Tradicionalna telefonska mreža je govorna centrala, potrebnog širokopojasnog prenosa od 64kbit/s. Takozvani VoIP je IP mreža za razmjenu paketa kao platforma za prijenos, simulirana kompresija glasovnog signala, pakiranje i niz posebnih obrada, tako da može koristiti nepovezani UDP protokol za prijenos.
Za prijenos glasovnih signala na IP mreži potrebno je nekoliko elemenata i funkcija. Najjednostavniji oblik mreže sastoji se od dva ili više uređaja sa VoIP mogućnostima koji su povezani putem IP mreže.
1. Transformacija glasa-podataka
Glasovni signal je analogni valni oblik, putem IP-a za prijenos glasa, bilo da se radi o aplikacijama u stvarnom vremenu ili u stvarnom vremenu, prvo u konverziju analognih podataka glasovnog signala, odnosno kvantifikaciju analognog glasovnog signala 8 ili 6, a zatim se šalje u bafer memoriju , veličina bafera se može odabrati prema zahtjevima kašnjenja i kodiranja. Mnogi koderi niske brzine prijenosa su kodirani u okvirima.
Tipična dužina okvira se kretala od 10 do 30 ms. Uzimajući u obzir troškove tokom prenosa, međujezički paketi se obično sastoje od 60, 120 ili 240 ms govornih podataka. Digitalizacija se može implementirati korištenjem različitih šema kodiranja glasa, a trenutni standardi kodiranja glasa su uglavnom ITU-T G.711. Koder glasa na izvornom odredištu mora implementirati isti algoritam tako da govorni uređaj na odredištu može vratiti analogni govorni signal.
2.Originalna konverzija podataka u IP
Nakon što je govorni signal digitalno kodiran, sljedeći korak je komprimiranje kodiranog govornog paketa određenom dužinom okvira. Većina enkodera ima određenu dužinu okvira. Ako enkoder koristi okvire od 15 ms, paket od 60 ms sa prvog mjesta se dijeli na četiri okvira i kodira u nizu. Svaki okvir ima 120 uzoraka govora (brzina uzorkovanja od 8 kHz). Nakon kodiranja, četiri komprimirana okvira su sintetizirana u komprimirani govorni paket i poslana u mrežni procesor. Mrežni procesor glasu dodaje Baotou, vremensku skalu i druge informacije i prosljeđuje ih drugoj krajnjoj tački kroz mrežu.
Govorna mreža jednostavno uspostavlja fizičku vezu između krajnjih tačaka komunikacije (jedna linija) i prenosi kodirane signale između krajnjih tačaka. Za razliku od mreža za komutaciju kola, IP mreže ne formiraju veze. Zahtijeva da se podaci stave u varijabilne dugačke izvještaje ili pakete podataka, zatim da se adresiraju i kontrolne informacije svakom datagramu i pošalju preko mreže, proslijeđeni na odredište.
3.Transfer
U ovom kanalu, cijela mreža se posmatra kao glasovni paket primljen sa ulaza, a zatim prenesen na izlaz mreže unutar određenog vremena (t). T može varirati u punom rasponu, odražavajući podrhtavanje u mrežnom prijenosu.
Isti čvor u mreži provjerava informacije o adresiranju povezane sa svakim IP podacima i koristi te informacije za prosljeđivanje tog datagrama do sljedeće stanice na odredišnoj putanji. Mrežna veza može biti bilo koja topologija ili metoda pristupa koja podržava IP tokove podataka.
4. IP paket - transformacija podataka
Odredišni VoIP uređaj prima ove IP podatke i započinje obradu. Mrežni nivo obezbeđuje bafer promenljive dužine koji se koristi za regulisanje podrhtavanja koje generiše mreža. Bafer može prihvatiti mnoge glasovne pakete, a korisnici mogu odabrati veličinu bafera. Mali baferi proizvode manje kašnjenja, ali ne regulišu veliki podrhtavanje. Drugo, dekoder dekompresuje kodirani govorni paket da bi proizveo novi govorni paket, a ovaj modul takođe može da radi po okviru, potpuno iste dužine kao i dekoder.
