專利名稱：基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種語音通訊設(shè)備，尤其涉及在基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)中， 一種結(jié)合傳統(tǒng)的電話交換機(jī)技術(shù)與基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的語音傳輸技術(shù)的網(wǎng)關(guān)。
背景技術(shù)：
目前，我國大多數(shù)企業(yè)由于生產(chǎn)、安全、資源共享等多方面的需要，在企業(yè)內(nèi)部采 用了獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電話通信網(wǎng)、程控調(diào)度系統(tǒng)等多種網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)并存的組網(wǎng)形 式。同時(shí)在礦山、冶金、石油化工、煤炭、水泥、紡織、汽車、機(jī)電等大型工廠企業(yè)存在強(qiáng)噪音、 大范圍的生產(chǎn)場合中還要使用具有擴(kuò)音呼叫和電話對講功能的電話通信系統(tǒng)。這種組網(wǎng)形 式不但需要投入大量的設(shè)備費(fèi)、線路費(fèi)以及維護(hù)、維修費(fèi)，而且大量的布線給維修帶來了不 便，對周圍的環(huán)境也帶來了一定的影響，存在費(fèi)用高、可靠性差、使用維修不方便等缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及，各企業(yè)都建有局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率可達(dá)IOOOMbit/ s，但是其豐富的帶寬資源并沒有得到充分利用，造成了資源的浪費(fèi)。與此同時(shí)，隨著數(shù)字信 號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，使得語音信號(hào)在以太網(wǎng)中的實(shí)時(shí)傳輸成為可能。基于局域以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)建立起來之后，除了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng) 內(nèi)部的各種語音通信和調(diào)度功能，還需要一個(gè)通信網(wǎng)關(guān)，用于實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部與外界PSTN用 戶的電話通信。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān) 設(shè)備，該網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)中繼媒體網(wǎng)關(guān)功能，能夠完成企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)與PSTN網(wǎng)間的 協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)用戶與網(wǎng)外PSTN用戶的語音通信。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，包括 DSP主控單元、用戶線信令收發(fā)單元、環(huán)路中繼接口單元和存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元，其中 DSP主控單元分別與用戶線信令檢測單元、環(huán)路中繼單元和存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元相連； 環(huán)路中繼接口單元通過RJ-11接口與外部PSTN網(wǎng)的程控交換機(jī)相連；存儲(chǔ)器和以太網(wǎng)接口 單元通過以太網(wǎng)接口與網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)相連。所述的用戶線信令收發(fā)單元包括DTMF接收電路、DTMF轉(zhuǎn)發(fā)電路和忙音識(shí)別電路。所述的存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元包括有依次相連的邏輯接口電路、擴(kuò)展存儲(chǔ)器和 以太網(wǎng)接口電路。所述的DSP主控單元采用UDP/IP協(xié)議、RTP協(xié)議和裁剪的MGCP呼叫控制協(xié)議。實(shí)施本實(shí)用新型的技術(shù)方案，具有以下有益效果以DSP處理器和CPLD芯片為硬 件核心，具有標(biāo)準(zhǔn)接口，可以完成網(wǎng)絡(luò)端呼叫控制信令與PSTN端用戶線信令的協(xié)議轉(zhuǎn)換， 從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)電話用戶與外界PSTN電話用戶的語音通信。采用裁剪的MGCP協(xié)議作為 呼叫控制協(xié)議，結(jié)構(gòu)簡單，易于理解，使得呼叫建立速度快。

圖1是本實(shí)用新型的應(yīng)用環(huán)境示意圖；圖2是本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)框圖；圖3是存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是DSP主控單元的電路原理圖；圖5是DTMF接收電路的電路原理圖；圖6是DTMF轉(zhuǎn)發(fā)電路的電路原理圖；圖7是忙音識(shí)別電路的電路原理圖；圖8是邏輯接口電路的電路原理圖；圖9是擴(kuò)展存儲(chǔ)器的電路原理圖；圖10是以太網(wǎng)接口電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例的附圖對本實(shí)用新型的基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)做出 詳細(xì)說明。圖1是本實(shí)用新型的應(yīng)用環(huán)境示意圖。