Дәстүрлі телефон желісі - бұл 64 кбит/с таратудың қажетті кең жолақты таратуы арқылы тізбекті алмасу арқылы дауыс беру.VoIP деп аталатын нәрсе тарату платформасы ретінде IP-пакет алмасу желісі, имитацияланған дауыстық сигналды қысу, орау және беру үшін қосылмаған UDP протоколын пайдалана алатын арнайы өңдеу сериясы.
IP желісінде дауыстық сигналдарды жіберу үшін бірнеше элементтер мен функциялар қажет.Желінің қарапайым түрі IP желісі арқылы қосылған екі немесе одан да көп VoIP мүмкіндіктері бар құрылғылардан тұрады.
1.Дауыс-Деректерді түрлендіру
Дауыстық сигнал - бұл нақты уақыттағы қолданба бизнесі немесе нақты уақыттағы қолданба бизнесі болсын, алдымен дауыстық сигналды аналогтық деректерді түрлендіруге, атап айтқанда аналогтық дауыстық сигнал 8 немесе 6 сандық анықтауға, содан кейін буфер жадына жіберілетін дауысты жіберу үшін IP арқылы аналогтық толқын пішіні. , буфер өлшемін кешіктіру және кодтау талаптарына сәйкес таңдауға болады.Көптеген төмен жылдамдықты кодтаушылар кадрларда кодталған.
Әдеттегі кадр ұзындығы 10-нан 30 мс дейін ауытқиды.Тасымалдау кезіндегі шығындарды ескере отырып, тіларалық пакеттер әдетте 60, 120 немесе 240 мс сөйлеу деректерінен тұрады.Цифрландыруды әртүрлі дауыстық кодтау схемалары арқылы жүзеге асыруға болады, ал қазіргі дауысты кодтау стандарттары негізінен ITU-T G.711 болып табылады.Тағайындалған жердегі дауыстық кодтауыш дәл сол алгоритмді орындауы керек, осылайша тағайындалған жердегі сөйлеу құрылғысы аналогтық сөйлеу сигналын қалпына келтіре алады.
2. Түпнұсқа деректерді IP-ге түрлендіру
Сөйлеу сигналы цифрлық кодталғаннан кейін, келесі қадам белгілі бір кадр ұзындығымен сөйлеу пакетін кодтау болып табылады.Кодерлердің көпшілігінде белгілі бір кадр ұзындығы бар.Егер кодтаушы 15 мс кадрларды пайдаланса, 60 мс бумасы бірінші орыннан төрт кадрға бөлініп, ретімен кодталады.Әрбір кадрда 120 сөйлеу үлгісі (8кГц іріктеу жиілігі) бар.Кодтаудан кейін қысылған төрт кадр сығылған сөйлеу пакетіне синтезделді және желілік процессорға жіберілді.Желі процессоры дауысқа Баотоу, уақыт шкаласы және басқа ақпаратты қосады және оны желі арқылы басқа соңғы нүктеге береді.
Сөйлеу желісі жай ғана байланыстың соңғы нүктелері (бір жол) арасында физикалық байланыс орнатады және соңғы нүктелер арасында кодталған сигналдарды жібереді.Схеманы коммутациялау желілерінен айырмашылығы, IP желілері қосылымдарды құрмайды.Ол деректердің айнымалы ұзын деректер есептеріне немесе пакеттеріне орналастырылуын, содан кейін әрбір датаграммаға мекенжай мен басқару ақпаратын беруді және желі арқылы тағайындалған жерге жіберілуді талап етеді.
3.Трансфер
Бұл арнада бүкіл желі кірістен алынған, содан кейін белгілі бір уақыт (t) ішінде желі шығысына жіберілетін дауыстық пакет ретінде қарастырылады.t желінің берілісіндегі дірілді көрсететін толық ауқымда өзгеруі мүмкін.
Желідегі бірдей түйін әрбір IP деректерімен байланысты адрестеу ақпаратын тексереді және осы датаграмманы тағайындалған жолдағы келесі аялдамаға жіберу үшін осы ақпаратты пайдаланады.Желі сілтемесі IP деректер ағындарын қолдайтын кез келген топология немесе кіру әдісі болуы мүмкін.
