ADSL网络电话机及其ADSL网络电话实现方法

摘要

本发明公开了一种将ADSL宽带接入技术和IP电话技术结合在一起的ADSL网络电话机，在实现ADSL网络电话时，其受话过程为：由电话线传输来的信号通过ADSL分离器(5)分离出高频信号；高频信号由高频信号转换电路(4)处理、转换为IP数据包；由中央控制电路(1)分检出其中的IP电话数据包；中央控制电路将IP电话数据包传输给语音压缩编解码电路(3)进行解压解码；解压解码后语音信号输出到PSTN电话单元(2)；其应答过程反之；本发明的ADSL网络电话机通过一条传统双绞电话线可同时拨打传统电话、IP电话和宽带上网接入；ADSL网络电话机直接获得公网IP地址，无须通过拨打接入号，使IP电话终端真正实现话费为零。

说明书

【技术领域】：

本发明涉及一种网络电话机及网络电话实现方法。

【背景技术】：

ADSL(非对称数字用户线)技术是当前最主要的一种宽带接入技术，它利用PSTN传统的用户电话线，实现在一条电话线上既传送传统的模拟电话信号又传送高速的数据信号，ADSL MODEM就是将终端设备送来的数字信号调制成适合在电话线上传输的电信号，同时将接收到的线路信号解调成数字信号的一种设备。通过采用ADSL接入技术，宽带互联网和传统PSTN网经过一条双绞电话线接入到了千家万户。这样就使一条普通电话线既可打传统的PSTN电话，又能通过拨IP电话接入号打IP电话，同时还能上网成了现实。

IP电话技术是将数字化的语音或视频信号经压缩编码后，以IP包的形式在局域网或互联网上传送，在接收端还原成语音或视频。IP电话采用的协议主要有ITU-T公布的H.323和IETF公布的SIP协议，语音在网络上分组传输的最大优点就是成本低，因为是共享通信信道，而非独占；另一个好处是便于实现下一代(NGN)网络，即在分组网络上进行多媒体传输。

传统电话网络用电话号码标识用户，互联网络主要采用TCP/IP协议，网络上的设备用IP地址来寻址，所以每台IP电话都需要一个IP地址，IP地址可以是静态的，也可以是动态分配的。如果是在公网上静态分配的IP地址，两台IP电话就可以拨对方IP地址进行呼叫；如果是在公网上动态分配的IP地址，IP电话一旦连上公网，就要向一固定位于公网上的服务器注册自己的识别号及已分配的IP地址，如果要呼叫另一IP电话，就要用所拨的号码到服务器上查询该号码对应的IP电话机的IP地址，如果查询到IP地址，就用此IP地址呼叫对方。但目前使用的IP电话存在以下问题：

1.IP电话若使用公网上的静态IP地址，成本太高；

2.IP电话在公网上无法直接分配动态IP地址；

3.IP电话一般位于私网内，通过网关或代理服务器接入公网，但网关或代理服务器一般都有防火墙，如何使IP电话穿透防火墙与外界通信成了一个难以逾越的障碍。 

【发明内容】：

本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种首先适合于直接接入公网获得ISP分配的动态IP地址，且能避开防火墙的集成了普通电话、IP电话，次之还带ADSL宽带接入功能的ADSL网络电话机及ADSL网络电话的实现方法。

为实现上述目的，本发明提出一种ADSL网络电话机，包括中央控制电路1、分别与所述中央控制电路1连接的PSTN电话单元2、语音压缩编解码电路3、高频信号转换电路4和ADSL分离器5；ADSL分离器5还分别与PSTN电话单元2、高频信号转换电路4连接，所述PSTN电话单元还与所述语音压缩编解码电路3连接。