如圖1所示，其中展示了網(wǎng)絡(luò)電話終端、媒 體網(wǎng)關(guān)控制器MGC、網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)管系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)電話終端內(nèi)部包含了接入媒體網(wǎng)關(guān)(MG)的功能； 媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC內(nèi)部包含了 MGCP服務(wù)器，提供基本的呼叫控制業(yè)務(wù)；網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)和外部 PSTN電話網(wǎng)絡(luò)的對接；網(wǎng)管系統(tǒng)負(fù)責(zé)電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理。當(dāng)PSTN用戶呼叫內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)電話終端時(shí)，網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接收DTMF號(hào)碼，建立與被叫用戶 的連接，并傳輸主叫和被叫用戶的語音IP包。當(dāng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)電話呼叫PSTN用戶時(shí)，網(wǎng)關(guān)將網(wǎng) 絡(luò)電話終端撥打的PSTN用戶號(hào)碼轉(zhuǎn)換為DTMF形式的號(hào)碼發(fā)送給PSTN電話網(wǎng)絡(luò)，從而建立 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)電話終端用戶與PSTN用戶的雙向語音通信。圖2是本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)電話終 端包括DSP主控單元、用戶線信令收發(fā)單元、環(huán)路中繼接口單元和存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單 元。其中DSP主控單元采用DSP芯片，實(shí)現(xiàn)語音壓縮和呼叫控制等功能；用戶線信令收發(fā)單 元包括DTMF接收電路、DTMF轉(zhuǎn)發(fā)電路和忙音識(shí)別電路。其中DTMF接收和轉(zhuǎn)發(fā)電路實(shí)現(xiàn)內(nèi) 部網(wǎng)絡(luò)電話用戶呼叫PSTN用戶的二次撥號(hào)的接收和轉(zhuǎn)發(fā)，忙音識(shí)別電路用于識(shí)別外部程 控交換機(jī)發(fā)送的忙音信號(hào)；環(huán)路中繼接口單元采用SHR202P厚膜電路，主要完成模擬摘掛 機(jī)控制、鈴流檢測、二 /四線變換及PCM編解碼功能；存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元實(shí)現(xiàn)對DSP 芯片的存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展和對以太網(wǎng)接口的控制(包括地址譯碼，網(wǎng)絡(luò)接口復(fù)位和中斷等)。圖3是存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口 單元包括有依次相連的邏輯接口電路、擴(kuò)展存儲(chǔ)器和以太網(wǎng)接口電路。其中邏輯接口電路 中采用CPLD實(shí)現(xiàn)DSP對存儲(chǔ)器和以太網(wǎng)接口的控制(包括地址譯碼，網(wǎng)絡(luò)接口復(fù)位和中斷 等)以及實(shí)現(xiàn)DTMF發(fā)送控制。擴(kuò)展存儲(chǔ)器主要用于對DSP的存儲(chǔ)空間進(jìn)行擴(kuò)展，它包括 SDRAM和FLASH，用于存放程序和常數(shù)以及程序運(yùn)行需要的暫時(shí)性數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)接口電路用 于與呼叫控制器間傳送控制信令和與網(wǎng)絡(luò)電話間傳送語音數(shù)據(jù)。圖4是DSP主控單元電路原理圖。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，DSP芯片可采用型號(hào)為 TMS320VC5402 的 DSP 芯片。[0027]圖5是DTMF接收電路的電路原理圖。如圖5所示，DTMF接收電路用于接收PSTN 用戶的二次撥號(hào)。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，DTMF收號(hào)器芯片可采用型號(hào)為MT8870的DTMF收號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)電路的電路原理圖。由于基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò) 電話不采用DTMF撥號(hào)，因此內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)電話用戶呼叫PSTN用戶的二次撥號(hào)需由網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn) 發(fā)。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，DTMF發(fā)號(hào)器芯片可采用型號(hào)為W91330的DTMF發(fā)號(hào)器芯片。圖7是忙音識(shí)別電路的電路原理圖。PSTN用戶結(jié)束本次呼叫后掛機(jī)，程控交換機(jī) 將向網(wǎng)關(guān)發(fā)送忙音信號(hào)，網(wǎng)關(guān)接收到忙音信號(hào)后，復(fù)原內(nèi)部電路。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，忙音 識(shí)別可采用型號(hào)為LM567的鎖相環(huán)芯片實(shí)現(xiàn)。圖8是邏輯接口電路的電路原理圖。如圖8所示，邏輯接口電路由分頻電路 DIV_2048k_k、地址譯碼電路addr_decode、I/O接口電路io_space和DTMF發(fā)送控制電路 dtmf組成。其中分頻電路生成環(huán)路中繼接口模塊和DSP的多功能緩沖串口(McBSP)的PCM 編解碼所需的2MHz及SKHz的時(shí)鐘信號(hào)。