4. IP пакеті - деректерді түрлендіру
Тағайындалған VoIP құрылғысы осы IP деректерін алады және өңдеуді бастайды.Желі деңгейі желі тудыратын дірілдерді реттеу үшін пайдаланылатын айнымалы ұзындық буферін қамтамасыз етеді.Буфер көптеген дауыстық пакеттерді сыйдыра алады және пайдаланушылар буфер өлшемін таңдай алады.Шағын буферлер аз кідіріс береді, бірақ үлкен дірілдерді реттемейді.Екіншіден, декодер жаңа сөйлеу пакетін жасау үшін кодталған сөйлеу пакетін қысуды ашады және бұл модуль сонымен қатар декодермен бірдей ұзындықтағы кадр бойынша жұмыс істей алады.
Егер кадр ұзындығы 15 мс болса, 60 мс дауыстық пакеттер 4 кадрға бөлінеді, содан кейін олар 60 мс дауыстық деректер ағынына қайта шифрленеді және декодтау буферіне жіберіледі.Деректер есебін өңдеу кезінде адрестеу және басқару ақпараты жойылады, бастапқы бастапқы деректер сақталады, содан кейін бұл бастапқы деректер дешифраторға беріледі.
5. Цифрлық сөйлеу аналогтық сөйлеуге ауыстырылды
Ойнату дискісі буфердегі дауыс үлгілерін (480) жояды және оларды динамик арқылы алдын ала белгіленген жиілікте (мысалы, 8 кГц) дыбыс картасына жібереді.Қысқаша айтқанда, IP желісінде дауыстық сигналдарды беру аналогтық сигналдан цифрлық сигналға түрлендіру, цифрлық дауысты пакетті IP пакетке ауыстыру, IP пакетін желі арқылы беру, IP пакетті орамнан шығару және цифрлық дауысты аналогқа қалпына келтіру арқылы өтеді. сигнал.
Екіншіден, VoIP-қа қатысты техникалық стандарттар
Қолданыстағы байланыс желілеріндегі мультимедиялық қолданбалар үшін Халықаралық электр байланысы одағы (ITU-T) қарапайым сипаттамаға арналған келесі негізгі стандарттардан тұратын H.32x мультимедиялық байланыс сериясының протоколын әзірледі:
H.320, тар жолақты бейне телефон жүйесі мен терминалдағы мультимедиялық байланыс стандарты (N-ISDN);
H.321, B-ISDN мультимедиялық байланыс стандарты;
H.322.QoS кепілдік беретін жергілікті желідегі мультимедиялық байланыс стандарты;
H.323.QoS кепілдігі жоқ пакеттік коммутация желісінде мультимедиялық байланыс стандарты;
H.324, төмен разрядтық байланыс терминалдарында (PSTN және сымсыз желі) мультимедиялық байланыс стандарты.
Жоғарыда аталған стандарттар арасында H. Ethernet, Token Network, FDDI Network және т. сондықтан төменде біз H.323。H.323-ке тоқталамыз. Ұсыныста төрт негізгі компонент анықталған: терминал, шлюз, шлюзді басқару бағдарламалық құралы (шлюз немесе шлюз ретінде де белгілі) және көп нүктелі басқару блогы.
1.Терминал (Терминал)
Барлық терминалдар дауыстық байланысты қолдауы керек, ал бейне және деректер байланысы мүмкіндіктері міндетті емес. барлығы H. 323 терминалы сонымен қатар H.245 стандартын, H.245 стандартын қолдауы керек Стандарт арнаны пайдалану мен арна өнімділігін басқару үшін пайдаланылады.H .323 Дауыстық байланыстағы сөйлеу кодекінің негізгі параметрлері келесідей көрсетілген: ITU ұсынған дауыс өткізу қабілеттілігі / КГц беру бит жылдамдығы / Кб/с қысу алгоритмі аннотациясы G.711 3.4 56,64 PCM қарапайым қысу, G-де PSTN үшін қолданылады .728 3.4 16 G.711 ретінде LD-CELP дауыс сапасы төмен разрядтық G.722 7 48,56,64 ADPCM дауыс сапасы G.711-ден жоғары, G. жоғары разрядтық жіберуге қолданылады .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Дауыс сапасы қолайлы, G.723.1 VOIP форумы үшін G қабылдаңыз.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP кідірісі G.723.1 деңгейінен төмен, Дауыс сапасы жоғарырақ G.723.1.
