一种基于FPGA实现远端电话用户接入PBX的方法和设备与流程

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于fpga实现远端电话用户接入pbx的方法和设备。

背景技术：

在语音通信设备的实际组网中，经常有分布式组网的需求，即，将距离较远（1km以上的直线距离）的多个点（分公司、办事处）的电话终端，接入到同一台pbx中；由于模拟电话线的直接接入距离是有限的（不超过1km），故需要使用其他设备才能将远端电话分机接入pbx，目前市面上的方案使用的设备成本比较高。

如图1所示，为目前市面上的方案示意图，其具体实现过程如下：

在语音交换机pbx侧，要延伸到远端的分机为fxs_1至fxs_8，8个分机，先将这8门分机与近端复用设备直接连接；近端复用设备再通过光纤与远端复用设备连接；远端复用设备还原fxs_1至fxs_8，再与远端话机对接，这样就实现了将远端话机接入pbx的目的。

pbx侧，fxs表示用户板卡，通常情况下用于接话机，话机越多，占用用户板越多；图中，将需要延伸到远端的分机端口连接到了近端的复用设备上；

近端复用设备需配置fxo板卡，才能与pbx的分机端口对接，分机端口越多，fxo板卡也要相应增加；近端复用设备的作用，实际是模数/数模转换；即，把从pbx的fxs端口收到的模拟信号，转换为数字信号，通过光纤发给远端复用设备；同时，把通过光纤从远端复用设备收到的数字信号，还原为模拟信号，发送到pbx的fxs端口；

近端复用设备与远端复用设备之间，通过专用光纤连接，即独占该条光纤；

通过上述描述，得知，图1的方案中，使用到的硬件配置有：（1）pbx用户板卡；（2）近端的复用设备；（3）远端的复用设备，用的设备较多；远端话机越多时，pbx端用户板卡越多，近端复用设备板卡越多，方案整体硬件成本显著增加；另外，近端复用设备和远端复用设备之间得用专用光纤对接，占用了相对紧张的光纤资源；在工程施工时，pbx端用户需要直接连接近端复用设备，路数越多，施工复杂度越高，方案整体成本越高。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供一种基于fpga实现远端电话用户接入pbx的方法和设备。

本发明所采取的技术方案如下：一种基于fpga（现场可编程门阵列）实现远端电话用户接入pbx（用户级交换机）的方法，至少包括以下步骤：

一、用户使用的模拟话机发送信号的过程如下：

先将远端的模拟电话信号进行模数转换，使模拟电话信号变为数字信号，并进一步转为pcm（脉冲编码调制）码流格式；

将该pcm码流发送给fpga，fpga收到该pcm码流后，做相应处理，并打包为适合在ptn（分组传送网）网络中传输的ptn数据包，然后将该ptn数据包发送给pbx；

pbx上，使用fpga接收该ptn数码包，并将该ptn数据包还原为pcm码流，接入pbx的交换网络中，这样，远端电话用户的模拟话机的信号发送完成；

二、用户使用的模拟话机接收信号的过程如下：

pbx使用fpga将分配给远端电话用户的pcm码流打包为ptn网络数据包，并发送出来；

远端，使用fpga接收该ptn网络数据包，并做相应解析，然后还原为pcm码流；

再将该pcm码流做数模转换，然后将模拟信号送给用户使用的模拟话机，这样，远端电话用户的模拟话机接收信号完成。

用户使用的模拟话机发送信号的过程，fpga收到该pcm码流后，做相应处理，具体包括：

fpga收到pcm码流后，先将码流中各个时隙的数据解析出来，按时隙号分开，存到缓存ram中，且按时隙号存放在不同的队列中，每个队列对应不同的ram地址；

然后，把解析出来的、存放在不同队列中的数据分别打包为ptn网络数据包，通过以太网或者光纤发送给pbx。

用户使用的模拟话机发送信号的过程中，pbx使用fpga接收该ptn数码包，并将该ptn数据包还原为pcm码流，具体包括：

fpga收到ptn数据包后，解析各个数据包，根据各个数据包中的qos信息对各数据包做相应的qos处理，并根据各个数据包中的与原pcm码流时隙相对应的信息，将解析出来的语音数据按队列号缓存到ram中，队列号与时隙号相对应，每个队列对应不同的ram地址；

