CN201039274Y - 模块化插板式多功能VoIP网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化插板式多功能VoIP网关，其中电源板、主控板和接口板都通过插槽插在机箱背板的连接器上，电源板通过背板的电路端口连接主控板和接口板，主控板和接口板之间通过背板上的串行总线来连接。模块化结构的所述电源板、主控板和接口板可以相应匹配组合，方便更换、升级，接口板还支持热插拔。本实用新型能同时实现模拟、数字网关和PRI接入设备的功能。

Description

模块化插板式多功能VoIP网关

技术领域

本实用新型涉及一种模块化插板式多功能VoIP网关，尤其是指一种能够实现IP网络电话，方便插拔模块化功能板的VoIP网关。

背景技术

VoIP网关是VoIP(Voice over lnternet Protocol)技术中的重要成员，实现将PSTN的语音信号打包压缩转换成IP数据，或将IP数据还原成PSTN的语音信号，从而可将语音信号通过IP网络传递。VoIP网关按其语音信号类型分为：模拟VoIP网关和数字VoIP网关，模拟VoIP网关实现PSTN模拟接口的语音信号转换成IP数据；数字VoIP网关实现PSTN数字2M接口语音信号转换成IP数据。

目前，市场上单台模拟VoIP网关处理话音的通道数一般只有1、2、4、8、16、32路中的一种，并存在以下缺陷：

1)一台设备只有一种通道路规格的配置，当用户的对通道数的需求发生变化时，只能更换整个设备；

2)部分板件出现故障时，必须停止设备的运行再进行维修更换，从而影响整个业务的运行；

3)功能不齐全，有时不能满足用户的多种需求，不能方便升级；

4)同一台网关不能同时实现模拟、数字网关和PRI接入设备(俗称座席分流器)的功能。

实用新型内容

为了克服目前传统VoIP网关性能上的不足，本实用新型提供一种模块化插板式多功能VoIP网关，包括：

一块电源板，

一块主控板，用于呼叫流程处理、语音压缩、网络传输、系统数据配置和为板内元件提供低压电源，

至少一块接口板，用于提供模拟用户和模拟中继的电话接口，并对语音信号进行编/解码，

其中，电源板、主控板和接口板都通过插槽插在机箱背板的连接器上，电源板通过背板的电路端口连接主控板和接口板，主控板和接口板之间通过背板上的串行总线来连接，模块化结构的所述电源板、主控板和接口板可以相应匹配组合，方便更换。

所述的电源板分为交流输入和直流输入两种规格型号，它们都有一24V、-60V和+5V的电压输出端口。

所述的主控板包含下列模块：

1)CPU模块，用于呼叫流程控制和系统数据配置；

2)DSP模块，即数字信号处理模块，用于把接口插板来的语音信号压缩后打成RTP包发送到IP网络，或者把收到的RTP语音信号包解压后送到接口插板；

3)电源模块，通过线性降压器把+5V输入电压变压成+3.3V和+1.8V的输出电压，提供给板内的电子器件使用；

4)CPLD模块，即可编程逻辑模块，用于产生其它模块及插板的控制信号，以及收集其它模块的状态信号：

5)网络接口模块，用于提供一个10M网络接口和一个100/10M网络接口：

6)实时时钟模块，用于为系统提供日期和时间。

所述的接口板包括信号接口模块、电源指示模块、编解码模块、电话接口模块，各模块通过数据总线连接。

所述的背板对应接口板的连接器为长短针连接器，其中的长针连接低压电源(+5V和+3.3V)和地，短针接其它信号和高压电源，这样可以实现接口板的热拔插功能。

所述的背板还装有逃生口模块，用于当设备突然停电时，防止电路短路，并可切换成模拟中继电话接口打电话。

本实用新型有如下有益效果：

1)因为DSP和电话接口均采用了模块化结构以及FXS和FXO模块的对外管脚兼容，使得SAG32可以按任意组合装配FXS、FXO和E1接口，使用灵活，适用于多种需求。

2)同一台设备通过更改配置同时实现模拟、数字网关和PRI接入设备(俗称座席分流器)功能。可在同一台设备上配置成各种通道数规格。设备接口板的模块化和热拔插功能，使得SAG扩容和更换板卡可以在客户现场完成，简化了步骤和减少对用户的影响。

