기존의 전화 네트워크는 64kbit/s의 필요한 전송 광대역인 회선 교환에 의한 음성입니다.소위 VoIP는 전송 플랫폼으로 IP 패킷 교환 네트워크, 시뮬레이션된 음성 신호 압축, 패키징 및 일련의 특수 처리이므로 연결되지 않은 UDP 프로토콜을 전송에 사용할 수 있습니다.
IP 네트워크에서 음성 신호를 전송하려면 몇 가지 요소와 기능이 필요합니다.가장 단순한 형태의 네트워크는 IP 네트워크를 통해 연결된 VoIP 기능이 있는 두 개 이상의 장치로 구성됩니다.
1.음성 데이터 변환
음성 신호는 실시간 응용 프로그램 비즈니스 또는 실시간 응용 프로그램 비즈니스 여부에 관계없이 음성을 전송하기 위해 IP를 통해 아날로그 파형이며 먼저 음성 신호 아날로그 데이터 변환, 즉 아날로그 음성 신호 8 또는 6 정량화를 수행 한 다음 버퍼 저장소로 보냅니다. , 버퍼의 크기는 지연 및 코딩 요구 사항에 따라 선택할 수 있습니다.많은 낮은 비트 전송률 인코더가 프레임으로 인코딩됩니다.
일반적인 프레임 길이는 10~30ms입니다.전송 시 비용을 고려하면 언어 간 패킷은 일반적으로 60, 120 또는 240ms의 음성 데이터로 구성됩니다.디지털화는 다양한 음성 코딩 방식을 사용하여 구현할 수 있으며 현재 음성 코딩 표준은 주로 ITU-T G.711입니다.소스 목적지의 음성 인코더는 목적지의 음성 장치가 아날로그 음성 신호를 복원할 수 있도록 동일한 알고리즘을 구현해야 합니다.
2.원본 데이터를 IP로 변환
음성 신호가 디지털로 코딩되면 다음 단계는 음성 패킷을 특정 프레임 길이로 압축 인코딩하는 것입니다.대부분의 인코더에는 특정 프레임 길이가 있습니다.인코더가 15ms 프레임을 사용하는 경우 60ms 패키지는 처음부터 4개의 프레임으로 나누어 순차적으로 인코딩됩니다.각 프레임에는 120개의 음성 샘플이 있습니다(8kHz의 샘플링 속도).인코딩 후 4개의 압축된 프레임이 압축된 음성 패키지로 합성되어 네트워크 프로세서로 전송되었습니다.네트워크 프로세서는 음성에 Baotou, 시간 척도 및 기타 정보를 추가하고 네트워크를 통해 다른 끝점에 전달합니다.
음성 네트워크는 단순히 통신 끝점(한 라인) 간에 물리적 연결을 설정하고 끝점 간에 인코딩된 신호를 전송합니다.회선 교환 네트워크와 달리 IP 네트워크는 연결을 형성하지 않습니다.데이터를 다양한 긴 데이터 보고서 또는 패킷에 넣은 다음 주소 및 제어 정보를 각 데이터그램에 지정하고 네트워크를 통해 전송하고 대상으로 전달해야 합니다.
3.이체
이 채널에서 전체 네트워크는 입력에서 수신된 음성 패킷으로 간주되어 일정 시간(t) 이내에 네트워크 출력으로 전송됩니다.t는 네트워크 전송의 지터를 반영하여 전체 범위에서 변할 수 있습니다.
네트워크의 동일한 노드는 각 IP 데이터와 관련된 주소 지정 정보를 확인하고 이 정보를 사용하여 해당 데이터그램을 대상 경로의 다음 중지로 전달합니다.네트워크 링크는 IP 데이터 스트림을 지원하는 모든 토폴로지 또는 액세스 방법일 수 있습니다.
4. IP 패키지 - 데이터의 변환
대상 VoIP 장치는 이 IP 데이터를 수신하고 처리를 시작합니다.네트워크 레벨은 네트워크에서 생성된 지터를 조절하는 데 사용되는 가변 길이 버퍼를 제공합니다.버퍼는 많은 음성 패킷을 수용할 수 있으며 사용자는 버퍼의 크기를 선택할 수 있습니다.작은 버퍼는 더 적은 대기 시간을 생성하지만 큰 지터를 조절하지 않습니다.둘째, 디코더는 인코딩된 음성 패킷을 압축 해제하여 새로운 음성 패키지를 생성하고 이 모듈은 디코더와 정확히 동일한 길이인 프레임 단위로 작동할 수도 있습니다.
