Le réseau téléphonique traditionnel est un échange de voix par circuit, la transmission requise à large bande de 64kbit/s.Le soi-disant VoIP est le réseau d'échange de paquets IP comme plate-forme de transmission, la compression du signal vocal simulé, le conditionnement et une série de traitements spéciaux, de sorte qu'il peut utiliser le protocole UDP non connecté pour la transmission.
Plusieurs éléments et fonctions sont nécessaires pour transmettre des signaux vocaux sur un réseau IP.La forme la plus simple du réseau consiste en deux appareils ou plus avec des capacités VoIP qui sont connectés via un réseau IP.
1. Transformation voix-données
Le signal vocal est une forme d'onde analogique, via IP pour transmettre la voix, qu'il s'agisse d'une activité d'application en temps réel ou d'une activité d'application en temps réel, d'abord à la conversion de données analogiques du signal vocal, à savoir la quantification du signal vocal analogique 8 ou 6, puis envoyé au stockage tampon , la taille du tampon peut être sélectionnée en fonction des exigences du retard et du codage.De nombreux codeurs à faible débit binaire sont codés en trames.
La longueur de trame typique variait de 10 à 30 ms.Compte tenu des coûts de transmission, les paquets interlinguistiques consistent généralement en 60, 120 ou 240 ms de données vocales.La numérisation peut être mise en œuvre à l'aide de divers schémas de codage vocal, et les normes de codage vocal actuelles sont principalement ITU-T G.711.L'encodeur vocal à la destination source doit implémenter le même algorithme pour que le dispositif vocal à la destination puisse restituer le signal vocal analogique.
2.Conversion originale des données en IP
Une fois que le signal de parole est codé numériquement, l'étape suivante consiste à compresser et coder le paquet de parole avec une longueur de trame spécifique.La plupart des codeurs ont une longueur de trame spécifique.Si un encodeur utilise des trames de 15 ms, le paquet de 60 ms de la première place est divisé en quatre trames et codé en séquence.Chaque trame contient 120 échantillons de parole (taux d'échantillonnage de 8 kHz).Après codage, les quatre trames compressées ont été synthétisées dans un paquet de parole compressé et envoyées au processeur de réseau.Le processeur de réseau ajoute un Baotou, une échelle de temps et d'autres informations à la voix et les transmet à l'autre point de terminaison via le réseau.
Le réseau vocal établit simplement une connexion physique entre les points d'extrémité de communication (une ligne) et transmet les signaux codés entre les points d'extrémité.Contrairement aux réseaux à commutation de circuits, les réseaux IP ne forment pas de connexions.Il nécessite que les données soient placées dans des rapports ou des paquets de données longs variables, puis adressent et contrôlent les informations à chaque datagramme et soient envoyées sur le réseau, transmises à la destination.
3.Transfert
Dans ce canal, l'ensemble du réseau est vu comme un paquet vocal reçu de l'entrée puis transmis à la sortie du réseau dans un certain délai (t).Le t peut varier dans une gamme complète, reflétant la gigue dans la transmission du réseau.
Le même nœud du réseau vérifie les informations d'adressage associées à chaque donnée IP et utilise ces informations pour transmettre ce datagramme à l'arrêt suivant sur le chemin de destination.Un lien réseau peut être n'importe quelle topologie ou méthode d'accès prenant en charge les flux de données IP.
4.Le package IP- -la transformation des données
L'appareil VoIP de destination reçoit ces données IP et commence le traitement.Le niveau réseau fournit un tampon de longueur variable utilisé pour réguler la gigue générée par le réseau.La mémoire tampon peut accueillir de nombreux paquets vocaux et les utilisateurs peuvent choisir la taille de la mémoire tampon.Les petits tampons produisent moins de latence, mais ne régulent pas les grandes gigues.Deuxièmement, le décodeur décompresse le paquet de parole codé pour produire un nouveau paquet de parole, et ce module peut également fonctionner par trame, exactement de la même longueur que le décodeur.
