基于Wi-Fi的可视电话设计方案分析

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，IEEE 802.11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|0">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：

操作系统和硅片平台；

基于IP架构的嵌入式语音+视频；

应用服务层；

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)。

图2：设计可视电话的新范例

当今应用处理器的处理能力的增加使得我们能使用先进的操作系统环境，例如嵌入式Linux来有效地将V2IP系统中需要的控制和媒体处理进行划分。这反过来又使得使用单一处理器和工具链的软件开发更加简单，由于减少了一个或更多的昂贵DSP而降低了成本。

可视电话将利用下面的压缩算法中的一种或几种：H.263、H.264或MPEG-4。其中，在提供最低码率、高质量的实时视频方面，H.264(也称为MPEG-4 AVC)最优，其缺点是H.264需要比H.263更高的处理能力。在进入2007年后，具有足够能力处理H.264的具有经济成本效益的处理器将很常见。

基于IP的嵌入式语音＋视频

V2IP设计的核心是嵌入式语音和视频处理，以及控制和管理系统(架构)数