프레임 길이가 15ms인 경우 60ms 음성 패킷은 4개의 프레임으로 분할된 다음 60ms 음성 데이터 흐름으로 다시 디코딩되어 디코딩 버퍼로 전송됩니다.데이터 보고서를 처리하는 동안 주소 지정 및 제어 정보가 제거되고 원본 원본 데이터가 유지되며 이 원본 데이터가 디코더에 제공됩니다.
5.디지털 음성을 아날로그 음성으로 변환
재생 드라이브는 버퍼에서 음성 샘플(480)을 제거하고 미리 결정된 주파수(예: 8kHz)로 스피커를 통해 사운드 카드로 보냅니다.즉, IP 네트워크에서 음성 신호의 전송은 아날로그 신호에서 디지털 신호로의 변환, 디지털 음성 패키징을 IP 패킷으로, 네트워크를 통한 IP 패킷 전송, IP 패킷 언패킹 및 디지털 음성을 아날로그로 복원하는 과정을 거칩니다. 신호.
둘째, VoIP 관련 기술표준
기존 통신 네트워크의 멀티미디어 애플리케이션을 위해 ITU-T(International Telecommunication Union)는 간단한 설명을 위해 다음과 같은 주요 표준인 H.32x 멀티미디어 통신 시리즈 프로토콜을 개발했습니다.
H.320, 협대역 비디오 전화 시스템 및 단말기(N-ISDN)에서 멀티미디어 통신을 위한 표준;
H.321, B-ISDN의 멀티미디어 통신 표준;
H.322.QoS에 의해 보장되는 LAN 상의 멀티미디어 통신을 위한 표준.
H.323.QoS 보장이 없는 패킷 교환 네트워크에서 멀티미디어 통신을 위한 표준.
H.324, 낮은 비트 전송률 통신 단말기(PSTN 및 무선 네트워크)에서 멀티미디어 통신을 위한 표준입니다.
위의 표준들 중에서 H. 323 표준으로 정의된 네트워크는 H로 인해 이더넷, 토큰 네트워크, FDDI 네트워크 등 가장 널리 사용됩니다. 323 표준의 적용은 자연스럽게 시장에서 핫스팟이 되었으며, 따라서 아래에서는 H.323。H.323에 중점을 둘 것입니다. 제안서에는 터미널, 게이트웨이, 게이트웨이 관리 소프트웨어(게이트웨이 또는 게이트라고도 함) 및 다지점 제어 장치의 네 가지 주요 구성 요소가 정의되어 있습니다.
1.터미널(터미널)
모든 단말기는 음성 통신을 지원해야 하며 영상 및 데이터 통신 기능은 선택 사항입니다. 모두 H. 323 단말기는 H.245 표준, H.245도 지원해야 합니다. 표준은 채널 사용 및 채널 성능을 제어하는 데 사용됩니다.H .323 음성 통신에서 음성 코덱의 주요 매개변수는 다음과 같이 지정됩니다. ITU 권장 음성 대역폭 / KHz 전송 비트율 / Kb/s 압축 알고리즘 주석 G.711 3.4 56,64 PCM 단순 압축, G의 PSTN에 적용 .728 3.4 16 LD-CELP 음성 품질 G.711, 저비트 전송률 적용 G.722 7 48,56,64 ADPCM 음성 품질이 G.711보다 높음, 높은 비트 전송률 전송 G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ 음성 품질은 수용 가능합니다. G.723.1 VOIP 포럼을 위해 G를 채택합니다.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP 지연은 G.723.1보다 낮고 음성 품질은 G.723.1。
2.게이트웨이(게이트웨이)
이것은 H.323 시스템을 위한 옵션입니다. 게이트웨이는 시스템 터미널 통신을 수용하기 위해 다른 시스템에서 사용되는 프로토콜, 오디오, 비디오 코딩 알고리즘 및 제어 신호를 변환할 수 있습니다. H.324 시스템 및 협대역의 PSTN 기반과 같은 ISDN 기반 H.The 320 시스템 및 H.323 시스템 통신을 위해서는 게이트웨이 구성이 필요합니다.
