將從TDM業(yè)務(wù)接口收到的數(shù)據(jù)直接提交給CES接口。此時，在IWF之間仿真的完整的數(shù)據(jù)流，包括幀結(jié)構(gòu)、包頭信息。對于結(jié)構(gòu)化的TDM服務(wù)，TDM服務(wù)接口從終端用戶接收的業(yè)務(wù)會經(jīng)過由TSP處理，再交由IWF進(jìn)行仿真。一個結(jié)構(gòu)化的TDM業(yè)務(wù)可以分解成一個或者多個CES流，同樣的，兩個或者多個結(jié)構(gòu)化的TDM業(yè)務(wù)可以組合成一個CES流，這些工作都是在TSP總完成。

CES IWF是電路仿真互聯(lián)功能單元，用于提供TDM服務(wù)和以太網(wǎng)之間的接口功能，負(fù)責(zé)為TDM業(yè)務(wù)加入可以識別的幀頭，而EFT負(fù)責(zé)將CES IWF封裝過的數(shù)據(jù)加上以太網(wǎng)幀頭。以太網(wǎng)像傳輸其他所有數(shù)據(jù)一樣傳輸這些經(jīng)過封裝的TDM數(shù)據(jù)。兩個CES IWF之間使用點到點的以太網(wǎng)虛連接（EVC）進(jìn)行互連。電路仿真服務(wù)在分層網(wǎng)絡(luò)模型中是被定義在應(yīng)用層的服務(wù)，它使用以太網(wǎng)作為兩個TDM網(wǎng)絡(luò)間的中間網(wǎng)絡(luò)，因此CES IWF的主要是將CES應(yīng)用層承載到以太網(wǎng)。

CES IWF負(fù)責(zé)實現(xiàn)所有的仿真功能，如：數(shù)據(jù)包的封裝和解包（包括在數(shù)據(jù)的最后加零，以滿足以太網(wǎng)的最短長度）、編號排序、同步、TDM信令、告警的性能監(jiān)控。

ECDX是仿真電路的復(fù)用/解復(fù)用單元，這部分工作是在分組交換域中完成的，其主要功能是：根據(jù)從以太網(wǎng)中收到的數(shù)據(jù)包包頭中的仿真電路標(biāo)識符（ECID），將數(shù)據(jù)包發(fā)送到一個或多個IWF中;

為每個以太網(wǎng)幀都設(shè)好一個ECID，使之可以在對端有足夠的信息解復(fù)用;

為每個以太網(wǎng)幀分配長度和類型。

通過這種方式，可以將多路的TDM業(yè)務(wù)封裝到一個EVC當(dāng)中，每一路業(yè)務(wù)都通過唯一的ECID進(jìn)行標(biāo)識。ECDX檢測每一幀的ECID，并與本地分配給IWF的ECID進(jìn)行比較，根據(jù)這個比對結(jié)果，ECDX可以將收到的電路仿真數(shù)據(jù)交給相應(yīng)的IWF進(jìn)行處理。

EFT是以太流終結(jié)單元，具有終結(jié)以太流的功能。將由之前若干各模塊封裝過的數(shù)據(jù)加上以太網(wǎng)頭，送入以太網(wǎng)中進(jìn)行傳輸，主要工作過程是：首先在入口端，從用戶網(wǎng)絡(luò)接收可以發(fā)送的數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)一定要滿足系統(tǒng)的接口規(guī)范;然后加入額外的信息，可以方便地監(jiān)控這些數(shù)據(jù)包;最后在出口處，使這些數(shù)據(jù)恢復(fù)成對端系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)格式。

在這里輸入端的IWF接收從ECDX發(fā)過來的數(shù)據(jù)（此時已加上了Length/Type信息，通過這一域，標(biāo)識這一個幀是CES數(shù)據(jù)幀），再加上源、目的MAC地址和幀的校驗序列，就可以在以太網(wǎng)上進(jìn)行傳輸了。輸出端的EFT則是從以太網(wǎng)上接收數(shù)據(jù)幀，根據(jù)Length/Type信息判斷是否是CES幀，如果是CES幀，則將其傳給ECDX，然后再根據(jù)合適ECID將數(shù)據(jù)傳給相應(yīng)的IWF。