地址譯碼電路和I/O接口電路功能包括根據(jù)DSP 的控制總線、地址總線邏輯產(chǎn)生FLASH、SRAM、以太網(wǎng)接口模塊的片選和讀/寫控制信號(hào)；生 成DTMF轉(zhuǎn)發(fā)模塊的控制邏輯；生成環(huán)路中繼接口模塊的環(huán)路控制信號(hào)；緩存忙音接收模塊 的狀態(tài)信號(hào)。DTMF發(fā)送控制電路緩存DTMF接收電路接收的號(hào)碼。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，邏輯 接口芯片可采用型號(hào)為MAXII EPM240T100C5N的CPLD芯片。圖9是擴(kuò)展存儲(chǔ)器電路原理圖。如圖9所示，擴(kuò)展存儲(chǔ)器包括SDRAM和FLASH，主 要用于對DSP的存儲(chǔ)空間進(jìn)行擴(kuò)展，SDRAM主要用于存放程序運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)和代碼； FLASH主要用于固化程序代碼，在系統(tǒng)上電時(shí)，采用并行加載方式將程序代碼搬移到內(nèi)部 RAM。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，SDRAM芯片可采用型號(hào)為IS61LV25616的SDRAM芯片，F(xiàn)LASH芯片 可采用型號(hào)為SST39VF400A的FLASH芯片。圖10是以太網(wǎng)接口電路的電路原理圖。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，以太網(wǎng)接口控制器芯 片可采用型號(hào)為DM9000的以太網(wǎng)接口控制器芯片。如圖10所示，DSP只能通過數(shù)據(jù)端口 DATA和地址端口 INDEX實(shí)現(xiàn)對以太網(wǎng)接口控制器的操作。以太網(wǎng)接口控制器在接收到以太 網(wǎng)幀，通過內(nèi)部CRC校驗(yàn)后，會(huì)觸發(fā)DSP的網(wǎng)絡(luò)接口中斷，DSP響應(yīng)中斷，將以太網(wǎng)接口控制 器所接收到的數(shù)據(jù)包從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀出交給上層協(xié)議處理；發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)以太網(wǎng)接口 控制器將待發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當(dāng)以太網(wǎng)接口控制器檢測到DSP發(fā)來的數(shù)據(jù) 發(fā)送信號(hào)后，將寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀發(fā)送，在發(fā)送的同時(shí)還可以繼續(xù)接收 數(shù)據(jù)包的寫入?；谝蕴W(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)工作原理描述如下1.當(dāng)PSTN用戶呼叫內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)電話時(shí)(I)PSTN用戶撥打連接在網(wǎng)關(guān)上用戶線的號(hào)碼，程控交換機(jī)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送鈴流，網(wǎng)關(guān) 接收到后，軟件經(jīng)信令適配模塊適配后，用MGCP協(xié)議報(bào)告給媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC (與MGC的 信令傳送都是如此)，媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC處理后，命令電話網(wǎng)關(guān)接通環(huán)路并向PSTN用戶撥 放語音，通知PSTN用戶撥打網(wǎng)絡(luò)電話號(hào)碼；(2)網(wǎng)關(guān)的DTMF接收模塊接收到號(hào)碼，DSP讀取后，向媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC報(bào)告， 媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC將向網(wǎng)關(guān)發(fā)送創(chuàng)建連接命令，連接方式為只發(fā)送，同時(shí)向被叫接入媒 體網(wǎng)關(guān)(網(wǎng)絡(luò)電路終端同時(shí)具有接入媒體網(wǎng)關(guān)功能和普通網(wǎng)絡(luò)電話終端功能)發(fā)送創(chuàng)建連
5接命令，連接方式為只接收(此時(shí)被叫網(wǎng)關(guān)控制啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話的音頻功放)，這時(shí)，PSTN用 戶的模擬語音經(jīng)環(huán)路中繼接口單元編碼，再經(jīng)DSP的McBSP模塊、DMA模塊處理后，由DSP打 包，發(fā)送到被叫，主叫的話音經(jīng)被叫網(wǎng)關(guān)處理后，由網(wǎng)絡(luò)電話終端功放播出；(3)如果被叫摘機(jī)，切斷功放，并向MGC報(bào)告，MGC將向網(wǎng)關(guān)、被叫接入媒體網(wǎng)關(guān)發(fā) 送修改連接命令，連接方式為發(fā)送和接收，這時(shí)，PSTN用戶與網(wǎng)絡(luò)電話用戶進(jìn)行雙向語音通 話；(4)通話結(jié)束后，網(wǎng)關(guān)與被叫接入媒體網(wǎng)關(guān)狀態(tài)的復(fù)原有兩種方式①網(wǎng)絡(luò)電話掛機(jī)，接入媒體網(wǎng)關(guān)控制電路復(fù)原并向MGC報(bào)告，MGC向被叫發(fā)送刪除 連接命令，將其狀態(tài)置閑，同時(shí)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送刪除連接命令，也將其狀態(tài)置閑，網(wǎng)關(guān)接收到該 命令后，控制環(huán)路中繼接口單元斷開環(huán)路，狀態(tài)復(fù)原(主叫用戶將聽忙音，其狀態(tài)的復(fù)原由 PSTN處理)；②PSTN用戶掛機(jī)，程控交換機(jī)將向網(wǎng)關(guān)發(fā)送忙音，網(wǎng)關(guān)的忙音識(shí)別電路檢測到忙 音狀態(tài)，DSP讀取后，控制環(huán)路中繼接口單元斷開環(huán)路，狀態(tài)復(fù)原，并向媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC 報(bào)告，與⑴相同，MGC將向網(wǎng)關(guān)和接入媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)送刪除連接命令，控制雙方狀態(tài)的復(fù)原。