3.통관(Gatekeeper)
이것은 H입니다. 323 시스템의 선택적 구성 요소는 관리 기능을 완료하는 소프트웨어입니다. 두 가지 주요 기능이 있습니다. 첫 번째는 H.323 응용 프로그램 관리입니다.두 번째는 게이트웨이를 통한 단말기 통신 관리(예: 통화 설정, 제거 등)입니다. 관리자는 세관을 통해 주소 변환, 대역폭 제어, 통화 인증, 통화 녹음, 사용자 등록, 통신 도메인 관리 및 기타 기능을 수행할 수 있습니다. Keeping.one H.323 통신 도메인에는 여러 게이트웨이가 있을 수 있지만 하나의 게이트웨이만 작동합니다.
4.멀티포인트 컨트롤 유닛(Multipoint Control Unit)
MCU는 IP 네트워크에서 다지점 통신을 가능하게 하며 점대점 통신은 필요하지 않습니다. 전체 시스템은 MCU를 통해 스타 토폴로지를 형성합니다. MCU에는 다지점 컨트롤러 MC와 다지점 프로세서 MP의 두 가지 주요 구성 요소가 포함됩니다. MC 처리 터미널 사이에 MP.H 없이.245 오디오 및 비디오 처리를 위한 최소한의 공개 이름을 구축하기 위한 제어 정보. MC는 미디어 정보 스트림을 직접 처리하지 않고 MP에 맡깁니다. MP는 오디오를 믹싱, 전환 및 처리합니다. , 비디오 또는 데이터 정보.
업계에는 두 가지 병렬 아키텍처가 있습니다. 하나는 위에서 소개한 ITU-TH입니다. 323 프로토콜은 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 제안한 SIP 프로토콜(RFC2543)이며 SIP 프로토콜은 지능형 단말기에 더 적합합니다.
셋째, VoIP 발전의 원동력
VoIP의 광범위한 사용은 많은 하드웨어, 소프트웨어, 관련 개발 및 프로토콜 및 표준의 기술적 혁신으로 인해 빠르게 실현될 것입니다. 이러한 분야의 기술 발전 및 개발은 보다 효율적이고 기능적이며 상호 운용 가능한 VoIP 네트워크를 만드는 데 주도적인 역할을 합니다. VoIP의 급속한 발전과 광범위한 적용을 촉진하는 기술적 요인은 다음과 같은 측면으로 요약될 수 있습니다.
1.디지털 신호 처리기
고급 디지털 신호 프로세서(디지털 신호 프로세서, DSP)는 음성 및 데이터 통합에 필요한 계산 집약적인 구성 요소를 수행합니다. DSP는 주로 범용 CPU에서 수행해야 할 수 있는 복잡한 계산을 수행하기 위해 디지털 신호를 처리합니다. DSP는 저렴한 비용으로 처리 능력이 뛰어나 VoIP 시스템에서 신호 처리 기능을 수행하는 데 적합합니다.
G.729의 단일 음성 스트림은 일반적으로 음성 압축의 컴퓨팅 비용이 커서 20MIPS가 필요합니다.다중 음성 스트림을 처리하는 동안 라우팅 및 시스템 관리 기능을 수행하기 위해 중앙 CPU가 필요한 경우 이는 비현실적입니다.따라서 하나 이상의 DSP를 사용하면 중앙 CPU에서 복잡한 음성 압축 알고리즘의 컴퓨팅 작업을 제거할 수 있습니다. 또한 DSP는 음성 활동 감지 및 반향 제거에 적합하므로 음성 데이터 스트림을 실시간으로 처리하고 빠르게 액세스할 수 있습니다. 온보드 메모리, 그래서. 이 섹션에서는 TMS320C6201DSP 플랫폼에서 음성 코딩 및 에코 제거를 구현하는 방법을 자세히 설명합니다.
프로토콜 및 표준 소프트웨어 및 하드웨어 H.323 가중 공정 대기열 방식 DSP MPLS 태그 교환 가중 무작위 조기 감지 고급 ASIC RTP, RTCP 이중 깔때기 일반 셀 속도 알고리즘 DWDM RSVP 정격 액세스 고속 속도 SONET Diffserv, CAR Cisco 고속 전달 CPU 처리 능력 G. 729, G.729a: CS-ACELP 확장 액세스 테이블 ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 토큰 배럴 알고리즘 다중 링크 PPP 프레임 릴레이 SONET IP 및 ATM QoS/CoS를 통한 CoS 패킷의 우선 순위 통합 기반 데이터 정류기 SIP
2. 고급 전용 집적 회로
ASIC(Application-Specific Integrated Circait) 개발은 더 빠르고 더 복잡하며 더 기능적인 ASIC을 생산했습니다. ASIC은 단일 응용 프로그램 또는 작은 기능 집합을 수행하는 특수 응용 프로그램 칩입니다. 특정 기능에 대해 고도로 최적화될 수 있으며 일반적으로 이중 목적 CPU를 사용하여 한 배 또는 몇 배나 더 빠릅니다.
