A hagyományos telefonhálózat beszédhangos áramköri központ, a szükséges átviteli sebesség 64 kbit/s.Az úgynevezett VoIP az IP-csomagcsere hálózat, mint átviteli platform, szimulált hangjel-tömörítés, csomagolás és egy sor speciális feldolgozás, hogy az átvitelhez a nem csatlakoztatott UDP protokollt tudja használni.
Számos elemre és funkcióra van szükség a hangjelek IP hálózaton történő továbbításához.A hálózat legegyszerűbb formája két vagy több VoIP-képességgel rendelkező eszközből áll, amelyek IP-hálózaton keresztül csatlakoznak egymáshoz.
1. Hang-adat átalakítás
A hangjel analóg hullámforma, IP-n keresztül a hang továbbításához, akár valós idejű alkalmazásüzletről, akár valós idejű alkalmazásüzletről, először hangjellé analóg adatátalakítás, nevezetesen az analóg hangjel 8-as vagy 6-os számszerűsítése, majd elküldése a puffertárolóba. , a puffer mérete a késleltetés és a kódolás követelményei szerint választható meg.Sok alacsony bitsebességű kódoló keretekbe van kódolva.
A képkocka tipikus hossza 10 és 30 ms között volt.Figyelembe véve az átvitel során felmerülő költségeket, a nyelvközi csomagok általában 60, 120 vagy 240 ms beszédadatból állnak.A digitalizálás különféle hangkódolási sémákkal valósítható meg, a jelenlegi hangkódolási szabványok főként az ITU-T G.711.A forrás célállomás hangkódolójának ugyanazt az algoritmust kell megvalósítania, hogy a célállomás beszédeszköze vissza tudja állítani az analóg beszédjelet.
2. Eredeti adat-IP átalakítás
A beszédjel digitális kódolása után a következő lépés a beszédcsomag meghatározott kerethosszúságú kódolása.A legtöbb kódolónak meghatározott kerethossza van.Ha egy kódoló 15 ms-os képkockákat használ, a 60 ms-os csomagot eleve négy képkockára osztják, és sorrendben kódolják.Minden keret 120 beszédmintával rendelkezik (8 kHz mintavételi frekvencia).A kódolás után a négy tömörített keretet tömörített beszédcsomaggá szintetizálták, és elküldték a hálózati processzornak.A hálózati processzor egy Baotou-t, időskálát és egyéb információkat ad a hanghoz, és továbbítja a másik végpontnak a hálózaton keresztül.
A beszédhálózat egyszerűen fizikai kapcsolatot hoz létre a kommunikációs végpontok között (egy vonal), és továbbítja a kódolt jeleket a végpontok között.Az áramköri kapcsoló hálózatokkal ellentétben az IP hálózatok nem alkotnak kapcsolatokat.Ez megköveteli, hogy az adatokat változó hosszúságú adatjelentésekbe vagy csomagokba helyezzék, majd cím- és vezérlőinformációkat küldjenek minden egyes datagramnak, és elküldjék a hálózaton keresztül a célállomásra.
3. Átadás
Ebben a csatornában a teljes hálózatot a bemenetről kapott hangcsomagnak tekinti, majd egy bizonyos időn belül (t) továbbítja a hálózati kimenetre.A t teljes tartományban változhat, tükrözve a hálózati átvitel remegését.
A hálózat ugyanazon csomópontja ellenőrzi az egyes IP-adatokhoz társított címzési információkat, és ezen információk alapján továbbítja a datagramot a célútvonal következő megállójához.A hálózati kapcsolat bármilyen topológia vagy hozzáférési módszer lehet, amely támogatja az IP adatfolyamokat.
4. Az IP csomag – az adatok átalakítása
A cél VoIP-eszköz megkapja ezeket az IP-adatokat, és megkezdi a feldolgozást.A hálózati szint változó hosszúságú puffert biztosít a hálózat által generált jitter szabályozására.A puffer sok hangcsomagot képes befogadni, és a felhasználók kiválaszthatják a puffer méretét.A kis pufferek kevesebb késleltetést eredményeznek, de nem szabályozzák a nagy jittert.Másodszor, a dekódoló kitömöríti a kódolt beszédcsomagot, hogy új beszédcsomagot hozzon létre, és ez a modul képes keretenként is működni, pontosan ugyanolyan hosszúságú, mint a dekóder.
