Jaringan telepon tradisional adalah voice by circuit exchange, transmisi broadband yang dibutuhkan 64kbit/s.Yang disebut VoIP adalah jaringan pertukaran paket IP sebagai platform transmisi, kompresi sinyal suara simulasi, pengemasan dan serangkaian pemrosesan khusus, sehingga dapat menggunakan protokol UDP yang tidak terhubung untuk transmisi.
Beberapa elemen dan fungsi diperlukan untuk mengirimkan sinyal suara pada jaringan IP.Bentuk jaringan yang paling sederhana terdiri dari dua atau lebih perangkat dengan kemampuan VoIP yang terhubung melalui jaringan IP.
1.Transformasi Data-Suara
Sinyal suara adalah bentuk gelombang analog, melalui IP untuk mengirimkan suara, apakah bisnis aplikasi waktu nyata atau bisnis aplikasi waktu nyata, pertama ke sinyal suara konversi data analog, yaitu kuantifikasi sinyal suara analog 8 atau 6, dan kemudian dikirim ke penyimpanan buffer , ukuran buffer dapat dipilih sesuai dengan persyaratan penundaan dan pengkodean.Banyak encoders bit rate rendah dikodekan dalam frame.
Panjang bingkai tipikal berkisar antara 10 hingga 30 ms.Mempertimbangkan biaya selama transmisi, paket antarbahasa biasanya terdiri dari 60, 120, atau 240ms data ucapan.Digitalisasi dapat diimplementasikan menggunakan berbagai skema pengkodean suara, dan standar pengkodean suara saat ini terutama adalah ITU-T G.711.Encoder suara di tujuan sumber harus menerapkan algoritma yang sama sehingga perangkat suara di tujuan dapat mengembalikan sinyal suara analog.
2.Konversi data-ke-IP asli
Setelah sinyal suara dikodekan secara digital, langkah selanjutnya adalah mengompres mengkodekan paket suara dengan panjang frame tertentu.Sebagian besar encoder memiliki panjang bingkai tertentu.Jika encoder menggunakan frame 15ms, paket 60ms dari tempat pertama dibagi menjadi empat frame dan dikodekan secara berurutan.Setiap frame memiliki 120 sampel ucapan (laju sampling 8kHz).Setelah pengkodean, empat frame terkompresi disintesis menjadi paket pidato terkompresi dan dikirim ke prosesor jaringan.Prosesor jaringan menambahkan Baotou, skala waktu, dan informasi lain ke suara dan meneruskannya ke titik akhir lain melalui jaringan.
Jaringan bicara hanya membuat koneksi fisik antara titik akhir komunikasi (satu baris) dan mentransmisikan sinyal yang dikodekan antara titik akhir.Tidak seperti jaringan circuit switching, jaringan IP tidak membentuk koneksi.Ini mengharuskan data ditempatkan dalam laporan atau paket data panjang yang bervariasi, kemudian menangani dan mengontrol informasi ke setiap datagram dan dikirim melalui jaringan, diteruskan ke tujuan.
3.Transfer
Pada saluran ini, seluruh jaringan dipandang sebagai paket suara yang diterima dari input dan kemudian ditransmisikan ke output jaringan dalam waktu tertentu (t).T dapat bervariasi dalam jangkauan penuh, mencerminkan jitter dalam transmisi jaringan.
Node yang sama dalam jaringan memeriksa informasi pengalamatan yang terkait dengan setiap data IP dan menggunakan informasi ini untuk meneruskan datagram tersebut ke pemberhentian berikutnya di jalur tujuan.Tautan jaringan dapat berupa topologi atau metode akses apa pun yang mendukung aliran data IP.
4.Paket IP- -transformasi data
Perangkat VoIP tujuan menerima data IP ini dan mulai memproses.Tingkat jaringan menyediakan buffer panjang variabel yang digunakan untuk mengatur jitter yang dihasilkan oleh jaringan.Buffer dapat menampung banyak paket suara, dan pengguna dapat memilih ukuran buffer.Buffer kecil menghasilkan lebih sedikit latensi, tetapi tidak mengatur jitter besar.Kedua, dekoder membuka kompresi paket pidato yang disandikan untuk menghasilkan paket pidato baru, dan modul ini juga dapat beroperasi berdasarkan bingkai, sama panjangnya dengan dekoder.
