前言

最近，隨著IP數(shù)據(jù)服務(wù)爆炸性的增長，IP網(wǎng)絡(luò)極有可能成為本世紀的事實上網(wǎng)絡(luò)標準。TCP/IP協(xié)議定義了一個在因特網(wǎng)上傳輸?shù)陌?，稱為IP數(shù)據(jù)報（IP Datagram）。這是一個與硬件無關(guān)的虛擬包， 由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成，其格式如圖所示。首部的前一部分是固定長度，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。首部中的源地址和目的地址都是IP協(xié)議地址。在IP作為概念炒做的全盛期，我們曾聽到過對于IP網(wǎng)絡(luò)能力的最大膽的設(shè)想，將來的公眾信息網(wǎng)絡(luò)將是IP網(wǎng)絡(luò)的天下，在這個網(wǎng)絡(luò)上，除了支持所有的傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)和新興的信息服務(wù)外，將支持花樣繁多的多媒體業(yè)務(wù)，包攬新聞、體育、娛樂、廣播、電視為一體的大眾傳媒業(yè)務(wù)，甚至家庭的電表、氣表、水表以至于每一個電門，大街上的每一個路燈都將由特定的IP地址控制。在這個世界里，傳統(tǒng)的電話服務(wù)將是免費的，大量的收益會從其他業(yè)務(wù)的提供上滾滾而來。正是這樣的信心使得以IP網(wǎng)絡(luò)為核心的信息產(chǎn)業(yè)的股市一升再升。

1.新型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)裝置，將語音、視頻和數(shù)據(jù)通信集成到IP網(wǎng)絡(luò)。

2.新型接入網(wǎng)絡(luò)裝置，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)裝置接入新型IP網(wǎng)絡(luò)。這類裝置應(yīng)配置多協(xié)議標準。

3.提高進入基于IP網(wǎng)絡(luò)的電路交換裝置性能，降低采用電路交換網(wǎng)絡(luò)訪問Internet的成本。

由于不同的市場具有不同的特性。很多為將它們視為三個分立的市場，因此為了滿足各自的要求，必須設(shè)計三種解決方案。然而，只要仔細分析所在這些裝置的基本架構(gòu)，就會發(fā)現(xiàn)它們具有共同的要求和功能。

設(shè)計原理

在分析了這些不同領(lǐng)域裝置的架構(gòu)要求后，很容易發(fā)現(xiàn)它們是具有共性的。對不同的通信量，當前的發(fā)展趨勢是集中在單一網(wǎng)絡(luò)中進行，而不是一個網(wǎng)絡(luò)只完成一種類型通信量。由于IP網(wǎng)絡(luò)成為事實上網(wǎng)絡(luò)的熱頭上減，因此對這類裝置的第一個共同要求是提供IP網(wǎng)絡(luò)的連接。連接有多種途徑，可通過以太網(wǎng)接口接入本地路由器，也可以連接至IP網(wǎng)的POP。這些裝置通常處于邊沿網(wǎng)上，數(shù)據(jù)速率不高，一般在T1～T3之間。以太網(wǎng)（Ethernet）指的是由Xerox公司創(chuàng)建并由Xerox、Intel和DEC公司聯(lián)合開發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范，是當今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準。以太網(wǎng)絡(luò)使用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測）技術(shù)，并以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。以太網(wǎng)與IEEE802·3系列標準相類似。

其次，在通信量進入IP網(wǎng)絡(luò)前，要進行一定程度的處理。處理會改變數(shù)據(jù)的特性，如時序關(guān)系、數(shù)據(jù)速率或誤差校正。由于這類的處理包含大量的計算，最好用信號處理算法來實現(xiàn)。硅工藝技術(shù)的改進已經(jīng)極大的降低了DSP的成本，因此在成本方面，與專用硬件相比DSP已越來越具有競爭力。DSP算法還有另一個優(yōu)點，即它是用軟件實現(xiàn)的，只要修改相應(yīng)的軟件就能用同一個硬件實現(xiàn)不同的應(yīng)用。

輸入模塊提供與模擬部件/傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)裝置的連接。通常要求這個模塊能提供大量的各種類型的連接。目前市場上有一種新設(shè)計的通信處理器，通過改寫控制軟件和更改物理線路驅(qū)動器就能提供各種接口。

基于這些共性，一種基于模塊化設(shè)計方法的平臺解決方案可用來實現(xiàn)適合三種不同市場要求的公共架構(gòu)。本文建議的通信公共平臺架構(gòu)的關(guān)鍵是模塊化設(shè)計方法，在結(jié)構(gòu)上是靈活的，硬件是可擴充的、反復(fù)使用的?；酒脚_架構(gòu)由三部分組成：輸入模塊，處理模塊和輸出模塊。各個模塊用平臺背板的通信總線交換通信量信息和控制信息，總線可以是同步的也可以是異步的。

