Traditionelt telefonnetværk er tale-for-kredsløbsudveksling, det krævede transmissionsbredbånd på 64kbit/s.Den såkaldte VoIP er IP-pakkeudvekslingsnetværket som transmissionsplatform, den simulerede stemmesignalkomprimering, pakning og en række speciel behandling, så den kan bruge den uforbundne UDP-protokol til transmission.
Der kræves flere elementer og funktioner for at transmittere talesignaler på et IP-netværk.Den enkleste form for netværket består af to eller flere enheder med VoIP-funktioner, der er forbundet via et IP-netværk.
1.Voice-Data Transformation
Stemmesignal er analog bølgeform, via IP til at overføre stemme, uanset om det er realtidsapplikationsvirksomhed eller realtidsapplikationsvirksomhed, først til stemmesignal analog datakonvertering, nemlig det analoge stemmesignal 8 eller 6 kvantificering, og derefter sendt til bufferlageret , kan størrelsen af bufferen vælges i henhold til kravene til forsinkelsen og kodningen.Mange indkodere med lav bithastighed er kodet i rammer.
Typisk rammelængde varierede fra 10 til 30 ms.I betragtning af omkostningerne under transmissionen, består interlinguale pakker normalt af 60, 120 eller 240 ms taledata.Digitalisering kan implementeres ved hjælp af forskellige stemmekodningsskemaer, og de nuværende stemmekodningsstandarder er hovedsageligt ITU-T G.711.Stemmekoderen på kildedestinationen skal implementere den samme algoritme, så taleindretningen på destinationen kan gendanne det analoge talesignal.
2.Original data-til-IP konvertering
Når først talesignalet er digitalt kodet, er næste trin at komprimere en kode talepakken med en bestemt rammelængde.De fleste af indkoderne har en bestemt rammelængde.Hvis en encoder bruger 15ms frames, bliver 60ms-pakken fra det første sted opdelt i fire frames og kodet i rækkefølge.Hver ramme har 120 taleeksempler (samplinghastighed på 8kHz).Efter kodning blev de fire komprimerede rammer syntetiseret til en komprimeret talepakke og sendt til netværksprocessoren.Netværksprocessoren tilføjer en Baotou, tidsskala og anden information til stemmen og sender den til det andet endepunkt gennem netværket.
Talenetværket etablerer simpelthen en fysisk forbindelse mellem kommunikationsendepunkterne (én linje) og transmitterer de kodede signaler mellem endepunkterne.I modsætning til kredsløbskoblingsnetværk danner IP-netværk ikke forbindelser.Det kræver, at data placeres i variable lange datarapporter eller pakker, derefter adresseres og kontrolleres information til hvert datagram og sendes over netværket, videresendes til destinationen.
3. Overførsel
I denne kanal ses hele netværket som en stemmepakke modtaget fra inputtet og derefter transmitteret til netværkets output inden for en vis tid (t).t kan variere i et fuldt område, hvilket afspejler jitteren i netværkstransmissionen.
Den samme node i netværket kontrollerer adresseringsinformationen, der er knyttet til hver IP-data, og bruger denne information til at videresende dette datagram til næste stop på destinationsstien.Et netværkslink kan være enhver topologi eller adgangsmetode, der understøtter IP-datastrømme.
4.IP-pakken - transformationen af dataene
Destinations-VoIP-enheden modtager disse IP-data og begynder at behandle.Netværksniveauet giver en buffer med variabel længde, der bruges til at regulere den jitter, der genereres af netværket.Bufferen kan rumme mange stemmepakker, og brugere kan vælge størrelsen på bufferen.Små buffere producerer mindre latenstid, men regulerer ikke store jitter.For det andet komprimerer dekoderen den kodede talepakke for at frembringe en ny talepakke, og dette modul kan også fungere efter ramme, nøjagtig samme længde som dekoderen.
