CN204465676U - 三网融合终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种三网融合终端设备，包括中央数据处理器以及均连接至所述中央数据处理器的控制电路、数据收发电路和数据存储器，所述三网融合终端设备还包括一端连接至所述中央数据处理器的数字信号处理器、所述数字信号处理器的另一端还连接编码解码器的一端，而所述编码解码器的另一端连接至用于外接电话机的用户线接口电路。本实用新型在现有接入终端基础上，增加了处理IP电话信号的电路，具有了处理数据、视频和音频信号的能力，把数据、IPTV和IP语音等信号从计算机网络中分离出来，通过终端和计算机网络中服务器的软件的控制和参数设置，分别送到电脑、电视和电话机，从而实现上网、看电视和打电话的功能，达到三种网络信号合一处理的效果。

Description

三网融合终端设备

技术领域

本实用新型涉及网络终端设备技术领域，尤其涉及一种三网融合终端设备。

背景技术

现有的基于计算机网络的接入终端设备只能实现数据信号、IP电视信号的输入、放大传递及分离输出，其工作流程如图1所示，其工作原理为：来自计算机网络的数据,经过接入终端的网线接口和隔离变压器的处理，送到数据收发电路，送来的数据包经数据收发电路中的接收电路的整形、质量控制和路由转发等处理送到嵌入式CPU中，嵌入式CPU根据各种协议和应用的要求对数据包进行处理，处理好的数据送到数据收发电路中的发送电路，由发送电路将数据处理成符合网络传送要求的数据包再经网络接口分别将数据送到计算机，将含有电视信号的IP包送到IP电视机上，从而实现数据信号和IP电视信号由计算机网络经过接入终端的接收与处理向计算机和IP电视机上的传送。反之，计算机和IP电视上的信号经过接入终端的处理也可以向计算机网络上传送。内存RAM的作用是当嵌入式CPU处理的数据过多时可先放入内存中，当嵌入式CPU空闲时再按先进先出（FIFO）的原则进行处理。而控制电路是控制数据收发电路的接收和发送数据的状态。CPU和控制电路的工作，都是按照软件平台上的参数设置和程序来完成的，而所有系统软件和应用程序都是存贮在直读内存（ROM）的FLASH芯片中。

从图1所示的工作流程图可以看出，现有接入终端的只能接收和处理数据和IPTV信号，没有处理电话信号的功能模块，不能处理IP电话信号。因此不能实现计算机、电视、电话三种信号的融合、接收和发送。现有终端根本无法实现普通电话机通过计算机网络来互打电话，无法真正实现三网融合的功能。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种三网整合终端设备，以真正实现计算机、电视、电话三种信号的融合、接收和发送。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种三网融合终端设备，包括中央数据处理器以及均连接至所述中央数据处理器的控制电路、数据收发电路和数据存储器，所述三网融合终端设备还包括一端连接至所述中央数据处理器的数字信号处理器、所述数字信号处理器的另一端还连接编码解码器的一端，而所述编码解码器的另一端连接至用于外接电话机的用户线接口电路。

进一步地，所述中央数据处理器为嵌入式CPU。

进一步地，所述中央数据处理器和数字信号处理器集成为一体的集成芯片。

进一步地，所述用户线接口电路为单通道用户线接口电路，所述编码解码器为单通道可编程视频和音频编码解码器，所述单通道用户线接口电路与单通道可编程视频和音频编码解码器集成在一个芯片上，且所述芯片上还集成了有单通道DC升压电路控制器。

进一步地，所述数据存储器包括有出入用于存储系统软件、设置参数的闪存芯片以及用于存储中央数据处理器处理过的和待处理的数据的同步动态随机存储器芯片。

进一步地，所述控制电路和数据收发电路集成为一个芯片。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在现有接入终端基础上，增加了处理IP电话信号的电路，结合采用处理和收发IP电话信号的技术，可把计算机网络的IP电话语音包提取出来，通过解码、数模转换等处理变成普通电话能够接收的语音信号，反之也可以把电话机的语音信号可以转成能在计算机网络上传送的IP电话语音包。从而，使得本实用新型三网融合终端具有了处理数据、视频和音频信号的能力，把数据、IPTV和IP语音等信号从计算机网络中分离出来，通过终端和计算机网络中服务器的软件的控制和参数设置，分别送到电脑、电视和电话机，从而实现上网、看电视和打电话的功能，达到三种网络信号合一处理的效果。通过对音频电话信号进行了编码、解码和数-模、模-数转换，使得普通电话机可以直接和终端通信，通过终端软件程序和计算机网络中的语音服务器软件的设置，可实现计算机网络内与终端相连的电话之间拨号和通话功能，可以实现通过内网打电话，节省用户开支，提高工作效率。本实用新型还解决了网络拥塞、时延影响通话质量问题及内网穿透的问题。

