Традиційна телефонна мережа – це комунікаційна комунікація, необхідна широкосмугова передача 64 кбіт/с.Так званий VoIP — це мережа обміну IP-пакетами як платформа передачі, змодельоване стиснення голосового сигналу, упаковка та серія спеціальних обробок, щоб вона могла використовувати для передачі непідключений протокол UDP.
Для передачі голосових сигналів у IP-мережі потрібні кілька елементів і функцій.Найпростіша форма мережі складається з двох або більше пристроїв із можливостями VoIP, які з’єднані через мережу IP.
1. Перетворення голосових даних
Голосовий сигнал — це аналогова форма хвилі, через IP для передачі голосу, незалежно від того, чи це бізнес-додаток у режимі реального часу чи бізнес-додаток у режимі реального часу, спочатку для перетворення аналогових даних голосового сигналу, а саме кількісного визначення аналогового голосового сигналу 8 або 6, а потім надсилається до буферного сховища. , розмір буфера можна вибрати відповідно до вимог затримки та кодування.Багато кодувальників з низькою швидкістю передачі даних кодуються у кадрах.
Типова довжина кадру коливалася від 10 до 30 мс.Беручи до уваги вартість передачі, міжмовні пакети зазвичай складаються з 60, 120 або 240 мс мовних даних.Оцифрування може бути реалізовано за допомогою різних схем кодування голосу, і поточні стандарти кодування голосу в основному є ITU-T G.711.Голосовий кодер у джерелі призначення має реалізувати той самий алгоритм, щоб мовний пристрій у пункті призначення міг відновити аналоговий мовний сигнал.
2.Оригінальне перетворення даних в IP
Після того, як мовний сигнал буде закодовано в цифровій формі, наступним кроком є стиснення кодування мовного пакета з певною довжиною кадру.Більшість кодерів мають певну довжину кадру.Якщо кодер використовує кадри довжиною 15 мс, пакет довжиною 60 мс з першого місця ділиться на чотири кадри та послідовно кодується.Кожен кадр містить 120 семплів мови (частота дискретизації 8 кГц).Після кодування чотири стислі кадри були синтезовані в стиснений мовний пакет і надіслані до мережевого процесора.Мережевий процесор додає баотоу, шкалу часу та іншу інформацію до голосу та передає її іншій кінцевій точці через мережу.
Мовна мережа просто встановлює фізичне з’єднання між кінцевими точками зв’язку (одна лінія) і передає закодовані сигнали між кінцевими точками.На відміну від мереж з комутацією каналів, IP-мережі не формують з'єднань.Це вимагає, щоб дані розміщувались у звітах із змінною довжиною даних або пакетах, а потім адресували та керували інформацією для кожної дейтаграми та надсилали через мережу до місця призначення.
3.Трансфер
У цьому каналі вся мережа розглядається як голосовий пакет, отриманий на вході, а потім переданий на вихід мережі протягом певного часу (t).t може змінюватися в повному діапазоні, відображаючи тремтіння в мережевій передачі.
Той самий вузол у мережі перевіряє інформацію про адресування, пов’язану з кожними IP-даними, і використовує цю інформацію для пересилання цієї дейтаграми до наступної зупинки на шляху призначення.Мережевим посиланням може бути будь-яка топологія або метод доступу, який підтримує IP-потоки даних.
4. Пакет IP - перетворення даних
Пристрій призначення VoIP отримує ці IP-дані та починає обробку.Мережевий рівень забезпечує буфер змінної довжини, який використовується для регулювання тремтіння, створюваного мережею.Буфер може вмістити багато голосових пакетів, і користувачі можуть вибрати розмір буфера.Малі буфери створюють меншу затримку, але не регулюють велике тремтіння.По-друге, декодер розпаковує закодований мовний пакет для створення нового мовного пакету, і цей модуль також може працювати за кадром, точно такої ж довжини, як і декодер.
