专利名称：一种基于低码流的VoIP语音网关及语音网关系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿井通信，尤其是涉及一种基于低码流的VoIP (Voice over Internet Protocol)语音网关及语音网关系统。
背景技术：
煤矿原有的电话系统为模拟电话系统，其包括内部分机、PBX (Private Branch Exchange，用户级交换机)和 PSTN(Public Switch Telephone Network，公用电话交换网)， 其中，内部分机包括井上内部分机和井下内部分机，且井上内部分机和井下内部分机均通过PBX与PSTN连接，从而使得内部分机可通过PBX相互通话，并且可以通过PSTN接听/拨打外线电话。而在井下，为了便于通信，通常组建有由手机和基站构成的无线通信系统，该无线通信系统为数字电话系统，手机通过基站可以相互通话。但是，通常模拟电话系统和无线通信系统之间无法通话，使用非常不方便。
实用新型内容本实用新型为了解决现有技术的技术问题，提供了一种基于低码流的VoIP语音网关及语音网关系统。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为设计一种基于低码流的VoIP 语音网关，包括FXS接口模块、FXO接口模块、用于消除回声的回声消除模块、用于语音压缩的AMBE语音压缩模块、用于实现数据交换与缓存的FPGA数据传输模块、用于控制的ARM 控制模块和用于连接网络的网络接口模块，且所述FXS接口模块和FM)接口模块均与所述回声消除模块连接后依次与所述AMBE语音压缩模块、FPGA数据传输模块、ARM控制模块和网络接口模块连接。所述FXS接口模块采用芯片SI3210和芯片SI3201 ；所述FM)接口模块采用芯片 SI3050和芯片SI3019 ；所述网络接口模块采用芯片DM9000AEP ；所述FPGA数据传输模块采用芯片)(C3S1200E ；所述ARM控制模块采用芯片S3C2440 ；所述AMBE语音压缩模块采用芯片 AMBE-1000 ；所述回声消除模块采用芯片ZL50234。本实用新型还提供了一种语音网关系统，包括基于低码流的VoIP语音网关，所述基于低码流的VoIP语音网关包括FXS接口模块、FM)接口模块、用于消除回声的回声消除模块、用于语音压缩的AMBE语音压缩模块、用于实现数据交换与缓存的FPGA数据传输模块、用于控制的ARM控制模块和用于连接网络的网络接口模块，且所述FXS接口模块和FXO 接口模块均与所述回声消除模块连接后依次与所述AMBE语音压缩模块、FPGA数据传输模块、ARM控制模块和网络接口模块连接。所述FXS接口模块采用芯片SI3210和芯片SI3201 ；所述FM)接口模块采用芯片 SI3050和芯片SI3019 ；所述网络接口模块采用芯片DM9000AEP ；所述FPGA数据传输模块采用芯片)(C3S1200E ；所述ARM控制模块采用芯片S3C2440 ；所述AMBE语音压缩模块采用芯片 AMBE-1000 ；所述回声消除模块采用芯片ZL50234。[0008]所述语音网关系统还包括与所述FXO接口模块连接的PBX、与PBX连接的井上内部分机和井下内部分机、与所述PBX连接的PSTN和与所述FXS接口模块连接的网络分机。所述语音网关系统还包括设于井下的若干手机、与手机之间进行通信的基站、与基站连接的传输接口和与所述传输接口连接的网络交换机，所述网络交换机与所述网络接口模块相连。所述语音网关系统还包括与所述网络交换机连接的监控主机。本实用新型基于低码流的VoIP语音网关通过设置FXS接口模块、rao接口模块、 回声消除模块、AMBE语音压缩模块、FPGA数据传输模块、ARM控制模块和网络接口模块，且所述FXS接口模块和FXO接口模块均与所述回声消除模块连接后依次与所述AMBE语音压缩模块、FPGA数据传输模块、ARM控制模块和网络接口模块连接。从而可利用FXS接口模块连接网络分机、利用FM)接口模块连接PBX，利用网络接口模块与井下手机和基站进行通信，从而可实现模拟电话系统和无线通信系统之间的通话，使用非常方便。
下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中图1是本实用新型语音网关系统的原理图；图2是本实用新型基于低码流的VoIP语音网关的原理图；图3是本实用新型基于低码流的VoIP语音网关的ARM与FPGA连接图；图4是本实用新型基于低码流的VoIP语音网关的FPGA与AMBE连接图。
