В статье сделан краткий обзор семейства кодеков фирмы «Инфинеон», предназначенных как для аналоговых абонентских окончаний в современных цифровых СО АТС (совместно с микросхемами SLIC), так и для построения абонентской аппаратуры (CPE). Отличительной особенностью микросхем семейства VINETIC от стандартных телефонных кодеков-фильтров является наличие встроенного VoIP-цифрового сигнального процессора (DSP), дополненного ROM/RAM-памятью.
Не так давно сети с коммутацией каналов (телефонные сети) и сети с коммутацией пакетов (например, IP-сети передачи данных) существовали практически независимо друг от друга. Телефонные сети использовались для передачи голосовой информации, а IP-сети — для передачи данных. Вехой в истории телекоммуникаций и интернета является IP-телефония, предназначенная передавать «голос» поверх получивших уже значительное распространение IP-сетей. IP-телефония дала возможность общения не только пользователям интернета. С помощью шлюзов она объединила телефонные сети и сети передачи данных. Выпущенная несколько лет назад и постоянно пополняемая фирмой «Инфинеон» серия микросхем VINETIC предназначена для построения VoPacket (VoIP, VoDSL, VoATM) аппаратуры как СO-, так и CPE-применения. Встроенная в микросхемы кодеков (наиболее продвинутая модификация VINETIC-4VIP) RAM позволяет обновлять кодеки или загружать собственное DSP-программное обеспечение, в том числе и удаленно. Это дает возможность увеличить срок службы аппаратуры с одновременным поддержанием характеристик на передовом уровне без замены элементной базы.
VINETIC — семейство микросхем кодеков для обеспечения доступа к аналоговым телефонным линиям. Название семейства VINETIC составлено из первых букв — Voice and INternet Enhanced Telephony Interface Concept — микросхемы улучшенного интерфейса для аналоговой телефонии и интернета.
Микросхемы VINETIC — многоканальные устройства, они выпускаются с числом аналоговых голосовых каналов 0, 2, 4. Число каналов «0» означает отсутствие интерфейса для SLIC (отсутствие аналогового кодека). Они классифицируются также по функциональным возможностям VoIP DSP и областям применения, что отражено индексами VIP, M,C,S, CPE, ATA. В 2006 г. семейство VINETIC пополнилось группой микросхем, предназначенных для применения в пользовательской аппаратуре (CPE –приложения). Отличительной особенностью этой группы микросхем является наличие встроенной схемы SLIC-DC (1 или 2 канала в зависимости от типа), отсутствие CO POTS-функций и более компактный корпус.
Корпус/тип ИМС |
Чипсет
|
|||
VINETIC-4VIP
|
VINETIC-4M |
VINETIC-4C
|
VINETIC-4S
|
|
P-LBGA-176-3 P/PG-LQFP-176-2 P/PG-LBGA-144-1 |
PEB 3324E
PEB 3324HL PEB 3324EL |
PEF 3314E
PEF 3314L PEF3314EL |
PEF 3394 E
PEF3394HL PEF 3394EL |
PEF 3304 E
PEF3304HL PEF 3304 EL |
Число аналоговых каналов |
4
|
|||
Поддержка SLIC |
SLIC-P (PEB 4266), SLIC-E (PEB 4265),
SLIC-S2 (PEB 4264-2), TSLIC-E (PEB 4365), TSLIC-S (PEB 4364), SLIC-LCP (PEB 4262), SLIC-E2 (PEB 4265-2), SLIC-S (PEB 4264),SLIC-DC (PEF 4268) |
|||
Эхоподавление G.165/G.168, мс |
До 128
|
До 16
|
Нет
|
|
ADPCM-кодек (G.726) |
Есть
|
|||
Голосовые кодеки (G.723, G.729, G.728) |
Есть
|
Нет
|
||
Fax Relay T.38 | ||||
Приемник DTMF, Caller-ID-передача и прием |
Есть
|
|||
AAL2/RTP-пакетизация/ буфер джиттера |
Есть
|
Нет
|
||
Вокодеры |
4
|
Нет
|
||
Нужна ли внешняя RAM |
Нет
|
|||
Наличие встроенной RAM для загрузки firmware |
Есть
|
Нет
|
||
Тестирование линии AITDF |
Есть
|
Краткий обзор выпускаемых модификаций для СО-применений приведен в таблице 1.