附图说明

图1是现有的基于计算机网络的接入终端设备的工作流程图。

图2所示是本实用新型三网融合终端的系统组成框图。

图3所示是本实用新型三网融合终端一个实施例的结构框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

请参考图2及图3所示，本实用新型提供一种三网融合终端，其针对现有计算机网络接入终端的不足，在现有接入终端的基础上，增加了处理IP电话信号的电路，提供了一种处理和收发IP电话信号的技术，可把计算机网络的IP电话语音包提取出来，通过解码、数模转换等处理变成普通电话能够接收的语音信号，反之也可以把电话机的语音信号可以转成能在计算机网络上传送的IP电话语音包。

具体实施时，本实用新型三网融合终端包括中央数据处理器1、控制电路2、数据收发电路3、内存4、数字信号处器（DSP）5、编码解码器（CODEC）6以及用户线接口电路（SLIC）7。

其中，中央数据处理器1可以采用嵌入式CPU（为方便描述，以下直接以嵌入式CPU为例进行说明），其分别与控制电路2、数据收发电路3、内存4相连构成了与现有的计算机网络接入终端相同的系统结构，这一部分的工作原理和方式与现有的计算机网络接入终端相同，在此不多赘述。

而本实用新型的主要创新之处在于还增加了数字信号处器5、编码解码器6以及用户线接口电路7。这些增加的部分构成了处理IP电话信号的电路。其中，数字信号处理器5直接连接至嵌入式CPU，编码解码器6一端连接至数据信号处理器5，另一端连接至用户线接口电路7，而用户线接口电路7则可用于外接电话机。

本实用新型三网融合终端在工作时，将计算机网络中传输的各信号分离出来，把数据、IPTV和IP语音等信号分别送到电脑、电视和电话机，从而实现上网、看电视和打电话的功能。如图2所示，本实用新型三网融合终端的工作原理为：由嵌入式CPU处理过的IP电话信号数据包送到数字信号处理器5；数字信号处理器5再对进行修改、删除、强化、调制等处理变成脉冲编码调制（PCM）数字信号，送到编码解码器6；编码解码器6对PCM数字信号进行解码、滤波、数模转换（DAC）变成模拟音频信号送到用户线接口电路7；用户线接口电路7再对模拟音频信号进行信号放大、去干扰等处理变成普通电话机能够接收的模拟音频信号经电话线接口送到电话机。反之，由电话机输入的模拟音频信号送入用户线接口电路7，进行信号放大、去干扰等前置处理，然后送入编码解码器6进行A/D（模/数）转换，编码等处理，转换为PCM编码的音频信号，再由数字信号处理器5进行语音的压缩编码，编码格式可以选用G.711（a/u-law）、G.723.1、G.726、G.729A/B等，转换成RTP（实时传输协议）包格式的IP数据包信号送入嵌入式CPU。同时在软件平台中加入对电话信号设置和控制的程序，使之实现通过计算机网络打电话的功能。

本实用新型在原有计算机网络终端上通过增加数字信号处器5、编码解码器6、用户线接口电路7构成了处理IP电话信号的电路，把模拟的电话信号，变成能在计算机网络上传输的IP数据包，从而实现电话、电视和计算机数据三种信号在计算机网络上传递，达到电话、电视和计算机三网合一的目的。

由于采用了数字信号处理器功能模块，对视频和音频数据包进行了提取、放大和压缩处理，使本实用新型三网融合终端设备有了处理视频和音频信号的能力。

由于采用了编码解码器和用户线接口电路这两个功能模块，对音频电话信号进行了编码、解码和数-模、模-数转换，使得普通电话机可以直接和终端通信，通过终端软件程序和计算机网络中的语音服务器软件的设置，可实现计算机网络内与终端相连的电话之间拨号和通话功能。

所述中央数据处理器1和数字信号处理器5可以集成在同一芯片中，中央数据处理器1与数字信号处理器5之间的通信数据在芯片内部直接传送，大大地提高了数字信号处理器的语音信号的处理能力，使数字信号处理器对G.711、G.723.1、G.729A、G.729B等多个声音压缩模式的处理更为高效，且支持回音消除等多种普通电话技术，提高了本实用新型三网融合终端设备处理视频和语音数据包的效率。