Якщо довжина кадру становить 15 мс, голосові пакети довжиною 60 мс діляться на 4 кадри, а потім декодуються назад у потік голосових даних 60 мс і надсилаються в буфер декодування.Під час обробки звіту даних інформація про адресацію та керування видаляється, оригінальні вихідні дані зберігаються, і ці вихідні дані потім надаються в декодер.
5. Цифрове мовлення було перетворено на аналогове
Привід відтворення видаляє зразки голосу (480) у буфері та надсилає їх на звукову карту через динамік на заданій частоті (наприклад, 8 кГц).Коротше кажучи, передача голосових сигналів по IP-мережі відбувається через перетворення аналогового сигналу в цифровий, цифрове пакетування голосу в IP-пакет, передачу IP-пакетів через мережу, розпакування IP-пакетів і відновлення цифрового голосу в аналоговий сигнал.
По-друге, технічні стандарти, пов’язані з VoIP
Для мультимедійних додатків у існуючих мережах зв’язку Міжнародний союз електрозв’язку (ITU-T) розробив протокол серії мультимедійних зв’язків H.32x, який має такі основні стандарти для простого опису:
H.320, стандарт мультимедійного зв'язку у вузькосмуговій відеотелефонній системі та терміналі (N-ISDN);
H.321, Стандарт для мультимедійного зв'язку в B-ISDN;
H.322.Стандарт мультимедійного зв'язку в локальній мережі з гарантією QoS;
H.323.Стандарт для мультимедійного зв'язку в мережі з комутацією пакетів без гарантії QoS;
H.324, стандарт мультимедійного зв’язку на терміналах зв’язку з низькою швидкістю передачі даних (PSTN і бездротова мережа).
Серед наведених вище стандартів, H. Мережі, визначені стандартом 323, є найбільш широко використовуваними, такими як Ethernet, мережа маркерів, мережа FDDI тощо через H. Застосування стандарту 323, природно, стало гарячою точкою на ринку, тому нижче ми зосередимося на H.323。H.323 У пропозиції визначено чотири основні компоненти: термінал, шлюз, програмне забезпечення для керування шлюзом (також відоме як шлюз або ворота) і багатоточковий блок керування.
1.Термінал (Термінал)
Усі термінали мають підтримувати голосовий зв’язок, а можливості передачі відео й даних є необов’язковими. Усі H. Термінал 323 також має підтримувати стандарт H.245, стандарт H.245 використовується для керування використанням і продуктивністю каналу.H .323 Основні параметри мовного кодека в голосовому зв’язку вказані наступним чином: рекомендована ITU пропускна здатність голосу / швидкість передачі в кГц / алгоритм стиснення Кбіт/с анотація G.711 3.4 56,64 Просте стиснення PCM, застосоване до PSTN у G. .728 3.4 16 Якість голосу LD-CELP як G.711, застосована до передачі з низькою швидкістю передачі даних G.722 7 48,56,64 Якість голосу ADPCM вища, ніж G.711, застосована до передачі з високою швидкістю передачі даних G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 Якість голосу LP-MLQ прийнятна, G.723.1 Прийняти G для форуму VOIP.729G.729A 3.4 8 Затримка CS-ACELP нижча, ніж G.723.1, якість голосу вища, ніж G.723.1.
2.Gateway (Шлюз)
Це варіант H.An для системи 323. Шлюз може перетворювати протоколи, алгоритми кодування аудіо, відео та сигнали керування, які використовуються різними системами, щоб забезпечити зв’язок системного терміналу. Такий як система H.324 на основі PSTN і вузькосмуговий зв’язок Система H.The 320 на основі ISDN і H.323 Для системного зв’язку необхідно налаштувати шлюз;
3. Митне зберігання (Gatekeeper)
Це H. Додатковим компонентом системи 323 є програмне забезпечення для виконання функції керування. Воно має дві основні функції: перша – керування додатками H.323;другий – це керування зв’язком терміналу через шлюз (наприклад, встановлення виклику, видалення тощо). Менеджери можуть виконувати перетворення адрес, контроль пропускної здатності, автентифікацію викликів, запис викликів, реєстрацію користувачів, керування доменом зв’язку та інші функції через митницю keeping.one H.323 Комунікаційний домен може мати кілька шлюзів, але працює лише один шлюз.