模塊之間通信選用二種總線：TDM總線用于輸入模塊與處理模塊之間通信；而異步總線更適合處理模塊與輸出模塊之間連接。

圖1是建議的平臺架構(gòu)。如圖所示，類似的功能模塊集中在一塊電路板上。各種功能板與相應(yīng)的應(yīng)用軟件相結(jié)合，同一架構(gòu)就能執(zhí)行不同的功能。

平臺基本方案的主要部分是背板設(shè)計、電氣接口以及物理形狀因數(shù)。架構(gòu)設(shè)計選擇Compact PCI作為平臺的基本。Compact PCI是一種開放式標準，已作為一種工業(yè)化事實上標準而被廣泛采用。定義在cPCI總線上的H.110 TDM是TDM總線的自然選擇。采用cPCI機箱的又一個附加好處是，該標準定義了五種機箱中的三種機箱，這表明生產(chǎn)廠商仍然可在基于cPCI平臺上實現(xiàn)自己的專用標準，用于標準I/O，或用于某些專用高速背板總線。就成本而言，毫無穎問PCI外設(shè)支持芯片比其它標準更具價格優(yōu)勢。

VoiP網(wǎng)關(guān)要求

VoIP網(wǎng)關(guān)位于老式電路交換語音網(wǎng)絡(luò)與新式IP網(wǎng)絡(luò)之間。它為電路交換網(wǎng)絡(luò)提供必需的服務(wù)，即將64kbps/通道的語音通信量降低至較低的位率，然后在與IP數(shù)據(jù)包交換前將它分組成ICP/UDP數(shù)據(jù)包。VoIP（Voice over Internet Protocol）是一種以IP電話為主，并推出相應(yīng)的增值業(yè)務(wù)的技術(shù)。 VoIP最大的優(yōu)勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環(huán)境，提供比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)更多、更好的服務(wù)。VoIP相對比較便宜。因此，從本質(zhì)上說，VoIP電話與電子郵件，即時訊息或者網(wǎng)頁沒有什么不同，它們均能在經(jīng)過了互聯(lián)網(wǎng)連接的機器間進行傳輸。這些機器可以是電腦，或者無線設(shè)備，比如手機或者掌上設(shè)備等等。VoIP服務(wù)不僅能夠溝通VoIP用戶，而且也可以和電話用戶通話，比如使用傳統(tǒng)固話網(wǎng)絡(luò)以及無線手機網(wǎng)絡(luò)的用戶。對這部分通話，VoIP服務(wù)商必須要給固話網(wǎng)絡(luò)運營商以及無線通訊運營商支付通話費用。這部分的收費就會轉(zhuǎn)到VoIP用戶頭上。網(wǎng)上的VoIP用戶之間的通話可以是免費的。你需要有互聯(lián)網(wǎng)連接。這可以是最基本的撥號上網(wǎng)服務(wù)，或者更理想的寬帶服務(wù)，你的網(wǎng)絡(luò)連接速度越快，VoIP的通話質(zhì)量就越好。例如，高速寬帶連接能夠令你一面打電話，一面上網(wǎng)沖浪。 你還需要VoIP軟件。用戶可以選擇一種VoIP軟件軟件安裝至臺式電腦或筆記本電腦上。然后，電腦就可以進行網(wǎng)上通話了。 如果用戶想要將自己的家庭電話轉(zhuǎn)化為VoIP撥號系統(tǒng)，他需要適配器的幫助。VoIP軟件可以單獨預(yù)裝在一種名為“模擬電話適配器”（analog telephone adapter）的硬件設(shè)備中，模擬電話適配器主要安裝于家庭電話與寬帶調(diào)制解調(diào)器之間。

·語音編碼解碼功能，完成語音的壓縮/解壓

·CPU完成協(xié)議棧處理、呼叫控制以及路由功能

·IP網(wǎng)絡(luò)接口

圖2是實現(xiàn)VoIP功能的通信公共平臺架構(gòu)。模擬線路卡連接至模擬電話，T1/E1中繼卡連接至CO。與IP網(wǎng)絡(luò)或本地路由器/服務(wù)器接口由處理器卡上的以太網(wǎng)接口或T1/E1中繼卡的接口完成。

ISP調(diào)制解調(diào)器陣列要求

ISP（Internet Service Provider），互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商，即向廣大用戶綜合提供互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)、信息業(yè)務(wù)、和增值業(yè)務(wù)的電信運營商。ISP是經(jīng)國家主管部門批準的正式運營企業(yè)，享受國家法律保護。

ISP調(diào)制解調(diào)器陣列將遠程模擬部件連接至IP網(wǎng)絡(luò)，其要求是提供信號交接、誤差校正以及路由器/服務(wù)器或IP網(wǎng)絡(luò)的接口。主要功能包括：