所述编码解码器6为单通道可编程视频和音频编码解码器，所述用户线接口电路7可以为单通道用户线接口电路，所述单通道可编程视频和音频编码解码器与单通道用户线接口电路集成在一个芯片上，且所述芯片上还集成了有单通道DC升压电路控制器，从而使电话信号的编码、解码和数-模、模数转换的速度大大提高，从而减小了语音通话的延迟，提高了响应速度。

根据三网融合终端设备的性能要求和目前可选集成电路芯片的情况，设计出如图3所示的三网融合终端设备的一种具体实施例。

图3中，IC+IP175D芯片作为控制电路2和数据收发电路3的集成芯片，其具有5个RJ45网络接口作为数据收发电路对外连接的接口，各接口的功能为：IPTV口为10/100M网络接口，连接IPTV设备；EXP口为10/100M网络接口，用于网络级联；Config口为10/100M网络接口，用于三网融合终端工作参数配置；Uplink口为10/100M网络接口,用于连接计算机网络；PC口为10/100M网络接口，用于连接用户的个人计算机。

IC+IP175D芯片作为一个5端口10/100M以太网集成开关，它由一个5端口开关控制器和5个快速以太网收发器组成。每个收发器符合IEEE802.3、IEEE802.3u和IEEE802.3x等协议规范。它采用存储-转发的工作模式，输入的数据包如果没有错误就存储到内部的同步静态随机存储器（SSRAM），并自动提取源地址存到内部地址表中，有错误的数据包就丢弃。IC+IP175D芯片是按照地址表中的目标地址发送数据包，当目标端口有空闲时，从内部的同步静态随机存储器读取数据包按照地址表的地址发送到合适的端口。IC+IP175D芯片的各种控制参数和LED指示功能都可通过闪存中的程序进行设置。IC+IP175D芯片是集成有嵌入式CPU和数字信号处理器的CM5000集成芯片的网络控制接口，作为MAC与PHY之间通信的桥梁，CM5000集成芯片通过它才能与外网进行数据传输和交换。IC+IP175D芯片有以下性能：

提供6个MAC和5个PHY；

提供集成的路由和交换功能在芯片的每个10/100Base-TX以太网端口；

自适应MDI-MDIX，提供三个MII/RMII接口；

支持基于端口的VLAN和标签VLAN；

支持CoS与8级的带宽控制等。

IC+IP175D芯片是物理层芯片，它提供三个MII/RMII（Reduced Media Independent Interface简化媒体独立接口）接口(与MAC芯片相连)、5个适用于双绞线传输的差分信号接口，可以完成介质上传输的模拟信号和RMII信号之间的转换，它可以和CM5000集成芯片之间的无缝连接。在此终端设计中，IC+IP175D芯片使用两个MII/RMII口与CPU相连，其余的MAC配置成4LAN+1WAN的路由。

CM5000集成芯片是三网融合终端的核心处理器，是终端的心脏和大脑，是系统各功能模块的指挥中心。它集成了一个32位RISC CPU，频率为125MHz，内建了4K字节的指示缓存及4K字节的数据缓存，它还集成了一个16位Fix-Point数字信号处理器（DSP），支持32K×24的可编程存储器，16K×16的系统存储器，15K×16的数据存储器；它提供2个串行端口支持2个声音通道。数字信号处理器支持多个声音压缩模式（G.711、G.723.1、G.729A、G.729B），回音消除及多种普通电话技术；它提供2个10/100M快速以太网地址支持全/半双工模式，端口基于VLAN，MII接口和2K字节的FIFO（first in，first out先入先出）封包缓存器，用户能通过MII接口与外部PHY或以太网交换芯片构建VoIP网关和IP电话；它支持系统管理、网络管理、协议栈管理及应用程序。集成芯片CM5000提供以太网接口MII(Media Independent Interface)，它是介质无关接口，MII层定义了在100BASE-T MAC和各种物理层之间的标准电气和机械接口，MII以4位半字节方式传送数据双向传输，时钟速率25MHz。其工作速率可达100Mb/s，分别用于发送器和接收器两条独立信道。每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。它与作为以太网开关芯片的IC+IP175D芯片和用户线接口电路SLIC(Subscriber Line Interface Circuit用户线接口电路)相连，通过管理接口，上层监视和控制PHY（Physical Layer），使用SMI（Serial Management Interface）总线通过读写PHY的寄存器来完成终端以太网接口的控制和管理工作。它的工作和参数设置受ROM中的嵌入式操作系统和应用程序控制。

