SLIC DAA SLAC

SLIC(Subscriber Line Interface Circuit):处理模拟电话的信号，生成PCM信号；

SLAC和SLIC的输出（PCM信号）直接连接到6358的TDM/CPM接口。

[用户线接口（SLIC）电路是与电话线路的接口，直接连接电话机；用户线语音处理（SLAC）电路实现用户模拟语音的PCM编解码]

SLIC：SLIC是用户线接口，它是CODEC与外接话机环路的中间接口。它具有如下功能：·铃流信号。能提供话机振铃所需的铃流，它是一负高压交流信号。

·摘挂机检测信号。它提供话机摘挂机时的微处理器检测信号，微处理器根据该信号的变化来判别出话机的摘挂机情况。

·语音信号接口。它具有与CODEC与DTMF相连的模拟语音信号接口，完成从话机到CODEC与DTMF或从CODEC到话机的模拟语音信号连接；它是话机与CODEC联系的间桥梁。

·用户线接口，连接话机。

“接口电路主要为用户接口电路（SLIC）、编解码和滤波器（CODEC），它相当于用户音频信号处理接口电路（SLAC）、DTMF电路”

即SLAC包含了CODEC，而SLIC只是单纯的接口线路。

在开发VoIP系统时，主要考虑的一个方面就是连接到模拟电话的接口。设计人员必须了解PSTN 中存在的电话接口要求，因为它们必须在V oIP 系统中得到支持。本文将重点介绍连接到标准POTS 电话的两种最常用接口：Foreign eXchange Subscriber (FXS) 与Foreign eXchange Office (FXO)。重点说明了设计人员在为V oIP 小区网关的模拟电话接口提供支持时可能面临的某些挑战。

FXS 与FXO 是模拟电话领域的常用术语，它们为什么对V oIP 应用如此重要呢？就PSTN 上的传统电话连接而言，电话局端交换提供电源与电话振铃。电话本身提供塞尖(tip) /振铃电路，以请求服务或应答来自PSTN 的呼叫。对于通过因特网拨打的呼叫，FXS 电路将模拟电话局端交换的功能。小区网关虚拟为交换机，为电话提供电源并进行振铃，并检测环路电流。而在另一方面，FXO 电路则模拟电话功能，提供环路关闭功能并检测来话振铃。

模拟电话与PSTN 接口

FXS电路包括两部分：CODEC 与SLIC(用户线路接口电路)。CODEC由ADC与DAC 构成。ADC 将来自模拟电话的模拟信号转换为可通过V oIP网络传输的数字信号。DAC将数字信号转换为模拟电平，以驱动模拟电话。为了实现4kHz的音频带宽，ADC与DAC的采样速率通常约为8kHz。SLIC器件模拟PSTN电压电平。它必须检测电话挂机还是摘机，并生成高达120V的振铃电压。

FXO电路包括CODEC与数据存取装置(DAA)。CODEC与FXS的功能相同，将模拟语音转换为数字信号，随后再转换回来。DAA模拟(POTS)电话功能，其重要作用是去除高电压直流偏置，将PSTN环路关闭，从而仅传送来自PSTN的模拟交流信号。

FXO镜像FXO

在V oIP网关中，FXS电路是在分组网络上建立去话呼叫与接收来话呼叫的基本接口。在局端应用中，POTS线路卡上的双线SLIC接口发挥FXS接口的作用。在用户端(CPE)应用中，FXS电路存在于网关中，可提供拨号音、电池电流与振铃电压的功能，并检测来自电话的环路关闭。由于该交换功能处于CPE级，因此不必与PSTN建立直接连接。不过，有时用FXO接口建立到PSTN的连接也是有用的。这与普通的POTS电话连接到局端的接口类型相同，不过有一些改进。FXO 端口的重要用途包括：

?停电时的重要通信线：如语音网关停电，则网关无法连接至分组网络，也就不能发出或接收呼叫。在这种情况下，可以用中继将模拟电话直接连接至PSTN。如果发生这种情况，那么FXO 电路非常智能，能够检测正在进行的呼叫，从而避免电源恢复时呼叫中断。

