简述一种基于AR1688系列的VOIP话机无线升级方案

0 引言

　　VoIP（Voice over Internet Protocol）简而言之就是将模拟声音讯号（Voice）数字化，以数据封包（Data Packet）的型式在 IP 数据网络 （IP Network）上做实时传递。 VoIP的优势是能广泛地采用Internet和IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。 VoIP可以在IP网络上便宜的传送语音、传真、视频、和数据等业务，如统一消息、虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、电视会议、电子商务、传真存储转发和各种信息的存储转发等。

　　VoIP（Voice over Internet Protocol）是一种以IP电话为主，并推出相应的增值业务的技术。 VoIP的优势是能广泛地采用Internet和IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。VoIP相对比较便宜。为什么？ VoIP电话不过是互联网上的一种应用。网络电话不受管制。因此，从本质上说，VoIP电话与电子邮件，即时讯息或者网页没有什么不同，它们均能在经过了互联网连接的机器间进行传输。这些机器可以是电脑，或者无线设备，比如手机或者掌上设备等等。 为什么VoIP服务有些要收钱，有些却？ VoIP服务不仅能够沟通VoIP用户，而且也可以和电话用户通话，比如使用传统固话网络以及无线手机网络的用户。对这部分通话，VoIP服务商必须要给固话网络运营商以及无线通讯运营商支付通话费用。

　　随着3G和WIFI网络的快速普及和发展，无线VOIP的应用也越来越受到关注，VOIP话音通信技术通过与新型无线宽带的结合，将改变企业和消费者获得和使用移动与固定语音服务的方式。在手机信号很弱的特殊环境里，手机中的软件会自动把呼叫转移到WLAN语音系统上，而处在WLAN覆盖范围之外时，呼叫将切换到手机网络。本文提出一种基于AR1688系列VOIP话机的无线升级解决方案。

1 AR1688 VOIP话机系统

　　基于AR1688的VOIP话机系统，其基本框架是对复杂的语音编解码算法和网络通信协议进行处理。其中，语音编解码算法需要100MIPS的数字信号处理器（DSP），这就要求在设计中使用高性能的处理器。为了构成一个功能完备的语音终端，还必须包括存储器、供电电路、键盘、显示屏、功放电路等。

　　AR1688 VOIP话机系统是由AR1688主芯片、网络接口（1～2个）、Flash、电源、键盘接口和显示接口组成。AR1688系统框图如图1所示。

　　AR1688 是一种可编程芯片，8位控制器用于VOIP协议栈，24位DSP用于语音压缩算法。同PA1688相比，AR1688具有更高的性能、更好的语音质量、更低的成本。集成DC／DC变换提供电压；支持24.577 6MHz晶振及片内PLL，支持实时时钟；包含1个UART接口、12个键位键盘接口、16个通用编程输入输出接口（GPIO），简化了系统设计，提高了系统稳定性。

　　目前，针对已使用的有线网络设备的无线升级，有相当多的解决方案，无外乎是在现有VOIP产品的基础上加装WIFI模组或TD模组。本文采用加装WIFI模组的方法，用88W8510芯片实现无线桥接来达到对现有VOIP产品无线升级的目的。

2 AR1688 VOIP话机无线升级方案

　　在 VOIP电话系统中，VOIP话机是必不可少的组成设备，它是面向用户连接Internet网络，为用户提供各种业务的用户端设备。本升级方案思想是采用基于AR1688芯片设计的VOIP语音终端，性价比高，用88W8510芯片实现无线桥接，无线接人Internet，达到VOIP语音终端无线升级的目的。

　　美国Marvell公司的88W8010 WIFI模组是实现IEEE 802.11b／g功能的无线桥接设备，它解决了传统VOIP设备从有线升级到无线注册到SIP服务器的问题。具体解决方案如图2所示。

　　在图2中，虚线为传统LAN线路到互联网的连接。在采用88W80lO WIFI模组桥接后，VOIP设备通过它连接到无线AP路由器，再通过互联网注册到SIP服务器。

3  AR1688 VOIP话机无线升级的硬件设计

3.1 88W8010的特点和优势

　　88W8010 采用2.4 GHz ISM频段；集成所有RF模拟基带收发功能；高性能的外差射频结构；高线性内置式功率为23 dBm的功放及发射功率为20 dBm的天线分别连接到802.11b和802.11g；对于实际功率检测，集成了传输功率循环控制功能；采用高灵敏度的接收器；低功耗设计及先进的电源管理模式；48脚QFN封装，尺寸仅7 mm×7 mm。

　　88W8010的优势在于：单一芯片支持所有RF到模拟基带的功能和IEEE 802.11g／b的标准；降低了材料成本，简化了板级布线设计，并提供的安装尺寸，提高了性能，省略了声表面带通滤波器的使用，降低了成本；改进了微弱信号的探测方式，扩大了探测范围；对于器件收发、睡眠及节能模式，提供低功耗特性；硬件设计紧凑，减小了空间尺寸。

3.2 88W8510的特点和优势

　　88W8510 内置嵌人式ARM946S-E处理器内核；内置天线采用分集接收技术；对于WEP和80211i AES加密以及CCM信息，内置硬件加密引擎；集成了采用VCT技术的 10／100M快速以太网MAC及PHY接口；支持安全专用的802.1X安全口协议；256脚TFBGA封装，尺寸仪17 mm×17 mm。

　　88W8510 的优势在于：88W8510芯片组是802.11g解决方案，同时兼容802.11b协议；接收范围大，连接鲁棒性好，减少了信息的丢失；可同时连接更多的无线终端，无需降低无线的吞吐性能；提供连接电缆故障诊断方法；为改进在公共环境下的安全性，添加了更多的身份机构；引脚兼容Marvell产品中使用802.11b协议的AP和网关芯片，方便802.11b和802.11g间的切换。

3.3 硬件设计

　　88W8510 WIFI桥接原理图如图3所示。

　　基于AR1688芯片设计的VOIP语音终端连接到无线AP路由器，其中关键的就是88WS010和88W8510构成的基于WLAN 802.11g／b的AP和网关芯片组，88W8510与88W8010芯片的组合是高性价比的802.11g接入点／网关解决方案，消除了用于有线基础设施连接的外部CPU和快速以太网端口，大幅降低了总体成本。该芯片组的WLAN内部结构如图4所示。

4 AR1688 VOIP话机无线升级的软件设计

　　Marvell公司对使用88W8510芯片组的客户提供如下支持：板级设计参考；板级固件Bootloader设计；相关软件设计；诊断工具；运行于eCos和μClinux环境下的SDK。

　　运行环境如下：

　　系统环境eCos

　　CPUARM946S-E

　　调试接口JTAG

　　开发工具Marvell AP31_SDK_2.19S或以上版本

　　软件方案的结构如图5所示。

　　产品实现功能如下：802.11g／b扫描；SSID网络设置；WPA／WPA2、WEP（128位）／WEP（64位）安全模式参数设置。

结语

　　本方案采用可编程芯片AR1688，以及88W8010和88W8510 WIFI芯片组，实现了VOIP话机的无线升级。经过实际测试，终端在40 m内可以实现无误码通信，通话质量优良、运行稳定、灵活方便。与基于其他技术的同类方案相比，本方案具有低成本、低功耗等优点。