利用现有电话机实现IP电话的计算机扩展装置及方法

摘要

一种利用现有电话机实现IP电话的计算机扩展装置，其特征在于：该装置包括有：顺序连接的电话接口控制模块、电话信号转换模块和IP语音处理模块，以及与计算机相连的控制模块；所述电话接口控制模块与普通电话机相连接，所述与计算机相连的控制模块在该扩展装置和计算机之间进行数据交换，并控制该扩展装置连接IP网络，以供拨打IP电话；而在IP网络连接断开时，控制该扩展装置连接公共电话交换网，实现电话通信。本发明能够使用现有的普通电话机通过计算机实现IP网络实时通信功能，保留了电话机的传统使用方法，还能利用IP网络通信长途话费比较低廉的优点；且在IP网络未接通时，自动利用普通电话机和公共电话交换网方便、及时地解决通话问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构新颖的计算机扩展装置及其工作方法，确切地说，涉及一种利用现有电话机实现IP电话的计算机扩展装置及其工作方法，属于计算机网络通信技术领域。

背景技术

目前，IP网络通信技术正在飞速发展，利用互联网实现语音、图像和数据的多媒体传输的通信协议也逐渐完善。目前较为完善的协议有国际电联ITU-T的H.323和国际工程任务组IETF的SIP。国内外许多厂商根据这两种协议推出IP网络电话机和计算机IP电话软件，以满足日益增长的网络语音通信的需求。

目前的IP网络电话机是一种外观类似于电话机的设备，它将话筒传来的语音信号采样量化后，进行语音编码，再按照协议要求组成IP数据包在IP网络上传输。这样的设备要有RJ-45接口，用于与IP网络的互连。它的实现方框图如图1所示。还有一种IP网络电话机没有RJ-45接口，它是通过通用串行总线USB接口与计算机相连，借助计算机的网络连接传输语音IP数据包。任何一种IP网络电话机与普通电话机相比，都需要具备上述两种通信协议处理能力，因此IP网络电话机电路结构比较复杂，售价较高，难于普及。而且，尽管它在外观上与普通电话机十分相似，但是，它与普通电话机是不兼容的，不能利用公共电话交换网传送语音。

现在，电脑都支持多媒体技术，并且有着很快的运算速度和方便的网络连接，所以软件厂商开发出多种网络语音通信软件，用于实现IP网络电话机的功能。IP网络语音通信软件实现VOIP功能的程序组织结构与图1是基本相同的，其区别是利用计算机简化了其中一些硬件单元的实现方法，例如：它的话筒用耳麦代替之，语音处理单元为声卡，显示屏和显示处理单元分别是显示器和显卡，网络处理单元和网络接口为网卡，中央处理单元则通过软件来实现。IP电话软件利用计算机大大简化了网络电话设备的额外成本；但是，由此也为用户的使用带来了不便：拨号必须用电脑键盘或鼠标来实现，接打电话必须带上耳麦来完成，改变了电话机的传统使用方法，对于一些不会使用计算机的人员尤感不便。并且，IP电话软件与IP网络电话机一样，当IP网络没有接通时，通信功能就无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用现有电话机实现IP电话的计算机扩展装置，该扩展装置能够使用现有的普通电话机通过计算机实现IP网络实时通信功能，不但保留了电话机的传统使用方法，为一些不会使用计算机的人员创造便利，还能利用IP网络通信长途话费比较低廉的优点；而且，在IP网络没有接通时，能够自动利用普通电话机和公共电话交换网PSTN方便、及时地解决通话问题。

本发明的另一目的是提供一种利用现有电话机实现IP电话的计算机扩展装置的工作方法。

本发明的目的是这样实现的：一种利用现有电话机实现IP电话的计算机扩展装置，其特征在于：该装置包括有：顺序连接的电话接口控制模块、电话信号转换模块和IP语音处理模块，以及与计算机相连的控制模块；所述电话接口控制模块与普通电话机相连接，所述与计算机相连的控制模块在该扩展装置和计算机之间进行数据交换，并控制该扩展装置连接IP网络，以供拨打IP电话。

