過去幾年里，通過Internet人們之間的數據交換變得非常頻繁。僅去年全世界的電子郵件數量就達到6.9萬億之多。通過同一主干網絡進行語音傳輸的動力越來越大。本文概述了語音數據綜合技術，以及FPGA（現場可編程門陣列）在推動語音數據綜合的作用。

語音數據綜合（IP語音傳輸協議）

語音數據業務的網絡綜合是指通過同一網絡同時傳輸數據、語音和視頻的能力。VoIP語音傳輸，也稱為IP電話，就是采用Internet協議分組的形式進行語音傳輸。

目前的語音電話基于電路交換基礎設施，采用PSTN網絡（公共交換電話網絡）。呼叫建立后，在整個呼叫持續時間內，PSTN系統為其保留一個64Kbps帶寬的固定端到端信道。一個語音呼叫通常不會占用整個信道帶寬。

在VoIP網絡中，語音的分組是實時進行的。VoIP還大大降低了需要的帶寬，因為可以同時傳輸多個分組。配合采用SSS7及TCP/IP網絡來完成呼叫的建立和釋放，同時還采用了地址解析協議（ARP）。語音IP分組的傳輸過程過程是這樣的：

*步驟1：將模擬語音信號轉換成性脈碼調制（PCM）數字位流（每125μs 16位）；

*步驟2：從PCM位流中去除線路回聲，并通過分析進行靜音壓縮和音調檢測；

*步驟3：將最終的PCM樣本數據轉換成語音幀，再通過語音編碼器進行壓縮。G.729a采用10字節語音數據表示10ms的語音。它可將129kbps的線性PCM位流壓縮為8kpbs；

*步驟4：語音幀集成到語音分組中。首先，生成一個具有12字節標頭的RTP分組。然后再加下一個包含源及目標地址的8字節UDP分組。最后，再加上包含源及目標IP地址的20字節IP標頭；

*步驟5：分組通過Internet傳輸，路由器和交換機檢查目標地址并鈄分組傳送到目標地址。IP路由可能會越過不同的網絡并通過許多節點；

*步驟6：當目標接收到分組后，分組經過相反的過程實現語音的回放。

    IP分組是按順序編號后傳送到目標地址的。接收端必須按正確的次序將分組重組（當分組到達次序變化時）以產生語音。IP地址和電話號碼也必須正確地進行映像。

市場

1998年的VoIP設備銷售達6100萬美元，預計到2003年時將超過38億美元。VoIP市場也將從2000年時的77億分鐘，發展到2005年時的5000億分鐘。還預測VoIP網關設備的市場將從2000年的12億美元增長到2005年的100億美元。

VoIP的變化形式

*IP傳真（Fax over IP,FoIP）采用VoIP類似的技術提供傳真服務；

*DSL語音（Voice over DSL,VoDSL）通過DSL網絡進行VoIP傳輸。VoIP網關將VoIP業務連接到一個5類語音交換網絡和PSTN網絡，

*有線電視電纜語音傳輸（Voice over Cable,VoCable）采用有線電視電纜基礎設施提供Internet和語音傳輸服務。

設計IP語音系統所面臨的挑戰

為了實現語音和數據傳輸業務的綜合，需要克服幾個障礙。如要在一個網絡基礎設施內有效地滿足本質上不同的兩類業務傳輸的要求。語音和視（多媒體）流需要恒定的帶寬，并且對網絡的延遲很敏感。數據業務則是猝發式的，對網絡的延遲相對不那么敏感。數據網絡的無連接本質意味著：不同的數據業務是在實時的基礎上競爭帶寬的。

雖然專用分機交換（PBX）設備基于專用設計，IP電話產品則完全基于Internet協議，而且是一個基于開放標準的不斷演化的技術。設計人員需要遵守標準，因此為產品的驗證和測試帶來很大的工作量。

VoIP產品的語音質量還必須能夠與電話交換系統的質量相比。影響語音質量的因素包括線路噪聲、回聲、采用的語音編碼及網絡延遲。此外還需要在IP分組交換網絡基礎上提供與電路交換網絡相似的特性，如呼叫等待、免費號碼、信用卡付費、來電ID顯示以及三方呼叫等。

綜合網絡要進行語音和視頻的傳輸必須支持服務質量（QoS