CN1331324C - 语音监听方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种语音监听方法及系统，以解决现有技术存在运行效率低和可供监听的语音通路少的问题；所述方法为：通过硬件逻辑模块从接收数据流中分离出实时协议(RTP)和实时控制协议(RTCP)数据包；将解码分离出的数据包转换成时分复用(TDM)码流；从所述TDM码流中选取时隙并进行数/模转换并监听转换后的模拟语音。

Description

语音监听方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域的测试技术，尤指一种应用于基于互联网协议语音通信网络中的语音监听方法及系统。
背景技术
基于互联网协议的语音通信(Voice Over Internet Protocol，VOIP，即基于互联网的语音通信)由于其具有通信成本低且路由选择灵活的优点，其应用范围也越来越广泛。为保证语音通信质量，在通信过程中对语音码流的变化、语音时隙的交换等进行监控是很有必要的。
在现有技术中，常用的语音监听方案如图1，其原理为：测试仪器负责将语音数据收集并转换成IP包，转换后的IP包通过网口传送到计算机，由计算机将IP包转换为数字信号，之后再将数字信号转换为模拟语音信号。
上述方案中，由于是通过计算机将IP包转换为模拟语音信号，所以是基于软件来实现，这样不仅运行效率不高、可选监听语音通路不多，而且在硬件上需要计算机和测试仪器配合，进而给操作人员携带、操作带来不便。
发明内容
本发明提供一种语音监听方法及系统，以解决现有技术存在运行效率低和可供监听的语音通路少的问题。
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种语音监听方法，包括如下步骤：
A、从接收数据流中分离出实时协议(RTP)和实时控制协议(RTCP)数据包；
B、解码分离出的数据包并转换成时分复用(TDM)码流；
C、从所述TDM码流中选取时隙并进行数/模转换；
D、监听转换后的模拟语音。
其中，步骤C中是从600路语音的TDM码流中任选1至4路时隙。
一种监听系统，包括：
微处理器，用于控制和配置消息；
对外业务接口扣板模块，用于提供标准的10BASE-T/100BASE-TX以太网口；
逻辑模块，与处理器和对外业务接口扣板模块连接，在微处理器的控制下传输对外业务接口扣板模块接收的业务数据；
数字信号处理器阵列扣板模块，与处理器和逻辑模块连接，将逻辑模块传输来的数据包解码后转换成时分复用码流；
语音监听模块，与微处理器和数字信号处理器阵列扣板模块连接，根据微处理器指令从多路语音的时分复用码流中选择时隙来完成数/模转换，并输出模拟语音。
本发明具有以下有益效果：
1、由于本技术从以太网分包到语音编解码再到时隙分配、交换及数/模((D/A)变换全基于硬件实现，因此具备处理能力强，运行效率高的特点。
2、能够提供更多的可供监听的语音通路。通过空分、时分两级交换，一块业务单板就能提供从多达600路语音中任取1-4路进行监听。
3、直接监听基于以太网的语音通道，通过监听已有录音，能主观评估VOIP网络质量。
附图说明
图1为现有技术中语音监听方案的结构示意图；
图2为本发明的语音监听系统结构框图；
图3为本发明语音监听系统中逻辑模块的结构框图；
图4为本发明语音监听方法的流程图。
具体实施方式
参阅图2所示，本发明语音监听系统包括：CPU(Center Processor Unit：中央处理单元)、对外业务接口扣板模块、逻辑模块、数字信号处理器(DSP：DigitalSignal Processor)阵列扣板模块和语音监听模块。具体说明如下：
1、CPU，用以对整个语音监听系统进行调度，通过小系统的调试网口可以从后台维护计算机收集到操作者的控制指令，并据此设置系统各个模块的具体功能，比如设置DSP模块采用何种编解码方式以及语音监听模块具体监听特定话路的语音等。
2、对外业务接口扣板模块，通过CPU总线和周边元件扩展接口(PCI)总线与CPU连接。对外业务接口扣板模块实现对外提供8个标准的10BASE-T/100BASE-TX以太网口(RJ45)，每个网口具备连接/激活(LINK/ACTIVE)和速度(SPEED)指示灯显示。
(1)每个以太网口能设定特定工作模式(10M/100M、Half Duplex/FullDuplex)或者自协商模式。