所述电话接口控制模块由一个RJ-11接口、一个输入输出切换单元和一个电话信令转换单元组成；其中RJ-11接口连接电话机，承担该扩展装置与电话机的模拟语音通讯连接；所述输入输出切换单元用于切换电话信号的传输方式；所述电话信令转换单元根据双音多频信号和直流信号检测出电话的按键和摘挂机操作，或将IP语音处理模块中的信令转换单元送来的电话信令信息转换为双音多频信号或直流信号。

所述电话接口控制模块还包括一个RJ-11接口和一个电话连接方式控制单元；该RJ-11接口连接电话线而接入公共电话交换网；所述电话连接方式控制单元有一个控制电话机与IP网络连接或与公共电话交换网连接的信号切换电路。

在IP网络连接正常时，所述电话连接方式控制单元中的信号切换电路控制电话机与输入输出切换单元相连而接入IP网络，此时，所述输入输出切换单元将输入输出信号分流为两个通路分别连接到后续的电话信号转换模块的输入通道和输出通道，以及将该两个通道合成一路信号，通过电话连接方式控制单元送入电话机；在IP网络连接断开时，所述电话连接方式控制单元中的信号切换电路控制电话机通过另一个RJ-11接口与电话线相连而接入公共电话交换网。

所述电话信号转换模块有两条信息传输通道：在电话接口控制模块到IP语音处理模块的信号流方向上，设有对电话信号进行放大、解调和模数转换的电路；在IP语音处理模块到电话接口控制模块的信号流方向，设有对数字语音信号进行数模转换、放大和调制的电路。

所述IP语音处理模块包括有语音编码、语音解码、信令转换、数据封装打包和解包电路，分别用于IP语音数据和数字语音信号之间的转换和IP控制信令和电话信令之间的转换，以及将语音信号和控制信令根据IP电话协议进行打包或解包。

所述IP语音处理模块中的全部电路或部分电路可用数据处理软件替换之。

所述与计算机相连的控制模块中与计算机交换数据的总线接口是互连外围设备PCI(Peripheral Component Interconnect)接口，或工业标准结构ISA接口、或通用串行总线USB接口、或美国电气和电子工程师学会制定的高速串行总线IEEE1394接口、或串口、或并口；使用非PCI接口时，该扩展装置都可作为外部设备设置在计算机之外。

所述与计算机相连的控制模块是通过其总线接口上的一种控制信号或一组控制信号来控制所述电话连接方式控制单元中的信号切换电路分别处于连接IP网络或公共电话交换网。

本发明的另一个目的是这样实现的：一种利用现有电话机实现IP电话的计算机扩展装置的工作方法，其特征在于：先检测IP网络连接状况，且每隔一个设定时间再检测一次，再根据本次和上次的检测结果产生不同操作：若两次检测结果无变化时，不作任何操作维持原来的电话机连接状态；当IP网络由接通变为不通时，将电话线路由与IP网络相连接切换为与公共电话交换网相连接；当IP网络由不通变为通时，将电话线路由与公共电话交换网相连接切换为与IP网络相连接，且在切换前，先判断该电话线路是否在用，须待电话线路空闲才切换连接；若线路在用，则隔一段设定时间后重新检测IP网络连接状况。

