CN201690469U - 基于以太网的电话通信系统的网关 - Google Patents

Abstract

基于以太网的电话通信系统的网关，用于连接网络电话通信系统和外部PSTN网的程控交换机。它由DSP主控单元、用户线信令收发单元、环路中继接口单元和存储器及以太网接口单元组成，其特征在于，DSP主控单元分别与用户线信令收发单元、环路中继接口单元和存储器及以太网接口单元相连；用户线信令收发单元包括DTMF接收电路、DTMF转发电路和忙音识别电路；存储器及以太网接口单元包括逻辑接口电路、扩展存储器和以太网接口电路。本实用新型采用UDP/IP协议、RTP协议和裁剪的MGCP呼叫控制协议，能够完成网络电话通信系统与PSTN网间的协议转换，从而实现网内用户与网外PSTN用户的语音通信，具有结构简单，呼叫建立速度快等优点。

Description

基于以太网的电话通信系统的网关

技术领域

本实用新型涉及一种语音通讯设备，尤其涉及在基于以太网的电话通信系统中，一种结合传统的电话交换机技术与基于互联网协议的语音传输技术的网关。

背景技术

目前，我国大多数企业由于生产、安全、资源共享等多方面的需要，在企业内部采用了独立运行的计算机网络、电话通信网、程控调度系统等多种网络或系统并存的组网形式。同时在矿山、冶金、石油化工、煤炭、水泥、纺织、汽车、机电等大型工厂企业存在强噪音、大范围的生产场合中还要使用具有扩音呼叫和电话对讲功能的电话通信系统。这种组网形式不但需要投入大量的设备费、线路费以及维护、维修费，而且大量的布线给维修带来了不便，对周围的环境也带来了一定的影响，存在费用高、可靠性差、使用维修不方便等缺点。

随着计算机网络的普及，各企业都建有局域计算机网络，传输速率可达1000Mbit/s，但是其丰富的带宽资源并没有得到充分利用，造成了资源的浪费。与此同时，随着数字信号处理技术的发展，使得语音信号在以太网中的实时传输成为可能。

基于局域以太网的网络电话通信系统建立起来之后，除了实现网络电话通信系统内部的各种语音通信和调度功能，还需要一个通信网关，用于实现企业内部与外界PSTN用户的电话通信。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于以太网的电话通信系统的网关设备，该网关实现中继媒体网关功能，能够完成企业内部网络电话通信系统与PSTN网间的协议转换，从而实现网内用户与网外PSTN用户的语音通信。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于以太网的电话通信系统的网关，包括DSP主控单元、用户线信令收发单元、环路中继接口单元和存储器及以太网接口单元，其中DSP主控单元分别与用户线信令检测单元、环路中继单元和存储器及以太网接口单元相连；环路中继接口单元通过RJ-11接口与外部PSTN网的程控交换机相连；存储器和以太网接口单元通过以太网接口与网络电话通信系统相连。

所述的用户线信令收发单元包括DTMF接收电路、DTMF转发电路和忙音识别电路。

所述的存储器及以太网接口单元包括有依次相连的逻辑接口电路、扩展存储器和以太网接口电路。

所述的DSP主控单元采用UDP/IP协议、RTP协议和裁剪的MGCP呼叫控制协议。

实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：以DSP处理器和CPLD芯片为硬件核心，具有标准接口，可以完成网络端呼叫控制信令与PSTN端用户线信令的协议转换，从而实现内部网络电话用户与外界PSTN电话用户的语音通信。采用裁剪的MGCP协议作为呼叫控制协议，结构简单，易于理解，使得呼叫建立速度快。

附图说明

图1是本实用新型的应用环境示意图；

图2是本实用新型的硬件结构框图；

图3是存储器及以太网接口单元的结构框图；

图4是DSP主控单元的电路原理图；

图5是DTMF接收电路的电路原理图；

图6是DTMF转发电路的电路原理图；

图7是忙音识别电路的电路原理图；

图8是逻辑接口电路的电路原理图；

图9是扩展存储器的电路原理图；

图10是以太网接口电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本实用新型的基于以太网的电话通信系统的网关做出详细说明。

图1是本实用新型的应用环境示意图。如图1所示，其中展示了网络电话终端、媒体网关控制器MGC、网关和网管系统。网络电话终端内部包含了接入媒体网关(MG)的功能；媒体网关控制器MGC内部包含了MGCP服务器，提供基本的呼叫控制业务；网关负责和外部PSTN电话网络的对接；网管系统负责电话通信系统的网络管理。