Ako je dužina okvira 15 ms, glasovni paketi od 60 ms se dijele u 4 okvira, a zatim se dekodiraju nazad u tok govornih podataka od 60 ms i šalju u bafer za dekodiranje. Tokom obrade izvještaja o podacima, informacije o adresiranju i kontroli se uklanjaju, originalni originalni podaci se zadržavaju, a ti originalni podaci se zatim dostavljaju dekoderu.
5.Digitalni govor je pretvoren u analogni govor
Pogon za reprodukciju uklanja uzorke glasa (480) u baferu i šalje ih na zvučnu karticu kroz zvučnik na unaprijed određenoj frekvenciji (npr. 8kHz). Ukratko, prijenos glasovnih signala na IP mreži ide kroz konverziju iz analognog signala u digitalni signal, digitalno pakiranje glasa u IP paket, prijenos IP paketa kroz mrežu, raspakivanje IP paketa i vraćanje digitalnog glasa u analogni signal.
Drugo, tehnički standardi koji se odnose na VoIP
Za multimedijalne aplikacije na postojećim komunikacionim mrežama, Međunarodna telekomunikacijska unija (ITU-T) razvila je protokol serije H.32x multimedijalne komunikacije, sljedeće glavne standarde za jednostavan opis:
H.320, Standard za multimedijalnu komunikaciju na uskopojasnom videotelefonskom sistemu i terminalu (N-ISDN);
H.321, Standard za multimedijalnu komunikaciju na B-ISDN;
H.322. Standard za multimedijalnu komunikaciju na LAN-u zagarantovan QoS-om;
H.323. Standard za multimedijalnu komunikaciju na mreži za komutaciju paketa bez QoS garancije;
H.324, standard za multimedijsku komunikaciju na komunikacijskim terminalima niske brzine prijenosa (PSTN i bežična mreža).
Među gore navedenim standardima, H. Standardno definirane 323 mreže su najčešće korištene, kao što su Ethernet, Token Network, FDDI mreža, itd. zbog H. Primjena 323 standarda je prirodno postala vruća točka na tržištu, pa ćemo se u nastavku fokusirati na H.323。H.323 Četiri glavne komponente su definisane u prijedlogu: terminal, gateway, softver za upravljanje gateway-om (također poznat kao gateway ili gate) i kontrolna jedinica s više tačaka.
1.Terminal (Terminal)
Svi terminali moraju podržavati govornu komunikaciju, a mogućnosti video i podatkovne komunikacije su opcione. Svi H. Terminali 323 također moraju podržavati H.245 Standard, H.245 Standard se koristi za kontrolu korištenja kanala i performansi kanala.H .323 Glavni parametri govornog kodeka u glasovnoj komunikaciji su specificirani kako slijedi: ITU preporučeni propusni opseg glasa / KHz brzina prijenosa u bitovima / Kb/s algoritam kompresije napomena G.711 3.4 56,64 PCM jednostavna kompresija, primijenjena na PSTN u G .728 3.4 16 LD-CELP kvalitet glasa kao G.711, primijenjen na prijenos niske brzine prijenosa G.722 7 48,56,64 ADPCM kvalitet glasa je viši od G.711, primijenjen na prijenos velike brzine prijenosa G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Kvalitet glasa je prihvatljiv, G.723.1 Usvoji G za VOIP forum.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP kašnjenje je niže od G.723.1, Kvalitet glasa je viši od G.723.1.
