Традиционната телефонна мрежа е обмен на глас по верига, необходимата широколентова скорост на предаване е 64kbit/s.Така нареченият VoIP е мрежата за обмен на IP пакети като платформа за предаване, симулирана компресия на гласов сигнал, пакетиране и серия от специална обработка, така че да може да използва несвързания UDP протокол за предаване.
Няколко елемента и функции са необходими за предаване на гласови сигнали в IP мрежа.Най-простата форма на мрежата се състои от две или повече устройства с VoIP възможности, които са свързани чрез IP мрежа.
1. Преобразуване на гласови данни
Гласовият сигнал е аналогова форма на вълната, чрез IP за предаване на глас, независимо дали е бизнес с приложения в реално време или бизнес с приложения в реално време, първо за преобразуване на аналогови данни на гласов сигнал, а именно количествено определяне на аналогов гласов сигнал 8 или 6 и след това изпратен до буферното съхранение , размерът на буфера може да бъде избран според изискванията на забавянето и кодирането.Много енкодери с ниска побитова скорост са кодирани в рамки.
Типичната дължина на рамката варира от 10 до 30 ms.Като се имат предвид разходите по време на предаване, междуезиковите пакети обикновено се състоят от 60, 120 или 240 ms речеви данни.Дигитализацията може да се осъществи с помощта на различни схеми за гласово кодиране, а настоящите стандарти за гласово кодиране са главно ITU-T G.711.Гласовият енкодер в местоназначението източник трябва да приложи същия алгоритъм, така че говорното устройство в местоназначението да може да възстанови аналоговия говорен сигнал.
2.Оригинално преобразуване на данни към IP
След като говорният сигнал е цифрово кодиран, следващата стъпка е да компресирате кодирания говорен пакет с определена дължина на рамката.Повечето от енкодерите имат определена дължина на рамката.Ако енкодерът използва 15ms рамки, пакетът от 60ms от първото място се разделя на четири рамки и се кодира последователно.Всеки кадър има 120 говорни семпли (честота на дискретизация 8kHz).След кодирането четирите компресирани кадъра бяха синтезирани в компресиран говорен пакет и изпратени до мрежовия процесор.Мрежовият процесор добавя Baotou, времева скала и друга информация към гласа и го предава на другата крайна точка през мрежата.
Речевата мрежа просто установява физическа връзка между комуникационните крайни точки (една линия) и предава кодираните сигнали между крайните точки.За разлика от мрежите с комутация на вериги, IP мрежите не формират връзки.Изисква се данните да бъдат поставени в променливи дълги отчети с данни или пакети, след това адресирана и контролна информация към всяка дейтаграма и изпратена по мрежата, препратена до дестинацията.
3.Трансфер
В този канал цялата мрежа се разглежда като гласов пакет, получен от входа и след това предаден към мрежовия изход в рамките на определено време (t).t може да варира в пълен диапазон, отразявайки трептенето в мрежовото предаване.
Същият възел в мрежата проверява информацията за адресиране, свързана с всеки IP данни, и използва тази информация, за да препрати тази дейтаграма до следващата спирка на пътя на местоназначението.Мрежова връзка може да бъде всяка топология или метод за достъп, който поддържа IP потоци от данни.
4. IP пакетът - трансформацията на данните
Целевото VoIP устройство получава тези IP данни и започва обработка.Мрежовото ниво осигурява буфер с променлива дължина, използван за регулиране на трептенето, генерирано от мрежата.Буферът може да побере много гласови пакети и потребителите могат да избират размера на буфера.Малките буфери произвеждат по-малко забавяне, но не регулират голямото трептене.Второ, декодерът декомпресира кодирания говорен пакет, за да произведе нов говорен пакет и този модул може също да работи по рамка, точно същата дължина като декодера.
Ако дължината на кадъра е 15 ms, гласовите пакети от 60 ms се разделят на 4 кадъра и след това се декодират обратно до поток от гласови данни от 60 ms и се изпращат към буфера за декодиране.По време на обработката на отчета за данни информацията за адресиране и контрол се премахва, оригиналните оригинални данни се запазват и тези оригинални данни след това се предоставят на декодера.
5. Цифровата реч беше преобразувана в аналогова
Устройството за възпроизвеждане премахва гласовите проби (480) в буфера и ги изпраща към звуковата карта през високоговорителя на предварително определена честота (напр. 8kHz).Накратко, предаването на гласови сигнали в IP мрежата преминава през преобразуване от аналогов сигнал в цифров сигнал, пакетиране на цифров глас в IP пакет, предаване на IP пакет през мрежата, разопаковане на IP пакет и възстановяване на цифров глас в аналогов сигнал.
