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(jì)的事實(shí)上網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP協(xié)議定義了一個(gè)在因特網(wǎng)上傳輸?shù)陌Q為IP數(shù)據(jù)報(bào)（IP Datagram）。這是一個(gè)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(bào)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?cè)牭竭^對(duì)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(gè)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(gè)電門，大街上的每一個(gè)路燈都將由特定的IP地址控制。在這個(gè)世界里，傳統(tǒng)的電話服務(wù)將是免費(fèi)的，大量的收益會(huì)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(biāo)準(zhǔn)。

3.提高進(jìn)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(gè)分立的市場，因此為了滿足各自的要求，必須設(shè)計(jì)三種解決方案。然而，只要仔細(xì)分析所在這些裝置的基本架構(gòu)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們具有共同的要求和功能。

設(shè)計(jì)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(duì)不同的通信量，當(dāng)前的發(fā)展趨勢是集中在單一網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，而不是一個(gè)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(shí)上網(wǎng)絡(luò)的熱頭上減，因此對(duì)這類裝置的第一個(gè)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(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。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(yùn)行在多種類型的電纜上。以太網(wǎng)與IEEE802·3系列標(biāo)準(zhǔn)相類似。

其次，在通信量進(jìn)入IP網(wǎng)絡(luò)前，要進(jìn)行一定程度的處理。處理會(huì)改變數(shù)據(jù)的特性，如時(shí)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(jì)算，最好用信號(hào)處理算法來實(shí)現(xiàn)。硅工藝技術(shù)的改進(jìn)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(gè)優(yōu)點(diǎn)，即它是用軟件實(shí)現(xiàn)的，只要修改相應(yīng)的軟件就能用同一個(gè)硬件實(shí)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(gè)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(jì)的通信處理器，通過改寫控制軟件和更改物理線路驅(qū)動(dòng)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(jì)方法的平臺(tái)解決方案可用來實(shí)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(tái)架構(gòu)的關(guān)鍵是模塊化設(shè)計(jì)方法，在結(jié)構(gòu)上是靈活的，硬件是可擴(kuò)充的、反復(fù)使用的。基本平臺(tái)架構(gòu)由三部分組成：輸入模塊，處理模塊和輸出模塊。各個(gè)模塊用平臺(tái)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(tái)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(tái)基本方案的主要部分是背板設(shè)計(jì)、電氣接口以及物理形狀因數(shù)。架構(gòu)設(shè)計(jì)選擇Compact PCI作為平臺(tái)的基本。Compact PCI是一種開放式標(biāo)準(zhǔn)，已作為一種工業(yè)化事實(shí)上標(biāo)準(zhǔn)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(jī)箱的又一個(gè)附加好處是，該標(biāo)準(zhǔn)定義了五種機(jī)箱中的三種機(jī)箱，這表明生產(chǎn)廠商仍然可在基于cPCI平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)自己的專用標(biāo)準(zhǔn)，用于標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)更具價(jià)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(duì)比較便宜。因此，從本質(zhì)上說，VoIP電話與電子郵件，即時(shí)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(jī)器間進(jìn)行傳輸。這些機(jī)器可以是電腦，或者無線設(shè)備，比如手機(jī)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(jī)網(wǎng)絡(luò)的用戶。對(duì)這部分通話，VoIP服務(wù)商必須要給固話網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商以及無線通訊運(yùn)營商支付通話費(fèi)用。這部分的收費(fèi)就會(huì)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(fèi)的。你需要有互聯(lián)網(wǎng)連接。這可以是最基本的撥號(hào)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(tái)式電腦或筆記本電腦上。然后，電腦就可以進(jìn)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(hào)系統(tǒng)，他需要適配器的幫助。VoIP軟件可以單獨(dú)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(shí)現(xiàn)VoIP功能的通信公共平臺(tái)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(yùn)營商。ISP是經(jīng)國家主管部門批準(zhǔn)的正式運(yùn)營企業(yè)，享受國家法律保護(hù)。

ISP調(diào)制解調(diào)器陣列將遠(yuǎn)程模擬部件連接至IP網(wǎng)絡(luò)，其要求是提供信號(hào)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(yuǎn)程部件的模擬調(diào)制解調(diào)器的信號(hào)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(shí)上，只要簡單地在DSP上實(shí)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(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器陣列功能。DSP方法另有一個(gè)好處，即少量DSP達(dá)到高調(diào)制解調(diào)器密度。

PBX要求

PBX俗稱：程控交換機(jī)，程控用戶交換機(jī)，電話交換機(jī)，集團(tuán)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(tuán)性管理外線來電與內(nèi)線呼出。 對(duì)于一些電話交換機(jī)，無法統(tǒng)一一個(gè)嚴(yán)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(jī)，也稱為程控交換機(jī)，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(jī)。用戶交換機(jī)就是處理分機(jī)之間的通話同時(shí)再通過主干線與公共交換電話網(wǎng)（PSTN）連接。PBX（專用交換機(jī)）簡而言之就是集團(tuán)電話，它被廣泛地運(yùn)用在企業(yè)辦公機(jī)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(duì)新興的CTI（計(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)性，并且價(jià)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(yùn)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(jìn)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(diǎn)是呼叫密度高、而服務(wù)負(fù)荷低；IP網(wǎng)絡(luò)連接是提供遠(yuǎn)程呼叫服務(wù)，其特點(diǎn)是通信量密度低而服務(wù)負(fù)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(shí)現(xiàn)新型PBX設(shè)計(jì)的通信公共平臺(tái)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)多協(xié)議路由器的通信公共平臺(tái)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(yuǎn)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(yuǎn)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(shí)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(tái)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(shí)間，以便在改變應(yīng)用時(shí)，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(jì)。