上述的ADSL网络电话机，还包括与所述中央控制电路1连接的以太网接口电路6、RS-232接口电路7。

本发明提出了一种基于上述ADSL网络电话机的ADSL网络电话实现方法，其实现受话的步骤是：

1)由具备ADSL业务的电话线传输来的信号通过ADSL分离器分离出高频信号；

2)高频信号由高频信号转换电路处理、转换为IP数据包；

3)由中央控制电路分检出其中的IP电话数据包；

4)将IP电话数据包传输给语音压缩编解码电路进行解压解码；

5)解压解码后语音信号输出到PSTN电话单元转换为语音；

其实现应答的步骤是：

1)PSTN电话单元接受语音信息；

2)语音信号经语音压缩编解码单元进行压缩、编码，传输给中央控制电路；

3)中央控制电路按IP协议将语音压缩编解码电路传输来的信号转换为IP数据包；

4)将IP数据包经高频信号转换电路调制、信号变换、放大后送到电话线路上。

上述的ADSL网络电话实现方法中，在所述实现受话的步骤3)中，当中央控制电路分辨出非IP电话数据包时，则由中央控制电路的ADSL程序模块处理，网络电话机实现宽带上网接入功能。在所述实现受话的步骤1)中，当由电话线传输来的信号通过ADSL分离器分离出低频信号时，送PSTN电话单元处理，实现普通电话功能。当网络电话机处于网络电话功能关闭或断电状态时，还可以实现普通电话功能。

由于采用了以上的方案，本发明的有益效果是：本发明的ADSL网络电话机既可实现IP电话功能，又可实现传统电话功能；由于中央控制电路直接分检出IP电话数据包进行相应的处理，使IP电话数据包不须经ADSL程序模块处理，所以IP电话数据包的传送等未经过其中的路由器及防火墙，而且通过接入申请了ADSL业务的电话线，IP电话直接获得公网IP地址，无须通过拨打接入号，使IP电话终端真正实现话费为零。

ADSL网络电话机还设置以太网接口、RS-232接口，具备ADSL MODEM宽带上网接入功能。

【附图说明】：

图1是本发明的ADSL网络电话机原理框图；

图2是本发明的ADSL网络电话机实施例的电路原理框图；

图3是本发明的ADSL网络电话机实施例软件结构框图；

图4是本发明的ADSL网络电话系统连接示意图。

【具体实施方式】：

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示的ADSL网络电话机原理框图，本发明的ADSL网络电话机包括中央控制电路1、分别与中央控制电路1连接的PSTN电话单元2、语音压缩编解码电路3、高频信号转换电路4和ADSL分离器5、以太网接口电路6、RS-232接口电路7；ADSL分离器5还分别与PSTN电话单元2、高频信号转换电路4连接，PSTN电话单元还与语音压缩编解码电路3连接。

图2是ADSL网络电话机实施例的硬件结构框图，共分8个单元：

1)传统PSTN电话单元2

该单元通过ADSL分离器5接入电话线路，自身有一通信MCU是实现传统来电显示电话机的功能，并完成按键扫描工作，同时通过串行接口电路与中央控制单元1通信，接收来自中央控制单元的命令，报告工作状态，发送键值。LCD显示单元显示各种来电信息及系统状态。当ADSL网络电话不外接电源时，ADSL网络电话只实现普通电话的功能。

2)IP电话语音压缩编解码单元3

该单元由一片CODEC芯片实现，模拟话音信号经模拟前端放大滤波后抽样和量化，数字化后进行语音压缩编码，可选择的压缩编码算法有G.723.1(5.3Kbps/6.3Kbps)，G.711A/μ律，G.729A。

3)高频信号转换电路4

包括ADSL模拟前端电路40及DMT调制解调电路41，ADSL模拟前端实现信号变换、线路放大及2-4线变换。DMT调制解调部分完成基带信号的DMT调制及线路信号的DMT解调工作。模拟前端电路包含2-4线混合电路、线路放大驱动电路、低通滤波电路、AGC自动增益控制电路、A/D和D/A电路。

4)以太网接口电路6

该单元通过以太网RJ-45口用直连电缆与计算机的网卡或HUB相连。

5)RS-232接口电路7

该单元通过RS-232的9PIN D型头用直连电缆与计算机的RS-232接口相连。

6)电源变换单元

电源变换单元对+12V直流电源进行变换，生成系统所需要的4种直流电源：+6V、+3.3V、+1.8V、+18V。

7)中央控制电路1

中央控制电路采用32位的嵌入式微处理器，控制各单元协调工作。

8)ADSL分离器5：用于对双绞线话中传输的语音低频信号和数据高频信号分离开来；语音低频信号送PSTN电话单元2处理，数据高频信号送高频信号转换电路4处理。

图3是ADSL网络电话的软件结构框图，底层与硬件打交道，为引导程序及各种驱动程序，核心为uClinux操作系统，应用程序用C语言编写，主要功能有WEB配置功能、LCD显示控制功能、IP电话会话功能、软件远程升级功能、动态主机配置功能、路由功能、防火墙功能等。