?呼叫重定向：当分组网络由于网络拥塞而无法使用时，FXO 电路可记住用户拨打的号码，并通过FXO 电路将此呼叫发送至PSTN 完成呼叫。该方法使得客户不必在分组网络出现故障时重新拨打电话号码。

?远程V oIP呼叫：当V oIP客户不在家时，他们仍可通过PSTN 网络拨打自己的住宅号码进行V oIP 呼叫。语音网关通过FXO端口接收呼叫并将其前转至V oIP网络。

FXS线路馈电接口中的用户馈电功能：FXO 接口中的互补功能为电池受电(battery sink)。局端的塞尖引线与振铃线之间通过FXO 摘机中继连接，而FXO 提供电流限制。

过压保护：由于可能暴露于闪电与电力干扰的条件下，因此FXO 必须提供过压保护。SLIC 的塞尖与FXS 电路中的振铃输入经过精心设计，可提供额外的过压保护。

VoIP电话接口设计

在开发VoIP 系统时，主要考虑的一个方面就是连接到模拟电话的接口。设计人员必须了解 PSTN 中存在的电话接口要求，因为它们必须在VoIP 系统中得到支持。本文将重点介绍连接到标准 POTS 电话的两种最常用接口：Foreign eXchange Subscriber (FXS) 与Foreign eXchange Office (FXO)。重点说明了设计人员在为VoIP 小区网关的模拟电话接口提供支持时可能面临的某些挑战。

FXS 与FXO 是模拟电话领域的常用术语，它们为什么对VoIP 应用如此重要呢？就PSTN 上的传统电话连接而言，电话局端交换提供电源与电话振铃。电话本身提供塞尖(tip) /振铃电路，以请求服务或应答来自PSTN 的呼叫。对于通过因特网拨打的呼叫，FXS 电路将模拟电话局端交换的功能。小区网关虚拟为交换机，为电话提供电源并进行振铃，并检测环路电流。而在另一方面，FXO 电路则模拟电话功能，提供环路关闭功能并检测来话振铃。

模拟电话与PSTN 接口

FXS电路包括两部分：CODEC 与SLIC(用户线路接口电路)。CODEC由ADC与DAC构成。ADC 将来自模拟电话的模拟信号转换为可通过VoIP网络传输的数字信号。DAC将数字信号转换为模拟电平，以驱动模拟电话。为了实现4kHz的音频带宽，ADC与DAC的采样速率通常约为8kHz。SLIC器件模拟PSTN电压电平。它必须检测电话挂机还是摘机，并生成高达120V的振铃电压。

FXO电路包括CODEC与数据存取装置(DAA)。CODEC与FXS的功能相同，将模拟语音转换为数字信号，随后再转换回来。DAA模拟(POTS)电话功能，其重要作用是去除高电压直流偏置，将PSTN环路关闭，从而仅传送来自PSTN的模拟交流信号。

图3 PSTN 交换/传输网络

FXO镜像FXO

在VoIP网关中，FXS电路是在分组网络上建立去话呼叫与接收来话呼叫的基本接口。在局端应用中，POTS 线路卡上的双线SLIC接口发挥FXS接口的作用。在用户端(CPE)应用中，FXS电路存在于网关中，可提供拨号音、电池电流与振铃电压的功能，并检测来自电话的环路关闭。由于该交换功能处于CPE级，因此不必与PSTN建立直接连接。不过，有时用FXO接口建立到PSTN的连接也是有用的。这与普通的POTS电话连接到局端的接口类型相同，不过有一些改进。FXO 端口的重要用途包括：

?停电时的重要通信线：如语音网关停电，则网关无法连接至分组网络，也就不能发出或接收呼叫。在这种情况下，可以用中继将模拟电话直接连接至PSTN。如果发生这种情况，那么FXO 电路非常智能，能够检测正在进行的呼叫，从而避免电源恢复时呼叫中断。

