一种基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法，包括以下步骤：利用FPGA从网口接收端接收来自通信终端的数据包，并进行数据包类型判断；根据数据包的类型，FPGA与DSP模块相互协作进行数据包的路由管理、匹配、编码或者解码处理；通过网口发送端将处理过的数据包发送到相应的网络IP和端口，完成语音数据的转换和网络传输。本发明专利技术通过结合FPGA和DSP，完成网络通信协议和物理层、链路层和网络层的收发、封装解包和传输，实现网络包的实时处理，提高了网络传输速度，通过分门别类地处理路由类信息和语音信息，并根据路由信息将语音数据送到相应的DSP进行编解码处理，实现不同语音编码终端之间的语音的互联互通。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法
本专利技术涉及一种媒体转换转发的实现方法，尤其涉及一种基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法，适合宽、窄带数字通信中的媒体转换转发，尤其是含多种语音模式的终端间的相互连接和对接。
技术介绍
宽窄带交换系统中，各终端所需要的语音数据的编码格式往往是不一样的，如车载台和手持机采用的是一种语音编码格式，而电话终端可能是其它的语音编码格式，为了实现各类不同语音编码格式的终端间的语音通话，就需要对不同语音编码格式的语音包进行编码或解码，使之变成为终端能够识别的语音编码模式。在以往的交换系统中，不同语音编码格式的语音包的编码和解码都是由软件来实现的，这就对软件平台的性能有着极高的要求，因此其成本也相应偏高。而且，软件处理受到开发平台的限制，其处理能力也是相当有限的。即便如此，软件处理的实时处理速度和精度也都远远比不上硬件处理的处理速度和精度。FPGA(FiledProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)芯片在许多领域均有广泛的应用，特别是在通信领域里，由于具有极强的实时性和高速处理能力，使其对信号进行实时处理成为可能。此外，FPGA在性能上具有速率高、功耗低的特点，在成本上价格低廉，而且可能降低复杂性，便于使用。而且，FPGA是通过面向芯片结构的软件编程来实现其功能的，因而仅修改软件而不需要修改硬件平台就可以改进系统原有设计方案或原有功能，因而具有极大的灵活性。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法，通过各类DSP完成对不同语音编码格式的数据包的编码和解码，利用FPGA从网口接收端接收终端送出的语音包，并判断该语音包的格式，再将该语音包的接收端口信息加上路由查找标志信息送到路由DSP去查找路由，并根据路由DSP送出的路由结果将语音包送到相应的语音处理DSP去进行语音编码或者解码，再将编码或解码后的数据打包成UDP包从网口发送端送到相应的终端。本专利技术采用如下技术方案：一种基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法，包括以下步骤：S1：利用FPGA从网口接收端接收来自通信终端的数据包，并进行数据包类型判断；S2：根据数据包的类型，FPGA与DSP模块相互协作进行数据包的路由管理、匹配、编码或者解码处理；S3：通过网口发送端将处理过的数据包发送到相应的网络IP和端口，完成语音数据的转换和网络传输。进一步地，所述步骤S1中的数据包的类型包括：路由数据包、语音数据包、RARP包、ARP包、ICMP包、IGMP包；所述步骤S2中的DSP模块包括分别与FPGA连接的路由DSP、多个处理不同语音编码、解码格式的语音处理DSP。进一步地，所述步骤S2中的FPGA与DSP模块相互协作进行数据包的路由管理、匹配、编码或者解码处理，具体为：(1)当所述FPGA判别出数据包的类型为路由包，则将该数据包加上路由信息标志，送入到DSP模块中对应的路由DSP进行路由管理，包括路由的创建、删除和匹配，并将路由管理信息反馈到FPGA；(2)当所述FPGA判别出数据包的类型为语音包，则提取语音包的接收端口信息，并加上路由查找标志信息，将其送到DSP模块中的路由DSP进行路由查找，FPGA读取路由DSP中的路由查找结果，将语音包送到相应的语音处理DSP中进行编码、解码处理；FPGA读取语音处理DSP编码、解码的结果，并将该语音处理DSP的ID信息送到路由DSP进行路由匹配，根据匹配结果确定是否需要将处理过的语音包再次送到语音处理DSP中处理，或者将语音包送到网口发送端口；(3)当所述FPGA判别出数据包的类型为RARP包、ARP包、ICMP包、IGMP包，则直接产生回包标志，通知网口发送端回包。进一步地，所述步骤S3中的通过网口发送端将处理过的数据包发送到相应的网络IP和端口，具体为，FPGA将ARP、RARP、ICMP、IGMP、路由管理反馈信息和处理后的语音数据打包通过网口发送端从物理层发送到相应的网络IP和端口，进而完成语音数据的转换和网络传输。