Tradicionalna telefonska mreža je razmjena glasa putem kruga, potreban je širokopojasni prijenos od 64 kbit/s.Takozvani VoIP je mreža za razmjenu IP paketa kao prijenosna platforma, simulirana kompresija glasovnog signala, pakiranje i niz posebnih obrada, tako da može koristiti nepovezani UDP protokol za prijenos.
Za prijenos glasovnih signala na IP mreži potrebno je nekoliko elemenata i funkcija.Najjednostavniji oblik mreže sastoji se od dva ili više uređaja s VoIP mogućnostima koji su povezani putem IP mreže.
1.Transformacija glasa i podataka
Glasovni signal je analogni valni oblik, putem IP-a za prijenos glasa, bilo da se radi o poslovnoj aplikaciji u stvarnom vremenu ili poslovnoj aplikaciji u stvarnom vremenu, prvo u analognu konverziju podataka glasovnog signala, odnosno kvantificiranje analognog glasovnog signala 8 ili 6, a zatim se šalje u međuspremnik , veličina međuspremnika može se odabrati prema zahtjevima odgode i kodiranja.Mnogi koderi niske brzine prijenosa kodirani su u okvirima.
Uobičajena duljina okvira bila je od 10 do 30 ms.Uzimajući u obzir troškove tijekom prijenosa, međujezični paketi obično se sastoje od 60, 120 ili 240 ms govornih podataka.Digitalizacija se može provesti korištenjem različitih shema kodiranja glasa, a trenutni standardi kodiranja glasa uglavnom su ITU-T G.711.Koder glasa na izvornom odredištu mora implementirati isti algoritam kako bi govorni uređaj na odredištu mogao vratiti analogni govorni signal.
2.Originalna pretvorba podataka u IP
Nakon što je govorni signal digitalno kodiran, sljedeći korak je komprimiranje kodiranog govornog paketa s određenom duljinom okvira.Većina kodera ima određenu duljinu okvira.Ako koder koristi okvire od 15 ms, paket od 60 ms s prvog mjesta dijeli se na četiri okvira i kodira u nizu.Svaki okvir ima 120 govornih uzoraka (brzina uzorkovanja od 8kHz).Nakon kodiranja, četiri komprimirana okvira su sintetizirana u komprimirani govorni paket i poslana mrežnom procesoru.Mrežni procesor dodaje Baotou, vremensku skalu i druge informacije glasu i prosljeđuje ih drugoj krajnjoj točki kroz mrežu.
Govorna mreža jednostavno uspostavlja fizičku vezu između komunikacijskih krajnjih točaka (jedna linija) i prenosi kodirane signale između krajnjih točaka.Za razliku od mreža s komutacijom krugova, IP mreže ne tvore veze.Zahtijeva da se podaci smjeste u varijabilna dugačka podatkovna izvješća ili pakete, zatim da se adresiraju i upravljaju informacijama za svaki datagram i pošalju preko mreže, proslijede na odredište.
3. Prijenos
U ovom se kanalu cijela mreža promatra kao glasovni paket primljen s ulaza, a potom prenesen na mrežni izlaz unutar određenog vremena (t).T može varirati u punom rasponu, odražavajući podrhtavanje u mrežnom prijenosu.
Isti čvor u mreži provjerava informacije o adresiranju povezane sa svakim IP podacima i koristi te informacije za prosljeđivanje tog datagrama do sljedeće stanice na odredišnom putu.Mrežna veza može biti bilo koja topologija ili metoda pristupa koja podržava IP tokove podataka.
4. IP paket - transformacija podataka
Odredišni VoIP uređaj prima ove IP podatke i započinje obradu.Mrežna razina pruža međuspremnik promjenjive duljine koji se koristi za reguliranje podrhtavanja koje stvara mreža.Međuspremnik može primiti mnogo glasovnih paketa, a korisnici mogu odabrati veličinu međuspremnika.Mali međuspremnici proizvode manju latenciju, ali ne reguliraju veliko podrhtavanje.Drugo, dekoder dekomprimira kodirani govorni paket kako bi proizveo novi govorni paket, a ovaj modul također može raditi po okviru, točno iste duljine kao i dekoder.
