VoIP保護不容忽視 5招解決保護難題
VoIP（語音IP）或互聯(lián)網(wǎng)電話技術(shù)是指通過互聯(lián)網(wǎng)（而非公共交換電話網(wǎng)絡(luò)，亦即PSTN）傳送的通信服務(wù)——語音、傳真和/或語音、信息應(yīng)用。發(fā)送互聯(lián)網(wǎng)電話呼叫所涉及的基本步驟包括將模擬語音信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字語音信號和將信號壓縮成互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）信息包以便通過互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸，接收端的步驟則剛好相反。由于是在互聯(lián)網(wǎng)上運行，所以VoIP具有極低的電話費成本，唯一的費用就是PNET費用。其將會成為全世界IDD長途通話領(lǐng)域極為常見的傳輸手段。
最近，VoIP一般利用ITG（互聯(lián)網(wǎng)電話網(wǎng)關(guān)）/VoIP網(wǎng)關(guān)通過IP來傳輸語音。VoIP網(wǎng)關(guān)具有如下幾種連接端口。
◆ FXO（外部交換局）：它是一個直接連到PSTN的雙線式連接端口。
◆ FXS（外部交換站）：它通過RJ-11聽筒塞孔與終端設(shè)備相連，如普通電話。
◆ 以太網(wǎng)端口：它通過RJ-45端口連接到PC或xDSL調(diào)制解調(diào)器上。
◆ USB端口：它連接外部USB器件，如讀卡器、3G HSDPA卡、閃存等。
◆ 電源端口：它通常是12V外接電源的輸入端口。
主流VoIP支持單/雙通道FXS，并且市場上也出現(xiàn)過通道多達30條的FXS。***開發(fā)的VoIP則具有內(nèi)置式路由器和Wi-Fi連接功能，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)VoIP到xDSL的無線連接，從而增強了其在接入點覆蓋范圍內(nèi)的移動性。并且，還有向POE（以太網(wǎng)供電）轉(zhuǎn)化的趨勢，這樣無須外部電源即可驅(qū)動VoIP。
圖1 典型VoIP架構(gòu)
由于上述這些端口與外界相連時不斷有浪涌事件發(fā)生，且這些ITE信息技術(shù)設(shè)備被連至需要符合電信管理標準的電信網(wǎng)絡(luò)，所以不得不使用保護器件來保護這些端口。
每個國家都有各自的安全標準，如美國的Telecordia GR1089-Core和UL60950，國際通用的ITU-T K.20/K.21（國際電信聯(lián)盟）和中國的YD/T993、950標準。不同的標準要求保護器件、技術(shù)和拓撲具有不同的穩(wěn)定性狀態(tài)。通過比較我們發(fā)現(xiàn)，符合美國標準的保護器的抵御能力要比符合國際電信聯(lián)盟標準的高，更比符合中國標準的為高。在大部分情況下，符合美國標準的保護解決方案基本上都能通過ITU-T K.2x標準設(shè)定的大多數(shù)測試條件。
為了設(shè)計出最合適的VoIP保護解決方案，了解保護器的各種浪涌等級和保護電壓就很重要。常見浪涌電壓電平如表1所示
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幾種解決方案
1 SLIC（用戶線接口電路）保護
◆ 固定電壓單向保護器（SIDACtor）+PTC
圖2固定電壓單向保護器配合PTC
其中，過壓（OV）保護采用工作電壓為-90V的P1101DF-1（固定電壓單向保護器）；過流（OC）保護采用250S130（PTC）×2或Telelink保險絲0461 1.2***×2。
FXS要求SLIC保護器能夠?qū)⒍嘤嗟睦擞哭D(zhuǎn)移到SLIC T/R線路中。這是利用P1101DF-1的單向特性完成的。線路中出現(xiàn)的正浪涌將被反并聯(lián)二極管轉(zhuǎn)移到SIDACtor P1101DF-1中，而負浪涌則被SCR轉(zhuǎn)移到SIDACtor P1101DF-1。P1101DF-1的浪涌能力符合ITU-T K.21浪涌的要求。然而，如果要求OV+OC組合符合TIA-968浪涌的要求或通過更高級的ITU-T浪涌測試，則需要一定的線路電阻。