(2)收发端口均具备收发检测和端口方向翻转功能(Auto MDI/MDIX)，可以自动适应不同类型的网线。
(3)通过IX BUS与数据产生和分析单板接口逻辑，IX BUS工作在Split方式，收发数据均为32位。
(4)提供简单网管协议(Simple Network Management Protocol，SNMP)和远程网络监控技术(Remote Network Monitor，RMON)统计计数功能，包括收发总帧数、字节数、帧检验系列(Ftame Check Sequence，FCS)校验错、单播/多播/广播帧数统计，各端口收发统计技术相互独立。
(5)支持8端口满速率线速收发，配合数据产生和分析单板能实现对各端口发送速率的灵活调整(最小粒度为1Kbps)；支持802.1P、802.1Q和802.3AC的虚拟局域网(VLAN)标志帧结构产生和分析。
对外业务接口扣板模块支持不同业务接口模块，包括快速以太网(FastEthemet，FE)、千兆比特以太网(Gigabit Ethemet，GE)、承载包(Packet OverSDH/SONET SDH/SONET，POS)等不同款式业务模块。
3、DSP阵列扣板模块，与逻辑模块连接，通过CPU总线  和PCI总线与CPU连接。DSP阵列扣板模块采用TI公司的2050B PCI-PCI透明桥片，集成8片TI公司的高密度C6415 DSP芯片。
该扣板的目的是作为VOIP业务处理板以满足对高端VoIP方案的需求。同时可降低VoIP系统方案的成本，能提供基于IP语音包的VoIP技术软硬件系统解决方案。作为业务板扣板可灵活支持高密度的VoIP等业务，实现语音压缩、回波抵消、静音抑制、提供DTMF单音测试等功能，完成MGCP等协议，从而支持VoIP、FoIP、MoIP等应用。
4、逻辑模块，对外业务接口扣板模块和逻辑模块连接，通过CPU总线和PCI总线与CPU连接。逻辑模块和对外业务接口扣板模块之间的标准接口为IX BUS接口，通过接口逻辑更换也可变为POSPHY3(Packet Over Sonetinterface specification for Physical Layer devices level 3)接口。逻辑模块通过适配对外业务接口扣板模块，完成数据发送到接口板和从接口板接收数据的功能，同时提供对内自环和对外环回(交换)的功能。
逻辑模块分为3个百万门级别的大规模现场可编程门阵列(FPGA)逻辑芯片，包括发送逻辑单元、分析逻辑单元和接口逻辑单元，如图3所示。三个逻辑单元都提供CPU总线，用于跟CPU进行通信，主要是接收CPU的控制和配置消息，以及反馈状态和统计消息等。另外，三个逻辑都提供PCI总线接口，用于连接数字信号处理器(DSP)阵列和CPU，主要完成业务数据的传输。
发送逻辑单元主要完成二三层测试中的组包、校验、插错、控制流插入、地址跳变、净荷生成等功能。
分析逻辑单元主要完成二三层测试中的媒体访问控制(MAC)帧处理统计、IP包处理统计、RTP包、RTCP包等上层协议包的识别、IP层业务质量(QOS)测试、数据包捕获等功能。
接口逻辑单元主要完成发送缓冲、发送调速、接收方向的线路利用率统计、接收缓冲、接收组包转发、接收方向的语音通道识别、接收包解包处理，发送方向的先进先出(FIFO)缓冲，还有PCI接口功能、时钟模块、网络损伤模拟模块等。
5、语音监听模块，通过CPU总线与CPU连接，通过TDM总线与DSP阵列扣板模块连接。语音监听模块根据CPU指令实现空分交换、时隙交换。从基于600路语音的TDM码流中选择1至4路时隙，之后专有芯片经过D/A转换，将其转变为模拟信号，经过运算放大器和耳机插座后实现语音监听功能。
参阅图4所示，本发明的具体处理过程如下：
对外业务接口扣板模块对外提供8个标准的10BASE-T/100BASE-TX以太网口(RJ45)，每个网口具备LINK/ACTIVE和SPEED指示灯显示。每个以太网口能设定特定工作模式(10M/100M、HalfDuplex/Full Duplex)或者自协商模式。收发端口均具备收发检测和端口方向翻转功能(Auto MDI/MDIX)，可以自动适应不同类型的网线。支持802.1P、802.1Q和802.3AC的VLAN标志帧结构产生和分析；业务数据流经对外业务接口扣板模块到达逻辑模块，扣板与逻辑通过IXBUS总线相连(步骤10)。