Jika panjang frame adalah 15ms, paket suara 60ms dibagi menjadi 4 frame, dan kemudian mereka didekodekan kembali ke aliran data suara 60ms dan dikirim ke buffer decoding.Selama pemrosesan laporan data, informasi pengalamatan dan kontrol dihapus, data asli asli dipertahankan, dan data asli ini kemudian diberikan ke dekoder.
5. Ucapan digital diubah menjadi ucapan analog
Drive pemutaran menghapus sampel suara (480) dalam buffer dan mengirimkannya ke kartu suara melalui speaker pada frekuensi yang telah ditentukan (misalnya 8kHz).Singkatnya, transmisi sinyal suara pada jaringan IP melalui konversi dari sinyal analog ke sinyal digital, pengemasan suara digital menjadi paket IP, transmisi paket IP melalui jaringan, pembongkaran paket IP dan pemulihan suara digital ke analog. sinyal.
Kedua, standar teknis terkait VoIP
Untuk aplikasi multimedia pada jaringan komunikasi yang ada, International Telecommunication Union (ITU-T) telah mengembangkan protokol seri komunikasi Multimedia H.32x, berikut standar utama untuk deskripsi sederhana:
H.320, Standar untuk komunikasi multimedia pada sistem dan terminal telepon video pita sempit (N-ISDN);
H.321, Standar komunikasi multimedia pada B-ISDN;
H.322.Standar untuk komunikasi multimedia pada LAN yang dijamin oleh QoS;
H.323.Standar untuk komunikasi multimedia pada jaringan packet switching tanpa jaminan QoS;
H.324, standar untuk komunikasi multimedia pada terminal komunikasi bit rate rendah (PSTN dan jaringan nirkabel).
Di antara standar di atas, H. Jaringan 323 Standard-defined adalah yang paling banyak digunakan, seperti Ethernet, Jaringan Token, Jaringan FDDI, dll. Karena H. Penerapan standar 323 secara alami menjadi hot spot di pasar, jadi di bawah ini kita akan fokus pada H.323。H.323 Empat komponen utama didefinisikan dalam proposal: terminal, gateway, perangkat lunak manajemen gateway (juga dikenal sebagai gateway atau gerbang), dan unit kontrol multi-titik.
1.Terminal (Terminal)
Semua terminal harus mendukung komunikasi suara, dan kemampuan komunikasi video dan data bersifat opsional.semua H.Terminal 323 juga harus mendukung Standar H.245, Standar H.245 digunakan untuk mengontrol penggunaan saluran dan kinerja saluran.H .323 Parameter utama codec ucapan dalam komunikasi suara ditetapkan sebagai berikut: bandwidth suara yang direkomendasikan ITU / bit rate transmisi KHz / Kb/s anotasi algoritma kompresi G.711 3.4 56,64 PCM kompresi sederhana, diterapkan ke PSTN di G .728 3.4 16 Kualitas suara LD-CELP sebagai G.711, sebagaimana diterapkan pada transmisi kecepatan bit rendah G.722 7 48,56,64 Kualitas suara ADPCM lebih tinggi dari G.711, diterapkan pada transmisi kecepatan bit tinggi G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Kualitas suara dapat diterima, G.723.1 Mengadopsi G untuk forum VOIP.729G.729A 3.4 8 Penundaan CS-ACELP lebih rendah dari G.723.1, Kualitas suara lebih tinggi dari G.723.1。
2.Gateway (Gerbang)
Ini adalah opsi H.An untuk sistem 323. Gateway dapat mengubah protokol, audio, algoritme pengkodean video, dan sinyal kontrol yang digunakan oleh sistem yang berbeda untuk mengakomodasi komunikasi terminal sistem. Seperti Sistem H.324 berbasis PSTN dan narrowband Sistem H.The 320 berbasis ISDN dan H.323 Untuk komunikasi sistem, perlu untuk mengkonfigurasi gateway;
3. Penjaga bea cukai (Gatekeeper)
Ini adalah H.Sebuah komponen opsional dari sistem 323 adalah perangkat lunak untuk menyelesaikan fungsi manajemen.Ini memiliki dua fungsi utama: yang pertama adalah untuk manajemen Aplikasi H.323;yang kedua adalah manajemen komunikasi terminal melalui gateway (seperti pembuatan panggilan, penghapusan, dll.). Manajer dapat melakukan konversi alamat, kontrol bandwidth, otentikasi panggilan, perekaman panggilan, pendaftaran pengguna, manajemen domain komunikasi dan fungsi lainnya melalui bea cukai keeping.one H.323 Domain komunikasi dapat memiliki beberapa gateway, tetapi hanya satu gateway yang berfungsi.