在一個仿真電路的每一個方向上都有一對CES IWF。以太網(wǎng)側(cè)IWF，將TDM數(shù)據(jù)從封裝成以太網(wǎng)幀，并將數(shù)據(jù)幀發(fā)往以太網(wǎng);電路仿真?zhèn)菼WF，則將TDM數(shù)據(jù)從以太網(wǎng)幀中提取出來，并重塑TDM業(yè)務(wù)的結(jié)構(gòu)。

1.5? 維護(hù)管理單元

維護(hù)管理單元支持SNMP網(wǎng)管協(xié)議，可遠(yuǎn)程配置維護(hù)。內(nèi)置本地WEB網(wǎng)管，方便開局配置與后期維護(hù)。維護(hù)管理單元與數(shù)字時分交換單元、圖像業(yè)務(wù)處理單元、IP交換單元互通，將各種系統(tǒng)、接口參數(shù)配置到綜合業(yè)務(wù)接入終端中，顯示綜合業(yè)務(wù)接入終端各種工作狀態(tài)。

1.6? 電源單元

電源單元為整機(jī)各部分供電，它有二種供電方式：220 V交流供電、24 V直流供電、綜合業(yè)務(wù)接入終端的各功能模塊獨立供電，通過電源管理對各單元供電分別進(jìn)行控制，實現(xiàn)產(chǎn)品低功耗。電源單元示意圖如圖6所示。

電源單元的各個模塊功能為：

（1）電源適配器將交流220 V變換為24 V的直流電壓，給主機(jī)供電。

（2）DC/DC電源模塊可以接收18 V～32 V直流輸入電壓，將其轉(zhuǎn)換為3.3 V，+5 V，-5 V滿足綜合業(yè)務(wù)接入終端所有功能正常運轉(zhuǎn)的需要。

（3）電源監(jiān)測發(fā)現(xiàn)過壓、過流、欠壓等故障時，故障指示燈亮，提示操作人員對電源板進(jìn)行維修。

（4）電源板具有防極性反接和過壓保護(hù)電路、抗電磁輻射濾波電路。

2? 軟件設(shè)計方案

根據(jù)綜合業(yè)務(wù)接入終端功能多樣化的要求，綜合業(yè)務(wù)接入終端軟件由數(shù)字時分交換處理軟件、圖像業(yè)務(wù)處理軟件、電路仿真處理軟件和軟交換處理軟件組成，如圖7所示。

2.1? 數(shù)字時分交換處理軟件

數(shù)字時分交換處理軟件與維護(hù)管理部分采用串口通信。完成語音交換、數(shù)字會議、電話調(diào)度、No.1信令的處理、多頻互控信號（MFC）控制、接受設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理等功能。

根據(jù)綜合業(yè)務(wù)接入終端話音處理軟件所處的位置及其功能需要，將話音處理軟件劃分為：呼叫控制軟件、No.1信令處理軟件、維護(hù)管理軟件、操作系統(tǒng)支持軟件等組成。

操作系統(tǒng)支持軟件負(fù)責(zé)調(diào)度運行在CPU上的各個任務(wù)，提供系統(tǒng)級支持。

維護(hù)管理軟件主要功能為：

（1）負(fù)責(zé)任務(wù)之間消息的發(fā)送與接收。

（2）為各任務(wù)提供定時器服務(wù)。

（3）提供串行通信服務(wù)和串行通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，完成CPU之間的通信。

