语音通信系统的设计原理方案有哪些？

随着科学技术和人工智能的不断发展，智能生活已经深入生活各个方面，而AI语音控制作为智能化的前驱，其智能化程度及准确性将在很大程度上影响着人工智能的发展，本文将以某客户智能语音控制空调应用为例，分享启英泰伦推出的第三代高性能神经网络智能语音芯片，以便给广大工程师们提供产品设计思路及产品解决方案。

传统空调遥控器存在控制复杂，老人，孩子控制不便捷，以及容易找不到等不足，因此智能语音空调的核心功能就是通过AI语音控制取代传统的遥控器控制，但是常用语音芯片存在语音识别准确率低，识别速度慢，AI训练成本大，系统设计复杂，使用体验差，用户体验感大大降低。

针对类似项目需求，可采用启英泰伦推出的第三代高性能神经网络智能语音芯片，包括CI13XX和CI230X系列，芯片集成了启英泰伦自研的脑神经网络处理器BNPU V3，且CI230X系列芯片支持Wi-Fi及 BLE 5.1 无线通信协议。

如上图所述，启英泰伦第三代智能语音芯片集成度更高，外围可扩展更丰富应用，通过串口可扩展上位机MCU、WiFi、BLE、2.4G等射频芯片; 通过通用ADC或I2C可输入温度、湿度等传感器信号，从而实现AI控制操作;另外，通过PWM或其它GPIO可实现对开关控制、电机控制等，可极大提升系统功能性和设计灵活性;本方案最为突出的是CI230X系列芯片本身集成WIFI和BLE，形成“语音+WiFi+BLE”三合一单芯片，仅需少量电阻电容等外围器件就可以实现各类智能语音离在线产品及IoT硬件方案，性价比极高。

如上图所示，启英泰伦第三代智能语音芯片采用行业首创的BNPU3.0语音算法，通过将不同方向人声分离，抑制干扰人声等技术，提高目标人声识别率，且能够在低信噪比环境下，减小语音失真，提升目标语音识别率，从而使得其语音识别效果优于其它语音芯片，实测准确度可达97%以上，用户的空调控制指令能被准确清晰地接收或响应，不会因为用户周围的噪声或杂音而影响设备控制;更不会被误唤醒，以避免发生半夜”鬼音“控制，而严重影响用户睡眠。

且方案支持离线自定义唤醒词和命令词，支持离线语义识别，支持本地声纹识别和本地NLP(部分型号)，能够通过上下文关联，多轮对话及意图理解，识别相应速度极快，采用此款方案设计的智能语音空调，使用离线唤醒指令，系统响应可短至0.8s以内(指从指令识别到设备动作完成)，而传统语音控制方案往往需要2-3s，做到随时控制随时响应，极大地提升用户的智能生活体验。

通常情况下，IP语音电话系统和IP电话系统可以视为同一概念，都是使用IP协议来进行语音通信的系统。当然，也要认识到，具体术语的使用可能会因地区、行业或上下文而有所不同，所以，在特定情况下，可能需要更明确地了解具体的系统或解决方案是指哪种类型的IP通信。

讯美时代将基于两者的同一性，以近20年的行业经验，给出答案，希望有助于行业内外人士，进一步认识IP电话系统，为IP融合通讯行业的发展，共同努力。

1.什么是IP电话系统

1.1 定义和概念

IP电话系统(IP Telephony System)是一种利用IP语音电话技术来实现电话功能的系统。IP电话系统可以将语音信号转换为数据包，通过IP网络进行传输，然后再转换为语音信号，实现点对点或多点之间的通话。IP电话系统可以与传统的电话系统互联互通，也可以与其他的网络应用如电子邮件、即时通讯、视频会议等集成，提供更多的功能和服务。

1.2 历史和发展

IP电话系统的起源可以追溯到20世纪90年代初，当时一些研究人员和爱好者开始尝试利用互联网来进行语音通信。1995年，一家名为VocalTec的公司推出了第一个商用的IP语音电话软件，名为Internet Phone。该软件允许用户通过拨号上网和麦克风、耳机等设备，在互联网上进行实时的语音对话。随着互联网的普及和宽带技术的发展，IP语音电话技术逐渐成为一种主流的通信方式，不仅在个人用户之间，也在企业和政府机构之间得到了广泛的应用。基于IP语音电话技术的各种IP电话系统也相继出现，如基于H.323协议的Avaya、基于SIP协议的Cisco、基于云计算的Skype等。目前，IP电话系统已经成为一种成熟和稳定的技术，拥有多种标准和协议，如H.323、SIP、MGCP、MEGACO等。IP电话系统也在不断地创新和发展，与云计算、人工智能、5G网络等新技术相结合，提供更高效、更智能、更便捷的通信体验。