2.Шлюз (шлюз)
Бұл 323 жүйесіне арналған H.An опциясы. Шлюз жүйелік терминал байланысын орналастыру үшін әртүрлі жүйелер пайдаланатын протоколдарды, аудио, бейне кодтау алгоритмдерін және басқару сигналдарын түрлендіре алады. H.324 жүйесінің PSTN негізіндегі және тар жолақты сияқты ISDN негізіндегі H.The 320 жүйесі және H.323 Жүйелік байланыс үшін шлюзді конфигурациялау қажет;
3. Кедендік қызмет (қақпашы)
Бұл H. 323 жүйесінің қосымша құрамдас бөлігі басқару функциясын аяқтауға арналған бағдарламалық құрал болып табылады. Оның екі негізгі функциясы бар: біріншісі H.323 қолданбасын басқару;екіншісі - шлюз арқылы терминалдық байланысты басқару (мысалы, қоңырауды орнату, жою және т.б.). Менеджерлер мекен-жайды түрлендіруді, өткізу қабілеттілігін бақылауды, қоңыраудың аутентификациясын, қоңырауды жазуды, пайдаланушыны тіркеуді, байланыс доменін басқаруды және кеден арқылы басқа да функцияларды орындай алады. keeping.one H.323 Байланыс доменінде бірнеше шлюз болуы мүмкін, бірақ тек бір шлюз жұмыс істейді.
4.Көп нүктелі басқару блогы (Көп нүктелі басқару блогы)
MCU IP желісіндегі көп нүктелі байланысты іске қосады және нүктеден нүктеге байланыс қажет емес. Бүкіл жүйе MCU арқылы жұлдыз топологиясын құрайды. MCU екі негізгі компоненттен тұрады: көп нүктелі контроллер MC және көп нүктелі процессор МП немесе MC өңдеу терминалдары арасында MP.H жоқ.245 Аудио және бейне өңдеуге арналған минималды жалпы атауды құру үшін ақпаратты басқару. MC кез келген медиа ақпарат ағынын тікелей өңдемейді, бірақ оны MP-ге қалдырады. MP дыбысты араластырады, ауыстырады және өңдейді. , бейне немесе деректер туралы ақпарат.
Өнеркәсіпте екі параллель архитектура бар, біреуі жоғарыда енгізілген ITU-T H.323 Протокол — Internet Engineering Task Force (IETF) ұсынған SIP протоколы (RFC2543) және SIP протоколы интеллектуалды терминалдар үшін қолайлырақ.
Үшіншіден, VoIP дамуына серпін
VoIP-ті кеңінен қолдану көптеген аппараттық құралдар, бағдарламалық қамтамасыз ету, байланысты әзірлемелер мен хаттамалар мен стандарттардағы технологиялық серпілістердің арқасында тез орындалады. Осы салалардағы технологиялық жетістіктер мен әзірлемелер тиімдірек, функционалды және өзара әрекеттесетін VoIP желісін құруда қозғаушы рөл атқарады. VoIP-тің қарқынды дамуына және тіпті кең таралуына ықпал ететін техникалық факторларды келесі аспектілерге жинақтауға болады.
1.Сандық сигнал процессоры
Жетілдірілген цифрлық сигнал процессорлары (Digital Signal Processor, DSP) дауыс пен деректерді біріктіру үшін қажетті есептеуді қажет ететін құрамдастарды орындайды. DSP сандық сигналдарды ең алдымен әмбебап процессор орындауға тура келуі мүмкін күрделі есептеулерді орындау үшін өңдейді. Олардың мамандандырылған комбинациясы. төмен құны бар өңдеу қуаты DSP-ді VoIP жүйесіндегі сигналды өңдеу функцияларын орындауға қолайлы етеді.