然后，fpga将ram中各个队列中的数据转换为pcm码流，接入pbx的交换网络中，这样，远端电话用户的模拟话机的信号发送完成。

用户使用模拟话机接收信号的过程中，pbx使用fpga将分配给远端电话用户的pcm码流打包为ptn网络数据包，并通过以太网或光纤发送出来，具体包括：

fpga解析分配给远端电话用户的pcm码流中各时隙信息，并按时隙号分成不同队列，存到缓存ram中，每个队列对应不同的ram地址；

然后，把解析出来的、存放在不同队列中的数据分别打包为ptn网络数据包，该ptn网络数据包中，包括时隙信息、语音数据、qos信息，然后通过以太网或者光纤发送给远端。

用户使用模拟话机接收信号的过程中，远端，使用fpga接收ptn网络数据包，并做相应解析，然后还原为pcm码流，具体包括：

fpga收到ptn数据包后，解析各个数据包，根据各个数据包中的qos信息对各数据包做相应的qos处理，并根据各个数据包中的与原pcm码流时隙相对应的信息，将解析出来的语音数据按队列号缓存到ram中，队列号与时隙号相对应，每个队列对应不同的ram地址；

然后，fpga将ram中各个队列中的数据转换为pcm码流，再将该pcm码流发送给数模转换模块进行转换，转换出来的模拟信号便发送给用户使用的模拟话机。

一种基于fpga实现远端电话用户接入pbx的设备，至少包括：

（1）远端设备,包括如下部分：

模数/数模转换模块，将远端的模拟电话信号进行模数转换，使模拟电话信号变为数字信号，并进一步转为pcm码流格式；或者将pcm码流信号还原为模拟信号发送给远端电话用户的模拟话机；

pcm码流/ptn数据包处理模块，在模拟话机发送信号的过程中，用于将pcm码流打包为适合在ptn网络中传输的数据包；在模拟话机接收信号过程中，用于解析收到的ptn网络数据包，将ptn网络数据包，还原为pcm码流；

ptn数据包收发模块，用于接收/发送ptn数据包；

（2）pbx端设备,包括如下部分：

pcm码流/ptn数据包处理模块，在模拟话机发送信号的过程中，用于解析收到的ptn网络数据包，将ptn网络数据包，还原为pcm码流，并接入pbx的交换网络中；在模拟话机接收信号过程中，用于将pcm码流打包为适合在ptn网络中传输的数据包；

ptn数据包收发模块，用于接收/发送ptn数据包。

所述远端设备的模数/数模转换模块，具体用于：

在远端模拟话机发送信号的方向上，将远端的模拟电话信号进行模数转换，使模拟电话信号变为数字信号，并进一步转为pcm码流格式；和/或，

在远端模拟话机接收信号的方向上，将pcm码流信号还原为模拟信号发送给远端电话用户的模拟话机。

所述远端设备的pcm码流/ptn数据包处理模块，具体用于：

在远端模拟话机发送信号的过程中，收到pcm码流后，将码流中各个时隙的数据解析出来，按时隙号分开，存到缓存ram中，且按时隙号存放在不同的队列中，每个队列对应不同的ram地址；然后，把解析出来的、存放在不同队列中的数据分别打包为ptn网络数据包；

在远端模拟话机接收信号的过程中，收到ptn数据包后，解析各个数据包，根据各个数据包中的qos信息对各数据包做相应的qos处理；并根据各个数据包中的与原pcm码流时隙相对应的信息，将解析出来的语音信息按队列号缓存到ram中，队列号与时隙号相对应，每个队列对应不同的ram地址；然后，将ram中各个队列中的数据转换为pcm码流。

所述远端设备的ptn数据包收发模块，具体用于：

在远端模拟话机发送信号的过程中，通过以太网或者光纤，将ptn网络数据包，发送给pbx端设备；

在远端模拟话机接收信号的过程中，通过以太网或者光纤，接收ptn网络数据包；

所述pbx端设备的ptn数据包收发模块，具体用于：

在远端模拟话机发送信号的过程中，通过以太网或者光纤，接收ptn网络数据包；

在远端模拟话机接收信号的过程中，通过以太网或者光纤，将ptn网络数据包，发送给远端设备。

所述pbx端设备的pcm码流/ptn数据包处理模块，具体用于：

在远端模拟话机发送信号的过程中，解析远端设备发送过来的各ptn数据包，根据各个数据包中的qos信息对各数据包做相应的qos处理；并根据各个数据包中的与原pcm码流时隙相对应的信息，将解析出来的语音信息按队列号缓存到ram中，队列号与时隙号相对应，每个队列对应不同的ram地址；然后，将ram中各个队列中的数据转换为pcm码流，并接入pbx的交换网络中；

