Tradiční telefonní síť je hlasová po okruhové ústředně, požadovaný přenos širokopásmový přenos 64kbit/s.Takzvaná VoIP je síť pro výměnu paketů IP jako přenosová platforma, simulovaná komprese hlasového signálu, balení a řada speciálních zpracování, aby mohla pro přenos používat nepřipojený protokol UDP.
K přenosu hlasových signálů v síti IP je zapotřebí několik prvků a funkcí.Nejjednodušší forma sítě se skládá ze dvou nebo více zařízení s možnostmi VoIP, která jsou propojena prostřednictvím sítě IP.
1. Transformace hlasu a dat
Hlasový signál je analogový tvar vlny, přes IP pro přenos hlasu, ať už jde o obchodní aplikace v reálném čase nebo obchodní aplikace v reálném čase, nejprve k převodu analogových dat hlasového signálu, jmenovitě kvantifikaci analogového hlasového signálu 8 nebo 6, a poté odeslán do vyrovnávací paměti , velikost vyrovnávací paměti může být zvolena podle požadavků na zpoždění a kódování.Mnoho kodérů s nízkou bitovou rychlostí je kódováno ve snímcích.
Typická délka rámce se pohybovala od 10 do 30 ms.Vezmeme-li v úvahu náklady na přenos, interlingvální pakety obvykle obsahují 60, 120 nebo 240 ms řečových dat.Digitalizaci lze realizovat pomocí různých schémat kódování hlasu a současnými standardy kódování hlasu jsou především ITU-T G.711.Hlasový kodér ve zdrojovém cíli musí implementovat stejný algoritmus, aby hlasové zařízení v cíli mohlo obnovit analogový signál řeči.
2. Převod původních dat na IP
Jakmile je řečový signál digitálně zakódován, dalším krokem je komprimovat zakódování řečového paketu se specifickou délkou rámce.Většina kodérů má specifickou délku rámce.Pokud kodér používá 15 ms snímky, 60 ms balíček od prvního místa je rozdělen do čtyř snímků a zakódován v sekvenci.Každý rámec má 120 vzorků řeči (vzorkovací frekvence 8 kHz).Po zakódování byly čtyři komprimované rámce syntetizovány do komprimovaného balíku řeči a odeslány do síťového procesoru.Síťový procesor přidá Baotou, časové měřítko a další informace k hlasu a předá je dalšímu koncovému bodu přes síť.
Řečová síť jednoduše vytvoří fyzické spojení mezi komunikačními koncovými body (jedna linka) a přenáší zakódované signály mezi koncovými body.Na rozdíl od sítí s přepínáním okruhů sítě IP nevytvářejí spojení.Vyžaduje, aby byla data umístěna do různě dlouhých datových zpráv nebo paketů, pak adresovala a kontrolovala informace do každého datagramu a odeslala přes síť a přeposlala na místo určení.
3.Převod
V tomto kanálu je celá síť vnímána jako hlasový paket přijatý ze vstupu a následně přenesený na výstup sítě během určitého času (t).Hodnota t se může měnit v celém rozsahu a odrážet jitter v síťovém přenosu.
Stejný uzel v síti kontroluje informace o adresování spojené s každým IP daty a používá tyto informace k předání datagramu na další zastávku na cílové cestě.Síťovým spojením může být jakákoli topologie nebo metoda přístupu, která podporuje datové toky IP.
4. IP balíček - transformace dat
Cílové VoIP zařízení přijme tato IP data a zahájí zpracování.Úroveň sítě poskytuje vyrovnávací paměť s proměnnou délkou používanou k regulaci jitteru generovaného sítí.Vyrovnávací paměť pojme mnoho hlasových paketů a uživatelé si mohou vybrat velikost vyrovnávací paměti.Malé vyrovnávací paměti produkují menší latenci, ale neregulují velké jitter.Za druhé, dekodér dekomprimuje zakódovaný paket řeči, aby vytvořil nový řečový balíček, a tento modul může také pracovat po rámci, přesně stejné délky jako dekodér.
