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通訊公共平台系統介紹
 

【作者: 誠君】   2001年09月01日 星期六

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由於網際網路將在不久的將來注定會成為一個主要的通訊網路,在IP中整合語音(VoIP)的趨勢日益明朗。除此之外,在PBX、中央交換機(CO;Central Office)、遠程存取伺服器(Remote Access Networks)和企業網路上整合VoIP、數據機陣列和路由器也將會相當普遍。這就要求有一個開放式的系統,比如,在Compact PCI結構中整合一個多服務系統(multi-services system)。它要求在運行過程中能動態地裝載任何軟體,使其在不同的時侯實現不同的功能,或同時執行不同的功能而又不改變硬體體系結構。


舊設備上網

第一個步驟是在新型網路上接入舊的設備(legacy equipment)。它需要三類主要設備滿足這些與IP相關的通訊網路的要求:


  • * 企業網路設備---可以在IP網路(如VoIP網路閘道器)上整合語音、視頻和數據業務(data traffic);


  • * 存取連網設備---可以實現舊有連網設備與新的IP網路的介面。這種類型的設備(多協定路由器)必須配置多種通訊協定標準;


  • * 增強連接到IP網路的電路交換設備---可以降低採用電路交換網路(circuit switch network)連接網際網路(帶有內建ISP數據機陣列的CO)的成本。



對這些系統的基本結構進行分析顯示了這樣一個事實:它們都具有共同的要求和功能。此外,在市場競爭日益激烈和產品上市時間縮短的情況下,必須要求系統結構具有靈活和彈性的特點。


以DSP演算法(軟體)來實現

將多種業務聚集到單一網路上比每一種業務協定各自採用一種網路更加方便。因IP本身就是網際網路的通訊協定(Internet Protocol),使新的設備能連接到IP的要求變得更加急切。連通的途經可以藉由乙太網路介面接入局域路由器,也可以藉由IP網路的「存在點(Point of Presence;POP)」實體層達成。由於設備位於邊緣一側,數據速率將不會很高,典型值在T1至T3之間。此外,從IP網路介面出來的數據業務具有”突發”和”非同步”的性質。


在業務送到IP網路之前需要對其進行處理,以便改變其特性(如時序關係、數據速率),或者進行誤碼校正處理。這種處理是一種強化計算,最好的實行方案是採用一種信號處理演算法。半導體矽技術的進步使得採用數位信號處理器(DSP)比採用特殊用途的硬體(ASIC)成本更低。此外,DSP演算法是以軟體來實現,它使多種應用方案可以在同一塊硬體上實現,僅需簡單地改變軟體就可達到所有目標。


輸入模組提供了對類比元件/舊有網路的連通性。市埸上現有的通訊處理器藉由改變控制軟體和實體線路的驅動程式就可連接到不同的介面。也可以建立一個具有數個線路驅動程式的輸入模組和可重用基板的匯流排介面。


一種基於軟體模組化設計和實現一種共用的硬體結構的平台解決方案是不可少的,這樣可以適應上述三種市埸的需求。基於這個理念提出的「通訊公共平台(Communications Common Platform)」體系結構就具有靈活、彈性和硬體可重複利用的特點。基本的平台結構由三個部份組成:輸入模組、處理模組和輸出模組。不同的模組在平台的基板藉由通訊匯流排交換業務和控制資訊,該匯流排可以是同步的,也可以是非同步的。模組設計的優勢是它允許不同的設計可以共存,各種模組的組合可以提供不同的功能。在模組之間有兩種不同的匯流排通訊:一種是非同步TDM匯流排用於輸入模組和處理模組間的通訊,另一種是連接在處理模組和輸出模組間的非同步匯流排。相似的功能模組可以同時整合到一塊電路板上。藉由組合不同的電路板及採用適當的應用軟體,可以實現各種各樣的功能,而且,還可以用相同的體系結構實現不同的設備。也就是「一物多用」的意思。


選擇Compact PCI基板

通訊公共平台的主要部份是基板設計、電氣介面和實體形狀因子(form factor)。目前可用的大多數平台方案都是供應商的自有標準,它造成電氣介面、基板設計和實體形狀因子不能夠被其它設備供應商採用。這樣就提高了此種平台方案的成本。同時,在平台中的可選擇硬體/軟體也受到限制。一種開放式的標準允許不同的供應商的方案具有相容性,硬體選擇範圍可以更寬,從而縮短了開發時間。