RSIC(Thin Instruction Set Computer) 칩이 제한된 수의 빠른 실행에 중점을 두는 것처럼 ASIC은 유한한 수의 기능을 더 빠르게 수행하도록 미리 프로그래밍되어 있습니다. 개발이 완료되면 ASIC 양산 비용이 저렴하고 사용됩니다 라우터 및 스위치를 포함한 네트워크 장치의 경우 라우팅 테이블 확인, 그룹 전달, 그룹 정렬 및 확인, 큐잉과 같은 기능을 수행합니다. ASIC을 사용하면 장치의 성능이 향상되고 비용이 절감됩니다. 네트워크이므로 VoIP 개발을 촉진하는 데 큰 역할을 합니다.
3.IP 전송 기술
대부분의 전송 통신 네트워크는 시분할 다중화를 사용하는 반면 인터넷은 통계적 재사용과 긴 패킷 교환을 채택해야 합니다.이에 비해 후자는 네트워크 자원의 활용률이 높고 상호 연결이 간단하고 효과적이며 데이터 서비스에 매우 적합하며 이는 인터넷의 급속한 발전에 중요한 이유 중 하나입니다. 그러나 광대역 IP 네트워크 통신은 QoS 및 지연 특성이 필요합니다 , 그래서 통계적 다중화 패킷 교환의 개발이 관심을 끌었다. 현재, 차세대 IP 프로토콜-IPV6 외에도 세계 IETF(Internet Engineering Task Group)는 다중 프로토콜 태그 교환 기술(MPLS)을 제안했습니다. 다양한 태그/라벨 교환을 기반으로 하는 일종의 네트워크 계층 선택이며, 도로 선택의 유연성을 개선하고, 네트워크 계층 선택 기능을 확장하고, 라우터 및 채널 교환 통합을 단순화하고, 네트워크 성능을 향상시킬 수 있습니다. MPLS는 독립적인 라우팅 프로토콜로 작동할 수 있으며, 기존 네트워크 라우팅 프로토콜과 호환되며 IP ne의 다양한 운영, 관리 및 유지보수 기능을 지원합니다.twork, QoS, 라우팅, 신호 성능을 크게 향상시켜 통계적 재사용 고정 길이 패킷 교환(ATM) 수준에 도달하거나 거의 ATM보다 간단하고 효율적이며 저렴하고 적용할 수 있습니다.
IETF는 또한 QoS 도로 선택을 달성하기 위해 새로운 그룹화 기술을 현지에서 파악하고 있습니다. "터널 기술"은 단방향 링크의 광대역 전송을 달성하기 위해 연구되고 있습니다. 또한 IP 네트워크 전송 플랫폼을 선택하는 방법도 중요합니다. 최근 몇 년 동안 중요한 연구 분야인 IP over ATM, IP over SDH, IP over DWDM 및 기타 기술이 연속적으로 등장했습니다.
IP 계층은 IP 사용자에게 특정 서비스 보장과 함께 고품질 IP 액세스 서비스를 제공합니다. 사용자 계층은 액세스 형식(IP 액세스 및 광대역 액세스) 및 서비스 콘텐츠 형식을 제공합니다. 기본 계층에서 이더넷은 물리적 계층의 IP 네트워크는 당연하지만 IP overDWDM은 최신 기술을 보유하고 있으며 발전 가능성이 매우 큽니다.
DWDM(Dense Wave Division MultipLexing)은 광섬유 네트워크에 새로운 생명을 불어넣고 새로운 광섬유 백본을 구축하는 통신 회사에 놀라운 대역폭을 제공합니다.DWDM 기술은 광섬유 및 고급 광 전송 장비의 기능을 활용합니다.파동 분할 다중화의 이름은 다중 전송을 위해 파생됩니다. 단일 광섬유 스트림(LASER)에서 나오는 빛의 파장 따라서 새로운 광섬유를 배치할 필요 없이 2.6Gbit/s(OC-48) 네트워크를 16배 확장합니다.