Pokud je délka rámce 15 ms, 60 ms hlasové pakety jsou rozděleny do 4 rámců a poté jsou dekódovány zpět na 60 ms tok hlasových dat a odeslány do dekódovací vyrovnávací paměti.Při zpracování datové zprávy jsou adresovací a řídicí informace odstraněny, původní původní data jsou zachována a tato původní data jsou následně poskytnuta dekodéru.
5.Digitální řeč byla převedena na analogovou řeč
Přehrávací jednotka odstraní vzorky hlasu (480) z vyrovnávací paměti a odešle je na zvukovou kartu přes reproduktor na předem určené frekvenci (např. 8 kHz).Stručně řečeno, přenos hlasových signálů v síti IP prochází převodem z analogového signálu na digitální signál, zabalením digitálního hlasu do paketu IP, přenosem paketů IP sítí, rozbalením paketů IP a obnovením digitálního hlasu na analogový signál. signál.
Za druhé, technické normy související s VoIP
Pro multimediální aplikace ve stávajících komunikačních sítích vyvinula Mezinárodní telekomunikační unie (ITU-T) protokol H.32x Multimedia communication series, následující hlavní standardy pro jednoduchý popis:
H.320, Standard pro multimediální komunikaci na úzkopásmovém videotelefonním systému a terminálu (N-ISDN);
H.321, Standard pro multimediální komunikaci na B-ISDN;
H.322.Standard pro multimediální komunikaci na LAN garantovaný QoS;
H.323.Standard pro multimediální komunikaci v síti s přepínáním paketů bez záruky QoS;
H.324, standard pro multimediální komunikaci na komunikačních terminálech s nízkou bitovou rychlostí (PSTN a bezdrátová síť).
Z výše uvedených standardů jsou nejrozšířenější H. Sítě definované standardem 323, jako je Ethernet, Token Network, FDDI Network atd. kvůli H. Aplikace standardu 323 se přirozeně stala horkým místem na trhu, níže se tedy zaměříme na H.323。H.323 V návrhu jsou definovány čtyři hlavní komponenty: terminál, brána, software pro správu brány (také známý jako brána nebo brána) a vícebodová řídicí jednotka.
1. Terminál (Terminál)
Všechny terminály musí podporovat hlasovou komunikaci a možnosti video a datové komunikace jsou volitelné. Všechny H. Terminál 323 musí také podporovat standard H.245, H.245 Standard se používá k řízení využití kanálu a výkonu kanálu.H .323 Hlavní parametry kodeku řeči v hlasové komunikaci jsou specifikovány následovně: ITU doporučená šířka pásma hlasu / přenosová rychlost přenosu kHz / Kb/s anotace kompresního algoritmu G.711 3,4 56,64 PCM jednoduchá komprese, aplikovaná na PSTN v G 0,728 3,4 16 Kvalita hlasu LD-CELP jako G.711, použitá pro přenos s nízkou bitovou rychlostí G.722 7 48,56,64 Kvalita hlasu ADPCM je vyšší než u G.711, použitá pro přenos s vysokou bitovou rychlostí G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Kvalita hlasu je přijatelná, G.723.1 Přijměte G pro fórum VOIP.729G.729A 3.4 8 Zpoždění CS-ACELP je nižší než u G.723.1, Kvalita hlasu je vyšší než u G.723.1.
2. Brána (brána)
Toto je H. Volba pro systém 323. Brána může transformovat protokoly, audio, video kódovací algoritmy a řídicí signály používané různými systémy pro přizpůsobení systémové terminálové komunikaci. Jako je například systém H.324 založený na PSTN a úzkopásmové H.The 320 System a H.323 na bázi ISDN Pro systémovou komunikaci je nutné nakonfigurovat bránu;
3. Celní správa (Gatekeeper)
Toto je H. Volitelnou součástí systému 323 je software pro dokončení funkce správy. Má dvě hlavní funkce: první je pro správu aplikací H.323;druhým je správa terminálové komunikace přes bránu (jako je navázání hovoru, odstranění atd.). Manažeři mohou provádět konverzi adres, kontrolu šířky pásma, ověřování hovorů, nahrávání hovorů, registraci uživatelů, správu komunikační domény a další funkce prostřednictvím celní správy keeping.one H.323 Komunikační doména může mít více bran, ale funguje pouze jedna brána.