当PSTN用户呼叫内部网络电话终端时，网关负责接收DTMF号码，建立与被叫用户的连接，并传输主叫和被叫用户的语音IP包。当内部网络电话呼叫PSTN用户时，网关将网络电话终端拨打的PSTN用户号码转换为DTMF形式的号码发送给PSTN电话网络，从而建立内部网络电话终端用户与PSTN用户的双向语音通信。

图2是本实用新型的硬件结构框图。如图2所示，网络电话通信系统的网络电话终端包括DSP主控单元、用户线信令收发单元、环路中继接口单元和存储器及以太网接口单元。其中DSP主控单元采用DSP芯片，实现语音压缩和呼叫控制等功能；用户线信令收发单元包括DTMF接收电路、DTMF转发电路和忙音识别电路。其中DTMF接收和转发电路实现内部网络电话用户呼叫PSTN用户的二次拨号的接收和转发，忙音识别电路用于识别外部程控交换机发送的忙音信号；环路中继接口单元采用SHR202P厚膜电路，主要完成模拟摘挂机控制、铃流检测、二/四线变换及PCM编解码功能；存储器及以太网接口单元实现对DSP芯片的存储空间的扩展和对以太网接口的控制(包括地址译码，网络接口复位和中断等)。

图3是存储器及以太网接口单元的结构框图。如图3所示，存储器及以太网接口单元包括有依次相连的逻辑接口电路、扩展存储器和以太网接口电路。其中逻辑接口电路中采用CPLD实现DSP对存储器和以太网接口的控制(包括地址译码，网络接口复位和中断等)以及实现DTMF发送控制。扩展存储器主要用于对DSP的存储空间进行扩展，它包括SDRAM和FLASH，用于存放程序和常数以及程序运行需要的暂时性数据。以太网接口电路用于与呼叫控制器间传送控制信令和与网络电话间传送语音数据。

图4是DSP主控单元电路原理图。在具体实现过程中，DSP芯片可采用型号为TMS320VC5402的DSP芯片。

图5是DTMF接收电路的电路原理图。如图5所示，DTMF接收电路用于接收PSTN用户的二次拨号。在具体实现过程中，DTMF收号器芯片可采用型号为MT8870的DTMF收号器。

图6是DTMF转发电路的电路原理图。由于基于以太网的电话通信系统内的网络电话不采用DTMF拨号，因此内部网络电话用户呼叫PSTN用户的二次拨号需由网关负责转发。在具体实现过程中，DTMF发号器芯片可采用型号为W91330的DTMF发号器芯片。

图7是忙音识别电路的电路原理图。PSTN用户结束本次呼叫后挂机，程控交换机将向网关发送忙音信号，网关接收到忙音信号后，复原内部电路。在具体实现过程中，忙音识别可采用型号为LM567的锁相环芯片实现。

图8是逻辑接口电路的电路原理图。如图8所示，逻辑接口电路由分频电路DIV_2048k_k、地址译码电路addr_decode、I/O接口电路io_space和DTMF发送控制电路dtmf组成。其中分频电路生成环路中继接口模块和DSP的多功能缓冲串口(McBSP)的PCM编解码所需的2MHz及8KHz的时钟信号。地址译码电路和I/O接口电路功能包括根据DSP的控制总线、地址总线逻辑产生FLASH、SRAM、以太网接口模块的片选和读/写控制信号；生成DTMF转发模块的控制逻辑；生成环路中继接口模块的环路控制信号；缓存忙音接收模块的状态信号。DTMF发送控制电路缓存DTMF接收电路接收的号码。在具体实现过程中，逻辑接口芯片可采用型号为MAXII EPM240T100C5N的CPLD芯片。

图9是扩展存储器电路原理图。如图9所示，扩展存储器包括SDRAM和FLASH，主要用于对DSP的存储空间进行扩展，SDRAM主要用于存放程序运行过程中的数据和代码；FLASH主要用于固化程序代码，在系统上电时，采用并行加载方式将程序代码搬移到内部RAM。在具体实现过程中，SDRAM芯片可采用型号为IS61LV25616的SDRAM芯片，FLASH芯片可采用型号为SST39VF400A的FLASH芯片。

图10是以太网接口电路的电路原理图。在具体实现过程中，以太网接口控制器芯片可采用型号为DM9000的以太网接口控制器芯片。如图10所示，DSP只能通过数据端口DATA和地址端口INDEX实现对以太网接口控制器的操作。以太网接口控制器在接收到以太网帧，通过内部CRC校验后，会触发DSP的网络接口中断，DSP响应中断，将以太网接口控制器所接收到的数据包从接收数据缓冲区中读出交给上层协议处理；发送数据时以太网接口控制器将待发送的数据写入发送数据缓冲区，当以太网接口控制器检测到DSP发来的数据发送信号后，将写入缓冲区的数据包转换成以太网帧发送，在发送的同时还可以继续接收数据包的写入。

