基于SYS6K系統的分組語音處理模塊PVM的硬件電路設計

　　SYS6K系統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的綜合業務接入平臺的解決方案。SYS6K綜合接入媒體網關，符合中華人民共和國通信行業標準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關上完成PCM碼流與IP數據間的轉換以及部分媒體協議處理的功能模塊。

　　1SYS6K系統設計需求

　　SYS6K是可提供綜合業務接入的大容量接入媒體網關，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PSTN交換機，也提供10M/100M/1000M以太網口接入IP網絡。

　　將傳統語音承載在IP上是個必然的趨勢，現在各大運營商也都在上馬NGN的項目。所以既能滿足當前PSTN業務的需求，又能實現到NGN的平滑過渡的產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局方的業務需求來決定的。分組語音處理模塊是主控板上的一個功能模塊，其選配與否根據數據上行選走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報文之間的轉換。前期的媒體網關開發，完成所需的信號處理、信令、打包和控制功能，以及發送壓縮或未壓縮的VolP報文(IP語音包)。

　　AMU是IONEAX6000綜合接入媒體網關的主控板，是實現媒體網關功能的主要部分，由窄帶語音交換和寬帶數據交換兩部分組成。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。寬帶數據交換部分由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、窄帶業務管理、接續控制、對外串口管理和主備控制等功能。E1接口單元完成2MPCM碼流到8MHW的轉換，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數據交換，這兩種業務分別在兩個網片中獨立處理。安全邏輯單元實現窄帶時鐘處理，對VoIP模塊和CPU的數據進行分類限流以及MAC地址和IP地址的替換。VoIP模塊完成HW信號和IP數據流之間的轉換，實現傳統PSTN語音信號在InterNet上的傳輸，可以使IONEAX6000從傳統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。該分組語音處理模塊(PVM)功能即實現PCM碼流與IP數據間的轉換以及媒體防議處理，以扣板的形式在系統中作為主控板的一個功能模塊。在整個系統中由主控板實現業務的控制，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關，由電源板PTU、主控板AMU、業務板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。

　　寬帶數據部分CPU系統采用Motorola的8245CPU系統，對外提供一個32位的PCI接口和LOCALBUS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總線實現對各業務網口、上行千兆光口、路由模塊的數據交換。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PSTNEl信號的接入、E1和PCM信號之間的轉換、PCM時隙之間的交換、PCM語音與IP數據流之間的轉換、安全邏輯等功能。主要信號流向是E1芯片收到PSTN網送來的E1信號，從中提取2M時鐘信號作為整個窄帶系統的基準時鐘，并以此產生各個芯片所需的時鐘與幀同步信號。同時，PSTN網送來的E1信號經過E1芯片后，編碼類型由HDB3轉換為NRz，然后再送入網片進行PCM時隙交換，送給各用戶板，或者送給PVM扣板進行處理。由于系統本身也提供模擬用戶接入PSTN網絡，在TDM接口部分，主控板AMU和窄帶業務板ALU已經完成了模擬信號到數字信號的轉換。對話音業務而言有兩條處理途徑，通過系統的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。系統設計送入PVM的已經是PCM信號的Highway。

　　3.2寬帶數據處理部分

　　寬帶數據交換部分完成對各種接入方式的基本配置、以太網交換和以太網管理等功能。寬帶部分結構框圖如圖2所示。

　　系統寬帶業務豐富，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，考慮到系統接口的一致性，不能提供對外的業務接口，所以只能依賴于AMu上的上行口入網。

　　4分組語音處理模塊設計

　　分組語音處理模塊是VoIP產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CalistoBCMl510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，既可基本滿足系統滿配的容量需求，又給業務容量和類型帶來了很好的靈活性，能很方便地實現多規格設計。1510完成語音編解碼和數據打包，但由于SPICEBUS屬于Broadcom專用協議，需由FPGA充當SPICEBRIDGE，完成橋接功能，再經過Switch芯片送到業務網口。總體結構如圖3所示。