基于Wi-Fi的可视电话设计方案分析.PDF

基于 Wi-Fi 的可视电话设计方案分析 作者： David Brown 技术总监 info@ 关键词：Wi-Fi,可视电话，网络，数字IP，消费电子，操作系统，音频/视频技术 有理由相信 2007 年将是最后突破可视电话进入大众市场障碍的一年。做出这样预测是基于 以下的因素：宽带在家庭中广泛采用，现在在亚洲、欧洲和北美的某些区域渗透率超过 50%； 摩尔定律不断地向前推动处理器处理能力的发展，使得处理器能支持复杂运算的媒体处理算 法，这些算法是实现可靠、高质量的全运动视频所需要的；电池技术以及电源管理的发展使 得基于Wi-Fi的设备的待机时间和通话时间可以分别用天和小时来计算，而不是分钟；最后 一点值得注意的是，产业标准的不断成熟以及基于IP越来越成熟的语音和视频软件解决方案 (简称为V2IP)使得这些得以实现。 尽管可视电话发展时间很久，价格和性能依然是提供大众市场解决方案的绊脚石。即使我们 从模拟可视电话转换到数字 IP，有限的网络和缺乏处理能力导致的性价比依然不能适合于 大众市场。随着有线和无线网络的普及，以及像飞思卡尔公司、瑞萨、TI 和其他的芯片厂 商提供的高性能的语音/视频处理技术，这些问题很快地得到了解决。因此，我们将关注点 转移到上面谈到的第四点，即软件。当与 IP 连接的设备不能正常工作时，我们可以将问题 和关注点放在这种软件解决方案上。并且在大多数情况下是能正常工作的。 基于 IP 软件平台的语音＋视频设计 无论是电话或任何个人通信和多媒体设备都必须提供具有吸引力、可靠的用户体验，才能成 功地产生一个主流的市场。因此，无线传输的质量和可靠性对于 Wi-Fi可视电话来说非常重 要。庆幸的是，IEEE802.11 无线局域网标准不断地发展，在数据速率、范围和安全性上不 断地改善，因此我们不再需要关心这个方面问题。 消费电子市场感受到真正稳定可靠的 VoIP 产品的时间才刚过去 18~24个月。然而，设计、 开发和生产支持 Wi-Fi的语音视频(V2IP)电话需要大量的资源用于软件开发、集成和确认。 我们将整个解决方案划分成四个关键部分，然后对每个部分进行研究： 1. 操作系统和硅片平台； 2. 基于 IP架构的嵌入式语音+视频； 3. 应用服务层； 4. 图形用户界面(GUI)。 操作系统和芯片平台 我们正在看到越来越多的制造商使用嵌入式 Linux 作为 VoIP电话产品的基础。其优势很多， 包括开发者比较熟悉、丰富的软件开发环境等，但是最重要的可能是能帮助制造商降低总的 材料成本。有很多提供商(例如 MontaVista)他们能提供非常稳定、得到很好支持的，用于 低功耗消费设备的 Linux 版本。 看看第一代可视电话所采用的架构，我们可以发现采用了不同的处理器分别用于语音、视频 和系统控制功能。因为处理需要，一般采用针对密集媒体处理运算(数字信号处理或 DSP)优 化的处理器。例如：一个 DSP 用来处理语音处理功能，包括语音编码/解码、音调发生和检 测、回声消除以及噪声消减；一个 DSP 或专用协处理器来处理视频编码和解码；一个应用处 理器管理 VoIP 通话控制协议以及用户界面(见图 1)。这种方式需要多个编程模型和开发工 具链，这反过来会导致需要更大的开发团队，增加培训和额外的成本。 图 1：第一代的可视电话需要 3 个处理器。 自从第一代的 IP 可视电话推出以来，通用应用处理器的处理能力已经提高到能将所有通常 用 DSP 实现的语音处理器任务由应用处理器实现。特别对于 Wi-Fi 可视电话市场来说，这是 一个非常重要的进步，因为无线连接的设备基本的需求是降低功耗，最大化电池寿命。 如果通过代码汇编和手动软件优化，VoIP 编解码器(G.711、G.729AB、G.723.1、iLBC)、音 频处理(DTMF以及通话进行音调检测/产生)语音质量增强(线路和声学回声消除和抖动缓冲 等)以及其他相似的功能现在都能有效地在应用处理器上实现。越来越多的应用处理器集成 了硬件加速功能，我们可以利用硬件加速来处理视频编码和解码(见图2)。