Второ, свързани с VoIP технически стандарти
За мултимедийни приложения в съществуващи комуникационни мрежи Международният съюз по телекомуникации (ITU-T) разработи протокола H.32x Multimedia Communication Series, следните основни стандарти за просто описание:
H.320, Стандарт за мултимедийна комуникация на теснолентова видеотелефонна система и терминал (N-ISDN);
H.321, Стандарт за мултимедийна комуникация по B-ISDN;
H.322.Стандарт за мултимедийна комуникация в LAN, гарантиран от QoS;
H.323.Стандарт за мултимедийна комуникация в мрежа с комутация на пакети без гаранция за QoS;
H.324, стандарт за мултимедийна комуникация на комуникационни терминали с нисък битрейт (PSTN и безжична мрежа).
Сред горните стандарти, H. Дефинираните от стандарт 323 мрежи са най-широко използваните, като Ethernet, Token Network, FDDI мрежа и т.н. поради H. Приложението на стандарт 323 естествено се превърна в гореща точка на пазара, така че по-долу ще се съсредоточим върху H.323。H.323 В предложението са дефинирани четири основни компонента: терминал, шлюз, софтуер за управление на шлюз (известен също като шлюз или портал) и многоточков контролен блок.
1. Терминал (терминал)
Всички терминали трябва да поддържат гласова комуникация, а възможностите за комуникация на видео и данни са незадължителни. Всички H. Терминалът 323 трябва също да поддържа стандарта H.245, стандартът H.245 се използва за контрол на използването на канала и производителността на канала. H .323 Основните параметри на говорния кодек в гласовата комуникация са посочени, както следва: ITU препоръчана гласова честотна лента / KHz битрейт на предаване / Kb/s анотация на алгоритъма за компресия G.711 3.4 56,64 PCM проста компресия, приложена към PSTN в G .728 3.4 16 LD-CELP качество на гласа като G.711, приложено към предаване с ниска побитова скорост G.722 7 48,56,64 ADPCM качеството на гласа е по-високо от G.711, приложено към предаване с висока побитова скорост G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Качеството на гласа е приемливо, G.723.1 Приемете G за VOIP форума.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP забавянето е по-ниско от G.723.1, качеството на гласа е по-високо от G.723.1.
2. Портал (портал)
Това е опция H.An за системата 323. Шлюзът може да трансформира протоколите, алгоритмите за кодиране на аудио, видео и управляващите сигнали, използвани от различни системи, за да се приспособи към системната терминална комуникация. Като PSTN базирана на H.324 система и теснолентова ISDN базирана H. Системата 320 и H.323 За системна комуникация е необходимо да конфигурирате шлюза;
3. Митнически контрол (Gatekeeper)
Това е H. Допълнителен компонент на системата 323 е софтуерът за завършване на функцията за управление. Той има две основни функции: първата е за управление на приложенията H.323;второто е управлението на комуникацията на терминала през шлюза (като установяване на повикване, премахване и т.н.). Мениджърите могат да извършват преобразуване на адреси, контрол на честотната лента, удостоверяване на повиквания, запис на повиквания, регистрация на потребители, управление на комуникационни домейни и други функции чрез митниците keeping.one H.323 Комуникационният домейн може да има множество шлюзове, но само един шлюз работи.
4.Многоточков контролен блок (Многоточков контролен блок)
MCU позволява многоточкова комуникация в IP мрежа и не е необходима комуникация от точка до точка. Цялата система формира звездна топология чрез MCU. MCU съдържа два основни компонента: многоточков контролер MC и многоточков процесор MP, или без MP.H между терминалите за обработка на MC.245 Контролна информация за изграждане на минимален публичен именник за аудио и видео обработка.MC не обработва директно никакъв поток от медийна информация, а го оставя на MP. MP смесва, превключва и обработва аудиото , видео или информация за данни.
В индустрията има две паралелни архитектури, едната е ITU-T H, представена по-горе.323 Протоколът е SIP протоколът (RFC2543), предложен от Internet Engineering Task Force (IETF), а SIP протоколът е по-подходящ за интелигентни терминали.
Трето, Импулсът за развитие на VoIP
Широкото използване на VoIP бързо ще се осъществи благодарение на много хардуерни, софтуерни, свързани разработки и технологични пробиви в протокола и стандартите. Технологичният напредък и разработки в тези области играят водеща роля в създаването на по-ефективна, функционална и оперативно съвместима VoIP мрежа. Техническите фактори, които насърчават бързото развитие и дори широкото приложение на VoIP, могат да бъдат обобщени в следните аспекти.
1.Цифров сигнален процесор
Усъвършенстваните цифрови сигнални процесори (Digital Signal Processor, DSP) изпълняват компонентите с интензивни изчисления, необходими за интегриране на глас и данни. DSP обработва цифрови сигнали предимно за извършване на сложни изчисления, които иначе може да се наложи да бъдат извършени от универсален CPU. Комбинацията от техните специализирани процесорната мощност с ниска цена прави DSP много подходящ за изпълнение на функциите за обработка на сигнали във VoIP системата.