而W681388芯片是语音网关硬件的核心部分，它将单通道用户线接口电路的功能与单通道可编程编码解码器及单通道DC升压电路控制器集成在一个芯片上，用户线接口电路是用户线接口，它是编码解码器与外接话机环路的中间接口，外接1个RJ11电话线接口，用于连接普通话机，拨打VOIP网络电话。W681388芯片具有如下功能：

铃流信号：能提供话机振铃所需的铃流，它是一负高压交流信号；

摘挂机检测信号：它提供话机摘挂机时的微处理器检测信号，微处理器根据该信号的变化来判别出话机的摘挂机情况；

语音信号接口：它具有与编码解码器与DTMF（Dual Tone Multi Frequency，双音多频）相连的模拟语音信号接口，完成从话机到编码解码器与DTMF或从编码解码器到话机的模拟语音信号连接；它是话机与编码解码器联系的间桥梁；

用户线接口：连接话机，向电话机馈电；

编码解码器：利用编解码器、滤波器完成语音信号的A/D与D/A变换，其PCM接口与外部接口相接此终端是与集成芯片CM5000相连，而模拟口与用户线接口电路相接。

W681388芯片内部还集成了DC/DC对话机进行馈电及零流，FSK来电显示的发送，拨号音、回铃音及忙音的产生，DTMF信号的识别，摘挂机的识别。与CM5000集成芯片连接的有一个SPI接口进行访问操作，而音频通过标准的PCM接口与CM5000通信，支持PCM的A率、U率及16位线性。

EN29LV160AT闪存为采用CMOS工艺的16M（2Mx 8-Bit）3V供电的引导区闪存，它主要存储三网融合终端的系统软件、设置参数和应用程序，终端工作时首先读入该闪存中的启动程序到中央数据处理器，再引导启动系统。

HY57V641620FTP-7存储器芯片则为64M（4M×16）CMOS工艺的同步动态随机存储器芯片，是终端的内存，存储中央数据处理器处理过的数据和待处理的数据。

通过采用W681388DG可编程语音编解码器和用户线接口集成电路，并通过其外围电路设计，实现了音频信号的编解码，实现了G.711（a/u-law）、G.723.1、G.726、G.729A/B音频信号的压缩，实现了GSM AMR、iLBC的算法以及对其进行优化的舒适噪声产生和控制、回声抑制、静音检测与抑制算法。

通过对音频电话信号进行了编码、解码和数-模、模-数转换，使得普通电话机可以直接和终端通信，通过终端软件程序和计算机网络中的语音服务器软件的设置，可实现计算机网络内与终端相连的电话之间拨号和通话功能，可以实现通过内网打电话，节省用户开支，提高工作效率。

解决了网络拥塞、时延影响通话质量问题（实现Qos功能，通过其机制自动进行流量控制）及内网穿透的问题。

以上所述是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1. 一种三网融合终端设备，包括中央数据处理器以及均连接至所述中央数据处理器的控制电路、数据收发电路和数据存储器，其特征在于，所述三网融合终端设备还包括一端连接至所述中央数据处理器的数字信号处理器、所述数字信号处理器的另一端还连接编码解码器的一端，而所述编码解码器的另一端连接至用于外接电话机的用户线接口电路。

2. 如权利要求1所述的三网融合终端设备，其特征在于，所述中央数据处理器为嵌入式CPU。

3. 如权利要求1或2所述的三网融合终端设备，其特征在于，所述中央数据处理器和数字信号处理器集成为一体的集成芯片。

4. 如权利要求1所述的三网融合终端设备，其特征在于，所述用户线接口电路为单通道用户线接口电路，所述编码解码器为单通道可编程视频和音频编码解码器，所述单通道用户线接口电路与单通道可编程视频和音频编码解码器集成在一个芯片上，且所述芯片上还集成了有单通道DC升压电路控制器。

5. 如权利要求1所述的三网融合终端设备，其特征在于，所述数据存储器包括有出入用于存储系统软件、设置参数的闪存芯片以及用于存储中央数据处理器处理过的和待处理的数据的同步动态随机存储器芯片。

6. 如权利要求1所述的三网融合终端设备，其特征在于，所述控制电路和数据收发电路集成为一个芯片。