在远端模拟话机接收信号的过程中，解析pbx分配给远端电话用户的pcm码流中各时隙信息，并按时隙号分成不同队列，存到缓存ram中，每个队列对应不同的ram地址；然后，把解析出来的、存放在不同队列中的数据分别打包为ptn网络数据包，该ptn网络数据包中，包括时隙信息、语音数字信号、qos信息。

本发明的有益效果如下：通过应用本发明的技术方案，在pbx侧，只需配置一块专用板卡，节省了现有技术方案中近端的复用设备，降低了整体硬件成本；随着要延伸到远端的分机数量的增加，本发明的方案，在pbx侧，硬件成本不变，克服了现有方案中硬件成本陡增的缺点；pbx上的专用板卡，使用光纤或以太网接口，通过ptn网络或直连方式，与远端网关通信；不独占紧张的光纤资源。与现有技术方案相比，应用本发明中的方法，在实现将远端电话接入pbx的整体方案中，能显著降低硬件成本和施工复杂度。

附图说明

图1为目前市面上的方案示意图。

图2为本发明实施例的方案示意图。

图3为本发明实施例提供的方法的流程图。

图4为图3所示中远端网关设备的模块框图。

图5为图3所示中pbx侧专用板卡的模块框图。

具体实施方式

如背景技术所述，现有技术方案使用的硬件设备较多，且远端话机越多时，pbx端用户板卡增多，近端复用设备板卡增多，方案整体硬件成本显著增加；另外，近端复用设备和远端复用设备之间得用专用光纤对接，占用了相对紧张的光纤资源；在工程施工时，pbx端用户需要直接连接近端复用设备，路数越多，施工复杂度越高，方案整体成本越高。

为了克服上述不足，本发明实施例提供了一种基于fpga实现远端电话用户接入pbx的方法和设备，通过应用本发明实施例的技术方案，在pbx侧，只需配置一块专用板卡，节省了现有技术方案中近端的复用设备，降低了整体硬件成本；随着要延伸到远端的分机数量的增加，本发明实施例的方案，在pbx侧，硬件成本不变，克服了现有方案中硬件成本陡增的缺点；pbx上的专用板卡，使用光纤或以太网接口，通过ptn网络或直连方式，与远端网关通信，不独占紧张的光纤资源。通过应用本发明实施例的技术方案，在pbx侧，只需配置一块专用板卡，节省了现有技术方案中近端的复用设备，降低了整体硬件成本；随着要延伸到远端的分机数量的增加，本发明实施例的方案，在pbx侧，硬件成本不变，克服了现有方案中硬件成本陡增的缺点；pbx上的专用板卡，使用光纤或以太网接口，通过ptn网络或直连方式，与远端网关通信，不独占紧张的光纤资源。

图3为本发明实施例提供的方法的流程图，具体包括：

远端话机要接入pbx，成为pbx的内部分机，就需要和pbx进行通信，按流程中信号传递的方向进行区分，可分别从远端话机发送信号和接收信号这2个方向，对流程图进行分析。

在远端话机发送信号的方向上，具体包括：

先将远端的模拟电话信号进行模数转换，使模拟电话信号变为数字信号，并进一步转为pcm码流格式信号；模拟话机所占用的模拟端口号，对应于pcm码流中的时隙；(最后pbx收到信号后，是根据pcm码流时隙号去对应分机号；)

再将该pcm码流发送给fpga，fpga收到该pcm码流后，做相应处理，具体包括：

先将码流中各个时隙的数据解析出来，按时隙号分开，存到缓存ram中，且按时隙号存放在不同的队列中，每个队列对应不同的ram地址；

然后，fpga再把解析出来的、存放在不同队列中的数据，进行打包前的数据重组，主要是增加、完善打包需要的数据，然后再将队列中的数据分别打包为ptn网络数据包。

然后使用以太网或者光纤接口，将上述ptn数据包，通过ptn网络，发送给pbx；

pbx专用板卡上的fpga收到ptn数据包后，解析各个数据包，根据各个数据包中的qos信息对各数据包做相应的qos处理，并根据各个数据包中的与原pcm码流时隙相对应的信息，将解析出来的语音数字信号按队列号缓存到ram中，队列号与时隙号相对应，每个队列对应不同的ram地址；