Ako je duljina okvira 15 ms, glasovni paketi od 60 ms podijeljeni su u 4 okvira, a zatim se dekodiraju natrag u protok glasovnih podataka od 60 ms i šalju u međuspremnik za dekodiranje.Tijekom obrade izvješća o podacima uklanjaju se adresne i kontrolne informacije, originalni izvorni podaci se zadržavaju, a ti se izvorni podaci zatim dostavljaju dekoderu.
5.Digitalni govor je pretvoren u analogni govor
Pogon za reprodukciju uklanja glasovne uzorke (480) u međuspremniku i šalje ih zvučnoj kartici preko zvučnika na unaprijed određenoj frekvenciji (npr. 8kHz).Ukratko, prijenos glasovnih signala na IP mreži prolazi kroz konverziju analognog signala u digitalni signal, digitalno glasovno pakiranje u IP paket, prijenos IP paketa kroz mrežu, raspakiranje IP paketa i vraćanje digitalnog glasa u analogni. signal.
Drugo, tehnički standardi povezani s VoIP-om
Za multimedijske aplikacije na postojećim komunikacijskim mrežama, Međunarodna telekomunikacijska unija (ITU-T) razvila je H.32x Multimedia Communication Series protokol, sljedeći glavni standardi za jednostavan opis:
H.320, Standard za multimedijsku komunikaciju na uskopojasnom videotelefonskom sustavu i terminalu (N-ISDN);
H.321, Standard za multimedijsku komunikaciju na B-ISDN;
H.322.Standard za multimedijsku komunikaciju na LAN-u zajamčen QoS-om;
H.323.Standard za multimedijsku komunikaciju na paketnoj komutacijskoj mreži bez jamstva QoS-a;
H.324, standard za multimedijsku komunikaciju na komunikacijskim terminalima niske brzine prijenosa (PSTN i bežična mreža).
Među gore navedenim standardima, H. Mreže definirane standardom 323 najčešće se koriste, kao što su Ethernet, mreža tokena, FDDI mreža itd. zbog H. Primjena standarda 323 prirodno je postala vruća točka na tržištu, stoga ćemo se u nastavku usredotočiti na H.323。H.323 U prijedlogu su definirane četiri glavne komponente: terminal, pristupnik, softver za upravljanje pristupnikom (također poznat kao pristupnik ili vrata) i kontrolna jedinica s više točaka.
1.Terminal (terminal)
Svi terminali moraju podržavati glasovnu komunikaciju, a mogućnosti video i podatkovne komunikacije su izborne. sve H. 323 terminal također mora podržavati H.245 standard, H.245 standard se koristi za kontrolu korištenja kanala i izvedbe kanala. .323 Glavni parametri govornog kodeka u glasovnoj komunikaciji specificirani su kako slijedi: ITU preporučena širina pojasa glasa / KHz brzina prijenosa / Kb/s napomena algoritma kompresije G.711 3.4 56,64 PCM jednostavna kompresija, primijenjena na PSTN u G .728 3.4 16 LD-CELP kvaliteta glasa kao G.711, primijenjena na prijenos niske brzine prijenosa G.722 7 48,56,64 ADPCM kvaliteta glasa je viša od G.711, primijenjena na prijenos visoke brzine prijenosa G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Kvaliteta glasa je prihvatljiva, G.723.1 Usvojite G za VOIP forum.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP kašnjenje je manje od G.723.1, Kvaliteta glasa je viša od G.723.1.
2.Gateway (Gateway)
Ovo je opcija H.An za sustav 323. Gateway može transformirati protokole, algoritme za kodiranje zvuka, videa i kontrolne signale koje koriste različiti sustavi za prilagodbu komunikaciji terminala sustava. Kao što je H.324 sustav temeljen na PSTN-u i uskopojasni ISDN temeljen H. Sustav 320 i H.323 Za komunikaciju sustava potrebno je konfigurirati pristupnik;
3. Carinsko čuvanje (Gatekeeper)
Ovo je H. Dodatna komponenta sustava 323 je softver za dovršetak funkcije upravljanja. Ima dvije glavne funkcije: prva je upravljanje aplikacijama H.323;drugi je upravljanje komunikacijom terminala putem pristupnika (kao što je uspostavljanje poziva, uklanjanje itd.). Upravitelji mogu izvršiti konverziju adresa, kontrolu propusnosti, autentifikaciju poziva, snimanje poziva, registraciju korisnika, upravljanje domenom komunikacije i druge funkcije putem carine keeping.one H.323 Komunikacijska domena može imati više pristupnika, ali samo jedan pristupnik radi.
