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一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统

阅读：606发布：2024-01-21

专利汇可以提供一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统包括IP电话、语音通信面板、网络管理终端、外部IP网络、MPU单元、磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口；所述IP电话、语音通信面板、网络管理终端和外部IP网络为IP侧，通过IP总线链接MPU单元；磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口为TDM侧，通过TDM总线链接MPU单元；所述语音通信面板为通信终端；所述网络管理终端实现系统监视管理，外部IP网络实现系统对外互联；磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口为基于TDM总线的模拟用户接口。，下面是一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统，其特征在于，包括IP电话(1)、语音通信面板(2)、网络管理终端(3)、外部IP网络(4)、MPU单元(5)、磁石接口(6)、EM接口(7)、FXO接口(8)以及FXS接口(9)；
所述IP电话(1)、语音通信面板(2)、网络管理终端(3)和外部IP网络(4)为IP侧，通过IP总线链接MPU单元(5)；
磁石接口(6)、EM接口(7)、FXO接口(8)以及FXS接口(9)为TDM侧，通过TDM总线链接MPU单元(5)；
所述语音通信面板(2)为通信终端；
所述网络管理终端(3)实现系统监视管理，外部IP网络(4)现系统对外互联；
磁石接口(6)、EM接口(7)、FXO接口(8)以及FXS接口(9)为基于TDM总线的模拟用户接口；
所述MPU(5)包括CPU模块(51)、IP交换模块(52)、串口处理模块(53)、DSP模块(54)、会议处理模块(55)、TDM-RTP转换模块(56)以及TDM交换模块(57)；所述CPU模块(51)分别连接IP交换模块(52)、串口处理模块(53)、DSP模块(54)、会议处理模块(55)以及TDM交换模块(57)；所述IP交换模块(52)分别连接IP电话(1)、语音通信面板(2)、网络管理终端(3)和外部IP网络(4)，并通过TDM-RTP转换模块(56)连接TDM交换模块(57)；所述串口处理模块(53)通过串口总线分别连接磁石接口(6)、EM接口(7)、FXO接口(8)以及FXS接口(9)；所述DSP模块(54)通过TDM总线连接TDM交换模块(57)；所述会议处理模块(55)通过片内总线连接TDM交换模块(57)；所述TDM交换模块(57)通过TDM总线分别连接磁石接口(6)、EM接口(7)、FXO接口(8)以及FXS接口(9)；
IP交换模块(52)实现话音包的交换控制；
会议处理模块(55)实现不同用户间的话音混音功能，支持512通道的回声抵消，回声抵消时长为32ms；
TDM-RTP转换模块(56)实现RTP和TDM之间的媒体格式转换；
TDM交换模块(57)实现不同用户间的媒体流转换、分发、融合，实现话音在不同用户间的传输；
磁石接口用于接入磁石电话，能够对外发送铃流、检测外部铃流呼入信号及进行话音传输；
EM接口能够与其它交换网之间EM中继互连，完成本系统与外部交换网之间的EM中继链路的建立、话音信号接入、信令控制与传输；同时EM接口能够与具有EM接口的电台互联，实现对电台的话音收发控制；
FXO接口能够与其它交换网的FXS接口互连，用于完成本系统与外部交换网之间的模拟中继链路的建立、话音信号接入、信令控制与传输；
FXS接口用于接入模拟共电电话，实现模拟共电电话的话音信号接入、信令控制与传输；
所述基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统，包括以下步骤：
MPU单元中的CPU模块初始化，通过IP交换模块接受来自IP总线的用户注册信息，包括IP电话、语音通信面板和外部IP网络的注册信息，实现IP用户的资源分配、状态监测；CPU模块通过串口处理模块接受来自磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口的初始化信息，实现对上述模拟接口的资源分配、状态监测；
当IP侧用户发布呼叫请求时，由IP交换模块接收该消息并发给CPU模块，CPU模块判断被叫方类型，若被叫方仍然为IP侧用户时，通过IP交换模块查找被叫路由信息，建立呼叫；
若被叫方为TDM侧用户时，CPU模块通过串口处理模块，利用串口总线向被叫方发送信令信息，通过TDM-RTP转换模块和TDM交换模块接续被叫时隙，实现通话；
当TDM侧用户发布呼叫请求时，CPU模块通过串口处理模块获取主叫状态参数，通过DSP模块进行收发号处理，CPU模块获取串口处理模块和DSP模块的信息，判断被叫方类型，若被叫方仍然为TDM侧用户时，CPU模块通过串口处理模块向被叫发送信令信息，通过TDM交换模块接续被叫时隙，实现通话；若被叫方为IP侧用户时，CPU模块通过IP交换模块查找被叫路由信息，实现通话；
当各个用户需要召开会议时，IP侧用户的话音统一转化为TDM格式通过会议处理模块进行混音，混音后的声音再由TDM交换模块通过TDM总线发送至模拟用户接口，或通过片内总线回送至IP交换模块，经过IP交换模块通过IP总线发布至IP侧用户，实现多方会议功能；
IP交换模块(52)、会议处理模块(55)、TDM-RTP转换模块(56)、TDM交换模块(57)均通过FPGA芯片实现。