4. Vícebodová řídicí jednotka (Multipoint Control Unit)
MCU umožňuje vícebodovou komunikaci na IP síti a není nutná komunikace point-to-point.Celý systém tvoří hvězdicovou topologii prostřednictvím MCU.MCU obsahuje dvě hlavní komponenty: vícebodový řadič MC a vícebodový procesor MP, popř. bez MP.H mezi terminály pro zpracování MC.245 Řídí informace pro vytvoření minimálního veřejného jména pro zpracování zvuku a videa. MC přímo nezpracovává žádný mediální informační tok, ale ponechává jej na MP. MP mixuje, přepíná a zpracovává zvuk , video nebo datové informace.
V tomto odvětví existují dvě paralelní architektury, jednou z nich je výše uvedená ITU-T H.323 Protokol je protokol SIP (RFC2543) navržený organizací Internet Engineering Task Force (IETF) a protokol SIP je vhodnější pro inteligentní terminály.
Za třetí, Impuls pro rozvoj VoIP
Široké využití VoIP se rychle naplní díky mnoha hardwarovým, softwarovým, souvisejícím vývojům a technologickým průlomům v protokolech a standardech. Technologický pokrok a vývoj v těchto oblastech hrají klíčovou roli při vytváření efektivnější, funkčnější a interoperabilnější sítě VoIP. Technické faktory, které podporují rychlý rozvoj a dokonce široké uplatnění VoIP, lze shrnout do následujících aspektů.
1. Procesor digitálního signálu
Pokročilé procesory digitálních signálů (Digital Signal Processor, DSP) provádějí výpočetně náročné komponenty potřebné pro integraci hlasu a dat. DSP zpracovává digitální signály především za účelem provádění složitých výpočtů, které by jinak musely být prováděny univerzálním CPU. Kombinace jejich specializovaných výpočetní výkon s nízkou cenou činí DSP vhodným pro provádění funkcí zpracování signálu v systému VoIP.
Jediný hlasový tok na G.729 Výpočetní náklady na kompresi hlasu jsou obvykle vysoké a vyžadují 20 MIPS.Pokud je centrální CPU vyžadováno k provádění funkcí směrování a správy systému při zpracování více hlasových toků, je to nereálné.Proto použití jednoho nebo více DSP může odinstalovat výpočetní úlohu složitého algoritmu komprese hlasu z centrálního CPU. Kromě toho je DSP vhodný pro detekci hlasové aktivity a potlačení ozvěny, což jim umožňuje zpracovávat hlasové datové toky v reálném čase a rychle přistupovat. palubní paměti, takže. V této části podrobně popisujeme, jak implementovat kódování hlasu a potlačení ozvěny na platformě TMS320C6201DSP.
Protokol a standardní software a hardware H.323 vážená metoda spravedlivého řazení do fronty DSP MPLS výměna tagů vážená náhodná včasná detekce pokročilý ASIC RTP, RTCP duální trychtýř obecný algoritmus buněčné rychlosti DWDM RSVP hodnocený přístup rychlý rychlost SONET Diffserv, CAR Cisco rychlé předávání CPU výpočetní výkon G. 729, G.729a: CS-ACELP Extended Access Table ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Algoritmus tokenbarel Multilink PPP Frame Relay Data usměrňovač SIP založený na prioritní integraci paketů CoS přes SONET IP a ATM QoS / CoS
2. Pokročilé vyhrazené integrované obvody
Vývoj ASIC (Application-Specific Integrated Circait) vytvořil rychlejší, komplexnější a funkčnější ASIC. ASIC je specializovaný aplikační čip, který vykonává jednu aplikaci nebo malou sadu funkcí. Protože se zaměřují na velmi úzké aplikační cíle, mohou být vysoce optimalizovány pro specifické funkce, obvykle s dvouúčelovým CPU o jeden nebo několik řádů rychlejší.
