CN201001140Y

CN201001140Y - 一种voip接入网关

Info

Publication number: CN201001140Y
Application number: CNU2006201554890U
Authority: CN
Inventors: 刘峰; 张长福; 孔庆佐
Original assignee: DESAI ELECTRONIC (HUIZHOU) Ltd
Current assignee: DESAI ELECTRONIC (HUIZHOU) Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-01-02
Anticipated expiration: 2016-12-27

Abstract

本实用新型公开了一种VOIP接入网关，联接于PSTN电话终端与计算机互联网之间，包括中央处理器单元以及与其联接的数字信号逻辑处理单元、网络接口单元、外部存储单元、语音编/解码器和PSTN电话终端接入接口单元，数字信号逻辑处理单元与网络接口单元和语音编/解码器联接，语音编/解码器与PSTN电话终端接入接口联接。本实用新型VOIP接入网关使传统PSTN电话终端接入计算机互联网，实现网络通话，并具有可在计算机互联网和公共交换电信网之间切换实现语音通话的优点。

Description

一种VOIP接入网关

技术领域

本实用新型涉及一种实现基于互联网协议的语音通信VOIP的接入网关，具体是指一种实现传统PSTN电话终端接入计算机互联网、兼容计算机互联网和公共交换电信网接入方式的VOIP网关。

背景技术

随着中国加入世界贸易组织，以企业集团形式面向世界展开竞争的模式成为政府和民间的共识。然而，企业集团结构形态直接导致了通信费用的大幅度上升。随着集团内部各类资源共享需求的日益迫切，大量的“内部通信”因地域限制而需要经由电信交换系统完成，从而成为企业“颇感冤枉”的重要成本构成之一。如何有效降低企业的通信成本，一直是企业管理者的主要关注点之一。

自VoIP网络电话技术诞生以来，其低廉的使用成本为企业降低通信成本带来福音。然而，由于既定的VoIP以电信运营商所拥有的城域网为基本平台，从而导致终端通信成本受制于经营企业本身的成本(包括运营效率、管理效率、企业综合成本等)，进而导致通信服务享受企业的通信成本受到制约。因此，如何利用计算机互联网资源实现企业自主式通信，将企业集团位于不同地域的企业连接起来，实现跨地域的内部通信，从而有效降低企业通信成本。

自公共交换电信网(PSTN)诞生以来，经历长期的发展，人们已经习惯于常规PSTN终端的操作方法，由于PSTN终端已经广泛地应用到社会的各个阶层，导致人们在选择通信终端时会出于节约的原则而依然沿用PSTN终端。因此，如何既引导人们利用VoIP通信模式作为基本通信手段，又能够使用户继续沿用已经具备的PSTN终端，成为VoIP电话终端普及应用的制约环节之一。

目前实现VOIP网络电话通信有二种方式：(1)以电脑作为接入网关的VoIP通信装置，由于网络体系为计算机互联网，因此在常规的通信应用模式中，通常利用个人电脑作为电话终端接入网络的网关装置。例如，利用受话器和拾音器与电脑的声卡及工作于电脑系统资源平台的应用软件共同构成基于VoIP体制的语音通信终端，是目前常见的VoIP通信方式。显然，这种需要利用电脑作为网络接入网关的VoIP通信终端与人们直接利用常规电信电话机相比，在应用中不仅繁琐(例如临时启动电脑、启动相应的应用软件)，造成电脑资源的浪费，而且对通信操作者的基本素质要求较高(需要具有基本的电脑操作技能)。(2)以整体式VoIP作为计算机互联网通信终端，将网络接入接口、个人电脑中声卡的主要功能装置和配套的电脑相关资源装置、拾音器及受话器，以一定的功能组合方式集成在一个整体壳体内，构成与常规电信终端式电话机类似的外观。无论是以电脑作为接入网关的VoIP通信装置还是以整体式VoIP作为计算机互联网通信终端都无办法解决传统PSTN接入的问题。