G.729 құрылғысындағы бір дауыс ағыны Дауысты сығудың есептеу құны әдетте үлкен, 20MIPS қажет.Егер орталық процессор бірнеше дауыс ағындарын өңдеу кезінде маршруттау және жүйені басқару функцияларын орындау үшін қажет болса, бұл шындыққа жанаспайды.Сондықтан бір немесе бірнеше DSP пайдалану күрделі дауысты сығу алгоритмінің есептеу тапсырмасын орталық процессордан жоюға болады. Сонымен қатар, DSP дауыс белсенділігін анықтауға және жаңғырықты жоюға жарамды, бұл оларға нақты уақытта дауыстық деректер ағындарын өңдеуге және жылдам қол жеткізуге мүмкіндік береді. борттық жад, сондықтан. Бұл бөлімде біз TMS320C6201DSP платформасында дауысты кодтауды және жаңғырықты жоюды қалай жүзеге асыру керектігін егжей-тегжейлі қарастырамыз.
Хаттама және стандартты бағдарламалық қамтамасыз ету және аппараттық құрал H.323 Салмақты әділ кезек әдісі DSP MPLS тег алмасу өлшенген кездейсоқ ерте анықтау кеңейтілген ASIC RTP, RTCP қос шұңқырлы жалпы ұяшық жылдамдығы алгоритмі DWDM RSVP номиналды қол жеткізу жылдамдығы SONET Diffserv, CAR Cisco жылдам жіберу CPU өңдеу қуаты G. 729, G.729a: CS-ACELP кеңейтілген қол жеткізу кестесі ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 таңбалауыш баррель алгоритмі Multilink PPP Frame Relay деректер түзеткіш SIP SONET IP және ATM QoS / CoS арқылы CoS пакетінің басымдылық интеграциясына негізделген
2. Жетілдірілген арнайы интегралдық схемалар
Қолданбаға арналған біріктірілген схеманы (ASIC) әзірлеу жылдамырақ, күрделірек және функционалдырақ ASIC жасады. ASIC - бір қолданбаны немесе функциялардың шағын жинағын орындайтын арнайы қолданбалы чип. Өйткені олар өте тар қолданба мақсаттарына бағытталған. олар арнайы функциялар үшін жоғары оңтайландырылған болуы мүмкін, әдетте қос мақсатты процессор бір немесе бірнеше рет жылдамырақ.
Жіңішке нұсқаулықтар жинағы Компьютер (RSIC) чипі шекті сандарды жылдам орындауға бағытталған сияқты, ASIC шектеулі функциялар санын жылдамырақ орындау үшін алдын ала бағдарламаланған. Әзірлеу аяқталғаннан кейін ASIC сериялық өндірісінің құны төмен болады және ол пайдаланылады. маршрутизаторлар мен коммутаторларды қоса, маршруттау кестесін тексеру, топтық қайта жіберу, топтық сұрыптау және тексеру және кезекке қою сияқты функцияларды орындайтын желі құрылғылары үшін. ASIC пайдалану құрылғыға жоғары өнімділік пен аз шығын береді. Олар кең жолақты кеңейтілген және жақсырақ QoS қолдауын қамтамасыз етеді. желі, сондықтан олар VoIP дамуын ілгерілетуде үлкен рөл атқарады.
