摘 要： 提出采用IP2202 MCU、基于88W8686 SoC芯片的Wi-Fi模塊和H9918 EVDO 3G模塊的組合，構建無線雙模VoIP語音網關，實現語音通信的低成本、低功耗和機動靈活性。
關鍵詞： IP2202；Wi-Fi模塊；EVDO；3G模塊；無線雙模VoIP
VoIP（Voice over Internet Protocol），即通過IP數據包發送實現的語音業務，是一種利用Internet作為傳輸載體來實現PC到PC、Phone到Phone、PC到Phone之間話音通信的技術。VoIP終端打電話只需要幾分錢，對任何用戶都具有不可抵抗的誘惑力，因此作為通信業的革命性產品，VoIP一出現就呈現出強盛的生命力。
VoIP話音通信技術發展很快，隨著3G和Wi-Fi網絡的快速普及和發展，無線VoIP的應用越來越受到關注，VoIP話音通信技術通過與新型無線寬帶的結合，將增加企業和消費者獲得更靈活而且實惠的語音服務方式。可以在大街上通過3G手機網絡實現VoIP話音通信，走進辦公室后，或因3G手機網絡信號弱化，呼叫可以轉到基于Wi-Fi的WLAN實現VoIP話音通信，構建能在Wi-Fi和3G環境智能切換的無線雙模VoIP語音網關。本文采用IP2202 MCU、基于88W8686 SoC芯片的Wi-Fi模塊以及基于VIA CBP7.0的H9918 EVDO 3G模塊的組合，來實現一種無線雙模VoIP語音網關。
1 無線雙模VoIP語音網關的原理
網關在VoIP網絡中主要扮演協議轉換、控制及關守角色，如呼叫控制和呼叫管理等。傳統有線的VoIP網關用的是LAN模式或者直接ADSL撥號上網建立連接。筆者曾采用RISC結構的IP2022處理器，構建了IP2022+DSP的VoIP有線網關方案，IP2022處理器帶有片上Flash程序存儲器，具有在線和離線編程調試功能及單字節時鐘周期精簡指令集，用4階段并行流水線方式執行指令，可達極高的代碼效率和指令運行速度（120 MIPS），再加上DSP，完全滿足低碼率的視頻VoIP通話的需要。在此基礎上，如果考慮增加3G模塊和Wi-Fi模塊，能否實現基于Wi-Fi、3G環境的無線雙模語音網關呢。經過實際的設計改造，方案是可行的。在IP2022+DSP的有線VoIP網關基礎上，采用基于VIA CBP7.0的EVDO 3G模塊，用CDMA2000的EVDO數據鏈路取代過去LAN作為寬帶連接的方法，實現對無線數據網絡的處理，可在CDMA2000 1xEVDO（15~856）和CDMA lxRTT（15~200）環境下撥號無線接入Internet，以及斷線自動重撥等功能。另外，采用基于88W8686 SoC芯片的LBWA18HEPZ模塊作為Wi-Fi模塊實現與WLAN的寬帶連接，并做到針對WLAN和3G寬帶網絡環境隨時切換，實現無線雙模VoIP語音通信。
2 無線雙模VoIP語音網關的硬件設計
無線雙模VoIP語音網關實現原理如圖1所示。
構成該無線雙模語音網關的主要器件如下。
（1）MCU。本網關的核心采用IP2022處理器，它要完成各部件的協同工作，還要做大量的計算處理。如：DSP處理后的編碼數據打包通過網絡傳輸，還要將網絡傳送過來的語音數據解包后經解碼處理送到話機。
（2）DSP。完成本網關音頻、視頻的編解碼工作，采用的是Voice Pump公司的VP120。低功耗、高性能DSP-1xx系列混合數字信號處理器是該公司2001年5月推出的專門針對話音處理的低密度語音網關、VoIP的綜合接入設備（IAD設備）和其他寬帶語音領域的適用產品。它通過主處理器靈活的接口協議，每個語音通道都可以配置多種語音編碼和話音應用，再加上已經固化在DPS內部ROM上的各種應用軟件，可作為一個接口將傳統模擬語音信息和基于包處理的系列主機作無縫連接。