正常情況下，1個電阻高于30Ω的CPTC（陶瓷正溫度系數(shù)電阻器）就能夠處理大多數(shù)情況。精確的保護器件高度依賴于終端市場和實際的浪涌條件。
◆ 電池跟蹤浪涌保護器+PPTC
其中，OV采用Battrax電池跟蹤保護器——一種雙重負電池跟蹤保護器。器件可以跟蹤電池電壓變化，并提供V+Vgt的保護電壓。Vgt是二極管+2 pn結(jié)的正向電壓差，即2.1V左右。
圖3 Battrax器件的V-I特性
Battrax器件提供僅負跟蹤或±V取決于電池電壓的正/負組合跟蹤。
圖4 Battrax保護器結(jié)構(gòu)
正浪涌被反并聯(lián)二極管轉(zhuǎn)移到地面上；Battrax保護器的柵極（Vref）引腳被連接到SLIC Vbat引腳上，這樣它就可以跟蹤SLIC電池電壓的變化。
2 線路保護-FXO端口
這是T-R線路的保護機制。典型保護是通過添加OC+OV來完成的，如圖5所示。
圖5 用SIDACtor完成FXO端口保護
具體解決方案為：OV采用SIDACtor P3100SB，OC采用PPTC 250R180或Telelink保險絲4611.25。#p#
3 以太網(wǎng)保護
為以太網(wǎng)端口提供保護功能的需求在不斷增長。由于該以太網(wǎng)是一種快速數(shù)據(jù)端口，并且100 Base-T，甚至1000 Base-T（千兆位級）以太網(wǎng)在該端口中都很常見，所以當(dāng)以太網(wǎng)符合樓宇內(nèi)或樓宇間要求時保護機制就不相同。
◆ 樓宇內(nèi)以太網(wǎng)設(shè)計
芯片保護陣列SP03-3.3是一個理想的、具有樓宇內(nèi)保護功能的解決方案。它的***變位電壓為3.3V，遠遠高于以太網(wǎng)數(shù)字信號的***值。它為共模和差分浪涌事件提供了全面保護，并且其低關(guān)閉狀態(tài)電容有助于保持快速以太網(wǎng)的信號完整性。SP03-3.3具有100A（2/10）浪涌能力，這超過了GR1089樓宇內(nèi)浪涌電流的要求。
圖6 樓宇內(nèi)以太網(wǎng)保護器件SP03-3.3
圖7 樓宇間以太網(wǎng)保護器件SEP
◆ 樓宇間以太網(wǎng)設(shè)計
跟樓宇內(nèi)以太網(wǎng)不同，樓宇間以太網(wǎng)由于暴露在戶外環(huán)境，所以具有高浪涌能量100A（10/1000）浪涌功能保護。對于用于實現(xiàn)超高浪涌能力的芯片保護陣列技術(shù)來說，這是不可行的。SEP（SIDACtor以太網(wǎng)保護）是一款新發(fā)明的器件，用于實現(xiàn)高浪涌和快速以太網(wǎng)線路保護。它為以太網(wǎng)線路提供了平衡保護，并且通過將偏置引腳（引腳7）連接到系統(tǒng)電源上來提供恒定電容。由于電容穩(wěn)定，所以可以保持以太網(wǎng)信號的信號完整性。
4 USB端口
SP300x是一種芯片保護陣列，提供4線式ESD保護。它具有0.65pF的超低電容與符合IEC61000-4-2規(guī)定的15kV/8kV ESD水平。
5 電源端口
由于該電源端口會經(jīng)歷熱插拔的情況，所以這樣會讓很高的浪涌電流流入電源端口，進而損壞下列敏感電子元件。
圖8 USB端口保護器件SP300x
推薦解決方案：PPTC 30R或1206/1812 PPTC+TVS二極管P6SMJ。
結(jié)語
VoIP產(chǎn)品是一種具有不同類型通信端口的電信設(shè)備，發(fā)生ESD和浪涌危險的幾率很高。由于電信制造商需要為終端用戶提供可靠的產(chǎn)品，所以VoIP產(chǎn)品在各種天氣條件下都必須能夠正常運行，因此，VoIP保護要求就不能忽視，否則會影響制造商的品牌形象。
隨著通信設(shè)備重要性的提高，市面上比較大規(guī)模的電路保護供應(yīng)商會有開發(fā)新的保護解決方案來滿足不斷變化的需求。特別是一些在業(yè)界上歷史較悠久的供應(yīng)商，會提供可以滿足各種端口保護要求的保護解決方案。上述解決方案只是這些解決方案中的一部分，并且都只適于一般情況。
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