CN2807628Y - 网络音频会议系统 - Google Patents

Abstract

一种网络音频会议系统，包括：一服务器、两个或两个以上的终端用户，所述的终端用户包括：微处理器CPU、音频接收/发送模块、网络接收/发送模块、电源模块以及控制模块，所述的微处理器CPU具有一外置的电可擦除只读存储器和闪存，微处理器CPU的一输出端与音频接收/发送模块相连，另一输出端通过总线与网络接收/发送模块相连，网络接收/发送模块的输出端通过总线接网络实现与网络媒质之间的数据接收发送；所述的控制模块将接收到的外部命令分别控制微处理器CPU、音频接收/发送模块、网络接收/发送模块、电可擦除只读存储器和闪存。该网络音频会议系统具有安全、系统容量大、处理速度快等优点。

Description

网络音频会议系统

技术领域

本实用新型涉及一种网络系统，尤其是指一种网络音频会议系统，该网络音频会议系统主要能在数字信号处理DSP(Digital Signal Processing)上实现，支持点对点通信、多播和广播。

背景技术

在社会全面信息化的今天，公司的规模已经不局限于一个固定的空间范围，信息技术让公司的规模扩张到Internet上，办公已经由原来的模式转为现代化的信息办公。而开会是办公的常用手段和必不可少的内容，会议进行中沟通表达的重要组织工具也随着电子通讯技术的发展历经了几个从低到高的发展阶段。

Sony公司早在1980年就推出了第一套单电缆连接的专业音频会议系统，1994年推出了经典的手拉手形式的SX-M100/M700专业音频会议系统。随着时间的推移，经济的发展，近两年，这种专业音频会议系统的应用愈加广泛，刚刚结束的APEC中美元首峰会也使用了专业音频会议系统作为会议有效的组织和沟通的工具。

但我们必须看到，很多公司(比如Sony、Philips等)的音频会议系统并不是基于Internet的会议系统，这就决定了这些会议系统的容量有一定的局限性，其技术在信息化的今天也必将被淘汰。比如说，Sony公司的SX-M100音频会议系统最多能容纳60名与会者，最多可扩充到240个发言单元及1440个旁听单元，在大型会议需求越来越大的情况下有很大局限性。

在公司办公信息化、网络化的今天，多功能、低延迟、高保密的音频会议系统的需求越来越大、基于大容量、高实时性的网络音频会议系统的需求，基于这种需要，我们设计了这套基于DSP的网络音频会议系统。而要在Internet上传输会议信息，我们同时考虑到了保密性的要求，并在本系统中采用混沌加密的算法对会议信息进行加密，但是在本实用新型中，由于加密部分的技术方案主要是对程序、一些计算方法的改进，属于方法的保护范围，所以，在这里就加密部分的技术方案不进行详细的描述，本案申请人在另一份申请中进行详细介绍。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于DSP处理器的网络音频会议系统。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种网络音频会议系统，包括：一服务器、两个或两个以上的终端用户，所述的终端用户包括：微处理器CPU、音频接收/发送模块、网络接收/发送模块、电源模块以及控制模块，所述的微处理器CPU具有一外置的电可擦除只读存储器和闪存，微处理器CPU的一输出端与音频接收/发送模块相连，另一输出端通过总线与网络接收/发送模块相连，网络接收/发送模块的输出端通过总线接网络实现与网络媒质之间的数据接收发送；所述的控制模块将接收到的外部命令分别控制微处理器CPU、音频接收/发送模块、网络接收/发送模块、电可擦除只读存储器和闪存。

为完善上述技术方案，进一步在所述的服务器中至少配置一个路由器。其中，就路由器的型号可以采用CISCO、3COM、D-LINK、INTEL、IBDN、AMP、AVAYA等系列产品，用户根据不同的网络选择不同型号的路由器。

本实用新型中所述的网络可以采用局域网、广域网或者互联网Internet等等。

在上述技术方案中，所述的微处理器的核心采用型号为TMS320VC5000系列的芯片。例如：所述的微处理器的核心芯片具体型号为TMS320VC5410或TMS320VC5402。