Si la longueur de la trame est de 15 ms, les paquets vocaux de 60 ms sont divisés en 4 trames, puis ils sont décodés en un flux de données vocales de 60 ms et envoyés au tampon de décodage.Pendant le traitement du rapport de données, les informations d'adressage et de commande sont supprimées, les données d'origine d'origine sont conservées et ces données d'origine sont ensuite fournies au décodeur.
5.Le discours numérique a été converti en discours analogique
Le lecteur de lecture supprime les échantillons vocaux (480) dans la mémoire tampon et les envoie à la carte son via le haut-parleur à une fréquence prédéterminée (par exemple 8 kHz).En bref, la transmission des signaux vocaux sur le réseau IP passe par la conversion du signal analogique en signal numérique, le conditionnement de la voix numérique en un paquet IP, la transmission de paquets IP à travers le réseau, le déballage des paquets IP et la restauration de la voix numérique vers l'analogique. signal.
Deuxièmement, les normes techniques liées à la VoIP
Pour les applications multimédias sur les réseaux de communication existants, l'Union internationale des télécommunications (UIT-T) a développé le protocole de la série de communication multimédia H.32x, les principales normes suivantes pour une description simple :
H.320, Norme de communication multimédia sur le système et le terminal visiophoniques à bande étroite (N-ISDN);
H.321, Norme de communication multimédia sur le RNIS-LB ;
H.322.Norme de communication multimédia sur le LAN garantie par QoS ;
H.323.Norme de communication multimédia sur un réseau à commutation de paquets sans garantie QoS ;
H.324, norme de communication multimédia sur terminaux de communication bas débit (RTC et réseau sans fil).
Parmi les normes ci-dessus, H. Les réseaux définis par la norme 323 sont les plus largement utilisés, tels que Ethernet, Token Network, FDDI Network, etc. en raison de H. L'application de la norme 323 est naturellement devenue un point chaud sur le marché, donc ci-dessous, nous nous concentrerons sur H.323。H.323 Quatre composants principaux sont définis dans la proposition : terminal, passerelle, logiciel de gestion de passerelle (également appelé passerelle ou porte) et unité de contrôle multipoint.
1.Terminal (Terminal)
Tous les terminaux doivent prendre en charge la communication vocale, et les capacités de communication vidéo et de données sont facultatives.tous H.Le terminal 323 doit également prendre en charge la norme H.245, H.245 La norme est utilisée pour contrôler l'utilisation du canal et les performances du canal.H .323 Les principaux paramètres du codec vocal dans les communications vocales sont spécifiés comme suit : bande passante vocale recommandée par l'UIT / débit binaire de transmission KHz / algorithme de compression Kb/s annotation G.711 3.4 56,64 PCM compression simple, appliquée au RTPC en G 0,728 3,4 16 Qualité vocale LD-CELP comme G.711, telle qu'appliquée à la transmission à faible débit binaire G.722 7 48,56,64 La qualité vocale ADPCM est supérieure à G.711, appliquée à la transmission à débit binaire élevé G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 La qualité vocale LP-MLQ est acceptable, G.723.1 Adoptez un G pour le forum VOIP.729G.729A 3.4 8 Le délai CS-ACELP est inférieur à G.723.1, la qualité vocale est supérieure à la G.723.1。
2.Passerelle (Passerelle)
Il s'agit d'une option H.An pour le système 323. La passerelle peut transformer les protocoles, les algorithmes de codage audio et vidéo et les signaux de contrôle utilisés par différents systèmes pour prendre en charge la communication du terminal du système. Système H.The 320 basé sur RNIS et H.323 Pour la communication système, il est nécessaire de configurer la passerelle ;
3. Tenue des douanes (Gatekeeper)
Il s'agit de H. Un composant facultatif du système 323 est le logiciel permettant de compléter la fonction de gestion. Il a deux fonctions principales : la première concerne la gestion des applications H.323 ;la seconde est la gestion de la communication du terminal via la passerelle (telle que l'établissement d'appels, la suppression, etc.). Les gestionnaires peuvent effectuer la conversion d'adresses, le contrôle de la bande passante, l'authentification des appels, l'enregistrement des appels, l'enregistrement des utilisateurs, la gestion du domaine de communication et d'autres fonctions via les douanes keep.one H.323 Le domaine de communication peut avoir plusieurs passerelles, mais une seule passerelle fonctionne.