2.Gateway (Gateway)
Ovo je H.An opcija za sistem 323. Gateway može transformirati protokole, audio, video algoritme kodiranja i kontrolne signale koje koriste različiti sistemi za prilagođavanje komunikacije terminala sistema. Kao što je PSTN baziran na H.324 sistemu i uskopojasni H. Sistem 320 i H.323 zasnovan na ISDN-u Za sistemsku komunikaciju, potrebno je konfigurisati gateway;
3. Carinsko čuvanje (Gatekeeper)
Ovo je H. Opciona komponenta 323 sistema je softver za kompletiranje funkcije upravljanja. Ima dvije glavne funkcije: prva je za upravljanje H.323 aplikacijom; drugi je upravljanje terminalskom komunikacijom kroz gateway (kao što je uspostavljanje poziva, uklanjanje itd.). Menadžeri mogu izvršiti konverziju adrese, kontrolu propusnog opsega, autentifikaciju poziva, snimanje poziva, registraciju korisnika, upravljanje komunikacijskim domenom i druge funkcije putem carine keeping.one H.323 Komunikacijski domen može imati više mrežnih prolaza, ali samo jedan gateway radi.
4.Upravljačka jedinica za više tačaka (Upravljačka jedinica za više tačaka)
MCU omogućava komunikaciju na više tačaka na IP mreži, a komunikacija od tačke do tačke nije potrebna. Cijeli sistem formira topologiju zvijezde kroz MCU. MCU sadrži dvije glavne komponente: multipoint kontroler MC i multipoint procesor MP, ili bez MP.H između MC terminala za obradu.245 Kontrolne informacije za izgradnju minimalnog javnog imena za audio i video obradu. MC ne obrađuje direktno nijedan tok medijskih informacija, već ga prepušta MP. MP miješa, prebacuje i obrađuje audio , video ili podatke o podacima.
U industriji postoje dvije paralelne arhitekture, jedna je gore predstavljena ITU-T H.323 Protokol je SIP protokol (RFC2543) koji je predložila Radna grupa za internet inženjering (IETF), a SIP protokol je pogodniji za inteligentne terminale.
Treće, podsticaj za razvoj VoIP-a
Široko rasprostranjena upotreba VoIP-a će se brzo ostvariti zahvaljujući mnogim hardverskim, softverskim, povezanim razvojima i tehnološkim otkrićima u protokolu i standardima. Tehnološki napredak i razvoj u ovim oblastima igraju vodeću ulogu u stvaranju efikasnije, funkcionalnije i interoperabilnije VoIP mreže. Tehnički faktori koji promovišu brzi razvoj, pa čak i široku primjenu VoIP-a mogu se sažeti u sljedeće aspekte.
1. Procesor digitalnog signala
Napredni digitalni procesori signala (Digital Signal Processor, DSP) izvode komponente koje zahtijevaju računanje potrebne za integraciju glasa i podataka. DSP obrađuje digitalne signale prvenstveno da bi izvršio složene proračune koje bi inače morao izvršiti univerzalni CPU. Kombinacija njihovih specijaliziranih procesorska snaga uz nisku cijenu čini DSP pogodnim za obavljanje funkcija obrade signala u VoIP sistemu.
Jedan glasovni tok na G.729 Računarski trošak kompresije glasa je obično veliki, zahtijeva 20 MIPS. Ako je centralni CPU potreban za obavljanje funkcija rutiranja i upravljanja sistemom dok obrađuje više tokova glasa, to je nerealno. Stoga, korištenje jednog ili više DSP-a može deinstalirati računski zadatak složenog algoritma kompresije glasa sa centralnog CPU-a. Osim toga, DSP je pogodan za detekciju glasovne aktivnosti i poništavanje eha, omogućavajući im da obrađuju tokove glasovnih podataka u realnom vremenu i brzo pristupaju ugrađena memorija, dakle. U ovom odeljku ćemo detaljno objasniti kako implementirati kodiranje glasa i poništavanje eha na platformi TMS320C6201DSP.