Ha a keret hossza 15 ms, akkor a 60 ms-os hangcsomagokat 4 keretre osztják, majd visszakódolják őket egy 60 ms-os hang adatfolyamba, és elküldik a dekódoló pufferbe.Az adatjelentés feldolgozása során a címzési és vezérlési információkat eltávolítják, az eredeti eredeti adatokat megőrzik, majd ezt az eredeti adatot a dekóderbe juttatják.
5. A digitális beszédet analóg beszéddé alakították át
A lejátszó meghajtó eltávolítja a hangmintákat (480) a pufferben, és előre meghatározott frekvencián (pl. 8kHz) a hangszórón keresztül továbbítja a hangkártyára.Röviden: a hangjelek átvitele az IP-hálózaton az analóg jelből digitális jellé alakításon, a digitális hang IP-csomaggá történő csomagolásán, az IP-csomagok hálózaton keresztüli továbbításán, az IP-csomagok kicsomagolásán és a digitális hang analógra történő visszaállításán keresztül megy végbe. jel.
Másodszor, a VoIP-hez kapcsolódó műszaki szabványok
A meglévő kommunikációs hálózatokon lévő multimédiás alkalmazásokhoz a Nemzetközi Távközlési Unió (ITU-T) kifejlesztette a H.32x multimédiás kommunikációs sorozat protokollt, amely a következő főbb szabványok egyszerű leírását szolgálja:
H.320, szabvány a multimédiás kommunikációhoz keskeny sávú videotelefon-rendszeren és terminálon (N-ISDN);
H.321, szabvány a multimédiás kommunikációhoz a B-ISDN-en;
H.322.A QoS által garantált szabvány a multimédiás kommunikációhoz a LAN-on;
H.323.Szabvány a multimédiás kommunikációhoz csomagkapcsolt hálózaton QoS garancia nélkül;
H.324, a multimédiás kommunikáció szabványa alacsony bitsebességű kommunikációs terminálokon (PSTN és vezeték nélküli hálózat).
A fenti szabványok közül a H. A 323 szabvány által definiált hálózatok a legszélesebb körben használtak, mint például az Ethernet, a Token Network, az FDDI hálózat stb., mert a H. A 323 szabvány alkalmazása természetesen a piac egyik leghíresebb pontja lett, így az alábbiakban a H.323-ra fogunk összpontosítani。H.323 A javaslat négy fő összetevőt határoz meg: terminál, átjáró, átjárókezelő szoftver (más néven átjáró vagy kapu) és többpontos vezérlőegység.
1. Terminál (Terminál)
Minden terminálnak támogatnia kell a hangkommunikációt, a videó és adatkommunikációs képességek pedig opcionálisak.minden H.A 323-as terminálnak támogatnia kell a H.245 szabványt is, H.245 A szabvány a csatornahasználat és a csatorna teljesítményének szabályozására szolgál.H .323 A beszédkodek fő paraméterei a hangkommunikációban a következők: ITU által javasolt hangsávszélesség / KHz átviteli bitsebesség / Kb/s tömörítési algoritmus megjegyzés G.711 3.4 56,64 PCM egyszerű tömörítés, a PSTN-re a G-ben .728 3.4 16 LD-CELP hangminőség, mint G.711, az alacsony bitsebességű átvitelre alkalmazva G.722 7 48,56,64 Az ADPCM hangminőség magasabb, mint a G.711, a G. nagy bitsebességű átvitelre alkalmazva .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ A hangminőség elfogadható, G.723.1 A VOIP-fórumhoz G. 729G.729A 3.4 8 A CS-ACELP késleltetése kisebb, mint a G.723.1, a hangminőség magasabb, mint a G.723.1.
2. Átjáró (átjáró)
Ez a H. Egy opció a 323-as rendszerhez.Az átjáró képes átalakítani a különböző rendszerek által használt protokollokat, audio-, videokódolási algoritmusokat és vezérlőjeleket, hogy megfeleljen a rendszerterminál-kommunikációnak. Például a H.324 rendszer és a keskeny sávú PSTN-alapú ISDN-alapú H.The 320 System és a H.323 A rendszerkommunikációhoz konfigurálni kell az átjárót;
3. Vámkezelés (kapuőr)
Ez a H.A 323-as rendszer opcionális összetevője a felügyeleti funkció befejezéséhez szükséges szoftver.Két fő funkciója van: az első a H.323-alkalmazáskezelés;a második a terminál kommunikációjának kezelése az átjárón keresztül (például hívás létrehozása, eltávolítása stb.). A vezetők címkonverziót, sávszélesség-szabályozást, híváshitelesítést, hívásrögzítést, felhasználói regisztrációt, kommunikációs tartománykezelést és egyéb funkciókat hajthatnak végre a vámon keresztül. keeping.one H.323 A kommunikációs tartománynak több átjárója is lehet, de csak egy átjáró működik.