实用新型内容

本实用新型需解决的问题是提供一种实现传统PSTN电话终端接入、可在计算机互联网和公共交换电信网之间切换实现语音通讯的VOIP接入网关。

根据上述需解决的问题设计了一种VOIP接入网关，联接于PSTN电话终端与计算机互联网之间，包括中央处理器单元以及与其联接的数字信号逻辑处理单元、网络接口单元、外部存储单元、语音编/解码器和PSTN电话终端接入接口单元，数字信号逻辑处理单元与网络接口单元和语音编/解码器联接，语音编/解码器与PSTN电话终端联接。

中央处理器单元的任务包括：其一，按照既定协议规程对网络接口进行控制管理；其二，按照既定协议规程对DSP单元进行管理并处理相关信息；其三，按照既定协议规程对语音编/解码器进行控制与管理；其四，按照既定协议规程和状态设置对本实用新型整机的状态进行控制与管理；其五，检测信道信息(例如线路通断、振铃信号、忙音等)并进行控制管理；其六，对人机界面的操作动作进行处理并按照协议规程执行相应的软件，实现相关功能；其七，根据既定协议规程对通信进程进行控制管理(侧重于通信)。

数字信号逻辑处理单元是本实用新型配套的专用于处理来自于计算机互联网的IP信令，使之转化为本实用新型可执行的数字化信令，或处理来自于互联网IP化语音，使之转化为本实用新型可处理的数字化语音；同时将本实用新型所发出的数字信令转化为符合IP协议规程的信令，或将数字化语音信息转化为VoIP语音包形式。数字信号逻辑处理单元还具有在于处理复杂的逻辑功能，从而节省电路布置空间。

网络接口单元包括支持RJ45八芯电缆连接方式下的局域网接口。网络接口单元所起的作用是VoIP电话终端与局域网系统平台设备之间形成可通讯的信道作用，其本质为信道装置。信道装置所起的作用在于将终端发出的信令信号和数字化的电声信号形态转换成可在网络接入信道传输的信号形态并遵循相应的信号传输协议规程，或将基于计算机互联网的IP信令信号和IP语音包通过信道设备还原为数字信令和数字化电话电声信号形态。

外部存储单元包括用于中央处理单元在处理进程中的临时数据处理缓存器和具有掉电保持功能的状态参数记录存储器。

语音编/解码器用于将来自PSTN电话终端的模拟语音信号以编码方式转换为数字信号(字信号逻辑处理单元)和将编码方式下的数字信号经过解码并还原为可由PSTN电话终端传输及播放的模拟语音信号。

PSTN电话接入接口单元用于完成PSTN电话终端与本实用新型之间联接的接口。除了物理接口采用标准的PSTN用户线接口RJ11外，该单元还包括如下功用：其一，将通过“语音编/解码器”输出的语音信号传输给常规的PSTN电话终端并通过该终端的电声电路完成信号到语音的转换和播放。其二，将通过常规的PSTN电话终端电声电路转换的语音信号经由该接口传输给“语音编/解码器”进行数字量化处理。其三，将接入的PSTN电话终端发出的双音多频拨号信号经由“语音编/解码器”进行数字化处理后由中央处理单元识别并发出IP拨号呼叫信令。其四，模拟PSTN用户线接口的电参量，使接入的传统PSTN电话终端能够工作在模拟的PSTN网络接入状态下。电参量包括电流源外部电压的对PSTN电话终端的施加、对PSTN电话终端模拟输出振铃信号、检测PSTN电话终端摘机和挂机信号、拨号音的模拟输入、拨号回音的模拟输入、忙音信号的模拟输入。

本实用新型优选的方案是：将中央处理器单元、数字信号逻辑处理单元的功能电路集成在芯片U4上。网络接口单元包括网络变压器U7和网络联接拉口CN3、CN4，网络变压器U7与网络联接拉口CN3、CN4和芯片U4联接。PSTN电话终端接入接口单元包括与PSTN用户线端口联接的接口CN5、网络类型切换电路、电流源特性仿真电路、数据缓冲处理与转换信令执行与转换与控制电路、信息反馈检测电路和振铃信号电路，网络类型切换电路与计算机互联网、公共交换电信网和芯片U4联接；电流源特性仿真电路、信息反馈检测电路和振铃信号电路与芯片U4联接，并通过接口CN5与PSTN用户线端口联接；芯片U4通过数据缓冲处理与转换信令执行与转换与控制电路与芯片U4和语音编/解码器联接。语音编/解码器由芯片U9组成，采用的型号是XC9536XL-VQ44，芯片U9与芯片U4联接。外部存储单元由FLASH闪存器U5和数据缓存器U6组成。

