通信网理论基础论文

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1、《通信网理论基础论文》题目：院系：专业：年级班级：学号：姓名：指导教师：设计日期：基于以太网的电话通信系统计算机与科学技术学院通信工程08-01班310809020116李昂永逯静2011年11月25日目录摘要第一章：绪论第二章：CP／IP协议分析及ADPCM编码原理第三章：硬件设计第四章：FPGA内部逻辑设计第五章：系统软件设计第六章：总结与展望参考文献摘要目前，我国大多数企业采用了独立运行的计算机网络、电话通信网、视频监控网等多种网络并存的组网方式。这种组网方式需要大量的设备费、线路费、维护和维修费，并且由于布线多给维修带来极大不便，对环境也带来

2、影响。针对这种组网方式的缺点，本论文利用以太网高带宽的特点，制作完成了基于以太网的电话通信系统。本文首先阐述了TCP／IP协议的原理和ADPCM编解码原理，重点分析了本课题中所涉及到的ARP协议、IP协议和ICMP协议。然后根据设计要求提出了系统硬件设计方案，确定了以FPGA为核心，包含电话机接口电路和以太网接口电路的系统硬件电路原理图，并对各硬件模块进行了详细分析。最后本文介绍了系统软件，并对涉及到的以太网协议进行了详细分析。本文所描述的系统将企业内部的电话通信网融入到局域计算机网络中，实现了二网合一。实验证明，该系统能够在局域网内完成常规电话系统

3、的所有功能，并且有较好的语音通话质量，具有较高的实用价值和社会经济效益。关键词：TcP／IP；FPGA；电话通信系统；以太网；网络电话第一章绪论1．选题背景目前我国大多数企业由于生产、安全、资源共享等多方面的需要，在企业内部采用了独立运行的计算机网络、电话通信网、程控调度系统、计算机监控系统、视频监控系统和安全报警系统等多种网络或系统并存的组网形式，这种组网形式不但需要投入大量的设备费、线路费以及维护、维修费，而且大量的布线给维修带来了不便，对周围的环境也带来了一定的影响。那么有没有一种成本低、效率高、便于控制和维护的新的组网形式呢?答案是肯定的，那

4、就是将多种网络合而为一。当前，随着计算机的普及，以太网已经得到普遍应用，已成为许多行业必不可少的办公工具。尤其是企业内部的局域计算机网络，传输速率可达1000Mbit／s，但是，其丰富的带宽资源没有得到充分利用，造成了资源的浪费。与此同时，随着数字信号处理技术的发展，各种高效率、高性能的视频及音频压缩编解码的出现，使得语音和视频信号在以太网中的实时传输成为可能。在这种形式下，本课题针对企业内部的电话通信网和局域以太网展开研究，将电话通信网融入到局域以太网中，使二网合一，以降低建设成本和运营成本，便于管理和维护。目前，国内外也出现了许多将电话通信与以太

5、网结合的技术和设备，其中IP电话(Voice0verIP，简写VOIP)就是其中之一。VOIP主要是指在IP网络中实时传送语音的技术。近年来，随着VOIP技术的不断成熟，使在IP网络上以共享网络带宽的方式提供语音业务成为可能。但VOIP主要是针对Internet，因此其硬件结构和软件协议比较复杂，成本较高。而本课题所研制的系统不同于VOIP，它仅针对于局域网(工业以太网)，设备成本以及复杂程度都较VOIP低，更适用于企业内部通信，具有一定的理论意义和应用价值，能够带来很高的社会效益和经济效益。２.整体方案设计及可行性分析为了节约成本，本系统采用传统的

6、模拟电话机，根据设计要求终端硬件主要分为电话机接口电路、控制电路和以太网接口电路。电话接口电路包含了用户电路、铃流电路、m8870收号电路、ADPCM编译码电路等，主要用于实现终端对模拟电话机的控制以及语音信号的们和D／A转换。考虑到ADPCM编解码器需要许多时钟信号，而且还需要为编解码器提供数据的串／并和并／串变换，为减少PCB板的体积，控制电路以FPGA为主芯片，并在FPGA中嵌入了51IP核，作为整个系统的控制核心。控制电路还包括存储器电路、JrI．AG接口电路、RS232串行接口、单片机复位电路、指示灯及键盘电路等。以太网接口电路包括以太网接

7、口芯片R1L8019、网络指示灯、网络变压器和RJ45接口等，用于实现终端与局域网之间的数据交换。系统原理方框图：因为对电话机的控制以及对语音信号的编解码基本上是由硬件实现的(包括FPGA内部的逻辑设计)，所以本终端的软件设计主要是实现各终端之间的通信，因此本文在第五章的终端通信软件设计中，主要针对涉及到的各种TCP／IP协议进行了详细叙述。系统原理方框图：电话的语音信号经过ADPCM编码后输出的速率为32Kb“／s，而系统所使用的以太网芯片RTL8019的传输速率能达到10Mb“／s，所以该语音信号完全能通过以太网进行传输。同时，FPGA内部嵌入的

8、51IP核，其工作频率能达到150MHz左右，但由于受到外部扩展的存储器的限制，本系统中51IP核的时钟频率