基于以太网的电话通信系统的网关工作原理描述如下：

1.当PSTN用户呼叫内部网络电话时

(1)PSTN用户拨打连接在网关上用户线的号码，程控交换机向网关发送铃流，网关接收到后，软件经信令适配模块适配后，用MGCP协议报告给媒体网关控制器MGC(与MGC的信令传送都是如此)，媒体网关控制器MGC处理后，命令电话网关接通环路并向PSTN用户拨放语音，通知PSTN用户拨打网络电话号码；

(2)网关的DTMF接收模块接收到号码，DSP读取后，向媒体网关控制器MGC报告，媒体网关控制器MGC将向网关发送创建连接命令，连接方式为只发送，同时向被叫接入媒体网关(网络电路终端同时具有接入媒体网关功能和普通网络电话终端功能)发送创建连接命令，连接方式为只接收(此时被叫网关控制启动网络电话的音频功放)，这时，PSTN用户的模拟语音经环路中继接口单元编码，再经DSP的McBSP模块、DMA模块处理后，由DSP打包，发送到被叫，主叫的话音经被叫网关处理后，由网络电话终端功放播出；

(3)如果被叫摘机，切断功放，并向MGC报告，MGC将向网关、被叫接入媒体网关发送修改连接命令，连接方式为发送和接收，这时，PSTN用户与网络电话用户进行双向语音通话；

(4)通话结束后，网关与被叫接入媒体网关状态的复原有两种方式：

①网络电话挂机，接入媒体网关控制电路复原并向MGC报告，MGC向被叫发送删除连接命令，将其状态置闲，同时向网关发送删除连接命令，也将其状态置闲，网关接收到该命令后，控制环路中继接口单元断开环路，状态复原(主叫用户将听忙音，其状态的复原由PSTN处理)；

②PSTN用户挂机，程控交换机将向网关发送忙音，网关的忙音识别电路检测到忙音状态，DSP读取后，控制环路中继接口单元断开环路，状态复原，并向媒体网关控制器MGC报告，与(1)相同，MGC将向网关和接入媒体网关发送删除连接命令，控制双方状态的复原。

2.当内部网络电话呼叫PSTN用户时

(1)网络电话终端摘机后向媒体网关控制器MGC报告，媒体网关控制器MGC命令其向网络电话发送拨号音，网络电话拨打出局字冠“0”，媒体网关控制器MGC接收到报告后，查找网络中的空闲电话网关，向接入媒体网关发送创建连接命令，连接方式为发送和接收，同时向网关发送创建连接命令，连接方式为发送和接收，网关控制环路中继接口单元接通环路，此时，网络电话可听到PSTN的二次拨号音；

(2)网络电话拨打PSTN用户号码，每拨打一位，均向媒体网关控制器MGC报告，媒体网关控制器MGC将网络电话拨打的号码通知网关，网关通过DTMF转发电路向PSTN发送DTMF形式的号码；

(3)全部号码拨完后，如PSTN用户空闲，网络电话将听到PSTN的回铃音(此时PSTN用户处于振铃状态)，PSTN用户摘机，网络电话与PSTN用户进行双向语音通话；

(4)通话结束，复原方式与1相同。

Claims (4)

1.一种基于以太网的电话通信系统的网关，其特征在于，包括DSP主控单元、用户线信令收发单元、环路中继接口单元和存储器及以太网接口单元，其中DSP主控单元分别与用户线信令收发单元、环路中继接口单元和存储器及以太网接口单元相连；环路中继接口单元通过RJ-11接口与外部PSTN网的程控交换机相连；存储器和以太网接口单元通过以太网接口与网络电话通信系统相连。

2.根据权利要求1所述的基于以太网的电话通信系统的网关，其特征在于，所述的用户线信令收发单元包括DTMF接收电路、DTMF转发电路和忙音识别电路。

3.根据权利要求1所述的基于以太网的电话通信系统的网关，其特征在于，所述的存储器及以太网接口单元包括有依次相连的逻辑接口电路、扩展存储器和以太网接口电路。

4.根据权利要求1所述的基于以太网的电话通信系统的网关，其特征在于，所述的DSP主控单元采用UDP/IP协议、RTP协议和裁剪的MGCP呼叫控制协议传输控制信息和语音数据。

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