?呼叫重定向：当分组网络由于网络拥塞而无法使用时，FXO 电路可记住用户拨打的号码，并通过FXO 电路将此呼叫发送至PSTN 完成呼叫。该方法使得客户不必在分组网络出现故障时重新拨打电话号码。

?远程VoIP呼叫：当VoIP客户不在家时，他们仍可通过 PSTN 网络拨打自己的住宅号码进行VoIP 呼叫。语音网关通过FXO端口接收呼叫并将其前转至VoIP网络。

FXS线路馈电接口中的用户馈电功能：FXO 接口中的互补功能为电池受电(battery sink)。局端的塞尖引线与振铃线之间通过FXO 摘机中继连接，而FXO 提供电流限制。

过压保护：由于可能暴露于闪电与电力干扰的条件下，因此FXO 必须提供过压保护。SLIC 的塞尖与FXS 电路中的振铃输入经过精心设计，可提供额外的过压保护。

振铃：振铃由局端提供，但FXO 必须能够检测振铃并前转此信息。FXS 电路必须向电话提供振铃。CODEC 或SLIC 生成的低压振铃信号由SLIC 放大，并通过本地环路使电话振铃。

信令：信令是指FXO能够接收挂机/摘机信息并根据要求向局端提供摘机指示。它还必须检测振铃与其它情况并传输有关信息。FXS 必须能够检测挂机/摘机状态，检测并生成DTMF信号音以及主叫用户ID 信号。

编码：编码是CODEC 器件的功能之一，该器件是FXS 与FXO 接口的一部分。它指的是语音信号的模数编码与数模编码。

混合功能：混合功能对稳定性与高质量语音至关重要，对FXO 与FXO 接口也同样重要。

回声

不管是通过PSTN 还是分组网络进行呼叫，稳定性与高质量语音都至关重要。回声的潜在影响对FXS 与FXO

接口功能也至关重要。普通POTS 电话在200W~400W之间的阻抗相对来说不加控制。由于从局端到用户的电流为双线，而且增益不增加，因此所遇到的阻抗变化通常不会影响性能。不过，如果载波通信系统在每端都使用双线至四线的音频混合电路，那么就可能出现稳定性与线路回声问题，此外还可能会出现四线通道增益。在混合(双线至四线转换点)端上将语音信号传输到接收通道的渗通(breed-though)延迟，或由于阻抗不匹配使本地环路发生反射，均会产生线路回声。PSTN中始终存在线路回声，但不一定是问题。事实上，电话传输信号中的一部分会耦合到接收通道生成侧音，使讲话者可在听筒中听到自己的声音。没有侧音，讲话人就不清楚对方能否听到自己说话，这样对话可能就相当尴尬。但是，如果不加控制的话，线路回声过大又会在以下两方面影响主叫用户的通话体验：

?回声越大，语音呼叫过程中受的干扰就越大。虽然许多情况下，线路上都存在较低的回声，但用户并不会察觉到。

?回声的延迟时间会大幅影响语音质量。延迟是指用户说话与用户听到自己回声之间的时间。往返程回声延迟大于25ms 的话，就会影响语音质量。

混合电路完成了双线至四线转换，反之亦然，其主要作用是限制“渗透”到来话接收通道的输出传输信号量。由于传输混合不平衡(混合组件不理想、阻抗不匹配等)，始终有一定量的Tx 信号会进入Rx 通道(见图1)。

除了传输混合不平衡产生的回声外，混合终端阻抗不匹配也会产生线路回声。如果线路终端的特性阻抗不正确，则会生成回声。双线本地环路的来话信号遇到混合终端电阻，并反射回线路，这就产生了回声(见图2)。如果终端连接不恰当的CPE 设备(如电话或调制解调器)也可能在本地环路生成回声。