2.IP电话系统的主要设备

IP电话系统的主要设备和软件包括：

IP电话：IP电话是一种可以直接接入IP网络的电话设备，具有语音编解码、数据包封装、信号处理等功能。IP电话可以是硬件设备，如专用的IP电话机、智能手机等，也可以是软件设备，如安装在电脑或移动设备上的IP语音电话软件。

网关：网关是一种可以实现不同网络之间的互联互通的设备，如IP网络和PSTN(公共交换电话网)。网关可以将IP语音电话系统的数据包转换为PSTN的模拟或数字信号，或者反之，从而实现IP语音电话系统和传统电话系统之间的通话。

服务器：服务器是一种可以提供各种服务和功能的设备，如注册、认证、路由、计费、录音、会议、语音邮件等。服务器可以根据不同的协议和标准进行工作，如H.323服务器、SIP服务器等。

网络设备：网络设备是一种可以实现IP网络的构建和管理的设备，如路由器、交换机、防火墙等。网络设备可以对IP语音电话系统的数据包进行转发、优化、保护等操作，提高通话质量和安全性。

3.IP电话系统的优势

相比传统电话系统，IP电话系统具有以下几个优势：

3.1 通话质量

IP电话系统可以利用数字信号处理技术，对语音信号进行压缩、编码、加密、过滤等操作，提高通话质量和安全性。IP电话系统也可以利用网络技术，对数据包进行优先级分配、负载均衡、拥塞控制等操作，减少延迟、丢包、抖动等问题，提高通话稳定性和可靠性。

3.2 成本节省

IP电话系统可以利用现有的IP网络设施，无需额外建设专用的电话线路和交换机，降低基础设施投资和维护成本。IP电话系统也可以利用互联网提供的低廉或免费的通信服务，无需支付昂贵的长途或国际电话费用，降低通信开支。

3.3 功能丰富

IP电话系统可以利用IP网络提供的多种应用和服务，实现更多的功能和价值，如视频会议、即时通讯、语音邮件、呼叫转移、呼叫等待、呼叫保持、呼叫录音等。IP电话系统也可以与其他信息系统进行集成和协作，如电子邮件、数据库、客户关系管理(CRM)等，提高工作效率和客户满意度。

4.IP电话系统的应用领域

由于IP电话系统具有的三大优势，IP电话系统得到行业用户认可，应用于多个领域，正如讯美时代的客户，也广泛分布于各行各业。

4.1 企业

IP电话系统可以帮助企业实现高效、低成本、多功能的内部和外部通信，提高企业的竞争力和盈利能力。IP电话系统可以实现企业内部的分支机构、部门、员工之间的无缝连接，实现远程办公、移动办公、协同办公等模式。IP电话系统也可以实现企业外部的客户、供应商、合作伙伴之间的高质量通信，提高客户服务、供应链管理、商务谈判等效果。

4.2 教育

IP电话系统可以帮助教育机构实现高效、低成本、多功能的教学和管理，提高教育质量和水平。IP电话系统可以实现教育机构内部的教师、学生、管理员之间的无缝连接，实现远程教学、在线学习、协同学习等模式。IP电话系统也可以实现教育机构外部的其他学校、专家、社会资源之间的高质量通信，提高教育交流、教育合作、教育创新等效果。

4.3 医疗

IP电话系统可以帮助医疗机构实现高效、低成本、多功能的诊疗和管理，提高医疗质量和水平。IP电话系统可以实现医疗机构内部的医生、护士、患者、管理员之间的无缝连接，实现远程诊断、远程监护、远程会诊等模式。IP电话系统也可以实现医疗机构外部的其他医院、专家、社会资源之间的高质量通信，提高医疗交流、医疗合作、医疗创新等效果。

4.4 政府

IP电话系统可以帮助政府机构实现高效、低成本、多功能的执政和管理，提高政府效能和形象。IP电话系统可以实现政府机构内部的领导、干部、公务员之间的无缝连接，实现远程办公、移动办公、协同办公等模式。IP电话系统也可以实现政府机构外部的民众、企业、社会组织之间的高质量通信，提高民意征集、民事服务、民主参与等效果。