（3）Wi-Fi模塊。以IP2022為MCU的無線網關Wi-Fi模塊設計，既可以利用IP2002所特有的Wi-Fi套件，也可以采用其他Wi-Fi模塊，本設計采用的是LBWA18HEPZ模塊，它是一個IEEE標準的WLAN 802.11b/g模塊，內部集成了WLAN芯片、電擦除存儲器、低壓差線性溫壓器、驅動及功率放大器、晶振、不平衡變壓器和單刀雙擲開關。其內部結構如圖2所示。
對于該模塊中應用的88W8686 SoC芯片是Marvell公司生產的一個低成本、低功耗、集成了MAC/基帶/射頻/IEEE 802.11 a/b/g無線系統的高集成度的單片解決方案，載荷速率適合802.11 a或者802.11 g規定的6 Mb/s~54 Mb/s，也可以滿足802.11b所要求的1 Mb/s~11 Mb/s。
（4）EVDO 3G模塊。目前，基于EVDO 3G模塊有多家解決方案，如高通QSC6085解決方案，這是針對EVDO A版本的方案，國內的華為、中興都采用的此類方案，其他還有威盛的解決方案，本設計采納了深圳宏電的H9918 EVDO模塊。H9918是一款針對CDMA2000網絡的3G模塊。
在本方案中，H9918只作為一個3G USB MODEM連接，屏蔽了其他相關功能。H9918 EVDO 3G模塊外觀圖如圖3所示。
3.1 語音信號的編解碼處理
語音信號的處理由IP2022及DSP相關單元來完成，這部分有相應的軟件開發套件來支持功能的實現。IP2022網絡處理器主要是通過網絡軟件開發工具包SDK的軟件模塊和開發者編寫的代碼來進行配置，完成對語音信號的編解碼處理。為便于開發，本設計使用網絡軟件開發工具包SDK中Ubicom提供的配置工具。它使得開發者能選擇合適的ipModule，并對模塊進行設定，確定各模塊之間的關系，自動鏈接到目標代碼。
3.2 基于Wi-Fi的UDP語音包的無線發送及接收
本功能是將MCU主控模塊IP2022通過SPI總線傳輸過來的UDP語音包轉換成無線幀信號，并經過RF單元發送；接收的過程也為發送的逆過程，并也通過SPI總線送回IP2022處理單元，并最終還原為語音信號，如圖5所示。
3.3 基于EVDO 3G模塊的UDP語音包的無線發送及接收
VoIP終端通過H9918實現3G無線上網，采用PPP協議（點對點協議），從而實現鏈路建立、維護、拆除、上層協議協商和認證等過程，具體操作順序如下。
（1）首先加載H9918模塊驅動，操作如下：
（a）把驅動文件（usb-serial.C）放到Linux系統下的某個目錄下；
（b）用root用戶登錄；
（c）用字符命令進入linux下的文件目錄，輸入make命令，會得到相應的驅動的模塊HONGDIANUSBModem.ko；
（d）輸入insmod HONGDIANUSBModem.ko加載模塊；
（e）可以lsmod查看模塊是否加載。
（2）進入附送的PPP撥號文件的/etc/ppp/peers目錄，在peers文件夾下，找到cdmadialer文件，輸入 “pppd call cdmadialer”進行撥號。
該過程實際就是VoIP設備規定的必須裝載的模塊，還需加載3G模塊的USB驅動以及PPP自動撥號加載，以完成終端的初始化就緒狀態。
本方案采用IP2202 MCU、基于88W8686 SoC芯片的Wi-Fi模塊的H9918 EVDO 3G模塊的組合，構建雙模無線VoIP語音網關。經過實際測試，終端在WLAN環境半徑50 m范圍內，和在有電信CDMA信號的范圍，均可以實現暢通無阻的無誤碼通信，通話質量優良、運行穩定、靈活方便，而且還具有低成本、低功耗等優點，是一種比較有經濟和技術價值的設計。
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