去年，VoIP產品似乎有再現熱潮的跡象，這是因為許多大型的國際電信公司都有「手機＋VoIP」的招標案。但是，這些標案都存在著一個很難克服的技術難題，致使VoIP手機成本一直無法大幅降低。造成其成本居高不下的主要原因，就是傳統手機的設計都使用到DSP，而DSP的價格幾乎是手機元件中最昂貴的。可是，DSP能提供高效率的語音壓縮和解壓縮功能，這不是其它元件所能取代的。這種「魚與熊掌難以兼得」的困境，正是上述的技術難題。

其實，無線電的VoIP產品已經不是什麼新鮮商品。就VoIP所採用的語音壓縮技術而言，G.723早就廣泛地應用在各種VoIP產品中。例如：D-Link的DVC-1100無線寬頻影像電話（Wireless Broadband VideoPhone），它除了採用G.723以外，還有H.323、H.263、G.711。不過，嚴格來說，DVC-1100並不是行動電話，而是一台橋接器（access point），它可以外接乙太區域網路、RJ-11有線電話、電視螢幕、麥克風。

過去好幾年來，許多大型的國際電信公司打從心底就不看好網路電話市場的發展，他們更不願意讓網路電話取代傳統的電話系統（POTS）。因此，VoIP市場一直處於「雷聲響，雨點小」的局面。現在，這個局面慢慢地要改變了，或許是因為那些電信公司突然間改變了心意，轉而支持網路電話，包括AT&T、France Telecom、T-Mobile、Sprint、Verizon...等；或者受到Cisco在企業、Vonage在家庭推廣網路電話的成功經驗之刺激所造成的；也有可能是因為VoIP已經成功且快速地嵌入到橋接器、xDSL數據機、纜線數據機、機頂盒（set-top box）、閘道器裡面。這些因素都將促使VoIP市場往更繁盛的方向發展。

大多數的VoIP語音訊號可以透過WLAN手機傳送。只要全球的WLAN網路基礎建設能夠普及，用戶就可以帶著WLAN手機在全球任何一個角落打電話，不管是透過無線橋接器或無線路由器再轉接到公眾電話網路（PSTN）。而且，其電話費將比現有的有線電話或GSM手機便宜很多。這種WLAN手機具備所謂的「語音在WLAN傳輸（voice-over-WLAN；VoWLAN）」的功能，此外，它也具有WLAN產品所必備的所有功能，這包括：省電、品質服務（QoS）、資訊保全。不過，最重要的是，它的價格非常便宜。

自從WLAN技術走紅以來，國際通訊大廠就一直在研發「VoWLAN手機」，「藍芽手機」可說是這種構想的濫觴。目前市場上已經存在著數種「VoWLAN手機」的「廉價」解決方案，但它們都得依賴DSP。有些方案是由不同的軟體和硬體公司授權，OEM系統廠商可能必須分別向這些公司支付授權金和權利金，因此，最後計算起來，其製作成本，其實一點也不「廉價」。

分析其成本結構，DSP硬體雖然也很昂貴，但是和DSP軟體比較起來，由於軟體開發牽涉到人力和時間成本，使得DSP軟體的開發成本是最高的。況且DSP軟體工具是很專業且昂貴的，一般DSP大廠並不直接提供DSP軟體工具，而是與軟體協力商合作，如果想要大幅降低VoWLAN手機的成本，勢必要捨棄DSP才行。

想要捨棄DSP談何容易！況且，一些DSP大廠及其周邊靠DSP維生的公司，更不願意見到DSP真的消失了。所以過去幾年，許多試圖「剷除」DSP的研發計劃到最後都沒能成功，但因為VoIP市場的需求日增，為「捨棄DSP」帶來了有力的理由。其中，最有效的解決方案就是使用單一的RISC處理器，而且完全捨棄DSP。使用這種RISC處理器來設計VoIP手機所需要的SoC。可以預見的，此SoC將使VoIP手機的製造成本大幅降低，並更加刺激VoIP市場的需求。

之所以能夠「捨棄DSP」，主要是因為新一代的DSP軟體能夠移植到單一的RISC處理器裡面，這包含：語音編解碼器（codec）、軟體骨架（framework）和通訊協定，甚至連WLAN的功能也能夠利用此RISC處理器以軟體的方式執行。使用奈米製程生產，其粒晶尺寸將可縮小，能使此種SoC的單價比傳統的「DSP＋SoC」便宜一半，WLAN手機的價格也才能下降。

不過，就技術面而言，不是光有RISC處理器就夠了。Wi-Fi手機還必須要能夠同時處理資料和語音訊號，當面對許多突然發生的中斷要求（IRQ）時和持續進行中的語音傳輸、記憶體讀寫作業，CPU都必須要非常自然地應付自如才行。這些就牽涉到：CPU的反應時間要迅速、系統匯流排和記憶體架構必須緊密結合、存取記憶體和周邊的速度必須非常快速。

想像一下，在這種RISC處理器的CPU內核中，應使用的技術至少有：超高速系統匯流排、雙排記憶體（dual-banked memory）、DMA。DMA不會使用到CPU的時間，而且，DMA所使用的記憶體區域和CPU所使用的不同，這是因為在雙排記憶體中，各有一排偶數位址和奇數位址的記憶體，它們分別供給CPU和DMA使用。CPU和DMA對記憶體的存取動作是交替進行的，在高速的系統匯流排作用之下，CPU和DMA幾乎是在連續的位址上同時工作，但彼此的資源並不會相互衝突（這就好像兩台汽車各自在個別的平行車道上比賽一樣），讓RISC處理器的效能可以大幅提昇。

許多中斷要求都可以交給DMA處理，因此CPU就擁有足夠的時間去處理需要大量運算能力的VoIP軟體和WLAN的MAC作業。為了保持功能上的彈性，有些複雜的DSP演算法是無法完全以硬體實現的，但仍可以將它們的程式設計得很小，並置於此RISC處理器中執行。在WLAN技術方面，因為「旋轉碼編碼器（convolution coder）」和「加密引擎（encryption engine）」的位元作業非常特殊，且需要大量的運算能力，最好將它們交給低速的硬體單元來處理，通常在這種硬體單元內，包含有兩組的12,000個邏輯閘匯流排架構。

可以在單一的RISC處理器中執行VoIP和WLAN軟體，並不表示VoWLAN的通訊品質就會很高。因為大約有30%的封包會被WLAN拋棄，所以必須防止它將語音串流（voice stream）拋棄。重傳語音封包是不可能的，因為那會耗盡記憶體的空間，並且會有嚴重的延遲問題。最新的解決技術是，在成功接收的封包之間插入數碼，用以產生比較不會擾人和不會被人發現的語音樣本。這種新技術需要軟體和語音引擎（voice engine）一起運作。除此之外，Wi-Fi手機還必須彈性地支援各種不同的保密機制，例如：WEP、TKIP、AES（802.11i），因此外接的加密周邊必須是記憶體可映射的裝置。

雖然ARM968E-S是目前唯一符合上述功能的RISC處理器，但隨著VoIP市場的成長，其它類似的RISC處理器將不斷地被開發出來，這對OEM系統廠商和消費者而言，都是一大福音。

(作者為電子業資深系統設計工作者，聯絡方式:su2b08@saturn.seed.net.tw)