Hvis framelængden er 15 ms, opdeles 60 ms stemmepakkerne i 4 rammer, og derefter dekodes de tilbage til et 60 ms stemmedataflow og sendes til afkodningsbufferen.Under behandlingen af datarapporten fjernes adresserings- og kontrolinformationen, de originale originale data bibeholdes, og disse originale data leveres derefter til dekoderen.
5.Digital tale blev konverteret til analog tale
Afspilningsdrevet fjerner stemmeprøverne (480) i bufferen og sender dem til lydkortet gennem højttaleren ved en forudbestemt frekvens (f.eks. 8kHz).Kort fortalt går transmissionen af talesignaler på IP-netværket gennem konvertering fra analogt signal til digitalt signal, digital stemmeindpakning til en IP-pakke, IP-pakketransmission gennem netværket, IP-pakkeudpakning og gendannelse af digital stemme til den analoge signal.
For det andet VoIP-relaterede tekniske standarder
Til multimedieapplikationer på eksisterende kommunikationsnetværk har International Telecommunication Union (ITU-T) udviklet H.32x Multimedia Communication Series-protokollen, følgende hovedstandarder for en enkel beskrivelse:
H.320, Standard for multimediekommunikation på smalbånds videotelefonsystem og terminal (N-ISDN);
H.321, Standard for multimediekommunikation på B-ISDN;
H.322.Standard for multimediekommunikation på LAN garanteret af QoS;
H.323.Standard for multimediekommunikation på et pakkeswitchnetværk uden QoS-garanti;
H.324, en standard for multimediekommunikation på kommunikationsterminaler med lav bithastighed (PSTN og trådløst netværk).
Blandt de ovennævnte standarder er H. De 323 Standard-definerede netværk er de mest udbredte, såsom Ethernet, Token Network, FDDI Network, etc. på grund af H. Anvendelsen af 323 standarden er naturligvis blevet et hot spot på markedet, så nedenfor vil vi fokusere på H.323。H.323 Fire hovedkomponenter er defineret i forslaget: terminal, gateway, gateway management software (også kendt som gateway eller gate) og multi-point kontrolenhed.
1. Terminal (Terminal)
Alle terminaler skal understøtte stemmekommunikation, og video- og datakommunikationsfunktionerne er valgfrie. alle H. 323-terminalen skal også understøtte H.245-standarden, H.245 Standarden bruges til at kontrollere kanalforbruget og kanalydelsen.H .323 Hovedparametrene for tale-codec'et i stemmekommunikation er specificeret som følger: ITU anbefalet stemmebåndbredde / KHz transmissionsbithastighed / Kb/s kompressionsalgoritmeannotation G.711 3.4 56,64 PCM simpel komprimering, anvendt på PSTN i G .728 3.4 16 LD-CELP stemmekvalitet som G.711, som anvendt til transmission med lav bithastighed G.722 7 48,56,64 ADPCM stemmekvalitet er højere end G.711, anvendt til transmission med høj bithastighed G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Stemmekvalitet er acceptabel, G.723.1 Adopter et G til VOIP-forum.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP-forsinkelse er lavere end G.723.1, Stemmekvalitet er højere end G.723.1.
2. Gateway (Gateway)
Dette er H.En mulighed for 323-systemet. Gatewayen kan transformere de protokoller, lyd-, videokodningsalgoritmer og kontrolsignaler, der bruges af forskellige systemer til at imødekomme systemterminalkommunikationen. Såsom det PSTN-baserede H.324-system og narrowband ISDN-baseret H. 320-systemet og H.323 For systemkommunikation er det nødvendigt at konfigurere gatewayen;
3. Toldføring (Portkeeper)
Dette er H.En valgfri komponent i 323-systemet er softwaren til at fuldføre administrationsfunktionen. Den har to hovedfunktioner: den første er til H.323-applikationsadministration;den anden er styringen af terminalkommunikationen gennem gatewayen (såsom oprettelse af opkald, fjernelse osv.). Ledere kan udføre adressekonvertering, båndbreddekontrol, opkaldsgodkendelse, opkaldsoptagelse, brugerregistrering, kommunikationsdomænestyring og andre funktioner gennem toldmyndighederne keeping.one H.323 Kommunikationsdomænet kan have flere gateways, men kun én gateway virker.