说明书全文

一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统

技术领域

[0001] 本发明属于语音通信技术领域，尤其涉及到TDM总线、IP总线信令信息和媒体信息交互、转换的基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统。

背景技术

[0002] 语音通信控制系统是军民航管制、军用指挥控制等大型自动化指挥控制系统的重要组成部分，目前市场上存在两种技术体制的相关产品，一是传统的单纯以TDM为总线、采用电路交换为核心的语音通信控制系统；二是基于商用服务器架构、IP软交换为核心的语音通信控制系统。两种技术体制的产品都有各自的优缺点，其中前者因具有话音质量高、处理实时性强、时延小、网络交换和会议桥能力强等优点而被广泛应用，但也存在信号传输距离受限、系统扩展性差、组网能力弱等缺点；而后者由于采用商用服务器做平台和纯软交换实现的方式，尽管其网络能力得到提高，但也存在处理能力特别是媒体交换能力、会议桥能力及媒体处理实施性等能力因受制于其硬件平台而无法满足大容量指控系统的接口数、多功能(尤其是地空会议功能)、实时性等方面的要求。

发明内容

[0003] 本发明为满足大型指控系统指挥员日益繁忙的话音指挥业务需求及基于IP技术地空话音通信组网的应用需求，公开了一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统，实现话音接续、路由及交换功能。

[0004] 本发明公开了一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统包括IP电话、语音通信面板、网络管理终端、外部IP网络、MPU单元、磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口；

[0005] 所述IP电话、语音通信面板、网络管理终端和外部IP网络为IP侧，通过IP总线链接MPU单元；

[0006] 磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口为TDM侧，通过TDM总线链接MPU单元；

[0007] 所述语音通信面板为通信终端；

[0008] 所述网络管理终端实现系统监视管理，外部IP网络现系统对外互联；

[0009] 磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口为基于TDM总线的模拟用户接口。

[0010] 本发明中，所述MPU单元包括CPU模块、IP交换模块、串口处理模块、DSP模块、会议处理模块、TDM-RTP转换模块以及TDM交换模块；

[0011] 所述CPU模块分别连接IP交换模块、串口处理模块、DSP模块、会议处理模块以及TDM交换模块；所述IP交换模块分别连接IP电话、语音通信面板、网络管理终端和外部IP网络，并通过TDM-RTP转换模块连接TDM交换模块；所述串口处理模块通过串口总线分别连接磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口；所述DSP模块通过TDM总线连接TDM交换模块；所述会议处理模块通过片内总线连接TDM交换模块；所述TDM交换模块通过TDM总线分别连接磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口；