4. Unité de contrôle multipoint (unité de contrôle multipoint)
Le MCU permet la communication multipoint sur un réseau IP, et la communication point à point n'est pas nécessaire. L'ensemble du système forme une topologie en étoile via le MCU. Le MCU contient deux composants principaux : le contrôleur multipoint MC et le processeur multipoint MP, ou sans MP.H entre les terminaux de traitement MC.245 Informations de contrôle pour créer un nom public minimal pour le traitement audio et vidéo.MC ne traite directement aucun flux d'informations multimédia, mais le laisse à MP.Le MP mélange, commute et traite l'audio , vidéo ou informations de données.
Dans l'industrie, il existe deux architectures parallèles, l'une est l'UIT-T H présentée ci-dessus.323 Le protocole est le protocole SIP (RFC2543) proposé par l'Internet Engineering Task Force (IETF), et le protocole SIP est plus adapté aux terminaux intelligents.
Troisièmement, l'impulsion pour le développement de la VoIP
L'utilisation généralisée de la VoIP deviendra rapidement réalité grâce à de nombreux matériels, logiciels, développements connexes et percées technologiques dans le protocole et les normes. Les avancées et développements technologiques dans ces domaines jouent un rôle moteur dans la création d'un réseau VoIP plus efficace, fonctionnel et interopérable. Les facteurs techniques qui favorisent le développement rapide et même l'application généralisée de la VoIP peuvent être résumés dans les aspects suivants.
1. Processeur de signal numérique
Les processeurs de signaux numériques avancés (Digital Signal Processor, DSP) exécutent les composants à forte intensité de calcul requis pour l'intégration de la voix et des données. Le DSP traite les signaux numériques principalement pour effectuer des calculs complexes qui pourraient autrement devoir être effectués par un processeur universel. La combinaison de leurs La puissance de traitement à faible coût rend le DSP bien adapté pour exécuter les fonctions de traitement du signal dans le système VoIP.
Flux vocal unique sur le G.729 Le coût de calcul de la compression vocale est généralement important, nécessitant 20 MIPS.Si une CPU centrale est nécessaire pour effectuer des fonctions de routage et de gestion du système tout en traitant plusieurs flux vocaux, cela n'est pas réaliste.Par conséquent, l'utilisation d'un ou plusieurs DSP peut désinstaller la tâche de calcul de l'algorithme de compression vocale complexe du CPU central. De plus, le DSP convient à la détection d'activité vocale et à l'annulation d'écho, leur permettant de traiter les flux de données vocales en temps réel et d'accéder rapidement mémoire embarquée, donc.
Protocole et logiciel et matériel standard H.323 Méthode de mise en file d'attente équitable pondérée DSP Échange d'étiquettes MPLS Détection précoce aléatoire pondérée ASIC avancé RTP, algorithme de débit cellulaire général à double entonnoir RTCP DWDM RSVP accès rapide nominal SONET Diffserv, CAR Cisco fast forwarding CPU power processing G. 729, G.729a : Table d'accès étendu CS-ACELP ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Algorithme baril à jeton Multilink PPP Frame Relay Redresseur de données SIP basé sur l'intégration prioritaire de CoS Packet sur SONET IP et ATM QoS / CoS
2. Circuits intégrés dédiés avancés
Le développement ASIC (Application-Specific Integrated Circait) a produit un ASIC plus rapide, plus complexe et plus fonctionnel. ASIC est une puce d'application spécialisée qui exécute une seule application ou un petit ensemble de fonctions. Parce qu'ils se concentrent sur des objectifs d'application très étroits, ils peuvent être hautement optimisés pour des fonctions spécifiques, généralement avec un processeur à double usage un ou plusieurs ordres de grandeur plus rapides.