4. Multipoint kontrolenhed (Multipoint Control Unit)
MCU'en muliggør multi-point-kommunikation på et IP-netværk, og punkt-til-punkt-kommunikation er ikke påkrævet. Hele systemet danner en stjernetopologi gennem MCU'en. MCU'en indeholder to hovedkomponenter: multipoint controller MC og multipoint processor MP, eller uden MP.H mellem MC-behandlingsterminaler.245 Kontrolinformation for at bygge en minimal offentlig navngivning til lyd- og videobehandling.MC behandler ikke direkte nogen medieinformationsstrøm, men overlader det til MP. MP mixer, skifter og behandler lyden , video eller dataoplysninger.
I industrien er der to parallelle arkitekturer, den ene er ITU-TH introduceret ovenfor.323 Protokol er SIP-protokollen (RFC2543) foreslået af Internet Engineering Task Force (IETF), og SIP-protokollen er mere velegnet til intelligente terminaler.
For det tredje, impulsen til VoIP-udvikling
Den udbredte brug af VoIP vil hurtigt blive til virkelighed på grund af mange hardware, software, relaterede udviklinger og teknologiske gennembrud i protokollen og standarderne. Teknologiske fremskridt og udviklinger på disse områder spiller en drivende rolle i at skabe et mere effektivt, funktionelt og interoperabelt VoIP-netværk. De tekniske faktorer, der fremmer den hurtige udvikling og endda udbredte anvendelse af VoIP, kan opsummeres i følgende aspekter.
1.Digital signalprocessor
Avancerede digitale signalprocessorer (Digital Signal Processor, DSP) udfører de beregningsintensive komponenter, der kræves til stemme- og dataintegration.DSP behandler digitale signaler primært for at udføre komplekse beregninger, som ellers skal udføres af en universel CPU. Kombinationen af deres specialiserede processorkraft med de lave omkostninger gør DSP'en velegnet til at udføre signalbehandlingsfunktionerne i VoIP-systemet.
Enkelt stemmestream på G.729 Beregningsomkostningerne ved stemmekomprimering er normalt store og kræver 20MIPS.Hvis der kræves en central CPU til at udføre routing- og systemstyringsfunktioner, mens der behandles flere stemmestrømme, er dette urealistisk.Derfor kan brug af en eller flere DSP afinstallere computeropgaven for den komplekse stemmekomprimeringsalgoritme fra den centrale CPU.Derudover er DSP velegnet til stemmeaktivitetsdetektering og ekkoannullering, hvilket giver dem mulighed for at behandle stemmedatastrømme i realtid og hurtigt få adgang til indbygget hukommelse, så.I dette afsnit beskriver vi, hvordan man implementerer stemmekodning og ekkoannullering på TMS320C6201DSP-platformen.
Protokol og standardsoftware og hardware H.323 Vægtet retfærdig kø-metode DSP MPLS-tagudvekslingsvægtet tilfældig tidlig detektion avanceret ASIC RTP, RTCP dual funnel generel cellehastighedsalgoritme DWDM RSVP rated adgang hurtig hastighed SONET Diffserv, CAR Cisco hurtig fremsendelse CPU-behandlingskraft G. 729, G.729a: CS-ACELP Extended Access Table ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Token barrel algoritme Multilink PPP Frame Relay Data ensretter SIP baseret på prioritetsintegration af CoS Packet over SONET IP og ATM QoS/CoS
2.Avancerede dedikerede integrerede kredsløb
Den Application-Specific Integrated Circait (ASIC) udvikling har produceret en hurtigere, mere kompleks og mere funktionel ASIC.ASIC er en specialiseret applikationschip, der udfører en enkelt applikation eller et lille sæt funktioner.Fordi de fokuserer på meget snævre applikationsmål, de kan være meget optimeret til specifikke funktioner, normalt med en dual-purpose CPU en eller flere størrelsesordener hurtigere.