[0012] IP交换模块实现话音包的交换控制；

[0013] 会议处理模块实现不同用户间的话音混音功能，支持512通道的回声抵消，回声抵消时长为32ms；

[0014] TDM-RTP转换模块实现RTP和TDM之间的媒体格式转换；

[0015] TDM交换模块实现不同用户间的媒体流转换、分发、融合，实现话音在不同用户间的传输。

[0016] 磁石接口用于接入磁石电话，能够对外发送铃流、外部铃流呼入信号的检测能力及话音传输。

[0017] EM接口能够与其它交换网之间EM中继互连，完成本系统与外部交换网之间的EM中继链路的建立、话音信号接入、信令控制与传输；同时EM接口能够与具有EM接口的电台互联，实现对电台的话音收发控制；

[0018] FXO接口能够与其它交换网的FXS接口互连，用于完成本系统与外部交换网之间的模拟中继链路的建立、话音信号接入、信令控制与传输；

[0019] FXS接口用于接入模拟共电电话，实现模拟共电电话的话音信号接入、信令控制与传输。

[0020] 本发明包括以下步骤：

[0021] MPU单元中的CPU模块初始化，通过IP交换模块接受来自IP总线的用户注册信息，包括IP电话、语音通信面板和外部IP网络的注册信息，实现IP用户的资源分配、状态监测；CPU模块通过串口处理模块接受来自磁石接口、EM接口、FXO接口以及FXS接口的初始化信息，实现对上述模拟接口的资源分配、状态监测；

[0022] 当IP侧用户发布呼叫请求时，由IP交换模块接收该消息并发给CPU模块，CPU模块判断被叫方类型，若被叫方仍然为IP侧用户时，通过IP交换模块查找被叫路由信息，建立呼叫；若被叫方为TDM侧用户时，CPU模块通过串口处理模块，利用串口总线向被叫方发送信令信息，通过TDM-RTP转换模块和TDM交换模块接续被叫时隙，实现通话；

[0023] 当TDM侧用户发布呼叫请求时，CPU模块通过串口处理模块获取主叫状态参数，通过DSP模块进行收发号处理，CPU模块获取串口处理模块和DSP模块的信息，判断被叫方类型，若被叫方仍然为TDM侧用户时，CPU模块通过串口处理模块向被叫发送信令信息，通过TDM交换模块接续被叫时隙，实现通话；若被叫方为IP侧用户时，CPU模块通过IP交换模块查找被叫路由信息，实现通话；

[0024] 当各个用户需要召开会议时，IP侧用户的话音统一转化为TDM格式通过会议处理模块进行混音，混音后的声音再由TDM交换模块通过TDM总线发送至模拟用户接口，或通过片内总线回送至IP交换模块，经过IP交换模块通过IP总线发布至IP侧用户，实现多方会议功能。

[0025] 本发明语音通信控制系统由MPU和多种接口模块及终端组成，MPU是语音通信控制系统的控制和交换中心，用于实现大容量交换网络、会议桥、信令处理、信号音产生、系统控制接续和网络通信等功能。在MPU中同时设计IP总线和TDM总线，IP总线可与外部IP终端(例如：IP电话、语音通信面板、网络管理终端等)互联，TDM总线可与外部模拟接口(例如：FXS接口、FXO接口、EM接口、磁石接口等)互联，实现不同种类用户的接入。利用大规模FPGA实现IP交换、TDM交换、TDM-RTP转换和会议处理功能。

[0026] 本发明与现有技术相比，其显著的优点是：

[0027] a)电路交换和软交换融合设计架构。在语音通信系统中同时设计有IP总线和TDM总线，增强了系统的接入能力，同时保证话音传输过程中的高实时性和低失真度。

[0028] b)本发明采用大容量FPGA芯片实现会议桥功能，交换网容量达到8192×8192，席位最大接入数量达到1024个，极大的提升了系统的交换能力和接入能力。

[0029] c)本发明采用模块化的设计思路，根据业务功能将软件系统划分为多个业务功能模块，各模块之间通过消息进行通讯，从而保证了各个子模块的相对独立，也使系统软件结构更为清晰，便于产品后续的功能扩展。

