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如何選擇VoIP解決方案中的處理器

摘要： 隨著VoIP在企業(yè)語音通信市場繼續(xù)取代模擬電話,，在住宅環(huán)境和中小型企業(yè)(SMBs)里也迅速采用了該技術,。VoIP的優(yōu)勢，比如多線路,、使用廉價數(shù)字介質(zhì)語音通信系統(tǒng)以及顯著降低了通信速率，不僅對大企業(yè),，對較小的客戶都有

關鍵詞： IPTV|VoIP 處理器解決方案 VoIP 選擇

Abstract：

Key words :

隨著VoIP在企業(yè)語音通信市場繼續(xù)取代模擬電話,，在住宅環(huán)境和中小型企業(yè)(SMBs)里也迅速采用了該技術。VoIP的優(yōu)勢,，比如多線路,、使用廉價數(shù)字介質(zhì)語音通信系統(tǒng)以及顯著降低了通信速率，不僅對大企業(yè),，對較小的客戶都有相當?shù)奈?。隨著VoIP設備、手持機,、IPPBXs和網(wǎng)關等設備需求的持續(xù)增長,，對更高聲音質(zhì)量的要求顯然成為首要考慮，市場反饋已經(jīng)表明,，如果VoIP比典型的POTS（普通老式電話服務）的品質(zhì)更低,，則主流顧客不會轉(zhuǎn)向VoIP。VoIP硬件開發(fā)商的挑戰(zhàn)是選擇一種平臺,，在系統(tǒng)性能和總的材料清單（BOM）成本上實現(xiàn)恰當?shù)慕Y合,，為競爭激烈的市場中提供一種成功的解決方案。 VoIP系統(tǒng)中的核心處理器是設計中的關鍵部件,，在很大程度上影響處理的語音質(zhì)量,、特性集合和材料清單。本文將從多個層面考查VoIP的硬件需求和選擇有效方法時又必須考慮的折衷,。

VoIP應用對處理器要求

VoIP硬件產(chǎn)品開發(fā)商需要面對的主要問題與特性集合,、語音質(zhì)量、產(chǎn)品費用,、研制計劃,，以及設計的可擴展性有關。理想的方式是開發(fā)出一個公共的硬件/軟件平臺,，以能夠滿足多個不同的產(chǎn)品,。然而，每個終端設備(IP電話,、IAD (集成接入設備),，家用網(wǎng)關和IP-PBX)都有不同的要求，選擇滿足所有這些要求的處理器平臺就是一個很大的挑戰(zhàn),。多數(shù)終端設備生命周期非常短,，很快就會被具有新性能或不同特性的新版本取代，這種趨勢就需要有一種方法,，使其具備更大的靈活性,，而且有助于快速設計,，該方法確保將新產(chǎn)品的上市時間減到最小。

以下表格介紹了可選用的VoIP硬件工作平臺,。所有這些方案都針對具有已知性能等級和合成語音質(zhì)量的產(chǎn)品權衡了使用的材料成本清單,、設計靈活性、研制計劃和上市時間,。

表1：基于關鍵決策標準的VoIP設備處理器比較,。

表1：基于關鍵決策標準的VoIP設備處理器比較。

不同的方法都有各自的優(yōu)勢和缺點,，所作的決定必須考慮產(chǎn)品和市場優(yōu)先順序,。基于微控制器的平臺為嵌入式設計人員提供一種熟悉和便宜的方法,，也提供了友好的開發(fā)環(huán)境,，其本身也是典型的低成本，且能簡易處理IP包,。然而,，對于語音編碼/解碼、回聲消除信號處理等方面的處理,，微控制器不是一個很好的選擇,，它對于VoIP產(chǎn)品的演化是一個有限的平臺。DSP架構更擅長數(shù)據(jù)流處理,，這對于語音處理更容易,。基于這個原因,，設計中加入DSP就更有道理,，這使分配給處理器的處理任務更適合執(zhí)行。但這會使材料清單有所增加,，不僅僅是增加額外處理器,，同時需要更多的存儲器和外設。而多芯片(無論是MCU加DSP,，還是MCU加ASIC)都將增加更多的材料清單,，以及更多的工作量。