Tout comme la puce Thin Instruction Set Computer (RSIC) se concentre sur l'exécution rapide des nombres limites, l'ASIC est préprogrammé pour exécuter un nombre fini de fonctions plus rapidement. Une fois le développement terminé, le coût de la production de masse ASIC est faible et il est utilisé pour les périphériques réseau, y compris les routeurs et les commutateurs, exécutant des fonctions telles que la vérification de la table de routage, le transfert de groupe, le tri et la vérification de groupe et la mise en file d'attente. L'utilisation d'ASIC donne à l'appareil des performances plus élevées et moins de coûts. réseau, ils jouent donc un grand rôle dans la promotion du développement de la VoIP.
3. Technologie de transmission IP
La plupart des réseaux de télécommunications de transmission utilisent le multiplexage temporel, tandis qu'Internet doit adopter la réutilisation statistique et l'échange de paquets longs.Comparé, ce dernier a un taux d'utilisation élevé des ressources réseau, une interconnexion simple et efficace et très applicable aux services de données, ce qui est l'une des raisons importantes du développement rapide d'Internet. Cependant, la communication sur réseau IP à large bande nécessite des caractéristiques de QoS et de délai , de sorte que le développement de l'échange de paquets de multiplexage statistique a attiré l'attention. À l'heure actuelle, en plus de la nouvelle génération de protocole IP-IPV6, le groupe de travail mondial sur l'ingénierie Internet (IETF) a proposé la technologie d'échange de balises multiprotocole (MPLS), cette est une sorte de sélection de couche réseau basée sur divers échanges d'étiquettes/étiquettes, peut améliorer la flexibilité de la sélection de route, étendre la capacité de sélection de couche réseau, simplifier l'intégration du routeur et de l'échange de canaux, améliorer les performances du réseau. MPLS peut fonctionner comme un protocole de routage indépendant, et compatible avec le protocole de routage réseau existant, prend en charge diverses fonctions d'exploitation, de gestion et de maintenance d'IP netravail, rendre la qualité de service, le routage, les performances de signalisation grandement améliorées, pour atteindre ou s'approcher du niveau de réutilisation statistique de l'échange de paquets de longueur fixe (ATM), et simple, efficace, bon marché et applicable que l'ATM.
L'IETF s'empare également localement de la nouvelle technologie de regroupement, afin de réaliser la sélection de route QoS. domaine de recherche important ces dernières années, et IP sur ATM, IP sur SDH, IP sur DWDM et d'autres technologies sont apparues successivement.
La couche IP fournit aux utilisateurs IP des services d'accès IP de haute qualité avec certaines garanties de service. La couche utilisateur fournit la forme d'accès (accès IP et accès large bande) et la forme de contenu de service. Dans la couche de base, Ethernet, en tant que couche physique le réseau IP, est une évidence, mais IP overDWDM a la dernière technologie, et a un grand potentiel de développement.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) injecte une nouvelle vie dans les réseaux de fibre et fournit une bande passante incroyable dans les entreprises de télécommunications posant une nouvelle dorsale de fibre. La technologie DWDM utilise les capacités des fibres optiques et des équipements de transmission optique avancés. longueurs d'onde de lumière (LASER) à partir d'un seul flux de fibre optique. Les systèmes actuels peuvent envoyer et reconnaître 16 longueurs d'onde, tandis que les futurs systèmes peuvent prendre en charge 40 à 96 longueurs d'onde complètes. Ceci est important car chaque longueur d'onde supplémentaire ajoute un flux d'informations supplémentaire. Vous pouvez donc étendre le réseau 2,6 Gbit/s (OC-48) de 16 fois sans avoir à poser de nouvelles fibres.