4.Багатоточковий блок керування (Multipoint Control Unit)
MCU забезпечує багатоточковий зв’язок у IP-мережі, і зв’язок «точка-точка» не потрібен. Вся система формує зіркоподібну топологію через MCU. MCU містить два основних компоненти: багатоточковий контролер MC і багатоточковий процесор MP, або без MP.H між терміналами обробки MC.245 Керуюча інформація для створення мінімального загальнодоступного іменника для аудіо- та відеообробки.MC безпосередньо не обробляє будь-який потік медіаінформації, але залишає це MP.MP змішує, перемикає та обробляє аудіо , відео або інформацію про дані.
У промисловості існує дві паралельні архітектури, одна – ITU-T H, представлена вище.323 Протокол – це протокол SIP (RFC2543), запропонований Інженерною робочою групою Інтернету (IETF), і протокол SIP більше підходить для інтелектуальних терміналів.
По-третє, поштовх для розвитку VoIP
Широке використання VoIP швидко стане реальністю завдяки багатьом апаратним, програмним, відповідним розробкам і технологічним проривам у протоколі та стандартах. Технологічні досягнення та розробки в цих сферах відіграють рушійну роль у створенні більш ефективної, функціональної та сумісної мережі VoIP. Технічні фактори, які сприяють швидкому розвитку і навіть широкому застосуванню VoIP, можна підсумувати в наступних аспектах.
1.Цифровий сигнальний процесор
Удосконалені цифрові сигнальні процесори (Цифровий сигнальний процесор, DSP) виконують складні обчислювальні компоненти, необхідні для інтеграції голосу та даних. DSP обробляє цифрові сигнали в основному для виконання складних обчислень, які в іншому випадку може виконувати універсальний ЦП. Поєднання їх спеціалізованих Потужність обробки при низькій вартості робить DSP добре придатним для виконання функцій обробки сигналу в системі VoIP.
Один голосовий потік на G.729 Обчислювальна вартість стиснення голосу зазвичай велика, вимагає 20 MIPS.Якщо центральний процесор потрібен для виконання функцій маршрутизації та керування системою під час обробки кількох голосових потоків, це нереально.Таким чином, використання одного або кількох DSP може видалити обчислювальне завдання складного алгоритму стиснення голосу з центрального процесора. Крім того, DSP підходить для виявлення голосової активності та придушення відлуння, дозволяючи їм обробляти потоки голосових даних у реальному часі та швидко отримувати доступ вбудованої пам’яті, отже. У цьому розділі ми детально розповідаємо, як реалізувати кодування голосу та придушення луни на платформі TMS320C6201DSP.
Протокол і стандартне програмне та апаратне забезпечення H.323 Метод зваженої чесної черги DSP MPLS обмін тегами зважене випадкове раннє виявлення розширений ASIC RTP, RTCP подвійна воронка загальний алгоритм швидкості осередку DWDM RSVP рейтинг доступу швидка швидкість SONET Diffserv, CAR Cisco швидка переадресація Потужність процесора G. 729, G.729a: Таблиця розширеного доступу CS-ACELP ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Алгоритм маркерного барреля Multilink PPP Frame Relay Випрямляч даних SIP на основі пріоритетної інтеграції CoS Packet над SONET IP і ATM QoS / CoS
2. Розширені виділені інтегральні схеми
Розробка спеціальної інтегральної схеми (ASIC) створила швидшу, складнішу та функціональнішу ASIC. ASIC — це спеціалізований прикладний чіп, який виконує одну програму або невеликий набір функцій. Оскільки вони зосереджені на дуже вузьких цілях застосування, їх можна високо оптимізувати для конкретних функцій, як правило, з ЦП подвійного призначення на один або кілька порядків швидше.