4.Upravljačka jedinica s više točaka (Upravljačka jedinica s više točaka)
MCU omogućuje komunikaciju s više točaka na IP mreži, a komunikacija od točke do točke nije potrebna. Cijeli sustav tvori topologiju zvijezde kroz MCU. MCU sadrži dvije glavne komponente: kontroler s više točaka MC i procesor s više točaka MP, ili bez MP.H između terminala za obradu MC-a. 245 Kontrolne informacije za izgradnju minimalnog javnog naziva za audio i video obradu. MC ne obrađuje izravno nikakav tok medijskih informacija, već to prepušta MP-u. MP miješa, prebacuje i obrađuje audio , video ili podatkovne informacije.
U industriji postoje dvije paralelne arhitekture, jedna je gore predstavljena ITU-T H.323 Protokol je SIP protokol (RFC2543) koji je predložila Internet Engineering Task Force (IETF), a SIP protokol je prikladniji za inteligentne terminale.
Treće, poticaj razvoju VoIP-a
Raširena uporaba VoIP-a brzo će se ostvariti zahvaljujući mnogim hardverskim, softverskim, povezanim razvojima i tehnološkim otkrićima u protokolu i standardima. Tehnološki napredak i razvoj u ovim poljima imaju pokretačku ulogu u stvaranju učinkovitije, funkcionalnije i interoperabilne VoIP mreže. Tehnički čimbenici koji potiču brzi razvoj, pa čak i široku primjenu VoIP-a mogu se sažeti u sljedeće aspekte.
1. Procesor digitalnog signala
Napredni digitalni procesori signala (Digital Signal Processor, DSP) izvode računalno intenzivne komponente potrebne za integraciju glasa i podataka. DSP obrađuje digitalne signale prvenstveno za izvođenje složenih izračuna koje bi inače morao izvesti univerzalni CPU. Kombinacija njihovih specijaliziranih procesorska snaga uz nisku cijenu čini DSP prikladnim za obavljanje funkcija obrade signala u VoIP sustavu.
Pojedinačni glasovni tok na G.729 Računalni troškovi kompresije glasa obično su veliki i zahtijevaju 20 MIPS.Ako je središnji CPU potreban za izvođenje funkcija usmjeravanja i upravljanja sustavom tijekom obrade više glasovnih tokova, to je nerealno.Stoga korištenje jednog ili više DSP-ova može deinstalirati računalni zadatak složenog algoritma za kompresiju glasa iz središnjeg CPU-a. Osim toga, DSP je prikladan za detekciju glasovne aktivnosti i poništavanje jeke, što im omogućuje obradu tokova glasovnih podataka u stvarnom vremenu i brz pristup ugrađenu memoriju, dakle. U ovom odjeljku detaljno opisujemo kako implementirati kodiranje glasa i poništavanje jeke na platformi TMS320C6201DSP.
Protokol i standardni softver i hardver H.323 Weighted fair queuing method DSP MPLS tag exchange weighted random rano detection advanced ASIC RTP, RTCP dual funnel general cell rate algorithm DWDM RSVP rated access fast rate SONET Diffserv, CAR Cisco fast forwarding CPU procesorska snaga G. 729, G.729a: CS-ACELP Tablica proširenog pristupa ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Token barrel algoritam Multilink PPP Frame Relay Ispravljač podataka SIP temeljen na prioritetnoj integraciji CoS paketa preko SONET IP i ATM QoS / CoS
2. Napredni namjenski integrirani krugovi
Razvoj integriranog kruga specifičnog za aplikaciju (ASIC) proizveo je brži, složeniji i funkcionalniji ASIC. ASIC je specijalizirani aplikacijski čip koji izvodi jednu aplikaciju ili mali skup funkcija. Budući da su usmjereni na vrlo uske ciljeve primjene, mogu se visoko optimizirati za određene funkcije, obično s dvonamjenskim CPU-om za jedan ili nekoliko redova veličine bržim.