该方法在电话机与IP网络相连接时，进一步包括数据交换的操作步骤：

当拨出通话时，即计算机从扩展装置读入数据，发送给IP网络上的收听者时，从与计算机相连的控制模块的总线接口中获取数据，进行数据处理后发送到网卡接口，直至通话结束；

当接收通话时，即计算机从IP网络读入数据，发送给电话的使用者时，从网卡读入IP语音数据包，进行数据处理后发送到与计算机相连的控制模块的总线接口，直至通话结束。

该方法可以根据需要增加下列操作步骤：在电话机与IP网络相连接时，在网守上注册；以及在IP网络连接将断开时，向网守注销注册。

当扩展装置中省略IP语音处理模块时，该方法的数据交换包括下列操作步骤：

当拨出通话时，即计算机从扩展装置读入数据，发送给IP网络上的收听者时，从与计算机相连的控制模块的总线接口中获取数据后，按照IP电话协议要求处理数据并压缩，再组成IP网络数据包后发送到网卡接口，直至通话结束；

当接收通话时，即计算机从IP网络读入数据，发送给电话的使用者时，从网卡读入IP语音数据包，在解包后按照IP电话协议要求处理数据并解压，再发送到与计算机相连的控制模块的总线接口，直至通话结束。

本发明的最大特点是在不改变用户使用普通电话机的传统习惯前提下，能够利用计算机实现现有的IP网络电话机及IP电话软件所具备的各项功能，充分利用IP网络通信长途话费比较低廉的优点，而在IP网络没有接通时，又能够自动利用公共电话交换网PSTN及时地解决通话问题，从而满足用户在任何情况下的通信需求。

附图说明

图1是现有的IP网络电话机的功能电路方框图。

图2是本发明计算机扩展装置与其它相关设备的连接关系实施例示意图。

图3是本发明计算机扩展装置的电路结构组成的实施例方框图。

图4是本发明计算机扩展装置的工作方法-电话连接控制方法流程方框图。

图5(A)、(B)分别是本发明计算机扩展装置的工作方法-在网络连接时的数据交换中的数据发送和数据接收流程的实施例方框图。

具体实施方式

参见图2，本发明是一种利用现有电话机实现IP电话的计算机扩展装置，该装置设有两个RJ-11接口和一个与计算机连接的总线接口控制模块(图示为PCI接口)，其中一个RJ-11接口连接电话机，承担该扩展装置与电话机的模拟语音通讯连接，另一个RJ-11接口连接电话线而接入公共电话交换网。当使用该扩展装置拨打IP网络电话时，电话机的输出信号从与它所连接的RJ-11接口进入计算机扩展装置，在该扩展装置中的数据交换软件的控制下进行数据处理后，通过PCI总线接口送到网卡，再通过IP网络与通话方通信。当IP网络连接不通时，电话机的输出信号直接经由另一个RJ-11接口送入电话线，通过公共电话网PSTN与对方通信。

参见图3，介绍本发明的电路结构组成，该计算机扩展装置包括有：顺序连接的电话接口控制模块1、电话信号转换模块2和IP语音处理模块3，以及与计算机相连的控制模块4(图示为与计算机PCI总线相连的互连外围设备PCI接口控制模块)；该控制模块4在该扩展装置和计算机之间进行数据交换，并控制该扩展装置连接IP网络，此时可以拨打IP电话；而在IP网络连接断开时，控制该扩展装置连接公共电话交换网，实现电话通信。

图3中与普通电话机相连接的电话接口控制模块1由两个RJ-11接口、一个电话连接方式控制单元、一个输入输出切换单元和一个电话信令转换单元组成。其中电话连接方式控制单元中设有的一个信号切换电路在与计算机连接的控制模块4的控制下转换自己的工作状态：在IP网络连接正常时，控制电话机与输入输出切换单元相连而接入IP网络，此时，输入输出切换单元将输入输出信号分流为两个通路分别连接到后续的电话信号转换模块2的输入通道和输出通道，以及将该两个通道合成一路信号，通过电话连接方式控制单元送入电话机；在IP网络连接断开时，该电话连接方式控制单元中的信号切换电路控制电话机通过另一个RJ-11接口与电话线相连而接入公共电话交换网。输入输出切换单元用于切换电话信号的传输方式，电话信令转换单元根据双音多频信号和直流信号检测出电话的按键和摘挂机操作，或将IP语音处理模块中的信令转换单元送来的电话信令信息转换为双音多频信号或直流信号。