Таблица 2. Обзор VINETIC-CPE семейства
Чипсет
|
||||||||
VINETIC-2PLUS
|
VINETIC-1PLUS
|
VINETIC-2CPE
|
VINETIC-1CPE
|
VINETIC-2ATA
|
VINETIC-1ATA
|
VINETIC-2CL
|
VINETIC-0
|
|
Тип |
PEB33322
|
PEB33321
|
PEB3332, PEF3332
|
PEB3331, PEF3331
|
PEB3342
|
PEB3341
|
PEB3340
|
PEB3320
|
Корпус |
PG-LBGA-144
|
PG-TQFP-100, PG-TQFP-64
|
||||||
Аналоговый CODEC |
2
|
1
|
2
|
1
|
2
|
1
|
Нет
|
|
Поддержка SLIC |
2 интегрированных SLIC-DC
|
1 интегрированный SLIC-DC
|
SLIC-DC V1.2, SLIC-E V2.1
|
SLIC-DC
|
SLIC-DC
|
Нет
|
||
G.723.1/G.729 A/B/E |
4
|
2
|
4
|
2
|
4
|
|||
G.711/G.726ADPCM/iLBC |
4
|
2
|
4
|
2
|
4
|
|||
Fax Relay T.38 |
4
|
2
|
4
|
2
|
1
|
Нет
|
4
|
|
Приемник DTMF, Caller-ID-передача и прием |
Есть
|
|||||||
Эхоподавление, мс |
До 128
|
До 16
|
Нет
|
До 128
|
||||
Буфер джиттера |
Адаптивный
|
|||||||
PCM-интерфейс |
Есть
|
|||||||
Основные применения* |
Малогабаритные VoIP CPE-устройства с аналоговым телефонным интерфейсом
|
Широкий ряд VoIP CPE-приложений, типа VoIP-маршрутизаторов, домашние xDSL-шлюзы, SOHO IP PBX
|
Недорогие VoIP ATA-адаптеры/маршрутизаторы, VoIP-домашние шлюзы
|
VoIP DECT-базовые станции
|
VoIP-процессор для CPE или ШЗ PBX
|
В таблице 2 приведены основные характеристики микросхем VINETIC для CPE.
VINETIC-4VIP — микросхема функционально наиболее полного в семействе кодека содержит 4 аналоговых POTS-канала и дополнительный DSP, оптимизированный для обработки голосовой информации. На рисунке 1 приведена блок-схема VINETIC-4VIP.
Микросхема состоит из следующих основных функциональных блоков, объединенных внутренней шиной:
– EDSP — программируемый DSP;
– PHI –программируемый периферийный хост-интерфейс;
– Analog- Line-Module — 2 аналоговых двухканальных линейных блока ;
– ROM/RAM-память;
– Clock Control — блок тактовой частоты с ФАПЧ.
В состав EDSP, PHI и аналоговых линейных блоков входит RAM, предназначенная для загрузки программного кода. Блоки PHI и аналоговые линейные блоки содержат также ROM-память. Загрузка программного кода в ROM PHI определяет вид подключаемого интерфейса PHI. Имеются различные загружаемые программные модули для PHI, предназначенные для работы с используемым типом микроконтроллера и его интерфейсом. Встроенная ROM-память EDSP содержит только программный код, предназначенный для выполнения функции загрузки. Таким образом, для получения требуемой функциональности VINETIC-4VIP обязательным требованием является предварительная загрузка EDSP-программного кода.
