1 引言
VoIP（Voice over Internet Protocol）技术利用IP网络传输语音数据，降低了语音和数据的通信成本，是语音通信领域中快速崛起的新兴技术本文介绍了一种基于IP的智能小区对讲系统，是国内首次将VoIP技术应用在智能小区领域。该系统由门口机、用户机和管理机构成，之间用以太网相连接。语音信号进行数字化、压缩处理后转换为IP数据包在IP网络上进行传输，是一个全双工的实时语音传输与处理系。文章分别介绍了该系统的硬件结构和软件实现方法。随着科学技术的发展，人们对居住环境的安全性、舒适性、方便性提出了更高的要求，智能化住宅小区建设在我国得到了很快的发展。在很多新建的中高档住宅小区中，宽带直接深入到各家各户，基于IP网络的各种应用开始起步。本文成功研制了基于IP的智能小区对讲系统，是国内首次将VoIP技术应用在智能小区对讲领域。与传统的基于模拟线路的对讲系统相比，本系统具有以下特点：
1) 功能扩容和技术升级非常方便：在统一的IP网络平台上可方便实现功能扩容如视频传输、消息发布、远程监控管理等多种扩展服务功能，无需架设新的线路，适应了当代信息技术迅猛发展的要求。
2) 布线方便：本系统直接应用在现有的宽带网络平台上，极大方便了居民和物业管理人员。
3) 开放兼容的互连标准：采用标准的TCP/IP协议，可实现与其他支持TCP/IP协议的产品互连，因此有更好的商业前景。
2 系统概述
整个系统由门口机、用户机和管理机构成。小区内每个住户都装有一个用户机。门口机装在楼栋下，主要负责相应门栋的门禁，客人来访时可以通过门口机呼叫用户机以验证身份，用户可远程打开门栋口的电锁。管理机位于小区的管理中心，可接受来自用户机和门口机的呼叫。管理机也可以主动呼叫用户机。门口机、用户机和管理机由以太网（Ethernet）连在一起。
用户机、门口机和管理机都具有全双工语音通话功能。语音信号是模拟信号，要用IP方式来传输该信号，必须先经过模数转换，为了减轻网络的负载，还要进行压缩处理；反过来先要进行解压缩，再转换成模拟信号还原成原来的声音。
3 硬件设计
每个网络节点（用户机、门口机和管理机）的语音模块具有相同的硬件结构。
要实现双向通话，每个节点包括了语音输入通道和语音输出通道。
为了简化硬件设计，我们选择了TI公司的一款型号为TLV320AIC10的转换芯片，该芯片具有模数、数模双向转换能力，并在芯片内部集成了信号的前置放大与滤波功能。TLV320AIC10的线性转换精度可以达到16位，可设置LV320AIC10的配置控制字，以实现对采样、增益等特性的动态配置[3]。
语音编码解码芯片我们选用DVSI公司的AMBE2000的芯片，该芯片采用AMBE语音编码算法，进行实时、全双工的音频压缩/解压缩，在较高的压缩率下仍能提供比较好的语音质量。AMBE2000还具有回声消除、静音检测和插入舒适噪声等功能。另外AMBE2000具有音频数据前向校错的功能（FEC，Forward Error Correction）、对语音数字通道中所出现的有限量错误能进行自动校正[2]。
以太网接入模块的核心器件是IP2K网络微处理器，IP2K内含全双工串化器解串器（Ser/Des）硬件功能，能直接与各种常用网络接口相连。IP2K内置了10Base-T以太网媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY）[4]。IP2K完成语音数据的打包、解包功能和其他IP网络接口协议。
从麦克风进来的语音信号是300Hz～3,300Hz的模拟信号，ADC采样频率为8khz，其输出的数据速率为8×16bit＝128Kbps。AMBE2000输出编码速率为2.4～9.6kb/s。
由于门口机具有话筒免提的特性，要求扬声器输出较大的音量，麦克风需较高的灵敏度，这样扬声器发出的声音很容易进入麦克风造成回声。为解决这一问题，本设计了启用了AMBE2000的回声消除功能，在很大程度上降低了回声。
4 软件设计
当两个网络节点之间要进行通话时，需要会话管理协议来建立、管理和结束会话（Session），以及语音传输协议来传输语音数据包。