4. Többpontos vezérlőegység (Multipoint Control Unit)
Az MCU lehetővé teszi a többpontos kommunikációt IP-hálózaton, és nincs szükség pont-pont kommunikációra.Az egész rendszer csillag-topológiát alkot az MCU-n keresztül.Az MCU két fő összetevőt tartalmaz: MC többpontos vezérlőt és MP többpontos processzort, ill. MP.H nélkül az MC-feldolgozó terminálok között.245 Vezérlőinformációk minimális nyilvános elnevezés létrehozásához a hang- és képfeldolgozáshoz.Az MC nem dolgoz fel közvetlenül semmilyen médiainformáció-folyamot, hanem az MP-re bízza azt.Az MP keveri, váltja és feldolgozza a hangot. , videó vagy adatinformáció.
Az iparban két párhuzamos architektúra létezik, az egyik a fent bemutatott ITU-T H.323 Protokoll az Internet Engineering Task Force (IETF) által javasolt SIP protokoll (RFC2543), a SIP protokoll pedig inkább az intelligens terminálokhoz alkalmas.
Harmadszor, A VoIP fejlesztés lendülete
A VoIP széleskörű elterjedése a számos hardver, szoftver, kapcsolódó fejlesztések, valamint a protokoll és szabványok technológiai áttörésének köszönhetően gyorsan valóra válik. Az e területeken elért technológiai fejlemények és fejlesztések vezető szerepet játszanak a hatékonyabb, funkcionális és interoperábilis VoIP hálózat kialakításában. A VoIP gyors fejlődését, sőt elterjedését elősegítő technikai tényezők a következő szempontok szerint foglalhatók össze.
1.Digitális jelfeldolgozó
A fejlett digitális jelfeldolgozók (Digital Signal Processor, DSP) végzik el a hang- és adatintegrációhoz szükséges számításigényes komponenseket. A DSP elsősorban összetett számítások elvégzése érdekében dolgozza fel a digitális jeleket, amelyeket egyébként egy univerzális CPU-nak kellene elvégeznie. Az alacsony költségű feldolgozási teljesítmény a DSP-t kiválóan alkalmassá teszi a VoIP rendszer jelfeldolgozási funkcióinak ellátására.
Egyetlen hangfolyam a G.729-en A hangtömörítés számítási költsége általában nagy, 20MIPS-t igényel.Ha több hangfolyam feldolgozása közben központi CPU-ra van szükség az útválasztási és rendszerfelügyeleti funkciók végrehajtásához, ez irreális.Ezért egy vagy több DSP használatával eltávolítható a komplex hangtömörítési algoritmus számítási feladata a központi CPU-ról. Ezenkívül a DSP alkalmas a hangtevékenység észlelésére és a visszhang megszüntetésére, lehetővé téve számukra a hangadatfolyamok valós idejű feldolgozását és gyors hozzáférését. fedélzeti memória, tehát.Ebben a részben részletezzük, hogyan valósítható meg a hangkódolás és a visszhang megszüntetése a TMS320C6201DSP platformon.
Protokoll és szabványos szoftver és hardver H.323 Súlyozott méltányos sorba állítási módszer DSP MPLS címkecsere súlyozott véletlenszerű korai felismerés fejlett ASIC RTP, RTCP kéttölcsér általános cellasebesség algoritmus DWDM RSVP névleges hozzáférés gyors sebesség SONET Diffserv, CAR Cisco gyorstovábbítás CPU feldolgozási teljesítmény G. 729, G.729a: CS-ACELP kiterjesztett hozzáférési táblázat ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Token hordó algoritmus Multilink PPP Frame Relay Data Rectifier SIP a CoS csomag SONET IP és ATM QoS / CoS feletti prioritású integrációján alapuló
2. Fejlett dedikált integrált áramkörök
Az alkalmazás-specifikus integrált áramkör (ASIC) fejlesztése gyorsabb, összetettebb és funkcionálisabb ASIC-et hozott létre. Az ASIC egy speciális alkalmazáschip, amely egyetlen alkalmazást vagy egy kis funkciókészletet hajt végre. Mivel nagyon szűk alkalmazási célokra összpontosítanak, nagymértékben optimalizálhatók bizonyos funkciókhoz, általában kettős célú CPU-val egy vagy több nagyságrenddel gyorsabban.
