隨著VoWLAN質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)草案的完善和WLAN熱點(diǎn)的增多，市場研究公司Infonetics Research預(yù)計(jì)，全球VoWLAN的使用率預(yù)計(jì)將從當(dāng)前的6%增加到2006年8月的27%，無線VoIP手機(jī)是主要的市場推動(dòng)力。目前，歐、美、日等國是無線VoIP的主要市場，中國網(wǎng)通在三年前就已經(jīng)啟動(dòng)了VoWLAN商用試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究和產(chǎn)品測試工作，隨著技術(shù)問題的逐步解決，VoWLAN市場的啟動(dòng)指日可待。

對于中國通信設(shè)備制造商來說，抓住機(jī)遇切入VoWLAN市場，迫切需要掌握先進(jìn)的VoWLAN開發(fā)平臺，以加快無線VoIP產(chǎn)品的開發(fā)步伐。本文介紹飛思卡爾面向無線VoIP應(yīng)用的VoWLAN開發(fā)平臺技術(shù)，包括下列兩個(gè)方面的內(nèi)容：1. 無線VoIP電話設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)和需要解決的問題；2. Freescale無線VoIP電話整體方案。

圖1：VoWLAN的系統(tǒng)架構(gòu)簡圖。

VoWLAN設(shè)計(jì)面臨的主要挑戰(zhàn)

無線VoIP利用WLAN實(shí)現(xiàn)端到端話音在IP上的傳輸。隨著無線VoIP技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)電話與VoWLAN無縫融合的前景正越來越清晰地展現(xiàn)在人們面前。用戶在利用支持無線VoIP的移動(dòng)電話進(jìn)行語音通信的過程中，若進(jìn)入辦公室等公司W(wǎng)LAN覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，可以自動(dòng)從移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)無縫切換至基于公司W(wǎng)LAN的VoIP服務(wù)，反之亦然。圖1所示為VoWLAN應(yīng)用的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

目前，在移動(dòng)語音與數(shù)據(jù)服務(wù)市場上，移動(dòng)運(yùn)營商仍占據(jù)著近乎壟斷的地位。但是，隨著全球Wi-Fi無線熱點(diǎn)數(shù)量的增加和移動(dòng)WiMAX等新技術(shù)的問世，VoWLAN電話將逐漸具備與現(xiàn)行移動(dòng)電話服務(wù)抗衡的能力，讓用戶能夠暢游在基于國際互聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、住宅寬帶網(wǎng)絡(luò)和公用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)之間，從而對VoIP潛在技術(shù)和市場形成重大影響。

在VoWLAN應(yīng)用中，除了物理層、接入層和網(wǎng)絡(luò)層面臨的挑戰(zhàn)之外，VoWLAN手機(jī)主要面臨3大技術(shù)障礙：1. 形狀因數(shù)，包括設(shè)備的大小和重量，必須與目前的無繩電話協(xié)調(diào)一致，但是價(jià)格可能更高一點(diǎn)，因?yàn)閃LAN提供更多的應(yīng)用和可能性；2.在WLAN環(huán)境中，語音通信的服務(wù)質(zhì)量（QoS）和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩詥栴}；3.功耗必須足夠低以高效率地實(shí)現(xiàn)兩次充電之間的長運(yùn)行時(shí)間。

圖2：飛思卡爾VoWLAN開發(fā)平臺。

隨著WiFi標(biāo)準(zhǔn)的改善，以及802.11芯片體積不斷減小而功能不斷擴(kuò)充，QoS、外形尺寸和安全性問題已經(jīng)迎刃而解，VoWLAN電話系統(tǒng)的可行性正在逐漸提升。而用戶普遍關(guān)心的耗電量問題，通過解碼器和時(shí)序的優(yōu)化設(shè)計(jì)，也可以很好地解決。

目前有兩種操作模式，能在802.11 WLAN中實(shí)現(xiàn)良好的省電時(shí)序，這兩種模式分別是混合控制功能（HCF）控制的通道存取（HCF Controlled Channel Access， HCCA）及增強(qiáng)分散式通道存取（EDCA）。這兩種模式都在IEEE 802.11e標(biāo)準(zhǔn)的QoS中做了規(guī)定，而兩者皆可用于開發(fā)中的省電傳輸方法。