逻辑模块将从IX BUS得到的数据流中的RTP数据包及RTCP数据包识别出后转发到DSP阵列扣板模块(步骤11)；逻辑模块对于RTP/RTCP包的识别通过逻辑模块中的接口逻辑先在二层IP包的基础上识别出UDP及TCP包，之后逻辑根据对报文头的解析识别出RTP/RTCP；由于RTP/RTCP数据包在UDP上地址的奇偶性不同，可由此区分出RTP包和RTCp包；之后将已识别出的包转换成ATM信元经过UTOPIA II(Universal Test & Operations PHY Interface forATM：ATM通用测试和操作物理接口)总线送到DSP阵列扣板模块。
DSP阵列扣板模块将由逻辑得到的RTP包经G711或其它相应编解码模块处理后转换成TDM信号码流再传送到语音监听模块。RTCP包则由DSP用于实现VOIP的QOS(Quality of Service服务质量)控制。其中TDM的空分交换直接由DSP阵列扣板的复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable LogicalDevice，CPLD)逻辑完成(步骤12)。
DSP阵列扣板模块经HW(High Way高速信号线)到语音监听模块，语音监听模块专用芯片根据CPU指令从600路语音的TDM码流中经时隙交换选出1至4路时隙，经D/A转换后将模拟信号流送运放电路，之后经耳机插孔后可接扩音器，将其最终转换成监听的模拟语音(步骤13)。
本发明具有以下特点：
1、通过大规模逻辑实现以太网上RTP、RTCP数据包的识别，以实现到达从IP包中提取语音包。
2、通过大规模DSP阵列，实现大量VOIP语音的G.711/G723/G.726/G.729等编解码算法。
3、通过DSP及逻辑，实现将基于以太网的语音转为TDM格式并实现语音空分交换。
4、通过专有芯片实现基于TDM的时隙交换；通过专有芯片及运放实现D/A转换。
5、通过耳机插座外接耳机或喇叭，直接进行监听语音的放音、监控。

Claims (9)

1、一种语音监听方法，其特征在于包括如下步骤：
A、通过硬件逻辑模块从接收数据流中分离出实时协议(RTP)和实时控制协议(RTCP)数据包；
B、解码分离出的RTP数据包并转换成时分复用(TDM)码流；
C、从所述TDM码流中选取时隙并进行数/模转换；
D、监听转换后的模拟语音。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A包括下述步骤：
在二层IP包的基础上识别出用户数据协议(UDP)及传输控制协议(TCP)数据包；
根据对UDP数据包报文头的解析识别出RTP/RTCP数据包；
根据RTP/RTCP数据包在UDP上地址的奇偶性区分出RTP包和RTCP包，并将数据转换成ATM信元。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中分离出的RTCP数据包用于实现基于互联网协议的语音的服务质量控制。
4、如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，步骤C中是从600路语音的TDM码流中任选1至4路时隙。
5、一种监听系统，其特征在于包括：
微处理器，用于控制和配置消息；
对外业务接口扣板模块，通过总线与所述微处理器连接，并具有标准的以太网口；
逻辑模块，与处理器和对外业务接口扣板模块连接，在微处理器的控制下传输对外业务接口扣板模块接收的业务数据；
数字信号处理器阵列扣板模块，与处理器和逻辑模块连接，将逻辑模块传输来的数据包解码后转换成时分复用码流；
语音监听模块，与微处理器和数字信号处理器阵列扣板模块连接，根据微处理器指令从多路语音的时分复用码流中选择时隙来完成数/模转换，并输出模拟语音。
6、如权利要求5所述的监听系统，其特征在于，所述逻辑模块包括：
接口逻辑单元，分别与对外业务接口扣板模块、数字信号处理器阵列扣板模块和微处理器连接；
发送逻辑单元，与接口逻辑单元和微处理器连接；
分析逻辑单元，与接口逻辑单元和微处理器连接。
7、如权利要求5所述的监听系统，其特征在于，所述对外业务接口扣板模块具有8个标准的10BASE-T/100BASE-TX以太网口。
8、如权利要求7所述的监听系统，其特征在于，每个网口具有LINK/ACTIVE和SPEED指示灯。
9、如权利要求5所述的监听系统，其特征在于，所述数字信号处理器阵列扣板模块包括8个高密度的数字信号处理器。
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