La plupart des nouveaux réseaux de fibre exécutent OC-192 à (9,6 Gbit/s), générant une capacité supérieure à 150 Gbit/s sur une paire de fibres lorsqu'il est combiné avec DWDM. En outre, DWDM fournit un protocole d'interface et des fonctionnalités indépendantes de la vitesse, et prend en charge les deux , SDH et transmission de signaux Ethernet Gigabit sur une seule fibre, qui peut être compatible avec les réseaux existants, de sorte que DWDM peut protéger les actifs existants, mais également fournir aux FAI et aux entreprises de télécommunications une dorsale plus solide, et rendre le haut débit moins cher et plus accessible, ce qui fournit prise en charge solide des besoins en bande passante des solutions VoIP.
L'augmentation du débit de transmission peut non seulement fournir un pipeline plus grossier avec moins de risque de blocage, mais également réduire considérablement le délai, et ainsi réduire considérablement les exigences de QoS sur les réseaux IP.
4. Technologie d'accès à large bande
L'accès des utilisateurs au réseau IP est devenu un goulot d'étranglement limitant le développement de l'ensemble du réseau. À long terme, l'objectif ultime de l'accès des utilisateurs est la fibre jusqu'au domicile (FTTH). et réseau optique passif. Le premier est principalement aux États-Unis, combiné avec la bouche ouverte V5.1/V5.2, transmettant son système intégré sur fibre optique, montrant une grande vitalité.
Ce dernier est principalement dans l'ordre et en Allemagne. Depuis plus d'une décennie, le Japon a pris une série de mesures pour réduire le coût du réseau optique passif à un niveau similaire à celui des câbles en cuivre et des paires torsadées métalliques, et l'a utilisé. En particulier ces dernières années, l'UIT a proposé le réseau optique passif basé sur l'ATM (APON), qui complète les avantages de l'ATM et du réseau optique passif.Le débit d'accès peut atteindre 622 Mbit/s, ce qui est très bénéfique pour le développement du service multimédia IP à large bande, et peut réduire le taux d'échec et le nombre de nœuds, et étendre la couverture. À l'heure actuelle, l'UIT a terminé les travaux de normalisation , les fabricants se développent activement, il y aura des biens sur le marché, deviendra la principale direction de développement de la technologie d'accès à large bande pour le 21e siècle.
À l'heure actuelle, les principales technologies d'accès sont : PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 et Ethernet et colonne de système d'accès sans fil à large bande, etc. Ces technologies d'accès ont leurs propres caractéristiques, y compris l'ADSL et le CM qui se développent le plus rapidement ;CM (modem câble) utilise un câble coaxial, un taux de transmission élevé, une forte capacité anti-interférence ;mais pas de transmission bidirectionnelle, pas de norme uniforme.L'ADSL (boucle numérique asymétrique) a un accès exclusif au haut débit, utilisant pleinement le réseau téléphonique existant et offrant un débit de transmission asymétrique.Le taux de téléchargement côté utilisateur peut atteindre 8 Mbit/s et le taux de téléchargement côté utilisateur peut atteindre 1 Mbit/s. L'ADSL fournit le haut débit nécessaire aux entreprises et à tous les utilisateurs, et réduit considérablement les coûts. Utilisation de l'ADSL à moindre coût circuits régionaux, les entreprises accèdent désormais à Internet et aux VPN basés sur Internet à des vitesses plus élevées, ce qui permet une plus grande capacité d'appels VoIP.
5. Technologie de l'unité centrale de traitement
Les unités centrales de traitement (CPU) continuent d'évoluer en termes de fonction, de puissance et de vitesse. Cela permet une application généralisée du PC multimédia et améliore les performances des fonctions système limitées par la puissance du processeur. La capacité du PC à traiter les flux de données audio et vidéo est attendue depuis longtemps. par les utilisateurs, la fourniture d'appels vocaux sur les réseaux de données est donc naturellement le prochain objectif. Cette fonctionnalité informatique permet à la fois des applications de bureau multimédia avancées et des fonctionnalités avancées dans les composants réseau pour prendre en charge les applications vocales.