此外，利用先進(jìn)的IC技術(shù)，進(jìn)一步提高集成度，并綜合采用智能軟件進(jìn)行功率管理和開發(fā)高能電池等措施，將使未來芯片解決方案滿足VoWLAN手機(jī)的需求。

VoIP全面解決方案

飛思卡爾提供面向無線和VoIP基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用的解決方案。目前VoIP主要在企業(yè)應(yīng)用，但隨著提供集成化企業(yè)通信方案的桌面IP電話的生產(chǎn)商不斷增多，再加上住宅寬帶視頻電話的應(yīng)用，VoIP獲得了新的發(fā)展動(dòng)力。首先是與無線熱點(diǎn)對接的無線IP電話應(yīng)用；此外SIP功能加上GSM/3G手機(jī)，使802.11與GSM/3G網(wǎng)絡(luò)共存；在某些邊遠(yuǎn)地區(qū)，基于網(wǎng)格（Mesh）網(wǎng)絡(luò)的SIP電話已開始取代PSTN或GSM網(wǎng)絡(luò)，這些新的發(fā)展，使以往以音頻為主的VoIP，逐漸發(fā)展至音視頻V2IP（Video and Voice over-IP）平臺的綜合解決方案。

圖3： VoWLAN開發(fā)系統(tǒng)的構(gòu)成。

飛思卡爾的VeriCall Edge是完整的集成V2IP平臺，它通過i.MX21多媒體處理器實(shí)現(xiàn)，所支持的音視頻格式和功能包括H.263、MPEG4、JPEG、音頻編解碼、鏡像、縮放和旋轉(zhuǎn)等。憑借VeriCall Edge，開發(fā)人員能夠獲得構(gòu)建VoIP邊緣設(shè)備和手機(jī)的功能，能在短短數(shù)月內(nèi)開發(fā)出一種全新的V2IP有線或無線設(shè)備。

飛思卡爾提供的VoIP方案覆蓋了從VoIP基礎(chǔ)設(shè)施到VoIP電話的所有應(yīng)用，面對現(xiàn)在VoWLAN市場即將大規(guī)模啟動(dòng)的前夜，開發(fā)商迫切需要一個(gè)能夠讓用戶快速開發(fā)VoWLAN手機(jī)的開發(fā)平臺。

VoWLAN開發(fā)平臺

為了配合VoWLAN手機(jī)的開發(fā)，飛思卡爾推出了VoWLAN參考板（AMOS評估板），其硬件組成部分如圖2所示。它的用途是作為VoWLAN手機(jī)軟件的開發(fā)平臺，用戶只要連接一個(gè)RS-232兼容端口、BDM連接器和一臺電源，就可以構(gòu)成完整功能的VoWLAN手機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)。

其中，MCF5249器件是專用于VoWLAN電話的ColdFire系列處理器之一。ColdFire系列單片機(jī)MCF5249帶有增強(qiáng)型乘加運(yùn)算單元（eMAC）的ColdFire V2內(nèi)核為核心，同時(shí)結(jié)合了增強(qiáng)型時(shí)序處理單元（eTPU）和10/100以太網(wǎng)多媒體存取控制模塊（MAC）的單片機(jī)。讀者可以訪問“ColdFire單片機(jī)在uCLinux上的應(yīng)用在線座談”的記錄（http://bbs.chinaecnet.com/dispbbs.asp？boardID=3&RootID=46738&ID=46738），從中了解更多中國工程師與飛思卡爾專家針對ColdFire單片機(jī)在uClinux上應(yīng)用的問答。

圖4：VoWLAN電話軟件設(shè)計(jì)的整個(gè)框架。

飛思卡爾通過授權(quán)分銷商中國電子器材公司提供VoWLAN手機(jī)的全套硬件參考板，包括完成的時(shí)鐘、以太網(wǎng)、存儲器、語音、WLAN和MCF5249的線路圖以及診斷電路圖，并提供完整的VoWLAN參考板用戶手冊，使開發(fā)商能夠?qū)⒖焖龠M(jìn)入VoWLAN產(chǎn)品的開發(fā)。

