基于 ARM+Linux 处理器的网络媒体话机终端解决方案

基于ARM+Linux处理器的网络媒体话机终端解决方案
网络媒体话机终端的核心技术涉及语音和视频压缩技术、音频/视频编解码技术和通信协议。

网络媒体话机终端作为一种消费产品，要想走入寻常百姓家，必须能够提供足够好的语音和视频质量，同时占用的信道带宽要尽量小，而且价格适中。

语音编码技术和视频编码技术的发展就是围绕上述展开的，在保证压缩后语音和图像质量的同时，尽量提高压缩效率。

可视电话的基本结构包括视频输入/输出单元、视频编解码器、语音输入/输出单元、语音编解码器、延时单元、数据处理单元(可选)、系统控制单元、多媒体数据复用/解复用单元和网络接口单元。

可视电话软件可以分为应用程序模块、协议控制模块、音频编解码模块、视频编解码模块等几部分。

应用程序模块完成终端的用户人机界面功能及收发E-mail、上网等增值功能，协议控制模块负责信令交互等功能。

传统的可视电话架构
图1
网络媒体话机终端的专利概念2004年就提出来了，但其发展在过去不是很快。

随着技术的发展，一系列技术难题得到突破，如：VoIP技术，高质量的视频压缩技术H.264和MPEG-4，宽带网络服务。

制约网络媒体话机终端专利转化和普及的主要原因还是价格问题。

网络媒体话机终端的架构如图1所示。

基于dsp的V2IP（Video-and-voice-over-IP）有三个独立的处理器，一个处理声音，一个处理视频，另外一个应用处理器完成用户界面交互和设备控制功能。

再加上LCD、照相机及声音编解码器等外围设备器件，eBOM（electronicsBill of Material）会迅速增加，使普通用户难以承受。

基于dsp方案在音视频编解码的算法上具有优势，但是支持操作系统较差，不利于加入新的应用；基于CPU的方案则可以较为简单地开发协议和新应用，而算法方面则较弱。

dsp可以实现高性能的系统，但是解决方案的成本过高。

在目前的技术趋势下，CPU和dsp技术正日益融合为SoC，其间的界限越来越模糊。

网络媒体话机终端将需要产业链的各个环节更为紧密的合作。

在VoIP方案中加入视频协处理器可以提供一个有竞争力的解决方案，但是需要足够的带宽处理宽带音频和高解析度视频。

基于ARM的网络媒体话机终端架构
嵌入式系统是指将应用程序、操作系统与计算机硬件集成在一起的系统。

它以应用为中心，以计算机技术为基础，而且软硬件可以裁剪，因而是能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。

作为一类特殊的计算机系统，嵌入式系统通常由嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件等几大部分组成。

随着微电子技术的不断创新和发展，嵌入式系统已经广泛渗透到科学研究、工程设计、国防军事、自动化控制领域以及人们日常生活的方方面面。

由嵌入式微控制器组成的系统最明显的优势就是可以嵌入到任何微型或小型的仪器和设备中。

目前，越来越多的制造商和电信运营商都要求固网终端能支持H.264视频和宽带音频(AMR-WB、
G.729x)，网络媒体话机终端亟待增强的能力是对更高质量音频和视频的支持，以提高用户体验。

另外，随着能够传输高质量音视频内容的IP视频电话的出现，也令更多的电信增值服务成为可能，比如通过网络媒体话机终端平台向企业和个人传输广告和视频流内容。

当前，ARM9E和ARM11有很强的处理能力，性能和效率都得到了提升，与ARM7比较主要突现以下特点：哈佛结构，流水线增加，增加存储子系统，系统实时性考虑，系统软件优化。

其在网络媒体话机终端发展方面很有潜力。

将来的SoC很可能把视频加速器和ARM核集成在一起。

处理器可以有效地完成VoIP 编解码（G.711，G.729），音频处理，语音质量提升及H.264的视频处理，软件优化和视频的编解码硬件加速。

基于ARM网络媒体话机终端的架构如图2所示。

图2
基于VoIP的可视电话是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术，其基本原理是通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包，经过IP网络把数据包传输到接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解码解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由IP网络传送语音的目的。

IP电话系统把普通电话的模拟信号转换成计算机可联入互联网传送的IP数据包，同时也将收到的IP数据包转换成声音的模拟电信号。

经过IP电话系统的转换及压缩处理，每个普通电话传输速率约占用8～11kbit/s带宽，因此在与普通电信网同样使用传输速率为64kbit/s的带宽时，IP电话数是原来的５～８倍。

H.264使图像压缩技术上升到了一个更高的阶段，能够在较低带宽上提供高质量的图像传输，该特点非常适合国内运营商用户量大、接入网/骨干网带宽相对有限的状况。

全球很多IPTV业务运营商都将H.264作为编解码格式的标准。

因而运营商希望引入更先进的H.264编码技术，在有限的带宽资源下进一步提高图像质量。

H.264标准使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段，在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264的应用亮点。

H.264的推广应用对视频终端、网守、网关、MCU等系统的要求较高，将有力地推动视频会议软、硬件设备在各个方面的不断完善。

这无疑将在网络媒体话机终端中被广泛采用。

基于ARM嵌入式Linux开发的亮点
图3
随着嵌入式系统的功能越来越复杂，应用的范围越来越广泛，缺少操作系统就成为一个最大的缺点，因为每添加一项新功能都可能需要从头开始设计，否则只能增加开发成本和系统的复杂度。

通常应用开发者的精力都集中在自己的应用领域，嵌入式的最大特点就是突出个性。

而且嵌入式操作系统引入到嵌入式系统中，能够对嵌入式系统的开发产生极大的推动作用。

在无操作系统的嵌入式系统下，每当要进行进一步的开发和功能扩展，都会带来巨大的劳动力的无谓消耗。

而嵌入式操作系统则可以通过提供给用户的各种API来对嵌入式系统进行有效的管理。

我们常用到的嵌入式操作系统有OS/2、Linux等，选Linux有许多优点。

嵌入式的系统结构如图3所示。

网络媒体话机终端将不仅只有单纯的语音和视频功能，它将融合更多的应用，比如IP可视对讲，收发E-mail、上网，小区广播等。

在多种多媒体音视频应用的融合下，VoIP甚至可能将变为辅助功能。

基于ARM嵌入式OS的开发理念将成为必然。