Baš kao što se čip Thin Instruction Set Computer (RSIC) fokusira na brzo izvršavanje ograničenih brojeva, ASIC je unaprijed programiran za bržu izvedbu konačnog broja funkcija. Nakon završetka razvoja, cijena masovne proizvodnje ASIC-a je niska i koristi se za mrežne uređaje uključujući usmjerivače i preklopnike, obavljajući funkcije kao što su provjera tablice usmjeravanja, grupno prosljeđivanje, grupno sortiranje i provjera i čekanje. Korištenje ASIC-a daje uređaju veću izvedbu i manje troškove. Oni pružaju povećanu širokopojasnu i bolju QoS podršku za mrežu, tako da igraju veliku ulogu u promicanju razvoja VoIP-a.
3.IP tehnologija prijenosa
Većina prijenosnih telekomunikacijskih mreža koristi multipleksiranje s vremenskom podjelom, dok Internet mora usvojiti statističku ponovnu upotrebu i razmjenu dugih paketa.U usporedbi, potonji ima visoku stopu iskorištenja mrežnih resursa, jednostavno i učinkovito međusobno povezivanje i vrlo primjenjivo na podatkovne usluge, što je jedan od važnih razloga brzog razvoja Interneta. Međutim, širokopojasna IP mrežna komunikacija zahtijeva QoS i karakteristike kašnjenja , tako da je razvoj statističke multipleksne razmjene paketa privukao zabrinutost. Trenutačno, uz novu generaciju IP protokola-IPV6, svjetska radna grupa za internetsko inženjerstvo (IETF) predložila je tehnologiju razmjene višestrukih protokola (MPLS), ovu je vrsta odabira mrežnog sloja temeljenog na razmjeni oznaka/oznaka, može poboljšati fleksibilnost odabira ceste, proširiti mogućnost odabira mrežnog sloja, pojednostaviti integraciju usmjerivača i razmjene kanala, poboljšati performanse mreže. MPLS može raditi kao neovisni protokol usmjeravanja i kompatibilan s postojećim mrežnim protokolom usmjeravanja, podržava razne funkcije rada, upravljanja i održavanja IP network, čine QoS, usmjeravanje, izvedbu signalizacije uvelike poboljšanom, kako bi dosegli ili blizu razine statističke ponovne upotrebe razmjene paketa fiksne duljine (ATM), i jednostavniji, učinkovitiji, jeftiniji i primjenjiviji od ATM-a.
IETF također lokalno shvaća novu tehnologiju grupiranja, kako bi se postigao QoS odabir ceste. Proučava se "tehnologija tunela" za postizanje širokopojasnog prijenosa jednosmjernih veza. Osim toga, kako odabrati platformu za prijenos IP mreže također je važno pitanje važno polje istraživanja posljednjih godina, a IP preko ATM-a, IP preko SDH, IP preko DWDM i druge tehnologije pojavljuju se sukcesivno.
IP sloj pruža IP korisnicima visokokvalitetne usluge IP pristupa uz određena jamstva usluge. Korisnički sloj pruža oblik pristupa (IP pristup i širokopojasni pristup) i oblik sadržaja usluge. U osnovnom sloju, Ethernet, kao fizički sloj IP mreža je samo po sebi razumljiva, ali IP overDWDM ima najnoviju tehnologiju i ima veliki potencijal za razvoj.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) unosi novi život u optičke mreže i pruža nevjerojatnu propusnost u telekomunikacijskim tvrtkama koje polažu novu optičku okosnicu. DWDM tehnologija koristi mogućnosti optičkih vlakana i napredne opreme za optički prijenos. Naziv multipleksiranja valova izveden je za prijenos više valne duljine svjetlosti (LASER) iz jednog toka optičkog vlakna. Sadašnji sustavi mogu slati i prepoznati 16 valnih duljina, dok budući sustavi mogu podržavati 40 do 96 punih valnih duljina. Ovo je značajno jer svaka dodatna valna duljina dodaje dodatni protok informacija. Možete stoga proširite mrežu od 2,6 Gbit/s (OC-48) za 16 puta bez potrebe za polaganjem novih vlakana.