图4是ADSL网络电话系统的联网示意图，ADSL网络电话通过传统的电话双绞线连到电话局，局端的分离器将模拟低频话音信号跟高频数据信号分开，模拟话音信号进入电话局的交换机房，从而进入PSTN网；高频数据信号经ADSL MODEM解调后通过ISP的路由器进入宽带互联网，因此，IP电话的语音压缩信号经过互联网进行传送。如果互联网上有SIP服务器存在，ADSL网络电话机在获得了ISP分配的IP地址后，就立即向SIP服务器登记注册，注册的信息有ADSL电话识别码、指定的IP电话号码、分配的IP地址及在线信息。ADSL网络电话发起一次呼叫的过程是：首先拨要呼叫的电话号码，根据电话号码到SIP服务器上查询对方是否在线，如果在线，就取回对方的IP地址；其次用得到的IP地址，采用SIP协议向对方发起呼叫，如果对方话机空闲，就会振铃，并向发起呼叫的ADSL网络电话送已振铃消息，ADSL网络电话即向本地话筒送回铃音，如果对方摘机，本地停止送回铃音，进入IP电话的通话状态；最后如果一方挂机，通话结束，未挂机一方送忙音，如挂机，一次呼叫结束。

在采用本发明的上述实施例的ADSL网络电话通话时，语音经数字化后压缩编码，然后打成IP包，经由ADSL接收和发送。ADSL网络电话机本身在与申请了ADSL业务的电话线连线后，自动注册到ADSL运营商的服务器上，同时获得动态分配的IP地址，然后自动向位于公网上的SIP服务器注册自己的识别号、IP电话号码及IP地址，现在既可以上网，又可以打IP电话了，也能接听其它IP电话机打来的电话。IP电话号码原则上可由用户自行设定，但是，如果IP电话按E.164编码计划分配了号码资源，则使用分配的IP电话号码，否则直接使用本条ADSL线路的PSTN电话号码，或者采用识别号作为IP电话号码。

从电话局端来的线路信号通过ADSL分离器5将话音低频信号和数据高频信号分离开来。低频信号送传统电话电路PSTN电话单元2处理，实现普通电话功能；高频信号送ADSL模拟前端电路41处理，模拟前端电路包含2-4线混合电路、线路放大驱动电路、低通滤波电路、AGC自动增益控制电路、A/D和D/A电路，混合电路将输入输出信号分离，分离后的输入信号经滤波和AGC自动增益控制后送A/D转换电路，将模拟信号转换成数字信号，然后，该数字信号送到DMT调制解调电路40进行解调，解调后的信号由中央控制电路1处理，中央控制电路分辨所收到的IP数据包是否是IP电话的数据包，识别方法是IP电话的数据包有两种，一是呼叫协议(采用H.323或SIP或其他)数据包，二是语音数据包，在固定的端口上接收呼叫协议数据包，在呼叫过程中，呼叫的双方知道了对方的IP地址和对方将IP语音数据包送到自己的在哪一个端口上。所以，呼叫成功后，IP电话就在确定的端口上监听接收IP语音数据包。IP语音数据包在经语音压缩编解码电路3的解压解码后，传输到PSTN电话单元，转换为语音从听筒输出。

IP语音数据包采用的是RTP协议，用UDP传输。因此，本机只在确定端口上接收UDP包。当收到UDP包后，首先判断UDP包的发送者，是否是从对方传来，如果不是，就丢弃。否则，进一步判断收到的包是否是RTP协议，如果不是，就丢弃。是RTP协议，判断是否本机支持的RTP协议版本，如果不是，丢弃。是，则说明该IP数据包为对方传来的IP语音数据包。再根据已经收到的包序列号和时间戳判断对该语音包的处理：是语音包超时丢弃还是放到语音队列中。

如果收到的不是IP电话的数据包，则由ADSL程序模块处理。所以IP电话数据包的传送未经过ADSL程序模块中的路由器及防火墙，成功地避开了IP电话需穿透内网防火墙的问题。信号的发送过程则相反，中央控制电路既接收从以太网接口6来的链路信号，也接收从语音压缩编解码电路3来的语音压缩编码信号，按IP协议打成IP包后，送到DMT调制解调电路进行DMT调制，然后由ADSL模拟前端电路进行D/A变换及线路放大送到电话线路上，传统模拟电话信号经ADSL分离器也送到电话线路上。