·與遠程部件的模擬調(diào)制解調(diào)器的信號功能/協(xié)商

·調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)泵與ECDC處理

·連接至路由器/IP網(wǎng)絡(luò)

事實上，只要簡單地在DSP上實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器功能并更改控制應(yīng)用軟件，VoIP網(wǎng)關(guān)中使用的完全相同架構(gòu)就可用來實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器陣列功能。DSP方法另有一個好處，即少量DSP達到高調(diào)制解調(diào)器密度。

PBX要求

PBX俗稱：程控交換機，程控用戶交換機，電話交換機，集團電話等。PBX是現(xiàn)代辦公常用的電話通訊管理手段的一種，使電話管理者可集團性管理外線來電與內(nèi)線呼出。 對于一些電話交換機，無法統(tǒng)一一個嚴格定義的分類。由于廠商、習(xí)慣、地區(qū)、產(chǎn)品定位等因素叫法不同。所以您也不用太刻意的去追尋，按照自己的使用要求去采購合適的設(shè)備就可以了。用戶交換機，也稱為程控交換機，完成企業(yè)內(nèi)部之間以及與公共電信網(wǎng)絡(luò)的電話交換，并將電話，傳真，調(diào)制解調(diào)器等功能合并。一般的術(shù)語ext.（extension）是指連接在主線上的分機。用戶交換機就是處理分機之間的通話同時再通過主干線與公共交換電話網(wǎng)（PSTN）連接。PBX（專用交換機）簡而言之就是集團電話，它被廣泛地運用在企業(yè)辦公機構(gòu)中，極大地提高了企業(yè)的辦事效率。但傳統(tǒng)的PBX存在不少問題，首先是它對新興的CTI（計算機與電話集成）和VoIP支持不夠，而且傳統(tǒng)的PBX都采用的是專用技術(shù)，缺乏開放性和標準性，并且價格昂貴。近年，隨著Internet 的流行和IP的成功，基于IP協(xié)議的IP PBX應(yīng)運而生，有望解決傳統(tǒng)PBX的不足。

傳統(tǒng)的PBX提供語言交換功能、至POTS電話的線路接口以及至電路交換網(wǎng)絡(luò)接口。隨著VoIP服務(wù)的進化，總的趨勢是將語音服務(wù)集成到IP網(wǎng)絡(luò)。作為一條適移路徑，目前的PBX通常既能連接至電路交換網(wǎng)絡(luò)，又能連接至IP網(wǎng)絡(luò)。電路交換網(wǎng)絡(luò)連接用來提供本地呼叫服務(wù)，其特點是呼叫密度高、而服務(wù)負荷低；IP網(wǎng)絡(luò)連接是提供遠程呼叫服務(wù)，其特點是通信量密度低而服務(wù)負荷高，從而獲取巨額的成本利益。

這表明新型PBX應(yīng)具備下列功能：

·連接至模擬電話/數(shù)字電話

·交換引擎，提供語音的電路交換

·語音編碼解碼功能，完成語音的壓縮/解壓

·CO/IP網(wǎng)絡(luò)接口

圖3是實現(xiàn)新型PBX設(shè)計的通信公共平臺架構(gòu)。

多協(xié)議接入網(wǎng)絡(luò)路由器要求

多協(xié)議接入網(wǎng)絡(luò)路由器使用相同協(xié)議或不同協(xié)議提供各類物理層接口和分組路由功能。重點是提供多種物理接口連接并能處理各類協(xié)議，主要包括：

·ATM

·T1/E1，T3/E3

·ISDN

·LAN

·SDN

·CO/IP網(wǎng)絡(luò)接口

圖4是實現(xiàn)多協(xié)議路由器的通信公共平臺架構(gòu)。值得注意的是，該架構(gòu)是十分靈活的，增加新的特理接口可直接連接在TDM總線和CPCI總線上。

結(jié)語

眾多服務(wù)提供商想把分組過程和遠程接入服務(wù)盡可能多地轉(zhuǎn)移到邊沿網(wǎng)，從而降低支持Internet的總網(wǎng)絡(luò)裝置的成本，更好地控制帶寬利用率。VoIP網(wǎng)關(guān)、調(diào)制解調(diào)器陣列和多協(xié)議路由器將簡化為功能模塊，可以集成在CO端、企業(yè)路由器/網(wǎng)關(guān)，甚至在遠端SOHO路由設(shè)備中的新型PBX和CO交換裝置中。為了縮短上市時間、便于更新?lián)Q代，顯然要采用開放式系統(tǒng)。在通信公共平臺中采用基于Compact PCI系統(tǒng)能最大限度地重復(fù)使用，加快開發(fā)周期時間，以便在改變應(yīng)用時，讓大部分精力集成在更換軟件模塊上，而不是改變硬件設(shè)計。