Ahogy a Thin Instruction set Computer (RSIC) chip a limitszámok gyors végrehajtására összpontosít, az ASIC előre be van programozva, hogy véges számú funkciót gyorsabban hajtson végre. A fejlesztés befejezése után az ASIC tömeggyártás költsége alacsony, és használatban van. hálózati eszközökhöz, beleértve az útválasztókat és kapcsolókat, olyan funkciókat hajt végre, mint az útválasztási táblázat ellenőrzése, csoporttovábbítás, csoportrendezés és -ellenőrzés, valamint sorba állítás. Az ASIC használata nagyobb teljesítményt és alacsonyabb költséget biztosít az eszköznek. Megnövelt szélessávú és jobb QoS támogatást biztosít a hálózat, így nagy szerepük van a VoIP fejlesztés elősegítésében.
3.IP átviteli technológia
A legtöbb átviteli távközlési hálózat időosztásos multiplexelést használ, míg az Internetnek statisztikai újrafelhasználást és hosszú csomagcserét kell alkalmaznia.Ehhez képest az utóbbi magas hálózati erőforrás-kihasználtsággal, egyszerű és hatékony összekapcsolással rendelkezik, és nagyon jól alkalmazható az adatszolgáltatásokra, ami az egyik fontos oka az internet gyors fejlődésének. A szélessávú IP hálózati kommunikációhoz azonban QoS és késleltetési jellemzők szükségesek. , így a statisztikai multiplexelési csomagcsere fejlesztése vonzotta az aggodalmat.Jelenleg az IP-protokoll-IPV6 új generációja mellett a világ internetes mérnöki munkacsoportja (IETF) javasolta a multi-protocol tag Exchange technológiát (MPLS), ez egyfajta hálózati réteg-kiválasztáson alapuló különféle címke/címkecsere, javíthatja az útválasztás rugalmasságát, bővítheti a hálózati réteg kiválasztásának képességét, egyszerűsítheti az útválasztó és a csatornacsere integrációját, javíthatja a hálózati teljesítményt. Az MPLS független útválasztási protokollként működhet, és kompatibilis a meglévő hálózati útválasztási protokollal, támogatja az IP ne különböző üzemeltetési, kezelési és karbantartási funkcióittwork, hogy a QoS, útválasztás, jelzés teljesítménye jelentősen javult, hogy elérje vagy közel a statisztikai újrafelhasználás fix hosszúságú csomagcsere (ATM), és egyszerű, hatékony, olcsó és alkalmazható, mint az ATM.
Az IETF helyileg is megragadja az új csoportosítási technológiát a QoS útkiválasztás elérése érdekében. Az "alagút technológiát" tanulmányozzák az egyirányú kapcsolatok szélessávú átvitelének elérése érdekében. Ezen túlmenően, hogyan válasszuk ki az IP-hálózati átviteli platformot is Az elmúlt évek fontos kutatási területei, és egymás után jelentek meg az IP over ATM, IP over SDH, IP over DWDM és egyéb technológiák.
Az IP réteg magas színvonalú IP hozzáférési szolgáltatásokat nyújt az IP felhasználóknak bizonyos szolgáltatási garanciákkal. A felhasználói réteg biztosítja a hozzáférési formát (IP hozzáférés és szélessávú hozzáférés) és a szolgáltatás tartalom formáját. Az alaprétegben az Ethernet, mint a Az IP hálózat magától értetődő, de az IP overDWDM a legújabb technológiával rendelkezik, és nagy fejlődési potenciállal rendelkezik.
A Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) új életet ad az üvegszálas hálózatokba, és elképesztő sávszélességet biztosít az új optikai gerinchálózatot létesítő távközlési vállalatoknál. A DWDM technológia az optikai szálak és a fejlett optikai átviteli berendezések képességeit használja ki. A hullámosztásos multiplexelés elnevezése több szál átvitelére szolgál. fényhullámhosszak (LASER) egyetlen optikai szálból. A jelenlegi rendszerek 16 hullámhosszt képesek küldeni és felismerni, míg a jövőbeli rendszerek 40-96 teljes hullámhosszt képesek támogatni. Ez azért fontos, mert minden további hullámhossz további információáramlást ad. ezért a 2,6 Gbit/s (OC-48) hálózat 16-szorosára bővíthető anélkül, hogy új szálakat kellene fektetni.