在上述技术方案中所述的音频接收/发送模块包括：A/D变换电路、音频压缩/解压电路、D/A变换电路；所述的A/D变换电路将外界输入设备输入的模拟信号转换变成数字信号，输出给音频压缩/解压电路；所述的D/A变换电路将从音频压缩/解压电路输出的数字信号转换从模拟信号，再通过外界输出设备将模拟信号输出。

由于A/D采样过后的信号数据率非常高，考虑到网络传输和混沌同步的速度要求，必须对原始采样量化的信号做进一步的压缩，而压缩采用LD-CELP标准进行压缩。从外界信号输入设备输入的模拟信号经A/D变换电路该数字信号通过音频压缩/解压电路从网络接口传递给另一客户终端，获得该数字信号的客户终端通过D/A变换电路还原成原始的多媒体信号，其核心芯片的型号为PCM3006。这部分也是本实用新型与现有技术的区别关键所在，现有的网络音频会议系统，是直接进行模拟信号与数字信号之间的转换，而没有在信号传递、接收之间设置压缩与解压电路，所以，对于一些容量较大的信号，却无法进行传递，从而导致信号的中断，影响系统的整体使用效果，有了本实用新型的压缩/解压电路后，就克服了现有技术的缺陷，使用时系统能获得较好的音质。

此外，在上述技术方案中，所述的网络接收/发送模块的核心芯片型号为8019，因为，网络接收/发送模块在电路上的支持采用现有技术，并且结构简单，其关键之处在于计算机程序的设计方面，而计算方法不属于实用新型的保护之列，所以，这里我们就不进行详细描述，只是简单介绍一下该模块大致包括：网络驱动器、数据缓冲器、链路层、网际协议IP、用户数据报协议UDP等几个部分，所述的用户数据报协议UDP连接上层应用程序和物理层。用户数据报协议UDP的全名是：User Datagram Protocol；网络模块维护协议栈的运行。它向上层应用程序提供网络编程接口API，通过网络驱动程序同物理层交互完成网络数据包的接收和发送。其中UDP、IP、链路层协议是由1wIP实现的，而数据缓冲、网络驱动、API必须根据不同的物理接口和应用来设计。

最后，是本系统的大脑——控制模块，所述的控制模块分为两部分：管理各个硬件模块之间的逻辑连接和通信的内部控制模块、为了同外部通信的外部控制模块，在本系统中，我们必须做两种类型的控制设置：一种是内部控制，一种是外部控制，主要作用是管理各个硬件模块之间的逻辑连接和通信，防止各个物理模块相互之间发生资源冲突，保证它们协同工作。外部控制是为了同外部通信。整个系统必须在人为的控制下工作，比如说开会时候的外来指令、同PC机的通信接口等。比如说，我们可以做一个人机交互界面，以控制系统的启动、加入会议、发言、用户验证等工作。

使用本实用新型的有益效果在于：本会议系统采用基于DSP(TMS320VC5410或TMS320VC5402)的多媒体终端来发送和接收多媒体信号，经过DSP的处理(包括物理层、网络层及应用层的处理)，与连接于局域网的PC和其他多媒体终端进行数据交换，从而可以在局域网、广域网或者Internet上实现多媒体数字会议。

本系统中，我们采用TI公司的TMS320VC5410作为中心处理器，并扩展其音频和网络接口，采用DSP系统的优点在于：系统处理速度要尽量快；系统要较好地支持信号处理算法，因为多媒体信号的处理常常涉及到信号处理算法，如FIR、FFT、音频压缩等；功耗尽量低，因为我们的系统尽可能适合移动应用(将来支持无线接入)；支持一定的通信接口。并且，TI公司的C5000系列运算功能强大、功耗低、价格低廉而且具有较完备的在片外设，我们利用其外设(如McBSP)和总线扩展了串口、网络等通信接口，增强了DSP的接口功能。

此外，适用本系统优点还有：基于DSP实现，容易实现各种信号处理及通信算法，如滤波器、FFT、数据压缩等；基于多任务内核，更容易进行功能扩展，系统更易升级；采用LD-CELP语音压缩标准，数据率低，接近电话音质；基于Internet的设计而不是电话交换网，扩展了DSP的网络功能；安装、使用成本低廉(网络资费较之电话费用低得多)。

