基于PXA255的VoIP语音传输系统研究

本系统选用GSM 06．10语音标准算法，该算法在1988年被确定为数字移动通信的语音编码标准，其编码速率为13kb／s，算法简单，运算量小，语音质量高，接近32kb／s的ADPCM(ITU-G．712)。

4 IP语音实时传输系统设计
本文采用Intel公司推出的PXA255处理器，该芯片专用于网络和多媒体。其最高工作频率可达400MHz，并带内存管理单元MMU和DSP协处理器，可方便与高清晰的彩色LCD接口，同时该芯片可扩展连接AC97音频芯片CS4201、高性能网络接口芯片LANC9196，可方便移植嵌入式Linux和图形界面等。
基于PXA255处理器的IP语音系统用方案具有如下优势：将先进的硬件技术和软件技术有机融合，充分利用PXA255和Linux的强大功能，克服了传统的基于单片机功能不足和基于PC的非实时性的缺点，具有实时性、低成本、小型化、专用化和高可靠性的优点，能让IP数字语音终端系统具有更好的可扩展性和可移植性，与ARM7或DSP的方案相比，在技术上同样具有一定优越性。
系统设计硬件框图见图4所示。

系统设计语音流程框图见图5。

5 系统测试
将两个语音终端连接到局域网，分别设置其IP地址为192．168．0．100、192．168．0．101。整个软件的运行过程：在语音传输之前，首先由网络连接(通话双方的呼叫连接)模块进行呼叫连接，呼叫连接建立后，双方就可以进行接下来的语音通话，实现语音传输。
在送话方即发起会话的一方：语音首先通过麦克风进入系统，在语音录入与播放功能模块内进行录音，然后进入语音数据压缩、解压模块进行压缩，压缩后的语音数据打包后，以语音数据包的方式发送。
在受话方即接收会话的一方：通过网络传输过来的语音数据拆包后，首先进入语音数据缓存模块进行缓存，这种缓存方式可以保证语音回放连续和不失真，然后进入语音数据压缩与解压模块对其进行解压。经过语音解压缩过程以后，语音数据送入语音录入与播放功能模块内，通过扬声器进行播放，最终还原成语音。
测试过程中，我们使用RTP工具集rtptools-1．18中的rtpplay、rtpdump、rtpsend等命令截取语音实时传输模块在网络中的语音包，观察其RTP和RTCP报文，分析网络的当前状况等。网络的当前状况与语音传输延迟有很强的正相关性。网络状况好，传输延迟小，网络状况不好，传输延迟增大。
语音延时测试方法：因为语音传输的延迟时间在1s以内，用秒表或其他外设来测量，误差大、精度不高，所以我们基于软件的方式测量。通过在RTP工具集中设置一个计时器，计算时间差，记录端到端的语音延时。最后求平均值，延时数据见表2。测试分8组，每组10到40个延迟数据不等，表中数据为每组的延迟平均值。

8组的所有测试数据有210个，所有测试数据的平均延时计算过程：
(283*10+258*10+269*20+266*20+257*30+275*30+268*40+286*50)／210=271．86ms。
由计算可知，平均延时约为272ms。满足本文第三节中VoIP语音时延的上限300ms的要求。

6 小结
论文研究了IP语音传输系统的总体架构，实现了一个基于PXA255处理器的嵌入式IP电话终端硬件平台，为该平台建立了一个优化的嵌入式Linux环境，并研究基于GSM 06．10的语音编解码实现，设计了一个IP语音实时传输系统，实现了IP语音的网络实时传输功能，通过系统测试，语音时延符合工程要求，具有较好的实时性。