（4）管理硬件資源，根據(jù)硬件的使用情況，進(jìn)行休眠、關(guān)閉和喚醒、啟動服務(wù)。

（5）為信令軟件和呼叫控制軟件提供硬件控制接口，包括呼叫連接建立以及硬件初始化等。

No.1信令軟件完成與PSTN的No.1信令互通功能，完成線路信令的處理。線路信令主要用來監(jiān)視和改變E1中繼線路上的呼叫的狀態(tài)和條件，主要功能包括主叫摘機(jī)占線、被叫應(yīng)答、被叫掛機(jī)（后向拆線）和主叫掛機(jī)（前向拆線）四種情況的識別檢測，并相應(yīng)地改變線路空閑或占用的狀態(tài)。記發(fā)器信令主要完成被叫號碼（長途區(qū)號、局號、用戶號）、主叫號碼、主叫用戶類別、發(fā)端業(yè)務(wù)類別以及接續(xù)控制等相關(guān)信令。記發(fā)器信令的傳輸一般采用互控方式（MFC）進(jìn)行。一個互控周期分四個節(jié)拍。第一個節(jié)拍主叫端發(fā)送前向信號;第二個節(jié)拍被叫端收到前向信號，回送后向信號;第三個節(jié)拍主叫端收到后向信號，停發(fā)前向信號;第四個節(jié)拍被叫端收到前向信號，停發(fā)后向信號。

呼叫控制軟件主要功能為：

（1）進(jìn)行呼叫過程控制。

（2）進(jìn)行號碼分析、路由和鏈路選擇。

（3）進(jìn)行話務(wù)統(tǒng)計。

（4）協(xié)調(diào)并控制各信令處理軟件，完成普通呼叫、會議呼叫等。

2.2? 軟交換處理軟件

軟交換處理軟件是綜合業(yè)務(wù)接入終端軟件的重要組成部分，它完成綜合業(yè)務(wù)接入終端上涉及IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的軟件處理。主要包括：板級支持軟件（BSP）軟件、底層驅(qū)動支撐軟件、TCP/IP協(xié)議棧、SIP呼叫處理軟件。

各軟件模塊功能為：

（1）BSP軟件：作為硬件與操作系統(tǒng)軟件的隔離層，負(fù)責(zé)將硬件調(diào)用映射到操作系統(tǒng)的接口，對操作系統(tǒng)屏蔽硬件目標(biāo)板的細(xì)節(jié)，使得操作系統(tǒng)不需要任何修改就可以運行于該目標(biāo)板上。VxWorks操作系統(tǒng)在使用時需要根據(jù)硬件系統(tǒng)來編寫B(tài)SP部分軟件，要根據(jù)軟件的功能需求來決定對VxWorks系統(tǒng)的剪裁。通過這些處理后，就能構(gòu)造出適合本機(jī)軟件需要的操作系統(tǒng)。

（2）底層驅(qū)動支撐軟件：完成針對底層硬件輸入輸出接口、存儲器、適配器等部件的驅(qū)動，為高層應(yīng)用提供接口，包括以太網(wǎng)接口的驅(qū)動軟件、K接口的驅(qū)動軟件、A接口的驅(qū)動軟件。

（3）TCP/IP協(xié)議棧：負(fù)責(zé)IP數(shù)據(jù)的詢路、轉(zhuǎn)發(fā)、地址解析等功能。TCP/IP協(xié)議棧是一組計算機(jī)通信協(xié)議的集合，目的是允許相互合作的計算機(jī)能夠通過網(wǎng)絡(luò)共享彼此的資源。而IP協(xié)議是其中最為核心的協(xié)議，所有的TCP、UDP、ICMP以及IGMP數(shù)據(jù)都是以IP數(shù)據(jù)報的形式傳播的。

（4）SIP呼叫處理軟件：該模塊由兩部分組成，即語音信令處理模塊和語音媒體處理模塊。語音信令處理模塊采用SIP協(xié)議棧實現(xiàn)，主要負(fù)責(zé)話路控制和語音通道的管理。它根據(jù)協(xié)議棧對消息信令的解釋控制打開或關(guān)閉DSP通道，改變數(shù)據(jù)傳輸方式。還根據(jù)系統(tǒng)中各種電話管理音的配置，控制DSP的生成音的斷續(xù)時間，從而產(chǎn)生需要的撥號音、忙音等管理音。目前市面上有很多成熟的SIP信令協(xié)議棧，它與TIU、CCU以及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧都有接口，是語音信令的核心模塊。語音媒體處理模塊主要負(fù)責(zé)語音數(shù)據(jù)流的傳輸，主要協(xié)議為RTP/RTCP協(xié)議。