附图说明

图1为网络音频会议系统的拓扑图和单个终端的功能原理图；

图2为本实用新型客户终端系统的框架图；

图3为本实用新型终端用户微处理器主芯片接口部分电路原理图；

图4为本实用新型音频接收/发送模块接口部分电路原理图；

图5为本实用新型网络接收/发送模块接口部分电路原理图；

图6为本实用新型控制模块电路原理图；

图7为本实用新型电源部分的电路原理图；

具体实施方式

下面通过具体实施方式，加以附图对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，为网络音频会议系统的拓扑图和单个终端的功能原理图，该系统包括：一服务器I、两个或两个以上的终端用户II，所述的终端用户II基于服务器I、通过网络III进行语音数据的接收/发送，终端用户之间通过网络也可以进行音频信号的传递。如图2所示，为本实用新型客户终端系统的框架图，所述的终端用户II包括：微处理器CPU1、音频接收/发送模块2、网络接收/发送模块3、用于给各模块提供工作电能的电源模块4以及用于控制各个模块依次顺序工作的控制模块5，所述的微处理器CPU1具有一外置的电可擦除只读存储器EEPROM和闪存Flash，微处理器CPU1的一输出端与音频接收/发送模块2相连，另一输出端通过总线与网络接收/发送模块3相连，网络接收/发送模块3的输出端通过总线接网络III实现与网络媒质之间的数据接收发送；所述的控制模块5将接收到的外部命令分别控制微处理器CPU1、音频接收/发送模块2、网络接收/发送模块3、电可擦除只读存储器EEPROM和闪存Flash。

下面通过附图具体介绍各个功能模块：

首先，是本系统的关键模块—微处理器芯片，如图3所示，微处理器的核心芯片具体型号为TMS320VC5410-160，使用该型号的芯片使得系统处理速度尽量快；系统能较好地支持信号处理算法，多媒体信号的处理常常涉及到信号处理算法，例如FIR、FFT、音频压缩等信号处理算法，采用该型号的芯片功耗尽量低，尽可能适合移动应用(将来支持无线接入)；支持一定的通信接口，并且，TI公司的C5000系列运算功能强大、功耗低、价格低廉而且具有较完备的在片外设，我们利用其外设(如McBSP)和总线扩展了串口、网络等通信接口，增强了DSP的接口功能。

其次，是本系统的信息处理模块——音频接收/发送模块和网络接收/发送模块，如图4、图5所示，为本实用新型音频接收/发送模块接口部分电路原理图和网络接收/发送模块接口部分电路原理图；在本实用新型中，如图4所示，音频接收/发送模块包括A/D变换电路、音频压缩/解压电路、D/A变换电路；所述的A/D变换电路将外界输入设备输入的模拟信号转换变成数字信号，输出给音频压缩/解压电路；所述的D/A变换电路将从音频压缩/解压电路输出的数字信号转换从模拟信号，再通过外界输出设备将模拟信号输出。其中，就上述电路均采用现有技术，但是，本系统在现有的音频会议系统中增加了压缩/解压电路，该电路的核心声卡芯片的型号为PCM3006。多媒体信号通过外部话筒、摄像头等输入，经A/D(A/D型号为philips公司的NE2000)转换后变成数字信号，经过适当的处理(如压缩编码等)送入挂接于外核上的应用程序(一个或者多个任务)，该程序调用外核提供的接口(API)对其进行加密、组包传送(通过片处相应的网络接口芯片)。在接收端，从网络接口获得数据，再送入已经启动的接收程序(任务)，接收程序同样调用外核提供的接口进行相应的处理(如解密等)，再将其送入D/A转换，还原成原始的多媒体信号。

如图5所示，在网络接收/发送模块接口部分电路中，其核心芯片型号为RTL8019，其中，微处理器所附带的外置的电可擦除只读存储器EEPROM和闪存Flash也串联在网络接口电路的控制端。