Stejně jako se čip Thin Instruction Set Computer (RSIC) zaměřuje na rychlé provádění limitních čísel, je ASIC předprogramován k rychlejšímu provádění konečného počtu funkcí. Po dokončení vývoje jsou náklady na hromadnou výrobu ASIC nízké a používá se pro síťová zařízení včetně směrovačů a přepínačů, která provádějí funkce, jako je kontrola směrovací tabulky, předávání skupin, třídění a kontrola skupin a řazení do front. Použití ASIC poskytuje zařízení vyšší výkon a nižší náklady. Poskytují vyšší širokopásmové připojení a lepší podporu QoS pro sítě, takže hrají velkou roli při podpoře rozvoje VoIP.
3. Technologie přenosu IP
Většina přenosových telekomunikačních sítí používá multiplexování s časovým dělením, zatímco internet musí přijmout statistické opětovné použití a výměnu dlouhých paketů.Ve srovnání s posledně jmenovaným má vysokou míru využití síťových zdrojů, jednoduché a efektivní propojení a velmi použitelné pro datové služby, což je jeden z důležitých důvodů rychlého rozvoje internetu. Širokopásmová IP síťová komunikace však vyžaduje QoS a zpoždění. , takže rozvoj výměny paketů statistického multiplexování přilákal znepokojení. V současné době kromě nové generace protokolu IP-IPV6 navrhla světová pracovní skupina pro internetové inženýrství (IETF) technologii výměny značek s více protokoly (MPLS). je druh výběru síťové vrstvy založený na výměně různých značek / štítků, může zlepšit flexibilitu výběru silnic, rozšířit možnosti výběru síťové vrstvy, zjednodušit integraci směrovače a výměny kanálů, zlepšit výkon sítě. MPLS může fungovat jako nezávislý směrovací protokol a kompatibilní se stávajícím síťovým směrovacím protokolem, podporuje různé funkce provozu, správy a údržby IP nedvark, výrazně zlepšit výkon QoS, směrování a signalizace tak, aby dosáhl nebo blízko úrovně statistického opakovaného použití paketů s pevnou délkou (ATM) a byl jednoduchý, účinný, levný a použitelný než ATM.
IETF také lokálně využívá novou technologii seskupování, aby dosáhla výběru silnic QoS. „Technologie tunelu“ se studuje za účelem dosažení širokopásmového přenosu jednosměrných spojení. Kromě toho je také otázkou, jak vybrat platformu pro přenos sítě IP. důležitou oblastí výzkumu v posledních letech a postupně se objevily technologie IP přes ATM, IP přes SDH, IP přes DWDM a další.
Vrstva IP poskytuje uživatelům IP vysoce kvalitní přístupové služby IP s určitými zárukami služeb. Uživatelská vrstva poskytuje formu přístupu (IP přístup a širokopásmový přístup) a formu obsahu služby. V základní vrstvě Ethernet jako fyzická vrstva IP síť je samozřejmostí, ale IP overDWDM má nejnovější technologii a má velký potenciál pro rozvoj.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) vnáší nový život do optických sítí a poskytuje úžasnou šířku pásma v telekomunikačních společnostech, které kladou novou páteřní vlákno. Technologie DWDM využívá schopnosti optických vláken a pokročilého optického přenosového zařízení. Název vlnového multiplexování je odvozen pro vícenásobný přenos vlnové délky světla (LASER) z jednoho proudu optického vlákna. Současné systémy mohou vysílat a rozpoznat 16 vlnových délek, zatímco budoucí systémy mohou podporovat 40 až 96 plných vlnových délek. To je důležité, protože každá další vlnová délka přidává další tok informací. proto rozšiřte síť 2,6 Gbit/s (OC-48) 16krát, aniž byste museli pokládat nová vlákna.