A legtöbb új üvegszálas hálózat az OC-192-t (9,6 Gbit/s) fut, és több mint 150 Gbit/s kapacitást generál egy szálon DWDM-mel kombinálva. Ezenkívül a DWDM interfészprotokoll- és sebességfüggetlen funkciókat is biztosít, és támogatja mindkét ATM-et. , SDH és Gigabit Ethernet jelátvitel egyetlen szálon, amely kompatibilis lehet a meglévő hálózatokkal, így a DWDM képes megvédeni a meglévő eszközöket, de erősebb gerincet biztosít az internetszolgáltatók és távközlési cégek számára, valamint olcsóbbá és elérhetőbbé teszi a szélessávot, ami erős támogatás a VoIP-megoldások sávszélesség-igényéhez.
A megnövekedett átviteli sebesség nemcsak durvább csővezetéket biztosíthat, kisebb eséllyel a blokkolásra, hanem jelentősen csökkentheti a késleltetést is, és így nagymértékben csökkentheti az IP hálózatok QoS követelményeit.
4. Szélessávú hozzáférési technológia
Az IP-hálózat felhasználói hozzáférése az egész hálózat fejlődését korlátozó szűk keresztmetszetgé vált. Hosszú távon a felhasználói hozzáférés végső célja az otthoni szálas (FTTH). és passzív optikai hálózat.Az előbbi főként az Egyesült Államokban található, nyitott szájú V5.1/V5.2-vel kombinálva, integrált rendszerét optikai szálon továbbítja, nagy vitalitást mutatva.
Ez utóbbi főleg a sorrendben és Németországban.Japán több mint egy évtizede egy sor intézkedést hozott a passzív optikai hálózat költségeinek a rézkábelekhez és a fém sodrott érpárhoz hasonló szintre csökkentése érdekében, és ezt használta. Az elmúlt években az ITU az ATM-alapú passzív optikai hálózatot (APON) javasolta, amely kiegészíti az ATM és a passzív optikai hálózat előnyeit.A hozzáférési sebesség elérheti a 622 M bit/s-ot, ami nagyon előnyös a szélessávú IP multimédiás szolgáltatás fejlesztése szempontjából, és csökkentheti a hibaarányt és a csomópontok számát, valamint bővítheti a lefedettséget. Az ITU jelenleg befejezte a szabványosítási munkát. , a gyártók aktívan fejlesztenek, lesznek áruk a piacon, a 21. század szélessávú hozzáférési technológiájának fő fejlesztési iránya lesz.
Jelenleg a fő hozzáférési technológiák a következők: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 és Ethernet és szélessávú vezeték nélküli hozzáférési rendszer oszlop stb. Ezek a hozzáférési technológiák saját jellemzőkkel rendelkeznek, beleértve a leggyorsabban fejlődő ADSL-t és CM-et;A CM (kábelmodem) koaxiális kábelt használ, nagy átviteli sebességgel, erős interferencia-elhárító képességgel;de nem kétirányú átvitel, nincs egységes szabvány.Az ADSL (Asymmetrical Digital Loop) kizárólagos hozzáféréssel rendelkezik a szélessávhoz, teljes mértékben kihasználva a meglévő telefonhálózatot és aszimmetrikus átviteli sebességet biztosít.A felhasználói oldalon a letöltési sebesség elérheti a 8 Mbit/s-ot, a felhasználói oldalon pedig az 1M bit/s-ot.Az ADSL biztosítja a szükséges szélessávot a vállalkozások és minden felhasználó számára, és nagymértékben csökkenti a költségeket.Olcsóbb ADSL használata A regionális áramkörökön a vállalatok már nagyobb sebességgel férnek hozzá az Internethez és az Internet-alapú VPN-hez, ami nagyobb VoIP híváskapacitást tesz lehetővé.
5.Központi processzor technológia
A központi feldolgozó egységek (CPU) funkciója, teljesítménye és sebessége folyamatosan fejlődik. Ez lehetővé teszi a multimédiás számítógépek széles körű alkalmazását, és javítja a CPU-teljesítmény által korlátozott rendszerfunkciók teljesítményét.A PC audio- és videoadatfolyam-feldolgozási képességét régóta várták a felhasználók által, így természetesen a következő cél a hanghívások lebonyolítása az adathálózatokon. Ez a számítási funkció lehetővé teszi a fejlett multimédiás asztali alkalmazások és a hálózati összetevők fejlett funkcióinak hangalapú alkalmazások támogatását.