[0030] d)基于会议模式的呼叫处理方式。利用会议处理模块的汇聚处理能力及并发处理能力，将传统的单呼、组呼、会议等多样性的呼叫处理全部统一为会议处理，简化了处理流程，提高了系统的稳定性和可靠性。

[0031] e)本发明核心处理器采用X86处理器，处理能力强，稳定可靠。附图说明

[0032] 图1为本发明系统结构示意图。

具体实施方式

[0033] 本发明公开了一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统。它包括IP电话，语音通信面板，网络管理终端，外部IP网络，MPU，磁石接口，EM接口，FXO接口，FXS接口。可以实现基于IP和基于TDM的不同用户的接入，实现系统内部和跨系统的地地、地空通信功能。集IP交换和TDM交换优势于一体的语音通信控制系统，技术体制成熟，体系结构先进，人机界面友好，硬件接口丰富，配置管理灵活，能够方便地实现各种地地通信、地空通信、监视管理等功能，可应用于各类军用、民用机场等指挥控制领域的语音通信系统中。

[0034] 实施例

[0035] 本发明的语音通信控制系统包括IP电话1，语音通信面板2，网络管理终端3，外部IP网络4，MPU单元5，磁石接口6，EM接口7，FXO接口8，FXS接口9。

[0036] 如图1所示，本实施例公开了一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统，包括IP电话1、语音通信面板2、网络管理终端3、外部IP网络4、MPU单元5、磁石接口6、EM接口7、FXO接口8以及FXS接口9；所述IP电话1、语音通信面板2、网络管理终端3和外部IP网络4为IP侧，通过IP总线链接MPU单元5；磁石接口6、EM接口7、FXO接口8以及FXS接口9为TDM侧，通过TDM总线链接MPU单元5；所述语音通信面板2为通信终端；所述网络管理终端3实现系统监视管理，外部IP网络4实现系统对外互联；磁石接口6、EM接口7、FXO接口8以及FXS接口9为基于TDM总线的模拟用户接口。所述MPU5包括CPU模块51、IP交换模块52、串口处理模块53、DSP模块54、会议处理模块55、TDM-RTP转换模块56以及TDM交换模块57；所述CPU模块51分别连接IP交换模块52、串口处理模块53、DSP模块54、会议处理模块55以及TDM交换模块57；所述IP交换模块52分别连接IP电话1、语音通信面板2、网络管理终端3和外部IP网络4，并通过TDM-RTP转换模块56连接TDM交换模块57；所述串口处理模块53通过串口总线分别连接磁石接口6、EM接口7、FXO接口8以及FXS接口9；所述DSP模块54通过TDM总线连接TDM交换模块57；所述会议处理模块55通过片内总线连接TDM交换模块57；所述TDM交换模块57通过TDM总线分别连接磁石接口6、EM接口7、FXO接口8以及FXS接口9；IP交换模块52实现话音包的交换控制；
会议处理模块55实现不同用户间的话音混音功能，支持512通道的回声抵消，回声抵消时长为32ms；所述TDM-RTP转换模块56实现RTP和TDM之间的媒体格式转换；所述TDM交换模块57实现不同用户间的媒体流转换、分发、融合，实现话音在不同用户间的传输。

[0037] IP电话1可通过网络接口向MPU注册，注册成功后可通过拨打号码实现与系统内其他用户的话音通信。

[0038] 语音通信面板2是系统重要的终端设备，通过网络接口接入系统，是指挥员实现地地话音通信和地空话音通信的主要人机界面和通信手段。

[0039] 网络管理终端3是系统重要的管理界面，通过网络接口接入系统，实现对系统的设备运行监控管理、参数配置管理等功能。

[0040] 外部IP网络4实现本系统与外部同类型系统互联，通过SIP协议，实现跨区域的话音通信功能。

[0041] MPU单元5包括CPU模块51、IP交换模块52、串口处理模块53、DSP模块54、会议处理模块55、TDM-RTP转换模块56、TDM交换模块57。