然后，fpga将ram中各个队列中的数据转换为pcm码流，接入pbx的交换网络中。

这样，远端电话用户的模拟话机的信号发送完成。

在远端话机接收信号的流程上（pbx端发送信号的方向上），具体包括：

pbx专用板卡上的fpga解析分配给远端电话用户的pcm码流中各时隙信息，并按时隙号分成不同队列，存到缓存ram中，每个队列对应不同的ram地址；

然后，把解析出来的、存放在不同队列中的数据分别打包为ptn网络数据包，该ptn网络数据包中，包括时隙信息、语音数据、qos信息等等，然后使用以太网或者光纤，通过ptn网络，发送给远端；

远端网关上的fpga收到ptn数据包后，解析各个数据包，根据各个数据包中的qos信息对各数据包做相应的qos处理，并根据各个数据包中的与原pcm码流时隙相对应的信息，将解析出来的语音数据按队列号缓存到ram中，队列号与时隙号相对应，每个队列对应不同的ram地址；然后再将各个队列中的数据转换为pcm码流；

再将该pcm码流发送给数模转换模块进行转换，转换出来的模拟信号，发送给用户使用的模拟话机。这样，远端电话用户的模拟话机的信号接收完成。以上从远端电话用户的模拟话机收、发信号，这2个方向，对图3所示流程做了描述。

图4为图3流程中，远端设备的模块框图，具体包括：

（1）模数/数模转换模块：将远端的模拟电话信号进行模数转换，使模拟电话信号变为数字信号，并进一步转为pcm码流格式；或者将pcm码流信号还原为模拟信号发送给远端电话用户的模拟话机；

（2）pcm码流/ptn数据包处理模块：在模拟话机发送信号的过程中，用于将码流中各个时隙的数据解析出来，按时隙号分开，存到缓存ram中，且按时隙号存放在不同的队列中，每个队列对应不同的ram地址，再把解析出来的、存放在不同队列中的数据，进行打包前的数据重组，主要是增加、完善打包需要的数据，然后再将队列中的数据分别打包为ptn网络数据包；在模拟话机接收信号过程中，用于在收到ptn数据包后，解析各个数据包，根据各个数据包中的qos信息对各数据包做相应的qos处理，并根据各个数据包中的与原pcm码流时隙相对应的信息，将解析出来的语音数据按队列号缓存到ram中，队列号与时隙号相对应，每个队列对应不同的ram地址；然后再将各个队列中的数据转换为pcm码流；

（3）ptn数据包收发模块：用于通过网线或者光纤接收/发送ptn数据包；

图5为图3流程中，pbx侧专用板卡的模块框图，具体包括：

（1）ptn数据包收发模块：用于通过网线或者光纤接收/发送ptn数据包；

（2）pcm码流/ptn数据包处理模块：在模拟话机发送信号的过程中，用于在收到ptn数据包后，解析各个数据包，根据各个数据包中的qos信息对各数据包做相应的qos处理，并根据各个数据包中的与原pcm码流时隙相对应的信息，将解析出来的语音数据按队列号缓存到ram中，队列号与时隙号相对应，每个队列对应不同的ram地址；然后再将各个队列中的数据转换为pcm码流，并接入pbx的交换网络中；在模拟话机接收信号的过程中，用于将pbx分配给远端模拟话机的码流中各个时隙的数据解析出来，按时隙号分开，存到缓存ram中，且按时隙号存放在不同的队列中，每个队列对应不同的ram地址，再把解析出来的、存放在不同队列中的数据，进行打包前的数据重组，主要是增加、完善打包需要的数据，然后再将队列中的数据分别打包为ptn网络数据包，并交给ptn数据包收发模块；

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

通过应用本发明实施例的技术方案，在pbx侧，只需配置一块专用板卡，节省了现有技术方案中近端的复用设备，降低了整体硬件成本；随着要延伸到远端的分机数量的增加，本发明实施例的方案，在pbx侧，硬件成本不变，克服了现有方案中硬件成本陡增的缺点；pbx上的专用板卡，使用光纤或以太网接口，通过ptn网络或直连方式，与远端网关通信，不独占紧张的光纤资源。

通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚的了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在非易失性存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备执行本发明各个实施场景所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块和流程，并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。