Единичен гласов поток на G.729 Изчислителните разходи за компресиране на глас обикновено са големи, изискващи 20 MIPS.Ако се изисква централен процесор за извършване на функции за маршрутизиране и управление на системата, докато обработва множество гласови потоци, това е нереалистично.Следователно използването на един или повече DSP може да деинсталира изчислителната задача на сложния алгоритъм за компресиране на глас от централния процесор. Освен това DSP е подходящ за откриване на гласова активност и анулиране на ехото, което им позволява да обработват потоци от гласови данни в реално време и да имат бърз достъп вградена памет, така че. В този раздел ние подробно описваме как да внедрим гласово кодиране и анулиране на ехото на платформата TMS320C6201DSP.
Протокол и стандартен софтуер и хардуер H.323 Претеглен справедлив метод на опашка DSP MPLS обмен на етикети претеглено произволно ранно откриване усъвършенстван ASIC RTP, RTCP двойна фуния общ алгоритъм за клетъчна скорост DWDM RSVP оценен достъп с бърза скорост SONET Diffserv, CAR Cisco бързо пренасочване CPU процесорна мощност G. 729, G.729a: CS-ACELP Таблица за разширен достъп ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Алгоритъм за барел на токени Multilink PPP Frame Relay Изправител на данни SIP въз основа на приоритетна интеграция на CoS пакет през SONET IP и ATM QoS / CoS
2. Усъвършенствани специализирани интегрални схеми
Разработката на специфична за приложението интегрална схема (ASIC) създаде по-бърза, по-сложна и по-функционална ASIC. ASIC е специализиран чип за приложение, който изпълнява едно приложение или малък набор от функции. Тъй като те се фокусират върху много тесни цели на приложението, те могат да бъдат силно оптимизирани за специфични функции, обикновено с процесор с двойно предназначение един или няколко порядъка по-бърз.
Точно както компютърният чип с тънък набор от инструкции (RSIC) се фокусира върху бързото изпълнение на ограничени числа, ASIC е предварително програмиран да изпълнява краен брой функции по-бързо. След като разработката приключи, цената на масовото производство на ASIC е ниска и се използва за мрежови устройства, включително рутери и комутатори, изпълняващи функции като проверка на таблица за маршрутизиране, групово препращане, групово сортиране и проверка и опашка. Използването на ASIC дава на устройството по-висока производителност и по-малко разходи. Те осигуряват увеличена широколентова връзка и по-добра поддръжка на QoS за мрежа, така че те играят голяма роля в насърчаването на развитието на VoIP.
3.IP технология за предаване
Повечето предавателни телекомуникационни мрежи използват мултиплексиране с разделяне по време, докато Интернет трябва да приеме статистическа повторна употреба и обмен на дълги пакети.В сравнение, последният има висока степен на използване на мрежовите ресурси, проста и ефективна взаимовръзка и много приложим за услуги за данни, което е една от важните причини за бързото развитие на Интернет. Въпреки това широколентовата IP мрежова комуникация изисква QoS и характеристики на забавяне , така че развитието на обмена на пакети за статистическо мултиплексиране привлече загриженост. В момента, в допълнение към новото поколение IP протокол-IPV6, световната работна група за интернет инженеринг (IETF) предложи технологията за обмен на етикети с множество протоколи (MPLS), това е вид селекция на мрежов слой, базиран на обмен на различни тагове/етикети, може да подобри гъвкавостта на избора на път, да разшири способността за избор на мрежов слой, да опрости интеграцията на рутера и обмена на канали, да подобри производителността на мрежата. MPLS може да работи като независим протокол за маршрутизиране и съвместим със съществуващия мрежов протокол за маршрутизиране, поддържа различни функции за работа, управление и поддръжка на IP network, направи QoS, маршрутизацията, производителността на сигнализирането значително подобрена, за да достигне или близо до нивото на обмен на пакети с фиксирана дължина (ATM) за статистическа повторна употреба и да е прост, ефективен, евтин и приложим от ATM.
IETF също усвоява на местно ниво новата технология за групиране, за да постигне QoS избор на пътища. „Тунелната технология“ се изучава за постигане на широколентово предаване на еднопосочни връзки. В допълнение, как да изберете платформата за предаване на IP мрежа също е важна област на изследване през последните години и IP през ATM, IP през SDH, IP през DWDM и други технологии се появиха последователно.