2.3? 圖像業(yè)務(wù)軟件

圖像業(yè)務(wù)處理模塊軟件框架由主控模塊軟件和應(yīng)用模塊軟件兩部分組成。主控模塊軟件采用開源的Linux2.6.28操作系統(tǒng)平臺，應(yīng)用模塊軟件包含音視頻編解碼軟件、數(shù)據(jù)傳輸軟件和應(yīng)用控制軟件。

主控模塊軟件運行于海思半導(dǎo)體公司自主研發(fā)的視頻編解碼專用處理器Hi3531芯片上，以開源Linux2.6.28系統(tǒng)為平臺，在音視頻SDK上開發(fā)專用應(yīng)用軟件。主控模塊軟件按層次可劃分為內(nèi)核空間和用戶空間，內(nèi)核空間包括內(nèi)核和設(shè)備驅(qū)動;用戶空間包含應(yīng)用程序、多路多協(xié)議音視頻編解碼庫。

應(yīng)用模塊軟件主要由音視頻編解碼軟件、數(shù)據(jù)傳輸軟件和應(yīng)用控制軟件組成。

音視頻編解碼軟件主要是完成多路多協(xié)議音視頻采集、編碼、解碼和顯示功能。該軟件包含有編碼和解碼兩個過程，分為音視頻采集線程、編碼線程、解碼線程和顯示線程，四個線程之間通過信號量進(jìn)行消息傳遞。

數(shù)據(jù)傳輸軟件主要完成編碼后的多路音視頻數(shù)據(jù)打包解包和傳輸功能。該軟件包含發(fā)送和接收兩個線程，發(fā)送線程按數(shù)據(jù)格式進(jìn)行打包封裝，根據(jù)約定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送至目的終端;而接收線程則完成多路數(shù)據(jù)的拆包解析交給解碼線程進(jìn)行處理。

應(yīng)用控制軟件主要功能是通過串口接收和處理顯示控制單元發(fā)送的控制指令。該軟件接收顯示控制單元發(fā)送的命令，處理后發(fā)送反饋信息，根據(jù)命令來控制音視頻編解碼和數(shù)據(jù)傳輸過程。

2.4? 電路仿真處理軟件

電路仿真處理軟件分為成幀模塊和傳輸模塊兩部分。

成幀模塊完成TDM業(yè)務(wù)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包之間的適配。適配過程中，首先保證適配后的數(shù)據(jù)包滿足以太網(wǎng)鏈路上的傳輸要求，其次便于接收端的識別和提取，最終確保數(shù)據(jù)的有效性。上述過程可以通過兩個步驟實現(xiàn)：以太服務(wù)層處理和匹配功能層處理。其中在匹配功能層的處理過程中，為每個TDM業(yè)務(wù)提供一個標(biāo)識，用于表示業(yè)務(wù)的唯一性，當(dāng)兩端有多路TDM業(yè)務(wù)接入時，可以通過標(biāo)識告訴對端該數(shù)據(jù)所屬的TDM線路。以太服務(wù)層處理過程中，主要為TDM數(shù)據(jù)添加對應(yīng)的源MAC地址、目標(biāo)MAC地址，使之可以在以太網(wǎng)中進(jìn)行傳輸。

傳輸模塊完成基本的點到點、固定速率傳輸?shù)腡DM線路服務(wù)功能。當(dāng)系統(tǒng)傳輸N*64kbps的業(yè)務(wù)，N較小時，這種業(yè)務(wù)所需要的帶寬相對較小，但是如果以太網(wǎng)的最小帶寬分配的額度為1Mbps時，這將會產(chǎn)生很大的無效帶寬。傳輸模塊首先對數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)用，將多個E1線路封裝成一個E3服務(wù)，由此產(chǎn)生一個點到多點，甚至是多點到多點的傳輸方式。傳輸模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的TDM對這種服務(wù)進(jìn)行分插復(fù)用。最終完成在一個較大容量的以太網(wǎng)中，有效地傳輸?shù)退僬Z音業(yè)務(wù)。傳輸模塊的傳輸服務(wù)有三種方式：非結(jié)構(gòu)化的傳輸方式、結(jié)構(gòu)化的傳輸方式、多點復(fù)用的傳輸方式。