电话信号转换模块2有两条信息传输通道：在电话接口控制模块1到IP语音处理模块3的信号流方向上，设有对电话信号进行放大、解调和模数转换电路，将电话机传来的电话模拟信号转换为数字信号；在IP语音处理模块3到电话接口控制模块1的信号流方向上，设有对数字语音信号进行数模转换、放大和调制的电路，将IP语音处理模块3传来的数字语音信号转换为电话模拟信号。

IP语音处理模块3包括有语音编码、语音解码、信令转换、数据封装打包和解包电路，分别用于IP语音数据与数字语音信号之间的转换和IP控制信令与电话信令之间的转换，以及将语音信号和控制信令根据IP电话协议进行打包或解包。该IP语音处理模块3中的全部或部分电路可用数据交换和处理软件替换之，此时，A/D、D/A后的信号或者该IP语音处理模块3中剩余部分的对外信号直接与控制模块4(例如PCI接口模块)交换。

与计算机相连的控制模块4中与计算机交换数据的总线接口可以是互连外围设备PCI接口(如图3所示)，也可以是工业标准结构ISA接口、或通用串行总线USB接口、或美国电气和电子工程师学会制定的高速串行总线IEEE1394接口、或串口、或并口中的任何一种接口。使用任何一种非PCI接口时，本发明该扩展装置都可作为外部设备设置在计算机之外。该与计算机相连的控制模块4是通过其总线接口上的一种控制信号或一组控制信号来控制电话连接方式控制单元中的信号切换电路分别处于连接IP网络或公共电话交换网的不同工作状态。

参见图4，本发明计算机扩展装置的工作方法包括有控制电话连接方式和进行数据交换处理两部分，先介绍前者：

本发明的计算机扩展装置在计算机开机后，首先检测IP网络连接状况，且每隔一个设定时间再检测一次，再根据本次和上次的检测结果产生不同操作：若两次检测结果无变化时，不作任何操作维持原来的电话机连接状态；当IP网络由接通变为不通时，将电话线路由与IP网络相连接切换为与公共电话交换网相连接；当IP网络由不通变为通时，将电话线路由与公共电话交换网相连接切换为与IP网络相连，且在切换前，先判断电话线路是否处于通话过程中，必须待电话线路空闲才切换连接，若线路在通话过程中，则隔一段设定时间后重新检测IP网络连接。在电话与IP网络相连接的操作过程中，根据IP多媒体通信系统的需要，可以增加在网守上注册的操作，以及在网络连接将断开时，向网守注销注册的操作。如果IP网络上或IP电话应用中没有使用网守，则上述网守注册和注销操作可以省略。

参见图5，在电话与IP网络相连接时，该方法进一步包括由中断信号触发的数据交换操作：

当拨出通话时，即计算机从扩展装置读入数据，发送给IP网络上的收听者时，该扩展装置为摘机操作发送一个信号到PCI接口，作为中断信号触发中断程序，该中断程序开始后，计算机从互连外围设备PCI接口中获取语音和信令数据，进行数据处理后发送到网卡接口，直至通话结束；

当接收通话时，即计算机从IP网络读入数据，发送给电话的使用者时，网络收到的特定的IP语音数据包也可以触发中断程序，该中断程序开始后，计算机从网卡读入IP语音数据包，进行数据处理后发送到互连外围设备PCI接口，直至通话结束。

如果扩展卡中省略IP语音处理模块时，上述数据交换处理时需要增加下列操作：当拨出通话时，要按照IP电话协议要求处理数据并压缩，再组成IP网络数据包后发送到网卡接口，直至通话结束；当接收通话时，从网卡读入IP语音数据包，在解包后按照IP电话协议要求处理数据并解压，再发送到互连外围设备PCI接口，直至通话结束。