3.IP тарату технологиясы
Көптеген трансмиссиялық телекоммуникациялық желілер уақытты бөлу мультиплексирлеуін пайдаланады, ал Интернет статистикалық қайта пайдалануды және ұзақ пакет алмасуды қабылдауы керек.Салыстырмалы түрде алғанда, соңғысы желілік ресурстарды пайдаланудың жоғары жылдамдығына, қарапайым және тиімді өзара қосылуға және деректер қызметтеріне өте қолайлы, бұл Интернеттің қарқынды дамуының маңызды себептерінің бірі болып табылады. Дегенмен, кең жолақты IP желісінің байланысы QoS және кідіріс сипаттамаларын талап етеді. , сондықтан статистикалық мультиплексирлеу пакеттік алмасуының дамуы алаңдаушылық туғызды. Қазіргі уақытта IP протоколының-IPV6 жаңа буынынан басқа, дүниежүзілік Интернет-инженерлік тапсырмалар тобы (IETF) көп протоколды тег алмасу технологиясын (MPLS) ұсынды. әр түрлі тег/белгі алмасу негізіндегі желілік қабат таңдауының бір түрі, жолды таңдаудың икемділігін жақсарта алады, желі қабатын таңдау мүмкіндігін кеңейтеді, маршрутизатор мен арна алмасуының интеграциясын жеңілдетеді, желі өнімділігін жақсартады. MPLS тәуелсіз маршруттау протоколы ретінде жұмыс істей алады және қолданыстағы желіні бағыттау протоколымен үйлесімді, IP ne әртүрлі операциялық, басқару және техникалық қызмет көрсету функцияларын қолдайдыtwork, QoS, маршруттау, сигнал беру өнімділігін айтарлықтай жақсартыңыз, статистикалық қайта пайдалану деңгейіне жету немесе жақын орналасқан тұрақты ұзындықтағы пакет алмасу (ATM) және қарапайым, тиімді, арзан және банкоматқа қарағанда қолайлы.
IETF сонымен қатар QoS жолын таңдауға қол жеткізу үшін жаңа топтастыру технологиясын жергілікті деңгейде меңгереді. Бір жақты байланыстардың кең жолақты берілуіне қол жеткізу үшін «туннельдік технология» зерттелуде. Сонымен қатар, IP желісін беру платформасын қалай таңдау керек. соңғы жылдардағы маңызды зерттеу саласы және ATM арқылы IP, SDH арқылы IP, DWDM арқылы IP және басқа технологиялар дәйекті түрде пайда болды.
IP деңгейі IP пайдаланушыларына белгілі бір қызмет кепілдіктері бар жоғары сапалы IP қатынау қызметтерін ұсынады. Пайдаланушы деңгейі қол жеткізу формасын (IP қатынасы және кең жолақты қолжетімділік) және қызмет мазмұнының пішінін қамтамасыз етеді. Негізгі қабатта Ethernet, физикалық деңгей ретінде IP желісі, әрине, мәселе, бірақ IP overDWDM соңғы технологияға ие және даму үшін үлкен әлеуетке ие.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) талшықты желілерге жаңа өмір енгізеді және жаңа талшықты магистральді төсейтін телекоммуникация компанияларында керемет өткізу қабілеттілігін қамтамасыз етеді. DWDM технологиясы оптикалық талшықтар мен жетілдірілген оптикалық тасымалдау жабдығының мүмкіндіктерін пайдаланады. Толқынды бөлу мультиплексациясының атауы бірнеше тарату үшін алынған. Оптикалық талшықтың бір ағынынан жарықтың толқын ұзындығы (LASER). Ағымдағы жүйелер 16 толқын ұзындығын жіберіп, тани алады, ал болашақ жүйелер 40-96 толық толқын ұзындығын қолдай алады. Бұл маңызды, себебі әрбір қосымша толқын ұзындығы қосымша ақпарат ағынын қосады. сондықтан жаңа талшықтарды төсеусіз 2,6 Гбит/с (OC-48) желісін 16 есе кеңейтіңіз.
Жаңа талшықты желілердің көпшілігі OC-192 (9,6 Гбит/с) жылдамдығымен жұмыс істейді, DWDM-мен біріктірілген талшықтар жұбында 150 Гбит/с-тан астам сыйымдылықты генерациялайды. Бұған қоса, DWDM интерфейс протоколын және жылдамдыққа тәуелсіз мүмкіндіктерді қамтамасыз етеді және екі банкоматты да қолдайды. , SDH және Gigabit Ethernet сигналын бір талшықта жіберу, ол бар желілермен үйлесімді болуы мүмкін, сондықтан DWDM бар активтерді қорғай алады, сонымен қатар ISP және телекоммуникация компанияларын күшті магистральмен қамтамасыз ете алады, сонымен қатар кең жолақты қолжетімділікті арзанырақ және қолжетімді етеді. VoIP шешімдерінің өткізу қабілеттілігі талаптарын күшті қолдау.
Тасымалдау жылдамдығының жоғарылауы бұғаттау мүмкіндігі азырақ дөрекі құбырды қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар кідірісті айтарлықтай азайтады, осылайша IP желілеріндегі QoS талаптарын айтарлықтай төмендетуі мүмкін.