接着，是本系统执行的指挥部件——控制模块，如图6所示，为本实用新型控制模块电路原理图，其核心处理芯片型号为SN74LVTH16245，在本系统中，控制模块具有两种类型的控制设置：一种是内部控制，一种是外部控制，主要作用是管理各个硬件模块之间的逻辑连接和通信，防止各个物理模块相互之间发生资源冲突，保证它们协同工作。外部控制是为了同外部通信。整个系统必须在人为的控制下工作，比如说开会时候的外来指令、同PC机的通信接口等。比如说，我们可以做一个人机交互界面，以控制系统的启动、加入会议、发言、用户验证等工作。

最后，是整个终端用户系统中必不可少的一个部分——电源模块，如图7所示，为本实用新型电源部分的电路原理图，关于电路原理图，是一项非常成熟的现有技术，也是任何系统中所必不可少的一个模块，在本系统的电源模块中，也使用图7所示的电源电路。此外，在本系统的执行过程中还有一个关键的步骤混沌加密，基于此步骤主要是在微处理器中通过一系列的运算程序而完成，不属于实用新型的保护之列，所以，在这里就不进行详细描述。

总之，本会议系统采用基于DSP(TMS320VC5402)的多媒体终端来发送和接收多媒体信号，经过DSP的处理(包括物理层、网络层及应用层的处理)，与连接于局域网的PC和其他多媒体终端进行数据交换，从而可以在局域网、广域网或者Internet上实现多媒体数字会议。由于网络信息安全隐患，我们采用一种自相关特性相当好的混沌码对多媒体信号进行加密，保证了会议的安全性。

本系统还包括一个会议管理软件，软件的服务端在会议服务器上运行(各终端也连接到该服务器上，所以该服务器还必须配置成一个路由器)，客户端在每个会议参与者的PC上运行。客户端软件和多媒体终端通过USB(USB接口芯片为philips公司的9603)进行通信(发送一些指令，如要求发言、停止发言、通过给定的密钥改变混沌码等)，控制终端系统中的任务状态(启动、挂起、等待等)。

Claims (8)

1、一种网络音频会议系统，包括：一服务器(I)、两个或两个以上的终端用户(II)，所述的终端用户(II)基于服务器(I)、通过网络(III)进行语音数据的接收/发送，其特征在于，所述的终端用户(II)包括：微处理器CPU(1)、音频接收/发送模块(2)、网络接收/发送模块(3)、用于给各模块提供工作电能的电源模块(4)以及用于控制各个模块依次顺序工作的控制模块(5)，所述的微处理器CPU(1)具有一外置的电可擦除只读存储器(EEPROM)和闪存(Flash)，微处理器CPU(1)的一输出端与音频接收/发送模块(2)相连，另一输出端通过总线与网络接收/发送模块(3)相连，网络接收/发送模块(3)的输出端通过总线接网络(III)实现与网络媒质之间的数据接收发送；所述的控制模块(5)将接收到的外部命令分别控制微处理器CPU(1)、音频接收/发送模块(2)、网络接收/发送模块(3)、电可擦除只读存储器(EEPROM)和闪存(Flash)。

2、根据权利要求1所述的网络音频会议系统，其特征在于：所述的服务器(I)至少配置一个路由器。

3、根据权利要求1所述的网络音频会议系统，其特征在于：所述的网络(III)为局域网、广域网或者互联网(Internet)。

4、根据权利要求1所述的网络音频会议系统，其特征在于：所述的微处理器(1)的核心采用型号为TMS320VC5000系列的芯片。

5、根据权利要求4所述的网络音频会议系统，其特征在于：所述的微处理器(1)的核心芯片型号为TMS320VC5410或TMS320VC5402。

6、根据权利要求1所述的网络音频会议系统，其特征在于：所述的音频接收/发送模块(2)包括：A/D变换电路、音频压缩/解压电路、D/A变换电路；所述的A/D变换电路将外界输入设备输入的模拟信号转换变成数字信号，输出给音频压缩/解压电路；所述的D/A变换电路将从音频压缩/解压电路输出的数字信号转换从模拟信号，再通过外界输出设备将模拟信号输出。

7、根据权利要求1所述的网络音频会议系统，其特征在于：所述的网络接收/发送模块(3)的核心芯片型号为8019。

8、根据权利要求1所述的网络音频会议系统，其特征在于：所述的控制模块(5)分为管理各个硬件模块之间的逻辑连接和通信的内部控制模块、为了同外部通信的外部控制模块。

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