具体实施方式
请参见图1至图4。本实用新型语音网关系统包括基于低码流的VoIP语音网关、 PBX、PSTN、网络分机、井上内部分机、井下内部分机、手机、基站、传输接口、网络交换机和监控主机。其中基于低码流的VoIP语音网关包括电源模块、FXS (Foreign Exchange Station, 外部交换站)接口模块、FXO (Foreign Exchange Office外部交换局)接口模块、回声消除模块、AMBE语音压缩模块、FPGA数据传输模块、ARM控制模块和网络接口模块。所述FXS接口模块和FM)接口模块均与所述回声消除模块连接后依次与所述AMBE语音压缩模块、FPGA 数据传输模块、ARM控制模块和网络接口模块连接。电源模块共提供4种工作电压3. 3V、2. 5V、1. 8V、1. 2V，外部输入为12V。其中2. 5V 和1.2V为FPGA数据传输模块内核电压，1.8V为回声消除模块内核电压，3. 3V为所有模块的基本工作电压。FXS接口模块采用的芯片为SILICON公司的芯片SI3210和芯片SI3201，其外接网络分机。芯片SI3201主要提供2、4线电平和电话机的工作电流，芯片SI3210提供一个模数互转的通道，为后级模块的数字语音处理做准备。FXO接口模块采用的芯片为SILICON公司的芯片SI3050和芯片SI3019，外接 PBX (Private Branch Exchange，用户级交换机)。芯片SI3201主要提供2、4线电平，芯片 SI3210提供一个模数互转的通道，为后级模块的数字语音处理做准备。回声消除模块用于消除回声。回声消除模块采用zarlink的芯片ZL50234，IP电话最突出的问题莫过于回声问题，该回声消除模块采用拥有NLP (非线性处理)软件改善噪声匹配技术，门限和收敛速度可编程，且可同时消除8路语音通道的回声。AMBE (Advanced Multi-Band Excitation)语音压缩模块用于语音压缩。AMBE 语音压缩模块采用梧桐微电的芯片AMBE-1000，AMBE是由美国DVSI公司提出的先进多带激励压缩编码算法，它基于MBE技术的低比特率、高质量语音压缩算法，具有语音音质好和编码速率低等优点。FPGA数据传输模块用于实现数据交换与缓存。FPGA数据传输模块采用XILINX的芯片)(C3S1200E，该芯片实现外设与ARM控制模块之间的数据交互与缓存，为外设正常工作提供必要的时序。网络接口模块连接网络，其采用通用的芯片DM9000AEP，DM9000AEP是一款完全集成的和符合成本效益单芯片快速以太网MAC控制器与一般处理接口。物理协议层接口完全支持使用IOMBps下3类、4类、5类非屏蔽双绞线和IOOMBps下5类非屏蔽双绞线，完全符合 IEEE 802. 3u 规格。ARM控制模块主要用于控制，其采用SUMSUNG的芯片S3C2440。作为整个系统的控制单元核心，实现语音的调度与转发功能，以及相关算法的实现。FPGA芯片与ARM处理器之间的连接框图如图3所示，FPGA芯片与AMBE芯片之间的连接框图如图4所示，图中共有 AMBE_1 至 AMBE_8 共 8 个 AMBE 芯片。PBX与所述FM)接口模块连接。井上内部分机和井下内部分机与PBX连接。PSTN 与所述PBX连接，以连接外线电话等。网络分机与所述FXS接口模块连接。手机设于井下，基站用于与手机之间进行通信，手机和基站构成无线通信系统。传输接口与基站连接，网络交换机一端与网络接口模块相连，另一端与传输接口相连。手机和基站组成的无线通信系统通过传输接口和网络交换机与VoIP语音网关相连，从而可实现由内部分机、PBX (Private Branch Exchange，用户级交换机)和 PSTN (Public Switch Telephone Network,公用电话交换网)构成的模拟电话系统与由手机和基站组成的无线通信系统之间的通信。监控主机通过网络交换机与所述VoIP语音网关连接。本实用新型语音网关系统的拨号方法为1、手机拨打VoIP语音网关上的固定电话直接拨打相应的号码，比如直接拨“9007”。2、矿用手机通过VoIP语音网关打外线在外线号码前加0，比如“0136864391XX”。3、VoIP语音网关上的固定电话打外线在外线号码前加O。比如“0136864391XX”。4、VoIP语音网关上的固定电话拨打井下手机直接拨打相应的号码，比如直接拨“8006”。5、外线打进VoIP语音网关假设接在VoIP语音网关上的外线的电话号码为“86377030”，则先拨这个号码， VoIP语音网关收到后会再给一个拨号音，在拨号音后，可以再次输入下面的号码之一。