Подібно до того, як чіп комп’ютера з тонким набором інструкцій (RSIC) зосереджується на швидкому виконанні обмежених чисел, ASIC попередньо запрограмовано на виконання кінцевої кількості функцій швидше. Після завершення розробки вартість масового виробництва ASIC є низькою, і вона використовується для мережевих пристроїв, у тому числі маршрутизаторів і комутаторів, які виконують такі функції, як перевірка таблиці маршрутизації, переадресація груп, групове сортування та перевірка, а також постановка в чергу. Використання ASIC забезпечує вищу продуктивність пристрою та меншу вартість. Вони забезпечують розширену широкосмугову мережу та кращу підтримку QoS для мережі, тому вони відіграють велику роль у просуванні розвитку VoIP.
3. Технологія передачі IP
Більшість телекомунікаційних мереж передачі використовують мультиплексування з часовим поділом, тоді як Інтернет має застосовувати статистичне повторне використання та обмін довгими пакетами.Для порівняння останній має високий рівень використання мережевих ресурсів, просте та ефективне взаємозв’язок і дуже придатний для послуг передачі даних, що є однією з важливих причин швидкого розвитку Інтернету. Однак широкосмуговий IP-мережевий зв’язок потребує QoS та характеристик затримки. , тому розвиток обміну пакетами статистичного мультиплексування викликав занепокоєння. Наразі, на додаток до нового покоління протоколу IP-IPV6, Всесвітня цільова група з розробки Інтернету (IETF) запропонувала технологію обміну тегами з кількома протоколами (MPLS), це це різновид вибору мережевого рівня на основі різноманітного обміну тегами/мітками, може покращити гнучкість вибору дороги, розширити можливості вибору мережевого рівня, спростити інтеграцію маршрутизатора та обміну каналами, покращити продуктивність мережі. MPLS може працювати як незалежний протокол маршрутизації та сумісний з існуючим протоколом мережевої маршрутизації, підтримує різні функції експлуатації, управління та обслуговування IP network значно покращує QoS, маршрутизацію, продуктивність сигналізації, щоб досягти або наблизитися до рівня статистичного повторного використання обміну пакетами фіксованої довжини (ATM), а також бути простим, ефективним, дешевим і застосовним, ніж ATM.
IETF також локально освоює нову технологію групування, щоб досягти вибору дороги QoS. «Тунельна технологія» вивчається для досягнення широкосмугової передачі односторонніх з’єднань. Крім того, як вибрати платформу передачі IP-мережі також є важливе поле досліджень в останні роки, і IP через ATM, IP через SDH, IP через DWDM та інші технології з’явилися послідовно.
Рівень IP надає користувачам IP високоякісні послуги IP-доступу з певними гарантіями обслуговування. Рівень користувача забезпечує форму доступу (доступ IP і широкосмуговий доступ) і форму вмісту послуги. На базовому рівні Ethernet, як фізичний рівень IP-мережа є само собою зрозумілою справою, але IP overDWDM має новітні технології та має великий потенціал для розвитку.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) дає нове життя волоконно-оптичним мережам і забезпечує дивовижну пропускну здатність для телекомунікаційних компаній, які прокладають нову оптоволоконну магістраль. Технологія DWDM використовує можливості оптичних волокон і вдосконаленого оптичного обладнання для передачі. Назва мультиплексування з поділом хвиль походить від передачі кількох довжини хвилі світла (ЛАЗЕР) від одного потоку оптичного волокна. Сучасні системи можуть надсилати та розпізнавати 16 довжин хвиль, тоді як майбутні системи зможуть підтримувати від 40 до 96 повних довжин хвиль. Це важливо, оскільки кожна додаткова довжина хвилі додає додатковий потік інформації. Ви можете тому розширте мережу 2,6 Гбіт/с (OC-48) у 16 разів без необхідності прокладати нові волокна.