4.Unit kontrol multipoint (Unit Kontrol Multipoint)
MCU memungkinkan komunikasi multi-titik pada jaringan IP, dan komunikasi titik-ke-titik tidak diperlukan. Seluruh sistem membentuk topologi bintang melalui MCU. MCU berisi dua komponen utama: MC pengontrol multipoint dan MP prosesor multipoint, atau tanpa MP.H antara terminal pemrosesan MC.245 Mengontrol informasi untuk membuat nama publik minimal untuk pemrosesan audio dan video.MC tidak secara langsung memproses aliran informasi media apa pun, tetapi menyerahkannya ke MP.MP mencampur, mengganti, dan memproses audio , video, atau informasi data.
Dalam industri ada dua arsitektur paralel, satu adalah ITU-TH yang diperkenalkan di atas.323 Protokol adalah protokol SIP (RFC2543) yang diusulkan oleh Internet Engineering Task Force (IETF), dan protokol SIP lebih cocok untuk terminal cerdas.
Ketiga, Dorongan untuk pengembangan VoIP
Meluasnya penggunaan VoIP akan segera menjadi kenyataan karena banyak perangkat keras, perangkat lunak, perkembangan terkait dan terobosan teknologi dalam protokol dan standar. Kemajuan dan perkembangan teknologi di bidang ini memainkan peran pendorong dalam menciptakan jaringan VoIP yang lebih efisien, fungsional dan interoperable. Faktor-faktor teknis yang mendorong perkembangan pesat dan bahkan meluasnya penerapan VoIP dapat diringkas menjadi aspek-aspek berikut.
1. Prosesor Sinyal Digital
Pemroses sinyal digital tingkat lanjut (Digital Signal Processor, DSP) melakukan komponen intensif komputasi yang diperlukan untuk integrasi suara dan data. DSP memproses sinyal digital terutama untuk melakukan kalkulasi kompleks yang mungkin harus dilakukan oleh CPU universal. kekuatan pemrosesan dengan biaya rendah membuat DSP sangat cocok untuk melakukan fungsi pemrosesan sinyal dalam sistem VoIP.
Aliran suara tunggal pada G.729 Biaya komputasi kompresi suara biasanya besar, membutuhkan 20MIPS.Jika CPU pusat diperlukan untuk melakukan perutean dan fungsi manajemen sistem saat memproses beberapa aliran suara, ini tidak realistis.Oleh karena itu, menggunakan satu atau lebih DSP dapat menghapus tugas komputasi dari algoritma kompresi suara yang kompleks dari CPU pusat. Selain itu, DSP cocok untuk deteksi aktivitas suara dan pembatalan gema, memungkinkan mereka memproses aliran data suara secara real time dan mengakses dengan cepat memori terpasang, jadi. Di bagian ini, kami menjelaskan cara menerapkan pengkodean suara dan pembatalan gema pada platform TMS320C6201DSP.
Protokol dan perangkat lunak dan perangkat keras standar H.323 Metode antrian wajar tertimbang DSP MPLS pertukaran tag tertimbang deteksi dini acak lanjutan ASIC RTP, RTCP corong ganda algoritme laju sel umum DWDM RSVP menilai akses laju cepat SONET Diffserv, CAR Cisco fast forwarding CPU daya pemrosesan G. 729, G.729a: CS-ACELP Extended Access Table ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Algoritma Token barrel Multilink PPP Frame Relay Penyearah data SIP berdasarkan prioritas integrasi Paket CoS melalui SONET IP dan ATM QoS / CoS
2. Sirkuit terintegrasi khusus yang canggih
Pengembangan Application-Specific Integrated Circait (ASIC) telah menghasilkan ASIC yang lebih cepat, lebih kompleks, dan lebih fungsional.ASIC adalah chip aplikasi khusus yang menjalankan satu aplikasi atau sekumpulan kecil fungsi. Karena fokus pada tujuan aplikasi yang sangat sempit, mereka dapat sangat dioptimalkan untuk fungsi tertentu, biasanya dengan CPU tujuan ganda satu atau beberapa kali lipat lebih cepat.