ROM аналоговых линейных модулей обеспечивает все специфицированные POTS-функции. Загрузка дополнительного программного кода может потребоваться для коррекции или дополнения функций, например при обновлении версии или исправлении ошибок. В дополнение к программной ROM/RAM аналоговые модули содержат также RAM-область памяти для коэффициентов (CRAM — coefficient RAM). Эти коэффициенты определяют характеристики аналоговых линейных модулей (АЧХ, питание линии по постоянному току, параметры вызывного сигнала, пороги off-hook). Коэффициенты рассчитываются с помощью программы VINETICOS на основе исходных требований для конкретного применения. VINETICOS создает также файл вида (*.byte), который используется для загрузки коэффициентов.
Аналоговые линейные модули содержат также ROM коэффициентов с фиксированными коэффициентами, которые обеспечивают базовое функционирование этих модулей без предварительной загрузки пользовательских коэффициентов. Как правило, для адаптации к условиям работы приложения (страна и т.п.) требуется подбор коэффициентов и загрузка их в ROM аналоговых модулей. Так как EDSP принимает участие во внутреннем обмене между модулями, доступ к аналоговым модулям, модулю сигнализации или PCM-модулю невозможен без предварительной загрузки программного кода в EDSP.
Таким образом, для работы VINETIC требуется предварительная загрузка PHI-программного кода и EDSP firmware в следующей последовательности:
– загрузка PHI-программного кода;
– загрузка EDSP firmware;
– загрузка CRAM (опционально).
Основные характеристики VINETIC рассмотрим на примере VINETIC-4VIP (PEB 3324V1.4).
1. Функциональность:
– программируемый 4-канальный кодек с расширенными возможностями цифровой обработки сигналов;
– полностью совместимый интерфейс с семейством SLIC Infineon: SLIC-S/-S2, TSLIC-S, SLIC-E/-E2, TSLIC-E, SLIC-P и SLIC-LCP;
– программно и по выводам совместим с другими 4-канальными микросхемами семейства и VINETIC-0.
2. Встроенные DSP-возможности:
– встроенные VoIP/VoDSL DSP с возможностью программной загрузки функций;
– расширенная цифровая обработка сигналов;
– голосовые кодеки: G.711, G711 Annex I (устранение пропадания пакетов), G.711 Annex II (VAD + CNG), G.723.1, G726, G.728, G.728 Annex I (устранение пропадания пакетов), G.729 A, B, G729.E;
– AAL2- и RTR/RTCP-пакетизация;
– детектирование речевой активности (voice activity detection-VAD);
– генерация комфортного шума (Comfort Noise Generation — CNG);
– алгоритмы эхоподавления в линии, превышающие требования G.165, G.168, G.168-2000 (до 128 мс);
– встроенный DTMF-генератор;
– встроенный DTMF-детектор;
– встроенный Caller ID (FSK)-генератор;
– встроенная функция детектирования факсмодема и тона в полосе частот;
– оптимизированная структура фильтра для режима передачи модема, улучшенная характеристика модема для протокола V.90;
– многосторонние телеконференции;
– поддержка Т.38 Fax relay;
– совместимость с ITU-T I.366.2 и спецификацией пакетных кабелей;
– поддержка Text-Phone v1.8;
3. Характеристики CODEC/SLIC:
– спецификации в соответствии с ITU-T-рекомендациями G.712, ITU-T-рекомендациями Q.552 для Z-интерфейса, включая LSSGR;
– внутреннее симметричное/несимметричное звонковое напряжение 85Вэфф/ 50Вэфф (программируемый crest-factor =1,2-1,6);
– поддержка внешнего звонка;
– программируемое питание линии, в т.ч. для длинных линий;
– реверс полярности;
– функция ожидания сообщений;
– автоматические режимы POTS-сигнализации и управления питанием;
– встроенные функции диагностики и измерений (AITDF);
– передача on-hook-состояния;
– улучшенное управление питанием.
4. Интерфейсные характеристики:
– PCM-интерфейс с 2 шинами (highway);
– последовательный управляющий интерфейс, совместимый с SCI (Infineon) и SPI;
– SLIC-интерфейс, совместимый с DuSLIC-чипсетом Infineon;
– JTAG-интерфейс.
Семейство кодеков VINETIC, насчитывающее более 15 микросхем, используется как для построения СО аппаратуры, так и для аппаратуры пользователя (СРЕ). Основные области CPE-применения приведены в таблице 3.