本实用新型VOIP接入网关，具有以下优点：

1、通过现有公共交换电信网PSTN终端向本实用新型VOIP网关进行呼叫，通过个人计算机PC或者利用具有因特网协议的IP独立设备与计算机互联网的接入。

2、本实用新型支持与常规的PSTN电话终端之间直接采用RJ11物理接口方式相联接，并可于任何物理位置接入到计算机互联网，并通过网络实现对远程服务平台的接入

3、本实用新型兼容支持对计算机互联网(Internet)的接入，采用的物理接口规格为RJ45。当采用城域网接入方式时，其接口需要经由城域网接入专门配套的端口装置进行调制解调。

附图说明

附图1是本实用新型VOIP接入网关在实用中的联接示意图；附图2是本实用新型VOIP接入网关原理方框图；附图3是本实用新型VOIP接入网关中的中央处理单元、数字信号逻辑处理单元电路原理图；附图4是本实用新型VOIP接入网关中的外部存储单元电路原理图；附图5是本实用新型VOIP接入网关中的网络接口单元电路原理图；附图6是本实用新型VOIP接入网关中的语音编/解码器电路原理图；附图7是本实用新型VOIP接入网关中的数据缓冲处理与转换信令执行与转换与控制电路原理图；附图8是本实用新型VOIP接入网关中的与PSTN电话终端联接的接口CN5电路原理图；附图9是本实用新型VOIP接入网关中的网络类型切换电路原理图；附图10是本实用新型VOIP接入网关中的电流源特性仿真电路原理图；附图11是本实用新型VOIP接入网关中的信息反馈检测电路原理图；附图12是本实用新型VOIP接入网关中的振铃信号电路原理图；附图13是本实用新型VOIP接入网关中的电源单元电路原理图。

具体实施方式

下面参考附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明：

如图1、2所示，一种VOIP接入网关原理方框图，联接于PSTN电话终端与计算机互联网之间，包括中央处理器单元以及与其联接的数字信号逻辑处理单元、网络接口单元、外部存储单元、语音编/解码器和PSTN电话终端接入接口单元，数字信号逻辑处理单元与网络接口单元和语音编/解码器联接，语音编/解码器与PSTN电话终端接入接口单元联接，PSTN电话终端接入接口单元与PSTN电话终端联接，电源单元为上述各单元提供工作电压。

如图3所示，本实用新型中央处理单元、数字信号逻辑处理单元电路原理图，中央处理器单元、数字信号逻辑处理单元电路集成芯片U4内，采用的型号是ADM5120P QFP208，与芯片U4联接的外围电路包括时钟发生电路，芯片U4具有中央处理单元的功能，对与其联接的各单元进行控制并处理相应的数据；芯片U4具有数字信号逻辑处理单元的功能构成本实用新型VoIP接入网关的大规模逻辑电路，其目的一是回避各类独立功能的数字逻辑器件，以节约空间和成本，同时可处理复杂的IP信令和IP语音并转换为数字式语音。

如图4所示，本实用新型外部存储单元电路原理图，由用于支持长期保存的状态或特征信息参数的存储、支持掉电保存信息的FLASH闪存器U5和用于数据的临时存储处理的数据缓存器U6组成，FLASH闪存器U5采用的型号是M×29LV160BTC，数据缓存器U6采用的型号是K4S281632F-TC75，FLASH闪存器U5和数据缓存器U6与芯片U4联接。