Protokol i standardni softver i hardver H.323 Ponderisana poštena metoda čekanja DSP MPLS tag razmena ponderisana nasumično rano otkrivanje napredni ASIC RTP, RTCP dual levak opšti algoritam ćelijske brzine DWDM RSVP ocenjeni pristup brza brzina SONET Diffserv, CAR Cisco brzo prosleđivanje procesorske snage procesora G. 729, G.729a: CS-ACELP Tablica proširenog pristupa ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Algoritam token barrel multilink PPP Frame Relay Ispravljač podataka SIP baziran na prioritetnoj integraciji CoS paketa preko SONET IP i ATM QoS/CoS
2.Napredna namjenska integrirana kola
Razvoj specifičnih integrisanih kola (ASIC) proizveo je brži, složeniji i funkcionalniji ASIC. ASIC je specijalizovani aplikativni čip koji izvodi jednu aplikaciju ili mali skup funkcija. Budući da se fokusiraju na vrlo uske ciljeve aplikacije, mogu biti visoko optimizirani za specifične funkcije, obično sa CPU-om dvostruke namjene za jedan ili nekoliko redova veličine brže.
Baš kao što se čip sa Thin Instruction Set Computer (RSIC) fokusira na brzo izvršavanje graničnih brojeva, ASIC je unaprijed programiran da brže obavlja konačan broj funkcija. Kada se razvoj završi, cijena ASIC masovne proizvodnje je niska i koristi se za mrežne uređaje uključujućiruterii prekidači, koji obavljaju funkcije kao što su provjera tablice rutiranja, grupno prosljeđivanje, grupno sortiranje i provjera, i čekanje na čekanje. Upotreba ASIC-a daje uređaju veće performanse i manje troškove. Pružaju povećanu širokopojasnu i bolju QoS podršku za mrežu, tako da igraju veliku ulogu u promociji razvoja VoIP-a.
3.IP tehnologija prijenosa
Većina prenosnih telekomunikacionih mreža koristi multipleksiranje s vremenskim podjelom, dok Internet mora usvojiti statističku ponovnu upotrebu i razmjenu dugih paketa. U poređenju, ovaj drugi ima visoku stopu iskorišćenosti mrežnih resursa, jednostavnu i efikasnu međupovezanost i veoma je primenljiv na servise podataka, što je jedan od važnih razloga za brzi razvoj Interneta. Međutim, širokopojasna IP mrežna komunikacija zahteva QoS i karakteristike kašnjenja. , pa je razvoj razmjene paketa statističkog multipleksiranja privukao zabrinutost. Trenutno, pored nove generacije IP protokola-IPV6, svjetska internet inženjerska radna grupa (IETF) predložila je tehnologiju razmjene više protokola (MPLS), ovaj je vrsta odabira mrežnog sloja zasnovana na različitim razmjenama oznaka/oznaka, može poboljšati fleksibilnost odabira cesta, proširiti mogućnost odabira mrežnog sloja, pojednostavitiruteri integraciju razmjene kanala, poboljšava performanse mreže. MPLS može raditi kao nezavisan protokol rutiranja i kompatibilan sa postojećim mrežnim protokolom rutiranja, podržava različite funkcije rada, upravljanja i održavanja IP mreže, čini QoS, usmjeravanje, performanse signalizacije znatno poboljšanim, da dostigne ili blizu nivoa statističke ponovne upotrebe razmene paketa fiksne dužine (ATM), i jednostavna, efikasna, jeftina i primenljiva od ATM-a.
IETF takođe lokalno prihvata novu tehnologiju grupisanja, kako bi postigao izbor puteva QoS. „Tehnologija tunela“ se proučava kako bi se postigao širokopojasni prenos jednosmernih veza. Pored toga, kako odabrati platformu za prenos IP mreže je takođe važno polje istraživanja posljednjih godina, a sukcesivno se pojavljuju IP preko ATM-a, IP preko SDH-a, IP preko DWDM-a i druge tehnologije.