事務上(de facto),因Compact PCI被廣泛地當作一種工業標準,它已被選擇作為平台的硬體基礎。在Compact PCI匯流排中定義的H.110 TDM規範是TDM匯流排的自然選擇。採用Compact PCI基板的另一個優點是該標準只定義5個插口中的三個,這意味著還可以在此實現一種專用的標準,或者將它用於標準I/O,或者用於一些高速基板匯流排。而且,PCI外設支援晶片比用其它標準的晶片更便宜。


VoIP網路閘道器

VoIP網路閘道器必須位於舊的電路交換語音網路和新的IP網路之間。它使電路交換網路將每通道64Kbps的語音業務量減至更低。然後,在將它傳送到IP應用軟體之前,先包到TCP/UDP中。VoIP網路閘道器提供了對數位元件的直接連通性,或者它可以藉由T1銅線連接到CO網路。它具有用於語音的壓縮和解壓縮的聲碼器(vocoder)的功能和用於處理通訊協定堆疊(protocol stack)的CPU功能,以及控制和路由功能,並擁有IP網路介面。 通訊公共平台的結構可實現VoIP網路閘道器功能,其數位線路卡連接到數位電話,T1/E1銅線卡連接到局域CO。到IP網路或局域路由器/伺服器的介面可以藉由處理器卡或者T1/E1銅線卡構成的乙太網路介面來實現。運行在DSP陣列板上的DSP軟體可完成語音編碼解碼功能。此外,也可以藉由新增DSP板增加網路閘道器的容量。


ISP數據機陣列

ISP數據機陣列將遠程數位元件與IP網路連接起來。該陣列提供數據機握手(handshake)/談判(negotiation)協定、誤碼校正功能和對路由器/伺服器或IP網路的介面。它也提供類似數據泵(data pump)的功用,並負責ECDC處理。


藉由在DSP上實現數據機功能,這是一種與用在VoIP網路閘道器上非常相似的體系結構,它用來實現數據機陣列功能和取代應用程式控制軟體。這種DSP方法的一個優勢是:可以用更少的DSP來實現更高的數據機密度(density)。運行在80MIPS下的Motorola 56303 DSP可以很容易執行二個V.90數據機。DSP技術的改進將使數據機密度更高。


這一應用充分顯示了通用平台方法的優勢,如此,相同硬體設備就可以滿足不同的市埸需求了。


電路交換網路設備

IP網路用戶要求傳統的PBX提供語音交換能力、POTS電話線路介面以及一個到電路交換網路的介面。隨著將語音業務整合到IP網路趨勢的發展,現在的PBX同時連接到電路交換網路和IP網路。與電路交換網路的連接提供了本地呼叫服務,它通常是呼叫密度高但服務費低。與IP網路的連接提供的長途呼叫服務具有業務量低而服務費高的特點。後者有助於為服務商獲得巨大利益的效益。除了這些要求外,新的PBX必須連接到類比電話/數位電話,並添加一個交換引擎用於對語音的電路交換,同時還必須具有語音壓縮和解壓縮的聲碼器功能,並應該支援CO / IP網路介面。


多協定網路路由器

新一代的網路路由器要求支援多種通訊協定和提供多種實體層介面,並採用相同的或不同的通訊協定支援多種路由功能。這些功能包括ATM、T1/E1、T3/E3、ISDN、LAN、SDH和CO / IP網路介面。


可以利用通訊公共平台實現多協定路由器,只需簡單地連接到此平台的TDM匯流排和Compact PCI匯流排,便可以在該體系結構中加入一種新的實體介面。 服務商需要將封包(packets)的封裝(package)過程和遠程存取伺服器的資源耗損盡可能地降低,或者移到離峰時刻,以便降低支援網際網路的全部網路設備成本和更有效率地利用頻寬。


結語

VoIP網路閘道器、數據機陣列和多協定路由器可以整合到新的PBX和CO交換設備或企業路由器/網路閘道器中,甚至整合到遠端的SOHO路由器元件中。這些整合都可以利用基於Compact PCI的通訊公共平台的開放式系統達到,由於僅需改變軟體,因此可以最大限度利用硬體資源和加速開發流程。


在後PC時代,以軟體實現硬體已經蔚成一股風潮,「軟體無線電」、「軟體IA」的觀念雖然才提出沒有多久,但是這確實是電子技術的一大革新。以前,只有在PC才有的技術,如今已可在其它資源非常有限的電子產品內實現,其中神奇的「虛擬」應用最功不可沒,而軟體是讓「虛擬」功能”實現”的主角。通訊公共平台就是軟體「虛擬」硬體成功的例證。


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