如果希望拨打某个手机，则输入手机的号码，比如输入“8006“;如果希望拨打VoIP语音网关的上的固定电话，则输入VoIP语音网关上的固定电话的号码，比如输入“9007”。本实用新型通过VoIP语音网关连接两个电话系统，同时进行数字/模拟信号转换，实现模拟电话系统与无线通信系统之间相互通话，并且手机可通过PBX与PSTN电话互通，手机相当于是VoIP语音网关上的无线分机，VoIP语音网关还可直接连接固定电话作为网关分机，网关分机和手机形成一个内部电话系统，可以相互直接拨打，和手机一样，网关分机也可以与PBX分机及外线电话互通。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于低码流的VoIP语音网关，其特征在于包括FXS接口模块、rao接口模块、 用于消除回声的回声消除模块、用于语音压缩的AMBE语音压缩模块、用于实现数据交换与缓存的FPGA数据传输模块、用于控制的ARM控制模块和用于连接网络的网络接口模块，且所述FXS接口模块和FM)接口模块均与所述回声消除模块连接后依次与所述AMBE语音压缩模块、FPGA数据传输模块、ARM控制模块和网络接口模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于低码流的VoIP语音网关，其特征在于所述FXS接口模块采用芯片SI3210和芯片SI3201 ；所述FXO接口模块采用芯片SI3050和芯片SI3019 ；所述网络接口模块采用芯片DM9000AEP ；所述FPGA数据传输模块采用芯片)(C3S1200E ；所述 ARM控制模块采用芯片S3C2440 ；所述AMBE语音压缩模块采用芯片AMBE-1000 ；所述回声消除模块采用芯片ZL50234。
3.一种语音网关系统，包括基于低码流的VoIP语音网关，其特征在于所述基于低码流的VoIP语音网关包括FXS接口模块、FM)接口模块、用于消除回声的回声消除模块、用于语音压缩的AMBE语音压缩模块、用于实现数据交换与缓存的FPGA数据传输模块、用于控制的ARM控制模块和用于连接网络的网络接口模块，且所述FXS接口模块和FXO接口模块均与所述回声消除模块连接后依次与所述AMBE语音压缩模块、FPGA数据传输模块、ARM控制模块和网络接口模块连接。
4.根据权利要求3所述的语音网关系统，其特征在于所述FXS接口模块采用芯片 SI3210和芯片SI3201 ；所述FXO接口模块采用芯片SI3050和芯片SI3019 ；所述网络接口模块采用芯片DM9000AEP ；所述FPGA数据传输模块采用芯片)(C3S1200E ；所述ARM控制模块采用芯片S3CM40 ；所述AMBE语音压缩模块采用芯片AMBE-1000 ；所述回声消除模块采用芯片 ZL50234。
5.根据权利要求3所述的语音网关系统，其特征在于所述语音网关系统还包括与所述FXO接口模块连接的PBX、与PBX连接的井上内部分机和井下内部分机、与所述PBX连接的PSTN和与所述FXS接口模块连接的网络分机。
6.根据权利要求3所述的语音网关系统，其特征在于所述语音网关系统还包括设于井下的若干手机、与手机之间进行通信的基站、与基站连接的传输接口和与所述传输接口连接的网络交换机，所述网络交换机与所述网络接口模块相连。
7.根据权利要求6所述的语音网关系统，其特征在于所述语音网关系统还包括与所述网络交换机连接的监控主机。
专利摘要本实用新型公开了基于低码流的VoIP语音网关，旨在提供一种可实现矿井模拟电话系统与无线通信系统之间相互通信的VoIP语音网关，其包括FXS接口模块、FXO接口模块、用于消除回声的回声消除模块、用于语音压缩的AMBE语音压缩模块、用于实现数据交换与缓存的FPGA数据传输模块、用于控制的ARM控制模块和用于连接网络的网络接口模块，且所述FXS接口模块和FXO接口模块均与所述回声消除模块连接后依次与所述AMBE语音压缩模块、FPGA数据传输模块、ARM控制模块和网络接口模块连接。本实用新型还公开了一种具有上述基于低码流的VoIP语音网关的语音网关系统。本实用新型可用于煤矿等矿井通信。
文档编号H04M7/00GK202309840SQ201120320540
公开日2012年7月4日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者徐跃福, 文智力, 杨加萌, 翁凯利 申请人:深圳市翌日科技有限公司