IP слоят предоставя на потребителите на IP висококачествени услуги за IP достъп с определени гаранции за обслужване. Потребителският слой осигурява формата за достъп (IP достъп и широколентов достъп) и формата на съдържанието на услугата. В основния слой, Ethernet, като физически слой на IP мрежата е нещо естествено, но IP overDWDM има най-новата технология и има голям потенциал за развитие.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) вдъхва нов живот във влакнестите мрежи и осигурява невероятна честотна лента в телекомуникационните компании, които полагат нови оптични гръбнаци. DWDM технологията използва възможностите на оптичните влакна и усъвършенстваното оборудване за оптично предаване. Името на вълновото мултиплексиране произлиза за предаване на множество дължини на вълната на светлината (ЛАЗЕР) от единичен поток от оптично влакно. Настоящите системи могат да изпращат и разпознават 16 дължини на вълната, докато бъдещите системи могат да поддържат 40 до 96 пълни дължини на вълната. Това е важно, защото всяка допълнителна дължина на вълната добавя допълнителен поток от информация. Можете следователно разширете мрежата 2,6 Gbit/s (OC-48) с 16 пъти, без да се налага да полагате нови влакна.
Повечето нови оптични мрежи работят с OC-192 при (9,6 Gbit/s), генерирайки капацитет над 150 Gbit/s на двойка влакна, когато се комбинират с DWDM. Освен това DWDM осигурява интерфейсен протокол и функции, независими от скоростта, и поддържа както ATM , SDH и Gigabit Ethernet предаване на сигнал по едно влакно, което може да бъде съвместимо със съществуващите мрежи, така че DWDM може да защити съществуващите активи, но също така да предостави на ISP и телекомуникационните компании по-силен гръбнак и да направи широколентовия достъп по-евтин и по-достъпен, което осигурява силна поддръжка за изискванията за честотна лента на VoIP решенията.
Увеличената скорост на предаване може не само да осигури по-груб конвейер с по-малък шанс за блокиране, но също така да намали много забавянето и по този начин може значително да намали изискванията за QoS в IP мрежите.
4. Технология за широколентов достъп
Потребителският достъп до IP мрежа се е превърнал в пречка, ограничаваща развитието на цялата мрежа. В дългосрочен план крайната цел на потребителския достъп е оптично влакно до дома (FTTH). Най-общо казано, оптичната мрежа за достъп включва оптична цифрова циркулационна система и пасивна оптична мрежа.Първата е главно в Съединените щати, комбинирана с отворена уста V5.1/V5.2, предаваща своята интегрирана система по оптични влакна, показваща голяма жизненост.
Последното е главно в реда и в Германия. За повече от десетилетие Япония предприе редица мерки за намаляване на цената на пасивната оптична мрежа до ниво, подобно на медните кабели и металната усукана двойка, и я използваше. Особено през последните години ITU предложи базираната на ATM пасивна оптична мрежа (APON), която допълва предимствата на ATM и пасивната оптична мрежа.Скоростта на достъп може да достигне 622 M bit/s, което е много полезно за развитието на широколентова IP мултимедийна услуга и може да намали процента на отказ и броя на възлите и да разшири покритието. В момента ITU е завършил работата по стандартизация , производителите се развиват активно, ще има стоки на пазара, ще се превърне в основна посока на развитие на технологията за широколентов достъп за 21 век.
В момента основните технологии за достъп са: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 и Ethernet и колона за широколентова безжична система за достъп и др. Тези технологии за достъп имат свои собствени характеристики, включително най-бързо развиващите се ADSL и CM;CM (кабелен модем) използва коаксиален кабел, висока скорост на предаване, силна способност против смущения;но не и двупосочно предаване, няма единен стандарт.ADSL (Asymmetrical Digital Loop) има ексклузивен достъп до широколентов достъп, като използва напълно съществуващата телефонна мрежа и осигурява асиметрична скорост на предаване.Скоростта на изтегляне от страна на потребителя може да достигне 8 Mbit/s, а скоростта на качване от страна на потребителя може да достигне 1M bit/s. ADSL осигурява необходимата широколентова връзка за бизнеса и всички потребители и значително намалява разходите. Използване на ADSL с по-ниска цена регионални вериги, компаниите вече имат достъп до интернет и интернет базирани VPN с по-високи скорости, което позволява по-висок капацитет на VoIP разговори.
5. Технология на централния процесор
Централните процесори (CPU) продължават да се развиват по отношение на функциите, мощността и скоростта. Това позволява широко приложение на мултимедийни компютри и подобрява производителността на системните функции, ограничени от мощността на процесора. Способността на компютъра да обработва поточно аудио и видео данни отдавна се очаква от потребители, така че доставянето на гласови повиквания в мрежи за данни естествено е следващата цел. Тази изчислителна функция позволява както усъвършенствани мултимедийни настолни приложения, така и усъвършенствани функции в мрежовите компоненти за поддръжка на гласови приложения.