대부분의 새로운 광섬유 네트워크는 9.6Gbit/s에서 OC-192를 실행하여 DWDM과 결합할 때 광섬유 쌍에서 150Gbit/s 이상의 용량을 생성합니다. 또한 DWDM은 인터페이스 프로토콜 및 속도 독립적 기능을 제공하고 ATM을 모두 지원합니다. , SDH 및 기가비트 이더넷 신호 전송은 기존 네트워크와 호환될 수 있으므로 DWDM은 기존 자산을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 ISP 및 통신 회사에 더 강력한 백본을 제공하고 광대역을 더 저렴하고 액세스하기 쉽게 만듭니다. VoIP 솔루션의 대역폭 요구 사항에 대한 강력한 지원.
증가된 전송 속도는 차단 가능성이 적은 더 거친 파이프라인을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 지연을 크게 줄여 IP 네트워크의 QoS 요구 사항을 크게 줄일 수 있습니다.
4. 광대역 액세스 기술
IP 네트워크의 사용자 액세스는 전체 네트워크의 개발을 제한하는 병목 현상이 되었습니다. 장기적으로 사용자 액세스의 궁극적인 목표는 FTTH(Fiber-to-Home)입니다. 광역 액세스 네트워크에는 광 디지털 루프 캐리어 시스템이 포함됩니다. 수동 광 네트워크. 전자는 주로 미국에서 개방형 입 V5.1/V5.2와 결합하여 광섬유에 통합 시스템을 전송하여 큰 활력을 보여줍니다.
후자는 주로 독일에서 주문하고 있습니다. 일본은 10 년 이상 수동 광 네트워크 비용을 구리 케이블 및 금속 연선과 유사한 수준으로 낮추기 위해 일련의 조치를 취하여 사용했습니다. 특히 최근 ITU는 ATM과 수동 광 네트워크의 장점을 보완하는 ATM 기반 수동 광 네트워크(APON)를 제안했습니다.액세스 속도는 622M bit/s에 도달할 수 있으며 이는 광대역 IP 멀티미디어 서비스 개발에 매우 유리하며 장애율과 노드 수를 줄이고 적용 범위를 확장할 수 있습니다. 현재 ITU는 표준화 작업을 완료했습니다. , 제조업체가 적극적으로 개발하고 있으며 시장에 상품이 있으며 21세기 광대역 액세스 기술의 주요 개발 방향이 될 것입니다.
현재 주요 액세스 기술은 PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 및 이더넷 및 광대역 무선 액세스 시스템 열 등입니다. 이러한 액세스 기술에는 가장 빠르게 발전하는 ADSL 및 CM을 포함하여 고유한 특성이 있습니다.CM(케이블 모뎀)은 동축 케이블, 높은 전송 속도, 강력한 간섭 방지 기능을 사용합니다.그러나 양방향 전송이 아니며 균일한 표준이 없습니다.ADSL(Asymmetrical Digital Loop)은 광대역에 독점적으로 액세스하여 기존 전화 네트워크를 최대한 활용하고 비대칭 전송 속도를 제공합니다.사용자 측의 다운로드 속도는 8Mbit/s에 도달할 수 있고 사용자 측의 업로드 속도는 1Mbit/s에 도달할 수 있습니다.ADSL은 기업 및 모든 사용자에게 필요한 광대역을 제공하고 비용을 크게 절감합니다.저비용 ADSL 사용 지역 회선, 기업은 이제 더 빠른 속도로 인터넷 및 인터넷 기반 VPN에 액세스하여 더 높은 VoIP 통화 용량을 허용합니다.
5.중앙처리장치 기술
중앙 처리 장치(CPU)는 기능, 전력 및 속도 면에서 계속 진화하고 있습니다. 이를 통해 멀티미디어 PC의 광범위한 적용이 가능하고 CPU 전력에 의해 제한된 시스템 기능의 성능이 향상됩니다. PC의 스트림 오디오 및 비디오 데이터 처리 능력은 오랫동안 기다려져 왔습니다. 따라서 데이터 네트워크에서 음성 통화를 전달하는 것이 자연스럽게 다음 목표입니다. 이 컴퓨팅 기능은 고급 멀티미디어 데스크탑 응용 프로그램과 네트워크 구성 요소의 고급 기능을 모두 음성 응용 프로그램을 지원할 수 있도록 합니다.