为了更好地了解回声来源，还需要知道一些PSTN的背景信息。电话网络包括两个基本部分：交换与传输内核，以及本地环路。

交换与传输部分负责传输并路由呼叫、呼叫服务、催款等。在这部分中，所有语音与数据信号均以数字方式传输，Tx与Rx信号采用不同的通道。这就使得传输长途信号更加方便，也可以使用中继器、微波传输塔等。本地环路包括“最后一英里”铜线，它实现了局端与用户的连接。

跟踪图3中电话A的Tx信号，假定EGP产生的回声很大，从图中可以看到，电话 A 在三个地方产生回声(EGP 2、3 与4)。EGP 2 处的回声由线路混合阻抗不匹配造成，并导致回声返回电话A。由于往返程延迟不是很长，所以该回声不是什么问题，最终用户也不会察觉到。有时侧音也能掩盖该回声。造成问题的回声是在EGP 3与4处生成的，因为其往返程延迟相当大(大于25ms)。网络远端生成的回声影响最大。EGP 3处的回声是由于传输混合不平衡造成的，而EGP 4处的回声是由电话连接到线路的阻抗不匹配造成的。

为了消除有害回声，电话服务提供商一般会在PSTN中安装回声抵消器。为了消除电话A连接上的回声，回声抵消器应刚好安装在 2 号5类开关之前或之内，插入网络的四线部分。回声抵消器的作用是为包含EGP 3与EGP 4的本地环路部分的回声特性建模，加上电话A的Tx信号的有关知识，就可在将电话B 的Tx 信号传输回电话 A 之前消除EGP 3与EGP 4 产生的回声。在VoIP 系统中，对于VoIP CPE 网关发出与终止的呼叫而言，回声必须完全在VoIP 网关中处理。对于必须路由至 PSTN 的呼叫而言，PSTN 将继续处理回声

抵消功能。

标准

尽管通过分组网络进行VoIP 呼叫不需要直接连接至 PSTN，但这并不意味着系统设计人员可以不考虑PSTN 的要求。VoIP小区网关设计人员必须了解目前已有的电话技术要求，并将其应用于系统的FXS与FXO接口。对于了解PSTN 的行为以及要求而言，以下四大标准

基于嵌入式Linux的网络语音平台的设计与构建

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时间：2009-10-29 09:59 来源：

采用IP网络进行语音通信是一种廉价且方便的通信方式。其目前的技术已

经为用户间的通信提供清晰、稳定、低延时的话音质量,同时支持语音、数据、

图像的传输和其他多媒体业务。特别对于许多大中型企业来说，由于在各省或不同国家设有机构，每月都会产生巨额的国际、国内长话通信费用，同时由于信息保密的要求，企业往往需要自己构建类似VPN这样的IP通话网络以降低通信成本。这样机构内部会先建立一个自己的电话网络，同时以VPN或其他方式通过

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文所述的网络语音处理平台就是建立在此种方案上，主要通过VoIP网关+模拟话机的方式来实现。其中VoIP网关的主要功能是进行信令处理、以ITU-T提出的H.323协议或IETF提出的SIP协议通信、语音编解码处理等。

1 结构体系介绍

网络语音处理平台的基本工作原理是先将模拟语音信号转为数字信号，再对输入的语音数据编码进行压缩处理，然后在H.323或SIP协议框架的基础上，把这些语音数据分组打包，经过IP网络把数据包送至接收端，接收端再把这些语

音数据包串起来，经过解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音的目的。本文将分硬件和软件两部分来讲述网络语音平台的构建。

1.1 硬件部分

整个硬件部分如图1所示。

整个系统包括语音处理部分和网络数据处理两部分，其中语音处理部分又分为FXO和FXS接口电路。FXO接口用于连接PSTN，可模拟电话功能，提供环路关闭功能并检测来话振铃。FXS用于连接POT普通电话机，模拟电话局端交换的功能。