如图5所示，本实用新型网络接口单元电路原理图，所述的网络接口单元包括网络变压器U7和网络联接拉口CN3、CN4。网络变压器U7用于将网络接口芯片输出的信号转换为可在网络信道上长距离传输的调制信号，网络联接接口CN3和CN4为标准的RJ45接口，其中网络联接接口CN4用于电话与网络直接接口并独立实现通信终端功能的应用方式；网络联接接口CN3用于本实用新型作为计算机外挂的辅助通信装置的应用方式。网络变压器U7的1脚(TXP1)、2脚(TXN1)、4脚(RXP1)、5脚(RXN1)、6脚(RXP0、7脚(RXN0)、9脚(TXP0)、10脚(TXN0)与外接电阻电容元件和中央处理器单元联接，网络变压器U7的11脚(TX0-)、12脚(TX0+)、13脚(TCT0)、14脚(RXO-)、15脚(RX0+)与网络联接接口CN3的6脚(TX0-)、3脚(TX0+)、4、7脚(TCT0)、2脚(RXO-)、1脚(RX0+)联接，网络变压器U7的16脚(RX1-)、17脚(RX1+)、18脚(TCT1)、19脚(TX1-)、20脚(TX1+)与网络联接接口CN4的6脚(RX1-)、3脚(RX1+)、4、7脚(TCT1)、2脚(TX1-)、1脚(TX+)联接。

如图6所示，本实用新型语音编/解码器电路原理图，由芯片U9组成，采用的型号是XC9536XL-VQ44，芯片U9与芯片U4联接，实现对外接常规PSTN电话终端之常规语音信号输入输出的数字化处理，用于将模拟的电声信号转换成数字编码信号，以及将数字编码信号还原成模拟的语音信号。

如图7所示，本实用新型数据缓冲处理与转换信令执行与转换与控制电路原理图，由芯片U8及其外围电路组成，采用的型号是PEB3 164F，芯片U8与芯片U4、芯片U9和电流源特性仿真电路联接，完成接口与中央处理单元之间的数据交换。

如图8所示，本实用新型接口CN5电路原理图，接口CN5用于连接PSTN网络用户线的端口，为标准的RJ11端口。通过接口CN5，使本实用新型VOIP接入网关同时支持外接的常规PSTN终端保留通过PSTN进行通信的特性。

如图9所示，本实用新型网络类型切换电路原理图，所述的网络类型切换电路由三极管Q4、继电器U12、接口CN6、二极管D11、电阻R106、电感L8、L9组，继电器U12通过电感L8、L9与电源电路联接，继电器U12的2脚(PSTN_T)、9脚(PSTN_R)与接口CN5的2、3脚联接，继电器U12的3、8脚与接口CN6的2、3脚联接，接口CN6用于外接常规PSTN电话终端的接口，为标准本的RJ11端口，通过接口CN6，常规PSTN电话终端就如直接与PSTN用户线相连接一样而实现所具备的各项功能，继电器U12的4、7脚与芯片U4联接，继电器U12的10脚与二极管D11的阳极和三极管Q4的集电极联接，二极管D11的阴极与继电器U12的1脚联接，三极管Q4的基极通过电阻R106与芯片U4联接，实现计算机互联网和公共交换电信网之间的切换。

如图10所示，本实用新型电流源特性仿真电路原理图，由芯片U10及其外围电路构成，芯片U10采用的型号是PEB4268_PDSO24，芯片U10与芯片U8联接，以具有电流源特性的PSTN用户线仿真特性，向外接的常规PSTN电话终端提供仿真电特性，从而实现PSTN用户线电特性仿真。

如图11所示，本实用新型信息反馈检测电路原理图，由光耦IC U11、整流桥D9、三极管Q3、二极管D8、电解电容EC9、电阻R25、R103、R104、R107组成，整流桥D9的输入端与接口CN5的2、3脚联接，其输出端接电解电容EC9、电阻R103、二极管D8的阴极联接，二极管D8的阳极与光耦IC U11的输入端和电阻R104联接，光耦IC U11的输出端与三极管Q3的基极联接，三管Q3的发射极与芯片U4联接，光耦IC U11的输入端与互联网接入口(LINE_P、LINE_N)联接。当本实用新型之外接常规PSTN电话终端用户在摘机后，VOIP接入网关首先侦测到摘机信号，并向外接终端发送模拟的拨号音，此时用户可选择外网种类(在互联网和PSTN之间选择)，当选择PSTN时，中央处理单元完成相应的通路切换后，PSTN用户线端口会经由该信息反馈检测电路产生一“PHONE HOOKSTATUS”信号，通知中央处理单元“本次通路切换已完成”信息。