Ligesom Thin Instruction Set Computer (RSIC)-chippen fokuserer på hurtig udførelse af grænsenumre, er ASIC'en forprogrammeret til at udføre et begrænset antal funktioner hurtigere. Når først udviklingen er afsluttet, er omkostningerne ved ASIC-masseproduktion lave, og den bruges til netværksenheder, herunder routere og switches, udfører funktioner såsom kontrol af rutetabeller, gruppevideresendelse, gruppesortering og kontrol og kø. Brugen af ASIC giver enheden højere ydeevne og færre omkostninger. De giver øget bredbånd og bedre QoS-understøttelse til netværk, så de spiller en stor rolle i at fremme VoIP-udvikling.
3.IP-transmissionsteknologi
De fleste transmissionstelekommunikationsnetværk bruger tidsdelt multipleksing, mens internettet skal anvende statistisk genbrug og langpakkeudveksling.Til sammenligning har sidstnævnte høj udnyttelsesgrad af netværksressourcer, enkel og effektiv sammenkobling og meget anvendelig til datatjenester, hvilket er en af de vigtige årsager til den hurtige udvikling af internettet. Bredbånds-IP-netværkskommunikation kræver imidlertid QoS og forsinkelseskarakteristika , så udviklingen af statistisk multipleksing pakkeudveksling har tiltrukket sig bekymrede. På nuværende tidspunkt, ud over den nye generation af IP-protokol-IPV6, foreslog World Internet Engineering Task Group (IETF) multi-protokol tag exchange-teknologien (MPLS), denne er en slags netværkslagsvalg baseret på forskellige tag / label-udveksling, kan forbedre fleksibiliteten af vejvalg, udvide netværkslagsvalgsevnen, forenkle integrationen af routeren og kanaludvekslingen, forbedre netværkets ydeevne.MPLS kan fungere som en uafhængig routingprotokol, og kompatibel med den eksisterende netværksroutingprotokol, understøtter forskellige betjenings-, administrations- og vedligeholdelsesfunktioner af IP network, gør QoS, routing, signalering ydeevne meget forbedret, for at nå eller nær niveauet for statistisk genbrug fast længde pakkeudveksling (ATM), og enkel, effektiv, billig og anvendelig end ATM.
IETF griber også lokalt fat i den nye grupperingsteknologi for at opnå QoS vejvalg. "Tunnelteknologien" bliver undersøgt for at opnå bredbåndstransmission af envejsforbindelser. Derudover er det også en mulighed for at vælge IP-netværkstransmissionsplatformen. vigtige forskningsfelt i de senere år, og IP over ATM, IP over SDH, IP over DWDM og andre teknologier er dukket op successivt.
IP-laget giver IP-brugere IP-adgangstjenester af høj kvalitet med visse servicegarantier. Brugerlaget leverer adgangsformen (IP-adgang og bredbåndsadgang) og tjenesteindholdsformen. I grundlaget, Ethernet, som det fysiske lag af IP-netværket, er en selvfølge, men IP overDWDM har den nyeste teknologi, og har et stort udviklingspotentiale.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) tilfører fibernetværk nyt liv og giver fantastisk båndbredde i teleselskaber, der lægger ny fiberrygrad. DWDM-teknologien udnytter mulighederne i optiske fibre og avanceret optisk transmissionsudstyr. Navnet på bølgedelingsmultipleksing er afledt til at transmittere flere bølgelængder af lys (LASER) fra en enkelt strøm af optisk fiber. Nuværende systemer kan sende og genkende 16 bølgelængder, mens fremtidige systemer kan understøtte 40 til 96 fulde bølgelængder. Dette er vigtigt, fordi hver yderligere bølgelængde tilføjer en ekstra strøm af information. Du kan udvide derfor 2,6 Gbit/s (OC-48) netværket med 16 gange uden at skulle lægge nye fibre.