前兩種模式是主要針對點到點的連接，最后一種是多點到點或者多點到多點的模式。

非結(jié)構(gòu)化的傳輸方式將數(shù)據(jù)看作一定速率的位流。以8bit為基本單位從TDM位流中按順序截取分組數(shù)據(jù)包的有效載荷。對于E1電路，對應(yīng)1ms的數(shù)據(jù)流，分組數(shù)據(jù)包的長度為256Byte。在此過程中，TDM業(yè)務(wù)信令被透明傳輸，無須信令協(xié)議轉(zhuǎn)換即可TDM業(yè)務(wù)的傳輸。

結(jié)構(gòu)化傳輸方式通過TDM當(dāng)中定義好的時隙，通過幀同步，從數(shù)據(jù)流中提取出幀結(jié)構(gòu)中的固定位（如DSl的F位），然后按照協(xié)議順序?qū)⒚總€時隙的信息添加到分組的有效載荷內(nèi)，后面緊接著是下一幀的同一時隙信息，以此類推。當(dāng)有效的載荷填充完成后，再根據(jù)相關(guān)信息添加一個分組頭，添加完成后將該分組發(fā)送到分組交換網(wǎng)絡(luò)中。對于256Byte的E1電路，有效載荷一般包含約八幀TDM數(shù)據(jù)。

3? 結(jié)果與分析

根據(jù)上述硬件和軟件方案，實現(xiàn)了一種綜合業(yè)務(wù)終端，能夠支持話音、IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入。設(shè)備支持?jǐn)?shù)字時分電路交換和軟交換，實現(xiàn)本地傳統(tǒng)用戶與IP電話用戶之間的語音和數(shù)據(jù)交換。本地電路交換采用無阻塞時分接續(xù)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)全自動數(shù)字交換，本地用戶數(shù)最大為128線?？梢酝ㄟ^基于IPv4 Tos和DiffServ服務(wù)來支持IP語音業(yè)務(wù)，通過IEEE802.1P、IEEE802.1Q VLAN來保證語音優(yōu)先級。語音編碼方面支持多種語音編碼，如G.711a、G.729、G.723.1等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方面支持TCP/IP、ICMP、ARP、HTTP、RTP/RTCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持網(wǎng)絡(luò)組播協(xié)議（IGMP）。呼叫信令方面支持E/M信令、中國NO.1信令和SIP信令。

4? 結(jié)? 論

本文根據(jù)當(dāng)前IP網(wǎng)絡(luò)逐漸普及的現(xiàn)實需求出發(fā)，提出了一種多網(wǎng)融合的綜合業(yè)務(wù)終端，該終端能夠很好地實現(xiàn)傳統(tǒng)話音用戶與IP話音用戶之間的融合，使傳統(tǒng)話音用戶無感知地接入到IP網(wǎng)絡(luò)，有效降低傳統(tǒng)話音過渡到IP話音所需要的基礎(chǔ)設(shè)施成本和建設(shè)周期。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王睿智.基于軟交換技術(shù)的多業(yè)務(wù)融合通信平臺的研究 [J].中國新通信，2020，22（13）：2-3.

[2] 李繼龍.廣電融合網(wǎng)絡(luò)中基于IP的多業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)研究 [J].廣播電視網(wǎng)絡(luò)，2020（5）：80-83.

[3] 李映雪，陸俊，徐志強(qiáng)，等.多技術(shù)融合的智能配用電終端通信接入架構(gòu)設(shè)計 [J].電力系統(tǒng)自動化，2018，42（10）：163-169.

[4] 李明春，李長春.一種多業(yè)務(wù)融合終端的設(shè)計方案 [J].光通信研究，2017（4）：11-14.

[5] 馮艷紅.移動通信IP交換技術(shù)探討 [J].信息系統(tǒng)工程，2017（6）：75.

作者簡介：吳曉晶（1984—），女，漢族，廣東揭陽人，講師，本科，研究方向：電子與通信;鄭江玥（1990—），女，漢族，浙江麗水人，講師，本科，研究方向：信息技術(shù)。