Većina novih optičkih mreža pokreće OC-192 na (9,6 Gbit/s), generirajući kapacitet preko 150 Gbit/s na paru vlakana u kombinaciji s DWDM-om. Osim toga, DWDM pruža značajke neovisne o protokolu sučelja i brzini, a podržava i ATM , SDH i Gigabit Ethernet prijenos signala na jednom vlaknu, koji može biti kompatibilan s postojećim mrežama, tako da DWDM može zaštititi postojeću imovinu, ali i pružiti ISP-u i telekomunikacijskim tvrtkama jaču okosnicu te učiniti širokopojasni internet jeftinijim i pristupačnijim, što pruža jaka podrška za zahtjeve propusnosti VoIP rješenja.
Povećana brzina prijenosa ne samo da može osigurati grublji cjevovod s manje šanse za blokiranje, već i znatno smanjiti kašnjenje, a time može uvelike smanjiti QoS zahtjeve na IP mrežama.
4. Tehnologija širokopojasnog pristupa
Korisnički pristup IP mreži postao je usko grlo koje ograničava razvoj cijele mreže. Dugoročno gledano, krajnji cilj korisničkog pristupa je fiber-to-home (FTTH). Općenito govoreći, optička pristupna mreža uključuje optički digitalni sustav prijenosa petlje i pasivna optička mreža. Prvi je uglavnom u Sjedinjenim Državama, u kombinaciji s otvorenim ustima V5.1/V5.2, prenoseći svoj integrirani sustav na optičkim vlaknima, pokazujući veliku vitalnost.
Potonji je uglavnom u redoslijedu iu Njemačkoj. Japan je više od desetljeća poduzeo niz mjera za smanjenje troškova pasivne optičke mreže na razinu sličnu bakrenim kabelima i metalnim upredenim paricama, te ih je koristio. Posebno posljednjih je godina ITU predložio pasivnu optičku mrežu temeljenu na ATM-u (APON), koja nadopunjuje prednosti ATM-a i pasivne optičke mreže.Brzina pristupa može doseći 622 M bit/s, što je vrlo korisno za razvoj širokopojasne IP multimedijske usluge i može smanjiti stopu kvarova i broj čvorova, te proširiti pokrivenost. Trenutačno je ITU dovršio rad na standardizaciji , proizvođači se aktivno razvijaju, bit će robe na tržištu, postat će glavni smjer razvoja tehnologije širokopojasnog pristupa za 21. stoljeće.
Trenutačno su glavne pristupne tehnologije: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 i Ethernet i stupac širokopojasnog bežičnog pristupa, itd. Ove pristupne tehnologije imaju svoje karakteristike, uključujući ADSL i CM koji se najbrže razvijaju;CM (kabelski modem) koristi koaksijalni kabel, visoku brzinu prijenosa, snažnu sposobnost sprječavanja smetnji;ali ne dvosmjerni prijenos, nema jedinstvenog standarda.ADSL (Asymmetrical Digital Loop) ima ekskluzivan pristup širokopojasnoj mreži, u potpunosti iskorištavajući postojeću telefonsku mrežu i pružajući asimetričnu brzinu prijenosa.Brzina preuzimanja na strani korisnika može doseći 8 Mbit/s, a brzina slanja na strani korisnika može doseći 1M bit/s. ADSL pruža potrebnu širokopojasnu vezu za tvrtke i sve korisnike te uvelike smanjuje troškove. Korištenje jeftinijeg ADSL-a regionalnih krugova, tvrtke sada pristupaju Internetu i VPN-u temeljenom na Internetu većim brzinama, omogućujući veći kapacitet VoIP poziva.
5.Tehnologija središnje procesorske jedinice
Središnje procesorske jedinice (CPU) nastavljaju se razvijati u funkciji, snazi i brzini. To omogućuje široku primjenu multimedijskih računala i poboljšava izvedbu funkcija sustava ograničenih snagom CPU-a. Sposobnost računala da obrađuje strujanje audio i video podataka dugo se čekala od strane korisnika, tako da je isporuka glasovnih poziva na podatkovnim mrežama prirodno sljedeći cilj. Ova računalna značajka omogućuje i napredne multimedijske stolne aplikacije i napredne značajke u mrežnim komponentama za podršku glasovnim aplikacijama.