4. Кең жолақты қатынау технологиясы
IP желісінің пайдаланушыға қол жеткізуі бүкіл желінің дамуын шектейтін тығырыққа айналды. Ұзақ мерзімді перспективада пайдаланушыға қол жеткізудің түпкілікті мақсаты - талшықтан үйге (FTTH). Жалпы айтқанда, оптикалық қатынау желісіне оптикалық цифрлық контурлық тасымалдаушы жүйе кіреді. және пассивті оптикалық желі. Біріншісі негізінен Америка Құрама Штаттарында, V5.1/V5.2 ашық ауызымен біріктіріліп, өзінің интеграцияланған жүйесін оптикалық талшыққа жіберіп, үлкен өміршеңдігін көрсетеді.
Соңғысы, негізінен, тәртіпте және Германияда. Он жылдан астам уақыт бойы Жапония пассивті оптикалық желінің құнын мыс кабельдер мен металл бұралған жұпқа ұқсас деңгейге дейін төмендету үшін бірқатар шараларды қабылдады және оны пайдалануды қолданды. соңғы жылдары ITU банкомат пен пассивті оптикалық желінің артықшылықтарын толықтыратын банкомат негізіндегі пассивті оптикалық желіні (APON) ұсынды.Қол жеткізу жылдамдығы 622 Мбит/с жетуі мүмкін, бұл кең жолақты IP мультимедиялық сервисін дамытуға өте тиімді және істен шығу жылдамдығын және түйіндер санын азайтып, қамтуды кеңейте алады. Қазіргі уақытта ХЭУ стандарттау жұмысын аяқтады. , өндірушілер белсенді дамып келеді, нарықта тауарлар пайда болады, 21 ғасырға кең жолақты қол жеткізу технологиясының негізгі даму бағыты болады.
Қазіргі уақытта қол жеткізудің негізгі технологиялары: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 және Ethernet және кең жолақты сымсыз қатынау жүйесінің бағанасы және т.б. Бұл қол жеткізу технологияларының өзіндік сипаттамалары бар, соның ішінде ең жылдам дамып келе жатқан ADSL және CM;CM (Cable Modem) коаксиалды кабельді, жоғары жіберу жылдамдығын, күшті анти-кедергі қабілетін пайдаланады;бірақ екі жақты беріліс емес, бірыңғай стандарт жоқ.ADSL (Asymmetrical Digital Loop) бар телефон желісін толық пайдалана отырып және асимметриялық тарату жылдамдығын қамтамасыз ете отырып, кең жолақты желіге эксклюзивті қол жетімділікке ие.Пайдаланушы жағында жүктеу жылдамдығы 8 Мбит/с, ал пайдаланушы жағында жүктеу жылдамдығы 1 Мбит/с жетуі мүмкін. ADSL бизнес пен барлық пайдаланушылар үшін қажетті кең жолақты қамтамасыз етеді және шығындарды айтарлықтай азайтады. Құны төмен ADSL пайдалану аймақтық тізбектер, компаниялар енді Интернетке және Интернетке негізделген VPN-ге жоғары жылдамдықпен қол жеткізеді, бұл VoIP қоңырауларының жоғары сыйымдылығына мүмкіндік береді.
5.Орталық өңдеу қондырғысының технологиясы
Орталық процессорлар (CPU) функциясы, қуаты және жылдамдығы бойынша дамуын жалғастыруда. Бұл мультимедиялық компьютерді кеңінен қолдануға мүмкіндік береді және орталық процессордың қуатымен шектелген жүйелік функциялардың өнімділігін жақсартады. ДК-нің ағындық аудио және бейне деректерін өңдеу мүмкіндігі көптен күткен. пайдаланушылар, сондықтан деректер желілерінде дауыстық қоңырауларды жеткізу, әрине, келесі мақсат болып табылады. Бұл есептеу мүмкіндігі кеңейтілген мультимедиялық жұмыс үстелі қолданбаларын және дауыстық қолданбаларды қолдау үшін желі құрамдастарының кеңейтілген мүмкіндіктерін қосады.