在VoIP网关中，FXS电路是在分组网络上建立去话呼叫与接收来话呼叫的基本接口。在用户端(CPE)应用中，FXS电路存在于网关中，可提供拨号音、电池电流与振铃电压的功能，并检测来自电话的环路关闭。由于该交换功能处于CPE级，因此不必与PSTN建立直接连接。FXS电路包括CODEC与SLIC(用户线路接口电路)两部分。CODEC由ADC与DAC构成。ADC将来自模拟电话的模拟信号转换为可通过VoIP网络传输的数字信号。DAC将数字信号转换为模拟电平，以驱动模拟电话。为了实现4kHz的音频带宽，ADC的采样速率通常约为8kHz。SLIC 部分则模拟PSTN电压电平，通过用户线向共电式话机直流馈电，检测电话挂机还是摘机，并生成高达120V的振铃电压，同时提供过压保护(Overvoltage Protection)功能，以防止用户线上的电压冲击或过压而损坏设备。

SLIC芯片采用LEGERITY的LE7947C，在控制器的控制下能模仿电话局局端功能，能对馈电电流进行控制，并提供挂机传输功能，如在电话线路处在On-Hook 状态(被呼叫方没摘机时)提供振铃信号。监视用户线通断状态，以检测话机的摘机、挂机、拨号脉冲等用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。SLIC芯片控制的方式如表1所示。这些控制信号接到了IXP421的GPIO 上，这样由IXP421发出控制信号。控制结果通过引脚的电平值来表示。

其中开路是指当线路出现故障时，模块在内部将TIP和RING线断开。激活是指模块收到摘机信号后(无论作为主叫还是振铃时)，首先使模块重新激活，然后开始通话。通话结束后又设为待机状态。如需挂机传输功能，需在振铃1秒(状态值为1)后，将状态值设为3(即011)，持续时间为4秒，在此期间模块可向话

机传送呼叫方ID等信号。待机是指模块等待主叫摘机或作为被叫振铃等事件发生。

CODEC芯片采用LEGERITY的T8503。它是A-律/μ-律的PCM编码器，含有A/D和D/A单元，实现声音的数字化和重组，并能实现增益控制。CODEC芯片具有两个通道，每个通道均含有一个针对语音编码或解码的滤波器。两个通道的PCM数据通过PCM同步接口进行接收和发送，并由一对FSXn和FSRn控制两个通道的帧同步，确保在每个通话时隙进行数据传输。

FXO电路部分包括CODEC与数据存取装置(DAA)。将模拟语音转换为数字信号，随后再转换回来，同时负责数据的传输。DAA模拟(POTS)电话功能，其重要作用是去除高电压直流偏置，将PSTN环路关闭，从而仅传送来自PSTN的模拟交流信号。并具有极性保护电路，保证电话机与外线连接时能取得极性正确的直流工作电压。

FXO部分电路主要采用SILICON LABS公司的SI3016和SI3021。SI3016为一个DAA电路，能为线路上的信号提供光电隔离和2/4线转换功能，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求。并且能够实现对线路上的振铃信号、呼叫方ID和极性反转检测等功能。SI3021一方面提供直接连接DSP的通信接口，另一方面也提供控制接口。电路可工作于On-Hook(电话线可供使用)和Off-Hook(电

话线忙碌)这两种状态下，通过设定SI3021的引脚电平的高低来控制：

为高表示处于On-Hook状态，可以接收或发起一个呼叫；为低表示

处于Off-Hook状态，电话线忙碌。当线路上有振铃信号时通过引脚表示。并可以通过配置M1和M0脚来选定串行数据接口的工作模式。整个平台还配有CPLD电路，是为了控制各个电话接口，并协调各端口间的通信。

主处理器IXP421是INTEL公司IXP42x系列的网络处理器，它在VoIP应用方面具有自己的特点。如提供了两个高速同步串口HSS，同时含有高速网络处理引擎NPE，在Xscale的配合下它可以实现DSP等高级数据处理的应用。并配有基于Xscale的DSP软件库，支持2～4路语音信号的处理。在网络处理方面，IXP421集成有10～100兆MAC，通过MII/RMII接口连接通用PHY芯片，并连至IP网络。