VoWLAN參考板上的802.11b模塊采用市場上可以購買到的現(xiàn)成產(chǎn)品，針對于需要在VoIP電話部分進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的開發(fā)商。AMOS開發(fā)平臺基于uClinux環(huán)境，UClinux中的uC是微控制器的意思，它被設(shè)計(jì)專用于MMUless MCU的開發(fā)。由于其源代碼完全免費(fèi)，關(guān)于uClinux的更多信息，可以訪問http://www.uclinux.org和http://www.ucdot.org。

選用飛思卡爾的AMOS開發(fā)平臺，可以支持的MCU包括：M68328/M68EN322/MC68360；DragonBall:68EZ328/68VZ328；ColdFire:5272/5249/5307；ARM7；ETRAX；Intel i960；PRISMA等等，從而為用戶提供了更多的MCU選擇性和產(chǎn)品移植的可能性。

在開發(fā)之前，需要采用Colilo（COldfire LInux Loader）為基于ColdFire的嵌入式系統(tǒng)加載一段啟動(dòng)程序，并需要修改硬件配置以將MCF5249C3移植到AMOS板。圖3所示為基于AMOS VoWLAN開發(fā)系統(tǒng)的構(gòu)成。根據(jù)上述系統(tǒng)，開發(fā)商就可以進(jìn)行移植設(shè)計(jì)，開發(fā)完整的VoWLAN電話產(chǎn)品。

VoWLAN移動(dòng)終端不僅僅是VoIP和WLAN的簡單疊加，還需要基于WLAN基礎(chǔ)設(shè)施解決QoS、無縫漫游、安全等諸多問題。飛思卡爾由于具備從高端到低端VoIP完整的產(chǎn)品線，選擇其VoWLAN方案，有助于獲得經(jīng)過用戶體驗(yàn)的QoS、增強(qiáng)的安全性、可靠和易操作的網(wǎng)絡(luò)。

獲取第三方SIP協(xié)議棧

市面上常見的VoIP通訊協(xié)議有3種，分別是H.323、MGCP與SIP（Session Initiation Protocol）通訊協(xié)議。由于SIP協(xié)議采用易于讀寫的文本格式，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。

在VoWLAN電話設(shè)計(jì)過程中，用戶可以選用標(biāo)準(zhǔn)的WLAN卡，因此，開發(fā)過程只要是根據(jù)芯片商現(xiàn)有的硬件參考設(shè)計(jì)及原廠提供的操作系統(tǒng)和協(xié)議棧（可能需要付費(fèi)），針對自己設(shè)計(jì)中選擇的不同外圍器件進(jìn)行移植性開發(fā)。采用現(xiàn)成協(xié)議的好處是節(jié)省開發(fā)時(shí)間，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，但是，這種做法存在的問題是終端產(chǎn)品開發(fā)商不能對SIP協(xié)議棧進(jìn)行修改，產(chǎn)品的升級換代受制于SIP協(xié)議開發(fā)商。

對于終端設(shè)備制造商來說，自主開發(fā)SIP協(xié)議棧面臨的挑戰(zhàn)問題在于：SIP互操作性問題還沒有最終確定，改進(jìn)工作仍在持續(xù)進(jìn)行之中，IETF還在不斷地開發(fā)和升級SIP相關(guān)的草案。

針對不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)，欲從事SIP協(xié)議開發(fā)就不得不持續(xù)跟蹤標(biāo)準(zhǔn)的變化并積極參與各種IETF工作組的活動(dòng)，以獲取數(shù)以百計(jì)的草案并升級SIP標(biāo)準(zhǔn)。此外，為了跟進(jìn)SIP標(biāo)準(zhǔn)的變化，還需要安排專門的工程師負(fù)責(zé)修改和增強(qiáng)協(xié)議，這對大多電話制造商來說幾乎是不可行的。因此，終端設(shè)備制造商應(yīng)盡可能購買商用的、由第三方或芯片原廠提供的SIP協(xié)議棧，這樣就可以將精力集中在終端產(chǎn)品的差異化和功能設(shè)計(jì)上，從而加快產(chǎn)品上市的步伐。