2.當(dāng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)電話呼叫PSTN用戶時(shí)(1)網(wǎng)絡(luò)電話終端摘機(jī)后向媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC報(bào)告，媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC命令其 向網(wǎng)絡(luò)電話發(fā)送撥號(hào)音，網(wǎng)絡(luò)電話撥打出局字冠“0”，媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC接收到報(bào)告后， 查找網(wǎng)絡(luò)中的空閑電話網(wǎng)關(guān)，向接入媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)送創(chuàng)建連接命令，連接方式為發(fā)送和接收， 同時(shí)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送創(chuàng)建連接命令，連接方式為發(fā)送和接收，網(wǎng)關(guān)控制環(huán)路中繼接口單元接通 環(huán)路，此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)電話可聽到PSTN的二次撥號(hào)音；(2)網(wǎng)絡(luò)電話撥打PSTN用戶號(hào)碼，每撥打一位，均向媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC報(bào)告，媒 體網(wǎng)關(guān)控制器MGC將網(wǎng)絡(luò)電話撥打的號(hào)碼通知網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過DTMF轉(zhuǎn)發(fā)電路向PSTN發(fā)送 DTMF形式的號(hào)碼；(3)全部號(hào)碼撥完后，如PSTN用戶空閑，網(wǎng)絡(luò)電話將聽到PSTN的回鈴音(此時(shí) PSTN用戶處于振鈴狀態(tài))，PSTN用戶摘機(jī)，網(wǎng)絡(luò)電話與PSTN用戶進(jìn)行雙向語音通話；(4)通話結(jié)束，復(fù)原方式與1相同。
權(quán)利要求一種基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，其特征在于，包括DSP主控單元、用戶線信令收發(fā)單元、環(huán)路中繼接口單元和存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元，其中DSP主控單元分別與用戶線信令收發(fā)單元、環(huán)路中繼接口單元和存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元相連；環(huán)路中繼接口單元通過RJ 11接口與外部PSTN網(wǎng)的程控交換機(jī)相連；存儲(chǔ)器和以太網(wǎng)接口單元通過以太網(wǎng)接口與網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述的用 戶線信令收發(fā)單元包括DTMF接收電路、DTMF轉(zhuǎn)發(fā)電路和忙音識(shí)別電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述的存 儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元包括有依次相連的邏輯接口電路、擴(kuò)展存儲(chǔ)器和以太網(wǎng)接口電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述的DSP 主控單元采用UDP/IP協(xié)議、RTP協(xié)議和裁剪的MGCP呼叫控制協(xié)議傳輸控制信息和語音數(shù) 據(jù)。
專利摘要基于以太網(wǎng)的電話通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，用于連接網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)和外部PSTN網(wǎng)的程控交換機(jī)。它由DSP主控單元、用戶線信令收發(fā)單元、環(huán)路中繼接口單元和存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元組成，其特征在于，DSP主控單元分別與用戶線信令收發(fā)單元、環(huán)路中繼接口單元和存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元相連；用戶線信令收發(fā)單元包括DTMF接收電路、DTMF轉(zhuǎn)發(fā)電路和忙音識(shí)別電路；存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)接口單元包括邏輯接口電路、擴(kuò)展存儲(chǔ)器和以太網(wǎng)接口電路。本實(shí)用新型采用UDP/IP協(xié)議、RTP協(xié)議和裁剪的MGCP呼叫控制協(xié)議，能夠完成網(wǎng)絡(luò)電話通信系統(tǒng)與PSTN網(wǎng)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)用戶與網(wǎng)外PSTN用戶的語音通信，具有結(jié)構(gòu)簡單，呼叫建立速度快等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L12/66GK201690469SQ20102018204
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者仲為亮, 武志剛, 王顯震, 石博雅, 苗長云, 郭翠娟 申請人:天津工業(yè)大學(xué);天津市恒一機(jī)電科技有限公司