3)高密度：在一个1U的机箱实现32路话音容量；

4)全模块化结构，接口板支持热插拔：在不停机的情况下可更换或扩容板件。

5)功能强大：

■支持网守在线和退出服务两种工作模式，自动检测和倒换；

■支持来电显示和O口来电显示转发功能；

■支持多种拨号方式：普通拨号、自动拨号和静音拨号三种端口拨号方式，满足各种应用场合；

■号码收集灵活，支持吃码和插码等处理功能

■支持热线电话，且可设定延迟报号时间；

■支持寻线组功能，可实现中继组和分机组功能；

■支持反极信号：S口反极输出，O口反极检测；

■支持多种网络接入方式：静态IP、动态DHCP、PPPOE拨号上网(ADSL或Cable Modem)；

■支持私网穿透和防火墙传透；

■支持实时传真T30；

6)强大的维护功能：

■采用基于WEB的维护模式，界面清晰、直观方便；

■强大的在线端口诊断功能可方便地诊断板件、端口的好坏，使维护工作有的放矢，缩短维护时间；

■其完善的数据倒入、倒出和在线软件升级机制大大方便设备的集中了维护管理工作。设备更换后，倒入保存的数据可令快速恢复工作，缩短维护时间；

7)采用标准的H.323协议，互通性好。模块化插板式多功能VOIP网关预留了SIP、MGCP、H.248等协议扩展资源，将来可通过软件升级方式升级到其它几种协议。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型拔出功能插板时的结构立体图；

图3为本实用新型使用状态时的结构立体图；

图4为本实用新型主控板的电路框架示意图；

图5为本实用新型主控板的电路板正面布局图；

图6为本实用新型接口板的电路框架示意图；

图7为本实用新型接口板底板的电路板主要器件布局图。

具体实施方式

如图1所示，型号为SAG32的模块化插板式多功能VoIP网关，包括一块电源板，一块主控板，两块接口板，其中，电源板跟机箱背板之间用3X16针的欧式连接器连接，主控板、接口板跟机箱背板之间都是通过4X18针的连接器连接，电源板通过背板的电路端口连接主控板和接口板，主控板和接口板之间通过背板上的串行总线来连接。

如图2、图3所示，本实施例机箱1有四个插槽，从左到右分别用于插电源板2、主控板3、接口板4。接口板插槽可兼容各种接口板，主控板3可配置容量为8、16、24、32路语音通道，电源板2分为交流输入和直流输入两种规格型号，它们都有-24V、-60V和+5V的电压输出端口。接口板4最多可配置2块，每块容量为16路。模块化结构的所述电源板2、主控板3和接口板4可以根据需要相应匹配组合，这样方便更换和升级。

SAG32型号VoIP网关的主控板主要由几个模块组成：CPU模块，DSP模块，电源模块，CPLD模块，网络接口模块，实时时钟模块等。下面逐一介绍各模块：

所述CPU模块实现呼叫流程处理和系统数据配置。硬件上由CPU、内存，flash和PROM组成。

所述DSP模块最多可由8片DSP芯片组成，每片DSP芯片可处理4路语音，总共实现32路通话。为了实现自由配置通道数，可把DSP芯片做成模块化，其中2片DSP芯片是直接焊在主控板上的，其他DSP芯片每两片一组装在DSP模块板上，DSP模块板装在主控板上，可拔插。所以DSP通道数可有8路、16路、24路和32路，每增加一个DSP模块板就增加8个通道。DSP模块板跟主控板之间通过2X72脚的表贴插座来连接，他们之间通过数据总线、地址总线和中断信号来通信。

另外，DSP资源是动态分配的，DSP资源并不是跟电话端口帮定的，而是在有呼叫时临时分配的，这样做的优点就是即使一块DSP芯片出现故障，不会使某些端口打不了电话，只是同时通话的电话数量会减少。

DSP模块板还有另外一种型号(DSM模块)，它上面增加了E1接口和电路交换功能，插在主控板的中间一个DSP槽位上。使用DSM模块，可以使模块化插板式多功能VoIP网关拥有E1传输和电路交换的功能。

所述电源模块把+5V输入电压转变成+3.3V和+1.8V的电源，提供给板内的器件使用，其中+3.3V电源还提供给接口板使用。主要器件用到线性降压器件LM1084和LM1086。

所述CPLD模块用于产生其他模块及板卡的控制信号及收集其他模块的状态：如产生DSP模块的片选信号和复位信号，复用DSP的中断信号，产生主控板的指示灯信号，接口板的串行控制总线及PCM时钟等。主要器件是CPLDLC4256V。

所述网络接口模块提供对外的两个网络接口(一个10M网口和一个100/10M网口)。其中100/10M网口用于VOIP的语音和信令传输，网络维护数据传输；10M网口用于内部网的共享IP及其他扩展的网络应用。两个网络接口都跟CPU的网络控制器通信，把网络数据送给CPU处理。每个网口都由一个以太网接口芯片RTL8021和一个变压器HR601680组成。