[0042] CPU模块51采用高性能A8处理器实现，具有尺寸小、功耗低、工作温度范围宽、稳定性高、接续速度快、抗干扰能力强等特点。

[0043] IP交换模块52、会议处理模块55、TDM-RTP转换模块56、TDM交换模块57均通过大容量、高速率、高性能、低延时的FPGA芯片实现，其中，IP交换模块52实现话音包的交换控制；会议处理模块55实现不同用户间的话音混音功能，支持512通道的回声抵消，回声抵消时长为32ms；TDM-RTP转换模块56实现RTP和TDM之间的媒体格式转换，支持G.711A/U、G.723.1(5.3/6.3k)、G.729等语音编码协议；TDM交换模块57实现不同用户间的媒体流转换、分发、融合，实现话音在不同用户间的传输。串口处理模块53采用ARM7芯片实现，利用ARM7芯片自带的高速串口实现与其它接口的消息命令通信，可以获得各个接口的运行状态，接收各接口上报的数据，同时下达各种控制命令，实现MPU对各个接口的统一管理。DSP模块54由DSP芯片实现，可以实现64路TDM信号的DTMF/MFC/FSK收发。

[0044] 磁石接口6用于接入磁石电话，具有对外发送铃流、外部铃流呼入信号的检测能力及话音传输能力。

[0045] EM接口7能够与其它交换网之间EM中继互连，完成本系统与外部交换网之间的EM中继链路的建立、话音信号接入、信令控制与传输。同时EM接口可以与具有EM接口的电台互联，实现对电台的话音收发控制。

[0046] FXO接口8能够与其它交换网(PBX/PSTN等)之间的FXS接口互连，用于完成本系统与外部交换网之间的模拟中继链路的建立、话音信号接入、信令控制与传输。

[0047] FXS接口9用于接入模拟共电电话，实现模拟共电电话的话音信号接入、信令控制与传输。

[0048] 本发明的基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统的工作流程为：系统加电后，MPU单元5中的CPU模块51对其他模块进行初始化工作，完成初始化工作后，通过IP交换模块52接受来自IP总线的用户注册信息，包括IP电话1、语音通信面板2和外部IP网络4的注册信息，实现IP用户的资源分配、状态监测；通过串口处理模块53接受来自磁石接口6、EM接口7、FXO接口8、FXS接口9的初始化信息，实现对上述模拟接口的资源分配、状态监测。

[0049] 当IP侧用户发布呼叫请求时，由IP交换模块52接收该消息并发给CPU模块51，CPU模块51判断被叫方类型，若被叫方仍然为IP侧用户时，通过IP交换模块52查找被叫路由信息，建立呼叫；若被叫方为TDM侧用户时，CPU模块51通过串口处理模块53，利用高速串口总线向被叫发送信令信息，通过TDM-RTP转换模块56和TDM交换模块57接续被叫时隙，实现通话。

[0050] 当TDM侧用户发布呼叫请求时，通过串口处理模块53获取主叫状态参数，通过DSP模块54进行收发号处理，CPU模块51获取串口处理模块53和DSP模块54的信息，判断被叫方类型，若被叫方仍然为TDM侧用户时，CPU模块51通过串口处理模块53向被叫发送信令信息，通过TDM交换模块57接续被叫时隙，实现通话；若被叫方为IP侧用户时，CPU模块51通过IP交换模块52查找被叫路由信息，实现通话。

[0051] 当系统内各个用户需要召开会议时，IP侧用户的话音需要统一转化为TDM格式通过会议处理模块55进行混音，混音后的声音再由TDM交换模块57通过TDM总线发送至模拟用户接口，或通过片内总线回送至IP交换模块52，经过IP交换模块52通过IP总线发布至IP侧用户，实现多方会议功能。

[0052] 本发明提供了一种基于TDM和IP双总线的语音通信控制系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

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