Sama seperti chip Thin Instruction set Computer (RSIC) yang berfokus pada eksekusi cepat angka batas, ASIC diprogram untuk melakukan sejumlah fungsi lebih cepat. Setelah pengembangan selesai, biaya produksi massal ASIC rendah, dan digunakan untuk perangkat jaringan termasuk router dan sakelar, melakukan fungsi seperti pemeriksaan tabel perutean, penerusan grup, penyortiran dan pemeriksaan grup, dan antrian. Penggunaan ASIC memberikan perangkat kinerja yang lebih tinggi dan biaya yang lebih rendah. Mereka menyediakan peningkatan broadband dan dukungan QoS yang lebih baik untuk jaringan, sehingga mereka memainkan peran besar dalam mempromosikan pengembangan VoIP.
3. teknologi transmisi IP
Sebagian besar jaringan telekomunikasi transmisi menggunakan multiplexing pembagian waktu, sedangkan Internet harus mengadopsi penggunaan kembali statistik dan pertukaran paket yang lama.Dibandingkan, yang terakhir memiliki tingkat pemanfaatan sumber daya jaringan yang tinggi, interkoneksi yang sederhana dan efektif, dan sangat berlaku untuk layanan data, yang merupakan salah satu alasan penting untuk perkembangan Internet yang cepat. Namun, komunikasi jaringan IP broadband memerlukan QoS dan karakteristik penundaan. , sehingga pengembangan pertukaran paket multiplexing statistik telah menarik perhatian. Saat ini, selain generasi baru protokol IP-IPV6, kelompok tugas rekayasa Internet dunia (IETF) mengusulkan teknologi pertukaran tag multi-protokol (MPLS), ini adalah semacam pemilihan lapisan jaringan berdasarkan berbagai pertukaran tag / label, dapat meningkatkan fleksibilitas pemilihan jalan, memperluas kemampuan pemilihan lapisan jaringan, menyederhanakan integrasi pertukaran router dan saluran, meningkatkan kinerja jaringan. MPLS dapat berfungsi sebagai protokol perutean independen, dan kompatibel dengan protokol perutean jaringan yang ada, mendukung berbagai fungsi operasi, manajemen, dan pemeliharaan IP network, membuat QoS, perutean, kinerja pensinyalan sangat meningkat, untuk mencapai atau mendekati tingkat penggunaan kembali statistik fixed length packet exchange (ATM), dan sederhana, efisien, murah dan dapat diterapkan daripada ATM.
IETF juga secara lokal menangkap teknologi pengelompokan baru, untuk mencapai pemilihan jalan QoS. "Teknologi terowongan" sedang dipelajari untuk mencapai transmisi broadband dari tautan satu arah. Selain itu, bagaimana memilih platform transmisi jaringan IP juga merupakan bidang penelitian penting dalam beberapa tahun terakhir, dan IP over ATM, IP over SDH, IP over DWDM dan teknologi lainnya telah muncul berturut-turut.
Lapisan IP menyediakan pengguna IP dengan layanan akses IP berkualitas tinggi dengan jaminan layanan tertentu. Lapisan pengguna menyediakan bentuk akses (akses IP dan akses broadband) dan bentuk konten layanan. Pada lapisan dasar, Ethernet, sebagai lapisan fisik dari jaringan IP, tentu saja, tetapi IP overDWDM memiliki teknologi terbaru, dan memiliki potensi besar untuk dikembangkan.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) menyuntikkan kehidupan baru ke dalam jaringan serat dan menyediakan bandwidth yang luar biasa di perusahaan telekomunikasi yang meletakkan tulang punggung serat baru. Teknologi DWDM memanfaatkan kemampuan serat optik dan peralatan transmisi optik canggih. Nama multiplexing divisi gelombang diturunkan untuk mentransmisikan beberapa panjang gelombang cahaya (LASER) dari satu aliran serat optik. Sistem saat ini dapat mengirim dan mengenali 16 panjang gelombang, sedangkan sistem masa depan dapat mendukung 40 hingga 96 panjang gelombang penuh. Ini penting karena setiap panjang gelombang tambahan menambahkan aliran informasi tambahan. Anda dapat oleh karena itu perluas jaringan 2,6 Gbit/s (OC-48) sebanyak 16 kali tanpa harus memasang serat baru.
