AR1688系列VOIP话机的无线升级方案设计

2011-12-22 15:58:52来源: 互联网

 引言

  VOIP(Voice Over IP,通过IP数据包发送实现的语音业务),是一种利用Internet作为传输载体来实现计算机与计算机、普通电话与普通电话、计算机与普通电话之间进行话音通信的技术。VOIP话音通信技术发展很快,很多新技术不断涌现。过去我们津津乐道的H323协议,现在已经很陈旧了,而由H323变换出来的 MGCP又是站在传统电信角度来解决问题,所以产品升级换代是跟踪VOIP发展的唯一思路。AR1688系列VOIP话机就是在低成本解决方案的基础上发展起来的,它在集成度和性能上都比PA1688系列有了很大的提高。

  随着3G和WIFI网络的快速普及和发展,无线VOIP的应用也越来越受到关注,VOIP话音通信技术通过与新型无线宽带的结合,将改变企业和消费者获得和使用移动与固定语音服务的方式。这意味着,走在大街上可以通过手机网络交谈,走进办公室后,呼叫可以无缝地切换到WLAN语音技术。在手机信号很弱的特殊环境里,手机中的软件会自动把呼叫转移到WLAN语音系统上,而处在WLAN覆盖范围之外时,呼叫将切换到手机网络。本文提出一种基于AR1688系列VOIP话机的无线升级解决方案。

  1AR1688 VOIP话机系统

  基于AR1688的VOIP话机系统,其基本框架是对复杂的语音编解码算法和网络通信协议进行处理。其中,语音编解码算法需要100MIPS的数字信号处理器(DSP),这就要求在设计中使用高性能的处理器。同时,为了实现信息的路由处理和转发,需要在电路中使用网络芯片。为了构成一个功能完备的语音终端,还必须包括存储器、供电电路、键盘、显示屏、功放电路等。

  AR1688 VOIP话机系统是由AR1688主芯片、网络接口(1~2个)、Flash、电源、键盘接口和显示接口组成。AR1688系统框图如图1所示。

系统框图

  AR1688 是一种可编程芯片,8位控制器用于VOIP协议栈,24位DSP用于语音压缩算法。同PA1688相比,AR1688具有更高的性能、更好的语音质量、更低的成本。AR1688将2个处理器集成在一个芯片里:8位MCU与Z80指令集兼容,典型运行频率为24.576 MHz,最高运行频率至60 MHz;24位DSP采用ADI公司的ADSP2181兼容处理器,内核运算能力可达72 MIPS。将DSP作为MCU的协处理器,在内部解决了两个处理器的协调问题。片内集成116 KB的SRAM存储器,无需外部扩展SDRAM,最大支持2 MB外部存储器,多至4片外部SRAM、EEPROM或Flash;片内集成18位高质量CODEC;集成DC/DC变换提供核心电压;支持24.577 6MHz晶振及片内PLL,支持实时时钟;包含1个UART接口、12个键位键盘接口、16个通用编程输入输出接口(GPIO),简化了系统设计,提高了系统稳定性。

  目前,针对已使用的有线网络设备的无线升级,有相当多的解决方案,无外乎是在现有VOIP产品的基础上加装WIFI模组或TD模组。本文采用加装WIFI模组的方法,用88W8510芯片实现无线桥接来达到对现有VOIP产品无线升级的目的。

  2AR1688 VOIP话机无线升级方案

  在 VOIP电话系统中,VOIP话机是必不可少的组成设备,它是面向用户连接Internet网络,为用户提供各种业务的用户端设备。虽然可以将普通模拟话机当作VOIP话机使用,但目前VOIP话机的发展方向是将语音的压缩编码、分组打包等都由终端实现,终端直接与Internet相连接。这样做的优势是实现了全IP通信,可以充分利用IP网络的各种优势;同时,终端分担了网关的部分功能,使得网络功能配置更加灵活,这是传统的有线设计方法。本升级方案思想是采用基于AR1688芯片设计的VOIP语音终端,性价比高,用88W8510芯片实现无线桥接,无线接人Internet,达到VOIP语音终端无线升级的目的。

  美国Marvell公司的88W8010 WIFI模组是实现IEEE 802.11b/g功能的无线桥接设备,它解决了传统VOIP设备从有线升级到无线注册到SIP服务器的问题。具体解决方案如图2所示。

