一种基于FPGA完成IP用户接入数字程控交换机的融合通信设备的制作方法

一种基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备
技术领域
1.本发明涉及通信技术领域,具体涉及一种基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备。


背景技术：

2.目前的数字程控交换机中，内线用户基本上都是模拟用户，无法做到ip用户的直接接入。
3.首先模拟用户接口直接接入距离是有限的，在数公里范围内；而采用增加光复用设备，可以实现远距离组网，使模拟用户达到延伸的目的，但是这样组网的设备成本就会比较高，同时还会有一定局限性与不灵活性。
4.其次模拟用户接口只能接入模拟话机，而无法接入丰富的形式各异的ip用户。
5.因此在数字程控交换机设备设计中，能够完成直接接入ip用户的方式方法，也成为了有效解决此类问题的关键所在。


技术实现要素：

6.为了克服背景技术的不足，本发明提供一种基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备。
7.本发明所采用的技术方案：一种基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备，包括ips板、程控交换机；所述ips板上设有：fpga模块，用于完成数据的识别区分与处理转发；voip模块，用于完成sip会话处理、通信协议处理与转换功能；phy模块，其与fpga模块连接，并设有wan接口，用于实现fpga模块与ip用户的外部通信；网口交换模块，其分别与fpga模块、voip模块连接，并设有若干lan接口，用于实现内部通信；所述程控交换机通过内部串口与voip模块形成通信连接。
8.所述fpga模块至少能够完成sip协议数据、音频数据、视频数据的识别区分与处理转发。
9.所述程控交换机设有模拟信号接口、环路中继接口、数字中继接口、sip中继接口。
10.上述基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备能够完成ip用户sip协议的发送与接收；ip用户发送sip协议的过程如下：ip用户发送sip协议包给fpga模块，fpga模块收到该sip协议包后，通过协议包的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息做出相应处理，向内
转发sip协议包至voip模块，voip模块接收sip协议包后转换为私有通信协议，并发送至数字程控交换机中；ip用户接收sip协议的过程如下：数字程控交换机发送私有通信协议至voip模块，voip模块接收后将其转换为相应的sip协议包，并发送至fpga模块；fpga模块收到该sip协议包后，通过协议包的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息做出相应处理，向外转发sip协议包至ip用户。
11.上述基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备能够完成ip用户音频数据的发送与接收；ip用户发送音频数据的过程如下：先将ip用户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rtp协议包；将该rtp协议包发送给fpga模块，fpga模块收到该rtp协议包后，通过rtp协议包的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息，fpga模块做出相应处理，向内转发音频数据至voip模块，voip模块接收rtp协议包后将其转换为pcm码流，发送至数字程控交换机中，最后通过数字程控交换机将pcm码流转为模拟电话信号或其它中继信号；ip用户接收音频数据的过程如下：数字程控交换机将模拟电话信号或其它中继信号转为pcm码流，发送至voip模块，voip模块接收pcm码流后将其转换为rtp协议包，并发送至fpga模块；fpga模块收到该rtp协议包后，通过该rtp协议包的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息，fpga模块做出相应处理，向外转发音频数据至ip用户，由ip用户将rtp协议包转为数字信号，再将数字信号转为模拟电话信号。
12.上述基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备能够完成ip用户视频数据的发送；ip用户发送视频数据的过程如下：先将ip用户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rtp协议包；将该rtp协议包发送给fpga模块，fpga模块收到该rtp协议包后，通过rtp协议包的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息，fpga模块做出相应处理，向内转发音频数据至voip模块，桥接向外转发视频数据至ip用户，voip模块接收rtp协议包后将其转换为pcm码流，发送至数字程控交换机中，最后通过数字程控交换机将pcm码流转为模拟电话信号或其它中继信号。
13.本发明的有益效果是：ip话机、视频话机、电脑软电话、手机软电话、wifi手机、sip终端设备等ip用户可以通过网络，能够以sip账号注册的方式直接接入数字程控交换机中，将模拟用户与ip用户无缝衔接，并与主控设备完美融合，使得模拟用户和ip用户由一个数字程控交换机控制，实现用户间的信息交互和资源共享。这些ip用户可以与模拟用户一样具备所有的数字程控交换机通用功能及特殊功能，可以支持灵活的组网，适用于各种丰富的网络环境，兼容最新的ip技术，能够满足ip多业务发展，满足未来业务需求的拓展。
附图说明
14.图1为本发明实施例的方案示意图。
15.图2为本发明实施例融合通信方法的流程图。
16.图3为本发明实施例ips板的结构框图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明实施例作进一步说明。
18.如图所示，一种基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备，包括ips板、程控交换机，所述ips板上设有fpga模块1、voip模块2、phy模块3、网口交换模块4以及电源模块和指示灯等。