Більшість нових оптоволоконних мереж працюють за OC-192 зі швидкістю (9,6 Гбіт/с), генеруючи пропускну здатність понад 150 Гбіт/с на парі волокон у поєднанні з DWDM. Крім того, DWDM забезпечує протокол інтерфейсу та функції, що не залежать від швидкості, а також підтримує ATM , SDH і передача сигналу Gigabit Ethernet по одному волокну, яке може бути сумісним з існуючими мережами, тому DWDM може захистити наявні активи, але також забезпечить провайдерам Інтернет-послуг і телекомунікаційним компаніям міцнішу магістраль, а також зробить широкосмуговий доступ менш дорогим і доступним, що забезпечує сильна підтримка вимог до пропускної здатності рішень VoIP.
Збільшена швидкість передачі може не тільки забезпечити більш грубий конвеєр з меншою ймовірністю блокування, але також значно зменшити затримку, і таким чином може значно знизити вимоги до QoS в мережах IP.
4. Технологія широкосмугового доступу
Доступ користувачів до IP-мережі став вузьким місцем, що обмежує розвиток усієї мережі. У довгостроковій перспективі кінцевою метою доступу користувачів є оптоволокно до дому (FTTH). Загалом, оптична мережа доступу включає оптичну цифрову систему зв’язку. і пасивна оптична мережа. Перший в основному в Сполучених Штатах, у поєднанні з відкритим ротом V5.1/V5.2, передає свою інтегровану систему по оптичному волокну, демонструючи велику життєву силу.
Останнє в основному в порядку і в Німеччині. Більше десяти років Японія вжила низку заходів, щоб знизити вартість пасивної оптичної мережі до рівня, подібного до мідних кабелів і металевої витої пари, і використовувала її. Особливо в останні роки ITU запропонував пасивну оптичну мережу на основі банкомату (APON), яка доповнює переваги банкомату та пасивної оптичної мережі.Швидкість доступу може досягати 622 Мбіт/с, що є дуже корисним для розвитку широкосмугових IP-мультимедійних послуг, може зменшити частоту відмов і кількість вузлів, а також розширити покриття. На даний момент ITU завершив роботу зі стандартизації , виробники активно розвиваються, з'являться товари на ринку, стане основним напрямком розвитку технології широкосмугового доступу для 21 століття.
На даний момент основними технологіями доступу є: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 і Ethernet і колонка системи широкосмугового бездротового доступу тощо. Ці технології доступу мають свої особливості, включаючи найшвидше розвиваються ADSL і CM;CM (кабельний модем) використовує коаксіальний кабель, має високу швидкість передачі, сильну здатність запобігати перешкодам;але не двостороння передача, немає єдиного стандарту.ADSL (асиметрична цифрова петля) має ексклюзивний доступ до широкосмугового зв’язку, повністю використовуючи існуючу телефонну мережу та забезпечуючи асиметричну швидкість передачі.Швидкість завантаження на стороні користувача може досягати 8 Мбіт/с, а швидкість завантаження на стороні користувача може досягати 1 Мбіт/с. ADSL забезпечує необхідний широкосмуговий зв’язок для компаній і всіх користувачів і значно знижує витрати. Використання недорогого ADSL регіональних каналів, компанії тепер отримують доступ до Інтернету та VPN на основі Інтернету на вищих швидкостях, що забезпечує більшу пропускну здатність викликів VoIP.
5. Технологія центрального процесора
Центральні процесори (CPU) продовжують розвиватися у функціональності, потужності та швидкості. Це забезпечує широке застосування мультимедійних ПК і покращує продуктивність системних функцій, обмежених потужністю CPU. Здатність ПК обробляти потокові аудіо- та відеодані давно очікували користувачами, тому наступною метою, природно, є доставка голосових дзвінків у мережах передачі даних. Ця обчислювальна функція дозволяє використовувати як розширені мультимедійні настільні програми, так і розширені функції в мережевих компонентах для підтримки голосових програм.