解决方案

  在图2中,虚线为传统LAN线路到互联网的连接。在采用88W80lO WIFI模组桥接后,VOIP设备通过它连接到无线AP路由器,再通过互联网注册到SIP服务器。

 3 AR1688 VOIP话机无线升级的硬件设计

  3.1 88W8010的特点和优势

  88W8010 采用2.4 GHz ISM频段;集成所有RF模拟基带收发功能;高性能的外差射频结构;高线性内置式功率为23 dBm的功放及发射功率为20 dBm的天线分别连接到802.11b和802.11g;对于实际功率检测,集成了传输功率循环控制功能;采用高灵敏度的接收器;低功耗设计及先进的电源管理模式;48脚QFN封装,尺寸仅7 mm×7 mm。
 

  88W8010的优势在于:单一芯片支持所有RF到模拟基带的功能和IEEE 802.11g/b的标准;降低了材料成本,简化了板级布线设计,并提供最小的安装尺寸,提高了性能,省略了声表面带通滤波器的使用,降低了成本;能够为天线提供分辨率为0.5 dBm、0~20 dBm的发射功率;即使指定参数超过了额定温度,供电电电压和器件的参数有所改变,该器件的输出功率也很稳定;改进了微弱信号的探测方式,扩大了探测范围;对于器件收发、睡眠及节能模式,提供低功耗特性;硬件设计紧凑,减小了空间尺寸。

  3.2 88W8510的特点和优势

  88W8510 内置嵌人式ARM946S-E处理器内核;内置天线采用分集接收技术;对于WEP和80211i AES加密以及CCM信息认证,内置硬件加密引擎;支持802.11eQoS质量服务保证;可选配MII或PCI外部接口;集成了采用VCT技术的 10/100M快速以太网MAC及PHY接口;支持高级安全认证专用的802.1X安全口协议;256脚TFBGA封装,尺寸仪17 mm×17 mm。

  88W8510 的优势在于:88W8510芯片组是802.11g解决方案,同时兼容802.11b协议;接收范围大,连接鲁棒性好,减少了信息的丢失;收发性能高、范围广;在低功耗设计的基础上,集成了尽可能多的功能;可同时连接更多的无线终端,无需降低无线的吞吐性能;可保证传输的数据、音频、视频数据的连续和稳定性;可外接多口路由器和外部系统总线;提供连接电缆故障诊断方法;为改进在公共环境下的安全性,添加了更多的身份认证机构;引脚兼容Marvell产品中使用802.11b协议的AP和网关芯片,方便802.11b和802.11g间的切换。

3.3硬件设计

  88W8510 WIFI桥接原理图如图3所示。

  基于AR1688芯片设计的VOIP语音终端连接到无线AP路由器,其中最关键的就是88WS010和88W8510构成的基于WLAN 802.11g/b的AP和网关芯片组,88W8510与88W8010芯片的组合是高性价比的802.11g接入点/网关解决方案,消除了用于有线基础设施连接的外部CPU和快速以太网端口,大幅降低了总体成本。该芯片组的WLAN内部结构如图4所示。

芯片组的WLAN内部结构

  4 AR1688 VOIP话机无线升级的软件设计

  Marvell公司对使用88W8510芯片组的客户提供如下支持:板级设计参考;板级固件Bootloader设计;相关软件设计;诊断工具;运行于eCos和μClinux环境下的SDK。

  运行环境如下:

  系统环境eCos

  CPUARM946S-E

  调试接口JTAG

  开发工具Marvell AP31_SDK_2.19S或以上版本

  软件方案的结构如图5所示。

软件方案的结构

  产品实现功能如下:802.11g/b扫描;SSID网络设置;WPA/WPA2、WEP(128位)/WEP(64位)安全模式参数设置。

  结语

  本方案采用可编程芯片AR1688,以及88W8010和88W8510 WIFI芯片组,实现了VOIP话机的无线升级。经过实际测试,终端在40 m内可以实现无误码通信,通话质量优良、运行稳定、灵活方便。与基于其他技术的同类方案相比,本方案具有低成本、低功耗等优点。

关键字:系列  无线

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/1222/article_9267.html
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