Sebagian besar jaringan serat baru menjalankan OC-192 pada (9,6 Gbit/dtk), menghasilkan kapasitas lebih dari 150 Gbit/dtk pada sepasang serat bila dikombinasikan dengan DWDM. Selain itu, DWDM menyediakan protokol antarmuka dan fitur kecepatan-independen, dan mendukung kedua ATM , SDH dan transmisi sinyal Gigabit Ethernet pada serat tunggal, yang dapat kompatibel dengan jaringan yang ada, sehingga DWDM dapat melindungi aset yang ada, tetapi juga memberikan tulang punggung yang lebih kuat kepada ISP dan perusahaan telekomunikasi, dan membuat broadband lebih murah dan lebih mudah diakses, yang menyediakan dukungan kuat untuk kebutuhan bandwidth solusi VoIP.
Tingkat transmisi yang meningkat tidak hanya dapat menyediakan saluran pipa yang lebih kasar dengan kemungkinan pemblokiran yang lebih kecil, tetapi juga mengurangi penundaan secara signifikan, dan dengan demikian dapat sangat mengurangi persyaratan QoS pada jaringan IP.
4. Teknologi akses broadband
Akses pengguna jaringan IP telah menjadi hambatan yang membatasi pengembangan seluruh jaringan. Dalam jangka panjang, tujuan akhir dari akses pengguna adalah fiber-to-home (FTTH). Secara garis besar, jaringan akses optik mencakup sistem pembawa loop digital optik dan jaringan optik pasif. Yang pertama terutama di Amerika Serikat, dikombinasikan dengan mulut terbuka V5.1/V5.2, mentransmisikan sistem terintegrasi pada serat optik, menunjukkan vitalitas yang besar.
Yang terakhir ini terutama dalam urutan dan di Jerman.Selama lebih dari satu dekade, Jepang telah mengambil serangkaian tindakan untuk mengurangi biaya jaringan optik pasif ke tingkat yang mirip dengan kabel tembaga dan pasangan bengkok logam, dan menggunakannya. dalam beberapa tahun terakhir, ITU telah mengusulkan jaringan optik pasif berbasis ATM (APON), yang melengkapi keunggulan ATM dan jaringan optik pasif.Tingkat akses dapat mencapai 622 M bit / s, yang sangat bermanfaat bagi pengembangan layanan multimedia IP broadband, dan dapat mengurangi tingkat kegagalan dan jumlah node, dan memperluas cakupan. Saat ini, ITU telah menyelesaikan pekerjaan standarisasi , produsen secara aktif berkembang, akan ada barang di pasar, akan menjadi arah pengembangan utama teknologi akses broadband untuk abad ke-21.
Saat ini, teknologi akses utama adalah: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 dan Ethernet dan kolom sistem akses nirkabel broadband, dll.Teknologi akses ini memiliki karakteristiknya sendiri, termasuk ADSL dan CM yang paling cepat berkembang;CM (Cable Modem) menggunakan kabel koaksial, tingkat transmisi tinggi, kemampuan anti-interferensi yang kuat;tapi bukan transmisi dua arah, tidak ada standar seragam.ADSL (Asymmetrical Digital Loop) memiliki akses eksklusif ke broadband, memanfaatkan sepenuhnya jaringan telepon yang ada dan menyediakan tingkat transmisi asimetris.Laju pengunduhan di sisi pengguna dapat mencapai 8 Mbit/dtk, dan laju pengunggahan di sisi pengguna dapat mencapai 1M bit/dtk. ADSL menyediakan broadband yang diperlukan untuk bisnis dan semua pengguna, dan sangat mengurangi biaya. Menggunakan ADSL berbiaya lebih rendah sirkuit regional, perusahaan sekarang mengakses Internet dan VPN berbasis Internet dengan kecepatan lebih tinggi, memungkinkan kapasitas panggilan VoIP yang lebih tinggi.
5. Teknologi unit pemrosesan pusat
Unit pemrosesan pusat (CPU) terus berkembang dalam fungsi, daya, dan kecepatan. Ini memungkinkan aplikasi PC multimedia secara luas dan meningkatkan kinerja fungsi sistem yang dibatasi oleh daya CPU. Kemampuan PC untuk memproses streaming data audio dan video telah lama ditunggu-tunggu oleh pengguna, jadi menyampaikan panggilan suara pada jaringan data secara alami adalah tujuan berikutnya. Fitur komputasi ini memungkinkan aplikasi desktop multimedia canggih dan fitur canggih dalam komponen jaringan untuk mendukung aplikasi suara.