De fleste nye fibernetværk kører OC-192 ved (9,6 Gbit/s), og genererer kapacitet over 150 Gbit/s på et par fibre, når de kombineres med DWDM. Derudover giver DWDM interfaceprotokol og hastighedsuafhængige funktioner og understøtter både ATM , SDH og Gigabit Ethernet signaltransmission på en enkelt fiber, som kan være kompatibel med de eksisterende netværk, så DWDM kan beskytte eksisterende aktiver, men også give ISP og teleselskaber stærkere backbone og gøre bredbånd billigere og mere tilgængeligt, hvilket giver stærk støtte til båndbreddekravene til VoIP-løsninger.
Den øgede transmissionshastighed kan ikke kun give en grovere pipeline med mindre chance for at blokere, men også reducere forsinkelsen meget og kan således i høj grad reducere QoS-kravene på IP-netværk.
4. Bredbåndsadgangsteknologi
Brugeradgang til IP-netværk er blevet en flaskehals, der begrænser udviklingen af hele netværket. På lang sigt er det ultimative mål for brugeradgang fiber-til-hjem (FTTH). Stort set omfatter optisk adgangsnetværk optisk digitalt loop-bærersystem og passivt optisk netværk. Førstnævnte er hovedsageligt i USA, kombineret med åben mund V5.1/V5.2, der sender sit integrerede system på optisk fiber, viser stor vitalitet.
Sidstnævnte er hovedsageligt i rækkefølgen og i Tyskland.I mere end et årti har Japan truffet en række foranstaltninger for at reducere omkostningerne ved passivt optisk netværk til et niveau svarende til kobberkabler og metal snoet par, og brugt det. ITU har i de seneste år foreslået det ATM-baserede passive optiske netværk (APON), som supplerer fordelene ved ATM og passivt optisk netværk.Adgangshastigheden kan nå op på 622 M bit/s, hvilket er meget gavnligt for udviklingen af bredbånds-IP-multimedietjenester, og kan reducere fejlfrekvensen og antallet af noder og udvide dækningen. På nuværende tidspunkt har ITU afsluttet standardiseringsarbejdet Producenter udvikler aktivt, der vil være varer på markedet, vil blive den vigtigste udviklingsretning for bredbåndsadgangsteknologi for det 21. århundrede.
På nuværende tidspunkt er de vigtigste adgangsteknologier: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 og Ethernet og trådløst bredbåndsadgangssystemsøjle osv. Disse adgangsteknologier har deres egne karakteristika, herunder den hurtigst udviklende ADSL og CM;CM (kabelmodem) bruger koaksialkabel, høj transmissionshastighed, stærk anti-interferensevne;men ikke to-vejs transmission, ingen ensartet standard.ADSL (Asymmetrical Digital Loop) har eksklusiv adgang til bredbånd, gør fuld brug af det eksisterende telefonnetværk og giver asymmetrisk transmissionshastighed.Downloadhastigheden på brugersiden kan nå op på 8 Mbit/s, og uploadhastigheden på brugersiden kan nå 1M bit/s.ADSL giver det nødvendige bredbånd til virksomheder og alle brugere og reducerer omkostningerne betydeligt. Brug af billigere ADSL regionale kredsløb, får virksomheder nu adgang til internet og internetbaseret VPN ved højere hastigheder, hvilket tillader højere VoIP-opkaldskapacitet.
5.Central processorenhed teknologi
Centrale processorenheder (CPU) fortsætter med at udvikle sig i funktion, effekt og hastighed. Dette muliggør udbredt anvendelse af multimedie-pc og forbedrer ydeevnen af systemfunktioner begrænset af CPU-kraft. Pc'ens evne til at behandle streaming af lyd- og videodata har længe været ventet af brugere, så levering af taleopkald på datanetværk er naturligvis det næste mål. Denne computerfunktion muliggør både avancerede multimedie-skrivebordsapplikationer og avancerede funktioner i netværkskomponenter til at understøtte taleapplikationer.