專用的,、功能固定的硬件是另外一種方法，它對設計靈活性有明顯的負面影響,，如果是定制芯片設計,，還有NRE（一次性工程費用）和上市時間方面的影響。如果是商業(yè)上可用的ASSP（特定應用標準產(chǎn)品）,，設計差異化產(chǎn)品的能力將受到明顯的影響,。另外一種較好的方式是搭建或購買在單芯片上集成了MCU和DSP的SOC,，這能減少產(chǎn)品封裝數(shù)量，在靈活性上有一定的損失,，但提供了可編程能力,。MCU和DSP程序可以運用到不同的目標應用中。

討論的最后一個方法是使用單個“匯聚”的處理器來處理控制邏輯和語音引擎,。“匯聚”處理器,，就是指在獨立的DSPs領域具有信號處理性能的單個處理器。不同的MCU制作商都集成了某些信號處理功能,，比如指令集擴展和在MCU核上有MAC單元,，但這種方法缺乏為高性能信號處理所需要的根本結構基礎，來處理先進的語音質(zhì)量增強,，比如高性能的回聲消除器和噪聲抑制,。

ADI公司的Blackfin處理器在信號和控制程序執(zhí)行方面具備很高的性能，符合“匯聚”處理器標準,。由于“匯聚”處理滿足VoIP硬件平臺中所有的關鍵性成功因素,，具有明顯的領先優(yōu)勢，因此,，本文余下的部分將就這種方法展開討論,。

Blackfin，優(yōu)化的媒體處理“匯聚”處理器結構

ADI公司的Blackfin是一個單處理器系統(tǒng)結構,，具有其他所有RISC微控制器不具有的DSP特性,，同時具有DSPs上通常不具備的重要微控制器特征，在同一個處理器核內(nèi)管理所有的包處理和媒體處理,，因此是IP媒體處理的一個更高效率的解決方案,。

在上面介紹的MCU加DSP方法中，設計人員實現(xiàn)VoIP方案時有個重要的瓶頸,，數(shù)據(jù)必須在MCU和DSP子系統(tǒng)之間來回傳輸,，這無疑引入了延遲，增加了系統(tǒng)開銷,。Blackfin還是一個非常靈活的高性能處理引擎,，所有Blackfin周期都可以分配為執(zhí)行控制程序處理或信號處理，沒有MCU加DSP設計方案中出現(xiàn)的某些單獨限制,。另外,，Blackfin還提供了一種完全可編程的解決方案，去除了將設計人員鎖定到固定編解碼器或算法的硬件塊,，增加或改變某些特性都可通過軟件改變,，通過可選堆疊式FLASH存儲器，或板級裝配FLASH,，大大簡化了設計工作,。Blackfin處理器還具有大量方案導向的外設和接口,，可以減少開發(fā)工作量、復雜性和器件數(shù),，包括10/100以太網(wǎng)MAC,、多DMA通道、LCD接口,、多個串行口,、并行口和音頻口，以及低功耗等特色,，所有這些對解決方案都有價值,。

另外，產(chǎn)業(yè)領先的應用級,、系統(tǒng)級和開發(fā)工具軟件為Blackfin處理器提供支持,。來自于Global IP Solutions的VoIP解決方案和開源Asterisk軟件包都針對Blackfin處理器作了優(yōu)化。采用系統(tǒng)級內(nèi)核和固件解決方案,，ADI公司的軟件(VDK),、Unicoi (Fusion)和uClinux全部支持Blackfin處理器。

ADI公司的開發(fā)工具(VisualDSP++)和開源GNU工具允許快速代碼開發(fā)和驗證,。ADI公司為了滿足不同客戶在硬件和軟件上的設計要求,，支持不同的選項，覆蓋了從一系列獨立的軟件組件到完整的FOB產(chǎn)品參考設計,，且具有工業(yè)領先水平的性能,，功耗和價格。

圖1：具有面向VoIP外設的BF516低功耗Blackfin處理器,。