19.ip用户包括ip话机、视频话机、电脑软电话、手机软电话、wifi手机、sip终端设备等。
20.所述fpga模块1采用altera公司的ep4ce40f23c8n作为fpga核心模块设计，内部功能模块包含网络路由模块、协议处理模块、音频数据处理模块、视频数据处理模块，所述fpga模块1主要用于完成数据的识别区分与处理转发。数据的识别区分具体包括识别区分出sip协议数据、音频数据、视频数据、其它数据等；数据的处理转发是根据实际应用的路由转发表对数据进行转发操作，具体包括向内转发音频数据，向外转发音频数据，向内转发sip协议数据，向外转发sip协议数据，桥接向外转发视频数据。
21.其中，sip协议数据的转发操作由网络路由模块与协议处理模块共同完成，网络路由模块主要实现网络数据的路由转发功能，对mac地址表、路由规则表进行维护，将lan口数据从wan口转发出去，将部分wan口数据从lan口转发出去，将部分wan口数据从wan口转发出去，分别完成网络数据向内转发、向外转发的功能；协议处理模块、音频数据处理模块、视频数据处理模块主要通过与voip模块之间的私有协议，指定网络路由模块中的路由规则，制定路由规则表，实现指定规则的数据转发。
22.所述voip模块2采用mndspeed公司的m82353g-12作为voip模块设计，主要完成sip会话处理、通信协议处理与转换功能。sip会话处理包括会话发起、会话建立、会话功能、会话结束等，通信协议处理与转换功能包括sip协议转换与rtp协议转换，能够实现标准的sip协议与能够和数字程控交换机cpu通信的私有协议之间的相互转换，以及能够实现rtp协议与pcm码流之间的相互转换。
23.所述phy模块3采用davicom公司的dm9161aep作为wan口phy设计，其与fpga模块1连接，并设有wan接口，用于实现fpga模块1与ip用户的外部通信。
24.所述网口交换模块4采用realtek公司的rtl8309sc作为内部网口交换芯片设计，其分别与fpga模块1、voip模块2连接，并设有若干lan接口，用于实现内部通信。
25.所述程控交换机通过内部串口与voip模块2形成通信连接，且所述程控交换机设有模拟信号接口、环路中继接口、数字中继接口、sip中继接口。
26.上述基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备能够完成ip用户sip协议的发送与接收。
27.ip用户发送sip协议的过程如下：ip用户发送sip协议包给fpga模块1，fpga模块1收到该sip协议包后，通过协议包
的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息做出相应处理，向内转发sip协议包至voip模块2，voip模块2接收sip协议包后转换为私有通信协议，并发送至数字程控交换机中；ip用户接收sip协议的过程如下：数字程控交换机发送私有通信协议至voip模块2，voip模块2接收后将其转换为相应的sip协议包，并发送至fpga模块1；fpga模块1收到该sip协议包后，通过协议包的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息做出相应处理，向外转发sip协议包至ip用户。
28.上述基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备能够完成ip用户音频数据的发送与接收。
29.ip用户发送音频数据的过程如下：先将ip用户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rtp协议包；将该rtp协议包发送给fpga模块1，fpga模块1收到该rtp协议包后，通过rtp协议包的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息，fpga模块1做出相应处理，向内转发音频数据至voip模块2，voip模块2接收rtp协议包后将其转换为pcm码流，发送至数字程控交换机中，最后通过数字程控交换机将pcm码流转为模拟电话信号或其它中继信号。
30.ip用户接收音频数据的过程如下：数字程控交换机将模拟电话信号或其它中继信号转为pcm码流，发送至voip模块2，voip模块2接收pcm码流后将其转换为rtp协议包，并发送至fpga模块1；fpga模块1收到该rtp协议包后，通过该rtp协议包的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息，fpga模块1做出相应处理，向外转发音频数据至ip用户，由ip用户将rtp协议包转为数字信号，再将数字信号转为模拟电话信号。
31.上述基于fpga完成ip用户接入数字程控交换机的融合通信设备能够完成ip用户视频数据的发送。
32.ip用户发送视频数据的过程如下：先将ip用户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rtp协议包；将该rtp协议包发送给fpga模块1，fpga模块1收到该rtp协议包后，通过rtp协议包的ip及端口号信息，并结合分配机制中的端口号、端口号属性以及ip信息，fpga模块1做出相应处理，向内转发音频数据至voip模块2，桥接向外转发视频数据至ip用户，voip模块2接收rtp协议包后将其转换为pcm码流，发送至数字程控交换机中，最后通过数字程控交换机将pcm码流转为模拟电话信号或其它中继信号。
33.采用以上方案，ip话机、视频话机、电脑软电话、手机软电话、wifi手机、sip终端设备等ip用户可以通过网络，能够以sip账号注册的方式直接接入数字程控交换机中，将模拟用户与ip用户无缝衔接，并与主控设备完美融合，使得模拟用户和ip用户由一个数字程控交换机控制，实现用户间的信息交互和资源共享。这些ip用户可以与模拟用户一样具备所有的数字程控交换机通用功能及特殊功能，可以支持灵活的组网，适用于各种丰富的网络环境，兼容最新的ip技术，能够满足ip多业务发展，满足未来业务需求的拓展。
34.各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明
的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。