Наименование
|
Тип
|
Области применения
|
|||||||
Проводные/беспроводные VoIP-xDSL-модемы
|
Проводные/беспроводные VOIP-точки доступа/ маршрутизаторы
|
DECT-аналоговые телефонные адаптеры (АТА)
|
Аналоговые телефонные адаптеры (АТА)
|
IP-SOHO PBX
|
IP-предприятие PBX
|
VoIP СО-абонентские карты
|
Интегрированные устройства доступа (IAD)
|
||
VINETIC-4VIP | PEB3324 |
×
|
×
|
×
|
×
|
||||
VINETIC-1PLUS | PEB33321 |
×
|
×
|
×
|
|||||
VINETIC-2PLUS | PEB33322 |
×
|
×
|
×
|
|||||
VINETIC-0 | PEB3320 |
×
|
|||||||
VINETIC-4M | PEF3314 |
×
|
×
|
×
|
×
|
||||
VINETIC-4C | PEF3394 |
×
|
×
|
×
|
×
|
||||
VINETIC-4S | PEF3304 |
×
|
×
|
×
|
×
|
||||
VINETIC-1ATA | PEB3341 |
×
|
|||||||
VINETIC-2ATA | PEB3342 |
×
|
|||||||
VINETIC-1CPE | PEB3331 |
×
|
×
|
×
|
|||||
VINETIC-2CPE | PEB3332 |
×
|
×
|
×
|
Примеры блок-схем реализаций отдельных приложений на базе микросхем VINETIC приведены на рисунках 2 — 4.
Для изучения чипсета VINETIC, оценки его возможностей и разработки пользовательских приложений выпускается оценочная плата EASY 334. В комплект поставки входит основная плата EASY 334 на базе 4-канальной микросхемы VINETIC-4VIP (PEB3324) и хост-процессора MPC860, два SLIC модуля SMART-3265 на базе микросхем SLIC-E (PEB3265), кабели и программное обеспечение для оценки возможностей чипсета (графическая оболочка для Windows WinEASY, прикладное ПО для WinEASY [EASY334 Software for WinEASY]), включая пакет VINETICON. Документация поставляется на CD-диске.
Развитием семейства VINETIC, является разрабатываемое новое семейство микросхем с повышенной степенью интеграции, получившее название VINETIC-SuperVIP. В состав его будут входить 5 микросхем:
– VINETIC-SuperVIP16;
– VINETIC-SuperVIP12;
– VINETIC-SuperVIP8;
– VINETIC-SuperVIP0;
– VINETIC-xT16.
Первые 4 микросхемы — кодеки с VoIP-процессором, имеющие до 32 (VINETIC-SuperVIP16 и VINETIC-SuperVIP0) VoIP-каналов, а также 16/12/8 аналоговых POTS-интерфейсов для SLIC. Микросхема VINETIC-SuperVIP0 не имеет POTS-интерфейса для SLIC и является, по сути, VoIP-процессором.
VINETIC-xT16 — это микросхема 16-канального кодека без VoIP-процессора для интеллектуального SLIC-интерфейса.
Основные характеристики микросхемы VINETIC-SuperVIP16:
– VoIP-каналы: 16 G.72x или 32 G.711;
– голосовые кодеки: G.711, G726, G.729 A, B, G.723.1, G722, G722.1,iLBC;
– эхоподавление (до 128 мс, 16 мс фикс. + 16 мс плавающее окно);
– аналоговые POTS-каналы: 16;
– поддерживаемые SLIC SmartSLIC-R (встроенный вызов). SmartSLIC-X (внешний вызов);
– интерфейсы: 2x Gigabit-Ethernet(GMII), SPI, UART, 16-бит параллельный, DRAM (DDR2), PCM-интерфейсы;
– T.38 Fax Relay;
– многосторонние конференции (до32 соединений);
– области применения: абонентские CO карты, IVD.
Пример реализации 16-канальной VoIP-абонентской карты на базе VINETIC-SuperVIP16 приведен на рисунке. 5.