設(shè)計(jì)的流程

基于飛思卡爾的VoWLAN開發(fā)平臺，用戶完成硬件移植性設(shè)計(jì)之后，要完成的軟件工作包括：

AMOS開發(fā)平臺上，飛思卡爾采用的是BENQ生產(chǎn)的WLAN卡設(shè)計(jì)的。用戶在做移植性設(shè)計(jì)的過程中，如果需要選用其它品牌的標(biāo)準(zhǔn)WLAN卡，就需要安裝相應(yīng)的WLAN驅(qū)動(dòng)程序，才能實(shí)現(xiàn)完整的VoWLAN電話功能。

根據(jù)成本目標(biāo)，選擇單片機(jī)芯片及其配套外圍芯片。一般來說，單片機(jī)選定之后，程序閃存和RAM對成本影響較大。UcLinux操作系統(tǒng)大概要占用1.6M的閃存，開發(fā)商應(yīng)針對電話功能需求上的差異，壓縮程序存儲空間的大小。一般有兩種做法，第一是對程序進(jìn)行壓縮；二是仔細(xì)減少多線程程序設(shè)計(jì)的存儲器開銷。

計(jì)工程師需要對SIP協(xié)議棧有充分的了解，以便針對實(shí)際設(shè)計(jì)，修改呼叫控制的設(shè)置參數(shù)。圖4所示為軟件設(shè)計(jì)的整個(gè)框架。AMOS平臺采用了Radvision公司的SIP協(xié)議棧，其特點(diǎn)是適合于高性能、嵌入式和緊湊型SIP應(yīng)用。而配備的SIP工具套件則支持SDP、SIP和RTP/RTCP協(xié)議，因而給用戶開發(fā)應(yīng)用程序提供了更多的靈活性。

目前國際成立了SIP代工這樣一個(gè)開放源軟件社群，就是為了促進(jìn)針對VoIP電話SIP協(xié)議棧的開發(fā)。此外，國際上還有一個(gè)關(guān)于SIP的論壇組織（www.sipforum.org），他們的資源有助于工程師快速掌握開發(fā)過程需要的SIP相關(guān)知識。

除了上述軟件設(shè)計(jì)，要根據(jù)需求對用戶界面進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，包括：按鍵、顯示器。對于需要顯示實(shí)時(shí)圖像的產(chǎn)品，還需要對操作系統(tǒng)及SIP協(xié)議棧作出修改。

通過軟件設(shè)計(jì)工作，利用飛思卡爾的VoWLAN開發(fā)平臺及調(diào)試工具，并在飛思卡爾授權(quán)分銷商的軟件和硬件技術(shù)支持下，就能夠開發(fā)出來基于Coldfire單片機(jī)的、功能完善的VoWLAN產(chǎn)品。

針對VoWLAN電話對電源供電時(shí)間敏感的特點(diǎn)，AMOS開發(fā)平臺提供了先進(jìn)的電源管理設(shè)計(jì)功能，容許用戶在軟件設(shè)計(jì)中控制存儲器的自動(dòng)刷新/自刷新、編解碼器工作模式及無線芯片組的工作模式。

此外，需要指出的是，Coldfire屬于針對低成本VoWLAN電話設(shè)計(jì)的單片機(jī)，由于某些語音編碼器如G.723和G.729消耗的MIP數(shù)太高，該開發(fā)平臺容許將程序的代碼和數(shù)據(jù)段放在ColdFire5249放在內(nèi)部SRAM中，從而幫助終端設(shè)備制造商進(jìn)一步降低節(jié)省單片機(jī)的成本。

本文小結(jié)

隨著寬帶基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善、VoIP電話的普及和WLAN熱點(diǎn)的增多，發(fā)展VoWLAN可謂水到渠成。未來的發(fā)展趨勢是互聯(lián)網(wǎng)的VoWLAN與移動(dòng)網(wǎng)的手機(jī)融合，它給消費(fèi)者以全新的漫游體驗(yàn)，語音、數(shù)據(jù)和視頻都有機(jī)會在VoWLAN這個(gè)平臺上走向融合，更進(jìn)一步將是傳統(tǒng)的固網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)的融合。因此，盡早掌握VoWLAN平臺的開發(fā)環(huán)境及工作，借以掌握ucLinux和SIP協(xié)議棧，對于今后企業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。

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