過去幾年里，通過Internet人們之間的數(shù)據(jù)交換變得非常頻繁。僅去年全世界的電子郵件數(shù)量就達(dá)到6.9萬億之多。通過同一主干網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語音傳輸?shù)膭?dòng)力越來越大。本文概述了語音數(shù)據(jù)綜合技術(shù)，以及FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）在推動(dòng)語音數(shù)據(jù)綜合的作用。

語音數(shù)據(jù)綜合（IP語音傳輸協(xié)議）

語音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)綜合是指通過同一網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、語音和視頻的能力。VoIP語音傳輸，也稱為IP電話，就是采用Internet協(xié)議分組的形式進(jìn)行語音傳輸。

目前的語音電話基于電路交換基礎(chǔ)設(shè)施，采用PSTN網(wǎng)絡(luò)（公共交換電話網(wǎng)絡(luò)）。呼叫建立后，在整個(gè)呼叫持續(xù)時(shí)間內(nèi)，PSTN系統(tǒng)為其保留一個(gè)64Kbps帶寬的固定端到端信道。一個(gè)語音呼叫通常不會占用整個(gè)信道帶寬。

在VoIP網(wǎng)絡(luò)中，語音的分組是實(shí)時(shí)進(jìn)行的。VoIP還大大降低了需要的帶寬，因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)傳輸多個(gè)分組。配合采用SSS7及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)來完成呼叫的建立和釋放，同時(shí)還采用了地址解析協(xié)議（ARP）。語音IP分組的傳輸過程過程是這樣的：

*步驟1：將模擬語音信號轉(zhuǎn)換成性脈碼調(diào)制（PCM）數(shù)字位流（每125μs 16位）；

*步驟2：從PCM位流中去除線路回聲，并通過分析進(jìn)行靜音壓縮和音調(diào)檢測；

*步驟3：將最終的PCM樣本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成語音幀，再通過語音編碼器進(jìn)行壓縮。G.729a采用10字節(jié)語音數(shù)據(jù)表示10ms的語音。它可將129kbps的線性PCM位流壓縮為8kpbs；

*步驟4：語音幀集成到語音分組中。首先，生成一個(gè)具有12字節(jié)標(biāo)頭的RTP分組。然后再加下一個(gè)包含源及目標(biāo)地址的8字節(jié)UDP分組。最后，再加上包含源及目標(biāo)IP地址的20字節(jié)IP標(biāo)頭；

*步驟5：分組通過Internet傳輸，路由器和交換機(jī)檢查目標(biāo)地址并鈄分組傳送到目標(biāo)地址。IP路由可能會越過不同的網(wǎng)絡(luò)并通過許多節(jié)點(diǎn)；

*步驟6：當(dāng)目標(biāo)接收到分組后，分組經(jīng)過相反的過程實(shí)現(xiàn)語音的回放。

    IP分組是按順序編號后傳送到目標(biāo)地址的。接收端必須按正確的次序?qū)⒎纸M重組（當(dāng)分組到達(dá)次序變化時(shí)）以產(chǎn)生語音。IP地址和電話號碼也必須正確地進(jìn)行映像。

市場

1998年的VoIP設(shè)備銷售達(dá)6100萬美元，預(yù)計(jì)到2003年時(shí)將超過38億美元。VoIP市場也將從2000年時(shí)的77億分鐘，發(fā)展到2005年時(shí)的5000億分鐘。還預(yù)測VoIP網(wǎng)關(guān)設(shè)備的市場將從2000年的12億美元增長到2005年的100億美元。

VoIP的變化形式

*IP傳真（Fax over IP,FoIP）采用VoIP類似的技術(shù)提供傳真服務(wù)；

*DSL語音（Voice over DSL,VoDSL）通過DSL網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行VoIP傳輸。VoIP網(wǎng)關(guān)將VoIP業(yè)務(wù)連接到一個(gè)5類語音交換網(wǎng)絡(luò)和PSTN網(wǎng)絡(luò)，

*有線電視電纜語音傳輸（Voice over Cable,VoCable）采用有線電視電纜基礎(chǔ)設(shè)施提供Internet和語音傳輸服務(wù)。

設(shè)計(jì)IP語音系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)

為了實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的綜合，需要克服幾個(gè)障礙。如要在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)有效地滿足本質(zhì)上不同的兩類業(yè)務(wù)傳輸?shù)囊�。語音和視（多媒體）流需要恒定的帶寬，并且對網(wǎng)絡(luò)的延遲很敏感。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則是猝發(fā)式的，對網(wǎng)絡(luò)的延遲相對不那么敏感。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無連接本質(zhì)意味著：不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是在實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上競爭帶寬的。

雖然專用分機(jī)交換（PBX）設(shè)備基于專用設(shè)計(jì)，IP電話產(chǎn)品則完全基于Internet協(xié)議，而且是一個(gè)基于開放標(biāo)準(zhǔn)的不斷演化的技術(shù)。設(shè)計(jì)人員需要遵守標(biāo)準(zhǔn)，因此為產(chǎn)品的驗(yàn)證和測試帶來很大的工作量。

VoIP產(chǎn)品的語音質(zhì)量還必須能夠與電話交換系統(tǒng)的質(zhì)量相比。影響語音質(zhì)量的因素包括線路噪聲、回聲、采用的語音編碼及網(wǎng)絡(luò)延遲。此外還需要在IP分組交換網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上提供與電路交換網(wǎng)絡(luò)相似的特性，如呼叫等待、免費(fèi)號碼、信用卡付費(fèi)、來電ID顯示以及三方呼叫等。

綜合網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行語音和視頻的傳輸必須支持服務(wù)質(zhì)量（QoS