本专利技术的有益效果：本专利技术是一种FPGA和DSP相结合的嵌入式系统，不仅具有其他微处理器和单片机嵌入式系统的优点和技术特性，而且还能利用并行算法操作，具有更高速的数字信号处理能力，为实现系统的实时性提供更为有利的支持，FPGA加DSP系统必将成为现代电子技术、计算机技术和通信技术的重要支柱。本专利技术用硬件处理代替了软件处理，在处理速度和精度上都有很大的提高。且FPGA可以并行连接多个DSP，其处理能力也相应提高了不少。附图说明图1是本专利技术的基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法的流程示意图；图2是本专利技术的媒体转换、转发详细示意图；图3是本专利技术的FPGA的工作过程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1和2所示，一种基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法，包括以下步骤：S1：利用FPGA从网口接收端接收来自通信终端的数据包，并进行数据包类型判断；所述数据包的类型包括：路由数据包、语音数据包、RARP包、ARP包、IGMP包、IGMP包；S2：根据数据包的类型，FPGA与DSP模块相互协作进行数据包的路由管理、匹配、编码或者解码处理；所述DSP模块包括分别与FPGA连接的路由DSP、多个处理不同语音编码、解码格式的语音处理DSP；S3：通过网口发送端将处理过的数据包发送到相应的网络IP和端口，完成语音数据的转换和网络传输。上述三个步骤的详细工作过程如下所示：1.1)FPGA从网口接收端物理层收到的各种网络数据包；1.2)FPGA对属于自己IP的网络数据包进行根据包头信息分辨数据包类型判断处理；1.3)FPGA根据数据包的类型，将数据包送到DSP模块中对应的DSP进行路由管理、匹配或者编码、解码处理；具体为：(1)当所述FPGA判别出数据包的类型为路由包，则将该数据包加上路由信息标志，送入到对应的路由DSP进行路由管理，包括路由的创建、删除和匹配，路由DSP反馈路由管理信息到FPGA，实现FPGA协同路由DSP完成路由的创建、删除和匹配功能；(2)当所述FPGA判别出数据包的类型为语音包，则提取语音包的接收端口信息，并加上路由查找标志信息，将其送到路由DSP进行路由查找，确定要将语音包被送到哪个语音处理DSP进行处理，如果路由查找结果显示该语音包的端口路由查找失败，则直接将该语音包直接丢弃；如果路由查找反馈成功信号，则FPGA读取路由DSP中的路由查找结果，将语音包送到相应的语音处理DSP中进行编码、解码处理；FPGA读取语音处理DSP编码、解码结果，并将该语音处理DSP的ID信息送到路由DSP进行路由匹配，根据路由匹配结果确定如下操作：若路由匹配结果指示该语音包已经完成某种语音格式的编码或者是解码，则将该语音包送到网口发送端口，此步骤对应的是一次性可以完成编码格式转换的情况；若路由匹配结果指示该语音还需要再进行另一种语音格式的编码或者是解码，则将该语音包通过FPGA与DSP模块的接口送到处理这种语音的语音处理DSP，通过FPGA与该语音处理DSP的接口读出编码或解码结果后，再将该语音处理DSP的ID信息送到路由DSP去进行路由匹配，并根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：利用FPGA从网口接收端接收来自通信终端的数据包，并进行数据包类型判断；S2：根据数据包的类型，FPGA与DSP模块相互协作进行数据包的路由管理、匹配、编码或者解码处理；S3：通过网口发送端将处理过的数据包发送到相应的网络IP和端口，完成语音数据的转换和网络传输。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的数字交换机媒体网关实现方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：利用FPGA从网口接收端接收来自通信终端的数据包，并进行数据包类型判断；所述的数据包的类型包括：路由数据包、语音数据包、RARP包、ARP包、ICMP包、IGMP包；S2：根据数据包的类型，FPGA与DSP模块相互协作进行数据包的路由管理、匹配、编码或者解码处理；所述的DSP模块包括分别与FPGA连接的路由DSP、多个处理不同语音编码、解码格式的语音处理DSP；所述的FPGA与DSP模块相互协作进行数据包的路由管理、匹配、编码或者解码处理，具体为：(1)当所述FPGA判别出数据包的类型为媒体网关控制报文，即路由包，则将该数据包加上路由信息标志，送入到DSP模块中的路由DSP进行路由管理，包括路由的创建、删除和匹配，并将路由管理信息反馈到FPGA；(2)当所述FPGA判别出数据包的类型为语音包，则提取语音包的接收端口信息，并加上路由查找标志信...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁邦建，王春峰，张林，李大宝，杨志飞，
申请(专利权)人：海南宝通实业公司，
类型：发明
国别省市：海南;66