如图12所示，本实用新型振铃信号电路原理图，由光耦IC U13、三极管Q5、二极管D10、电阻R80、R105、R108、电容C75、电容103，光耦IC U13的输入端与接口CN5的2、3脚联接，二极管D10并联于光耦IC U13的输入端，光耦IC U13的输出端与三极管Q5的基极联接，三极管Q5的发射极与芯片U4联接，实现直接将来自本实用新型VOIP接入网关PSTN用户线接口的呼叫振铃信号到外接常规PSTN电话终端。

如图13所示，本实用新型电源单元电路原理图，由接口CN1、降压IC U1及其外围电路和稳压IC U2及其外围电路组成，外部直流12V自接口CN1输入，经过降压IC U1(MC34063)及其外围电路降压处理，再经稳压IC U2(CEM9435A)及其外围电路稳压处理，分别产生3.3V电源。

Claims

1、一种VOIP接入网关，联接于PSTN电话终端与计算机互联网之间，其特征是：包括中央处理器单元以及与其联接的数字信号逻辑处理单元、网络接口单元、外部存储单元、语音编/解码器和PSTN电话终端接入接口单元，数字信号逻辑处理单元与网络接口单元和语音编/解码器联接，语音编/解码器与PSTN电话终端接入接口单元联接。

2、根据权利要求1所述的VOIP接入网关，其特征是：所述的中央处理器单元、数字信号逻辑处理单元的功能电路集成在芯片U4里，芯片U4采用的型号是ADM5120P_QFP208。

3、根据权利要求2所述的VOIP接入网关，其特征是：所述的网络接口单元包括网络变压器U7和网络联接拉口CN3、CN4，网络变压器U7与网络联接拉口CN3、CN4和芯片U4联接。

4、根据权利要求1或3所述的VOIP接入网关，其特征是：所述的PSTN电话终端接入接口单元包括与PSTN用户线端口联接的接口CN5、网络类型切换电路、电流源特性仿真电路、数据缓冲处理与转换信令执行与转换与控制电路、信息反馈检测电路和振铃信号电路，

网络类型切换电路与计算机互联网、公共交换电信网和芯片U4联接；

电流源特性仿真电路、信息反馈检测电路和振铃信号电路与芯片U4联接，并通过接口CN5与PSTN用户线端口联接；

芯片U4通过数据缓冲处理与转换信令执行与转换与控制电路与芯片U4和语音编/解码器联接。

5、根据权利要求4所述的VOIP接入网关，其特征是：所述的网络类型切换电路包括三极管Q4和继电器U12，三极管Q4与芯片U4联接，继电器U12与PSTN电话终端、计算机互联网端口和芯片U4联接。

6、根据权利要求4所述的VOIP接入网关，其特征是：所述的电流源特性仿真电路包括芯片U10及其外围电路，芯片U10与芯片U4和PSTN电话终端联接。

7、根据权利要求4所述的VOIP接入网关，其特征是：所述的信息反馈检测电路包括光耦IC U11、整流桥D9、三极管Q3及其外围电路，整流桥D9的输入端与接口CN5的2、3脚联接，光耦IC U11的输入端与整流桥D9的输出端和互联网接入端联接，光耦IC U11的输出端与三极管Q3的基极联接，三管Q3的发射极与芯片U4联接。

8、根据权利要求4所述的VOIP接入网关，其特征是：所述的振铃信号电路包括光耦IC U13、三极管Q5、二极管D10，光耦IC U13的输入端与接口CN5的2、3脚联接，二极管D10并联于光耦IC U13的输入端，光耦IC U13的输出端与三极管Q5的基极联接，三极管Q5的发射极与芯片U4联接。

9、根据权利要求4所述的VOIP接入网关，其特征是：所述的语音编/解码器由芯片U9组成，采用的型号是XC9536XL-VQ44，芯片U9与芯片U4联接。

10、根据权利要求9所述的VOIP接入网关，其特征是：所述的数据缓冲处理与转换信令执行与转换与控制电路包括芯片U8及其外围电路，芯片U8与芯片U4、芯片U9和电流源特性仿真电路联接。