所述实时时钟模块为系统提供日期和时间，该模块不是必须模块，可选装。该模块的主要器件是时钟芯片PCF8563。

所述主控板的电路框架示意图如图4所示，图5为主控板的电路板正面布局图。图5中，各个位号对应的器件如下：

U1和U4：DSP芯片TMS320VC5409；

U7：CPLD芯片LC4256；

U10：CPU芯片MPC852T；

U5：flash TE28F640；

U6和U8：内存芯片HY57V281620；

H1，H5和H7：DSP模块板的插槽；

H9：连接背板的插座。

如图6，图7所示，所述SAG32型号VoIP网关的的接口板包括接口底板和接口模块板，能提供FXS(模拟用户)和FXO(模拟中继)的电话接口，一块接口板可以提供16个电话接口并对语音进行编/解码。图7中，各个位号对应的器件如下：

U101，U201，U301和U401：语音编解码芯片LE58QL021；

H01：连接背板的插座；

U01：用于隔离和驱动总线的信号接口模块74LVC244；

H101-H404：用于安装接口模块板的插槽。

接口板的特点是将一个FXS或一个FXO接口做成接口模块板，而接口底板上留有16个接口槽位用于安装接口模块板。FXS和FXO接口模块板可以插在接口底板的任意槽位上，这样FXS和FXO的端口数量就可以任意组合。在接口模块板内部，FXS接口模块和FXO接口模块跟接口底板之间通过1X24针的单排针来连接，每个FXS和FXO接口模块跟接口底板之间都有一组通用I/O信号来通信。

为了区别FXS和FXO接口模块板，可分别在模块板上用硬件固定了一个不同ID(通过两个电阻的上拉和下拉的组合来实现)，这样CPU通过检测模块ID就能判断出该槽位装的是FXS还是FXO，或者是没有装接口模块。FXS和FXO接口模块在对外插槽处的管脚是做成兼容的，对于接口底板来说，他们的大部分管脚是共用，但也有个别是专用的。

为了节省接口底板面积，采用单排针直立安装接口模块板的方式，这样实现了在小面积底板上安装16路接口板。为了节省对外管脚数，FXS和FXO接口板上的某些管脚是多种功能复用的，如用于检测模块ID的两个管脚，他们即可以用来检测ID，也可以用来做控制信号。

接口底板上装有4个语音编解码芯片(CODEC)，每个CODEC可实现4路编解码，对固定的4个端口进行编解码。我们可以根据实际端口数量去选装不同数量的Codec。

因为一台设备中有两块接口板，它们是共用控制总线和PCM总线的。为了两块接口板之间不互相影响和增加信号的驱动能力，在总线的出口处加了一个74LVC244芯片作为信号接口模块。

为了防止电源板和其他板卡之间互相插错槽位，在电源板的连接器选型上跟其他板卡的连接器不一样；接口板上有一个跟主控板不同的卡位，用于防止插到主控板的槽位里面。

当然采用模块化插板式结构的其它VoIP网关和分流器都属于本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种模块化插板式多功能VoIP网关，其特征在于包括：

一块电源板，

一块主控板，用于呼叫流程处理、语音压缩、网络传输、系统数据配置和为板内元件提供低压电源，

至少一块接口板，用于提供模拟用户和模拟中继的电话接口，并对语音信号进行编/解码，

其中，电源板、主控板和接口板都通过插槽插在机箱背板的连接器上，电源板通过背板的电路端口连接主控板和接口板，所述主控板和接口板之间通过背板上的串行总线来连接，模块化结构的所述电源板、主控板和接口板可以相应匹配组合，方便更换。

2.根据权利要求1所述的模块化插板式多功能VoIP网关，其特征在于，所述的电源板分为交流输入和直流输入两种规格型号，它们都有-24V、-60V和+5V的电压输出端口。

3.根据权利要求1所述的模块化插板式多功能VoIP网关，其特征在于，所述的主控板包含下列模块：

1)CPU模块，用于呼叫流程控制和系统数据配置；

2)DSP模块，即数字信号处理模块，用于把接口板来的语音信号压缩后打成RTP包发送到IP网络，或者把收到的RTP语音信号包解压后送到接口板；

3)电源模块，通过线性降压器把+5V输入电压变压成+3.3V和+1.8V的输出电压，提供给板内的电子器件使用；

4)CPLD模块，即可编程逻辑模块，用于产生其它模块及插板的控制信号，以及收集其它模块的状态信号；

5)网络接口模块，用于提供一个10M网络接口和一个100/10M网络接口；

6)实时时钟模块，用于为系统提供日期和时间。

4.根据权利要求1所述的模块化插板式多功能VoIP网关，其特征在于，所述的接口板包括信号接口模块、电源指示模块、编解码模块、电话接口模块，各模块通过数据总线连接。

5.根据权利要求1所述的模块化插板式多功能VoIP网关，其特征在于，所述的背板对应接口板的连接器为长短针连接器，其中的长针连接低压电源和地，短针接其它信号和高压电源。

6.根据权利要求1所述的模块化插板式多功能VoIP网关，其特征在于，所述的背板还装有逃生口模块，用于当设备突然停电时，防止电路短路。

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