Většina nových optických sítí běží na OC-192 při (9,6 Gbit/s), generuje kapacitu přes 150 Gbit/s na páru vláken v kombinaci s DWDM. Kromě toho DWDM poskytuje funkce nezávislé na protokolu rozhraní a rychlosti a podporuje oba ATM , SDH a přenos signálu Gigabit Ethernet na jediném vláknu, které může být kompatibilní se stávajícími sítěmi, takže DWDM může chránit stávající aktiva, ale také poskytnout ISP a telekomunikačním společnostem silnější páteř a zlevnit a zpřístupnit širokopásmové připojení, což poskytuje silná podpora požadavků na šířku pásma řešení VoIP.
Zvýšená přenosová rychlost může nejen poskytnout hrubší potrubí s menší pravděpodobností zablokování, ale také výrazně snížit zpoždění, a tak může výrazně snížit požadavky na QoS v sítích IP.
4. Technologie širokopásmového přístupu
Uživatelský přístup k IP síti se stal úzkým hrdlem omezujícím rozvoj celé sítě. Z dlouhodobého hlediska je konečným cílem uživatelského přístupu vlákno do domu (FTTH). Obecně řečeno, optická přístupová síť zahrnuje optický digitální smyčkový nosný systém a pasivní optická síť. První jmenovaná je hlavně ve Spojených státech, v kombinaci s otevřenými ústy V5.1/V5.2, přenáší svůj integrovaný systém na optickém vláknu, což ukazuje velkou vitalitu.
Poslední jmenovaný je převážně v pořádku a v Německu. Za více než deset let přijalo Japonsko řadu opatření ke snížení nákladů na pasivní optické sítě na úroveň podobnou měděným kabelům a kovovým krouceným párům a používá je. v posledních letech ITU navrhla pasivní optickou síť založenou na ATM (APON), která doplňuje výhody ATM a pasivní optické sítě.Rychlost přístupu může dosáhnout 622 Mbit/s, což je velmi výhodné pro rozvoj širokopásmových IP multimediálních služeb a může snížit poruchovost a počet uzlů a rozšířit pokrytí. V současné době ITU dokončila standardizační práce , výrobci se aktivně rozvíjejí, na trhu bude zboží, se stane hlavním vývojovým směrem technologie širokopásmového přístupu pro 21. století.
V současnosti jsou hlavními přístupovými technologiemi: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 a sloupec Ethernet a širokopásmový bezdrátový přístup atd. Tyto přístupové technologie mají své vlastní charakteristiky, včetně nejrychleji se rozvíjejících ADSL a CM;CM (kabelový modem) používá koaxiální kabel, vysokou přenosovou rychlost, silnou odolnost proti rušení;ale ne obousměrný přenos, žádný jednotný standard.ADSL (Asymmetrical Digital Loop) má exkluzivní přístup k širokopásmovému připojení, plně využívá stávající telefonní síť a poskytuje asymetrickou přenosovou rychlost.Rychlost stahování na straně uživatele může dosáhnout 8 Mbit/s a rychlost odesílání na straně uživatele může dosáhnout 1 Mbit/s. ADSL poskytuje podnikům a všem uživatelům potřebné širokopásmové připojení a výrazně snižuje náklady. Použití levnějšího ADSL regionální okruhy, společnosti nyní přistupují k internetu a internetové VPN vyšší rychlostí, což umožňuje vyšší kapacitu volání VoIP.
5. Technologie centrální procesorové jednotky
Centrální procesorové jednotky (CPU) se stále vyvíjejí, pokud jde o funkce, výkon a rychlost. To umožňuje široké použití multimediálních PC a zlepšuje výkon systémových funkcí omezených výkonem CPU. Schopnost PC zpracovávat streamovaná audio a video data byla dlouho očekávána ze strany uživatelů, takže poskytování hlasových hovorů v datových sítích je přirozeně dalším cílem. Tato výpočetní funkce umožňuje jak pokročilé multimediální desktopové aplikace, tak pokročilé funkce síťových komponent pro podporu hlasových aplikací.