IP sloj pruža IP korisnicima visokokvalitetne usluge IP pristupa uz određene garancije usluga. Korisnički sloj obezbjeđuje pristupnu formu (IP pristup i širokopojasni pristup) i formu sadržaja usluge. U osnovnom sloju, Ethernet, kao fizički sloj IP mreža je nešto što se podrazumeva, ali IP overDWDM ima najnoviju tehnologiju i veliki potencijal za razvoj.
MultipLexing s podjelom gustog talasa (DWDM) ubrizgava novi život u mreže optičkih vlakana i pruža zadivljujući propusni opseg u telekomunikacijskim kompanijama koje postavljaju novu optičku okosnicu. DWDM tehnologija koristi mogućnosti optičkih vlakana i napredne optičke opreme za prijenos. Naziv multipleksiranja s podjelom valova je izveden za prijenos višestrukih talasne dužine svetlosti (LASER) iz jednog toka optičkih vlakana. Sadašnji sistemi mogu da šalju i prepoznaju 16 talasnih dužina, dok budući sistemi mogu podržavati 40 do 96 punih talasnih dužina. Ovo je značajno jer svaka dodatna talasna dužina dodaje dodatni tok informacija. Možete stoga proširite mrežu od 2,6 Gbit/s (OC-48) za 16 puta bez postavljanja novih vlakana.
Većina novih optičkih mreža radi OC-192 na (9,6 Gbit/s), generirajući kapacitet preko 150 Gbit/s na paru vlakana kada se kombinuje sa DWDM. Osim toga, DWDM pruža protokol interfejsa i karakteristike koje su nezavisne od brzine, i podržava oba ATM , SDH i Gigabit Ethernet prijenos signala na jednom vlaknu, koji može biti kompatibilan sa postojećim mrežama, tako da DWDM može zaštititi postojeću imovinu, ali i pružiti ISP i telekom kompanijama jaču okosnicu, te učiniti širokopojasni internet jeftinijim i dostupnijim, što omogućava snažna podrška za potrebe propusnog opsega VoIP rješenja.
Povećana brzina prijenosa ne samo da može obezbijediti grublji cevovod sa manjom šansom za blokiranje, već i značajno smanjiti kašnjenje, i na taj način može u velikoj meri smanjiti QoS zahteve na IP mrežama.
4. Tehnologija širokopojasnog pristupa
Korisnički pristup IP mreži postao je usko grlo koje ograničava razvoj cijele mreže. Dugoročno gledano, krajnji cilj korisničkog pristupa je fiber-to-home (FTTH). Uopšteno govoreći, optička pristupna mreža uključuje optički digitalni sistem nosača petlje i pasivna optička mreža. Prva je uglavnom u Sjedinjenim Državama, u kombinaciji sa otvorenim ustima V5.1/V5.2, prenosi svoj integrisani sistem na optička vlakna, pokazujući veliku vitalnost.
Potonji se uglavnom naručuje i u Njemačkoj. Već više od jedne decenije Japan je poduzeo niz mjera kako bi smanjio cijenu pasivne optičke mreže na nivo sličan bakrenim kablovima i metalnim upredenim paricama i koristio ga. posljednjih godina, ITU je predložio pasivnu optičku mrežu (APON) zasnovanu na ATM-u, koja dopunjuje prednosti ATM-a i pasivne optičke mreže. Brzina pristupa može doseći 622 M bit/s, što je vrlo korisno za razvoj širokopojasne IP multimedijalne usluge, i može smanjiti stopu neuspjeha i broj čvorova, te proširiti pokrivenost. Trenutno, ITU je završio posao standardizacije , proizvođači se aktivno razvijaju, biće robe na tržištu, postat će glavni pravac razvoja tehnologije širokopojasnog pristupa za 21. vijek.
Trenutno, glavne pristupne tehnologije su: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 i kolona Ethernet i širokopojasni bežični pristupni sistem, itd. Ove pristupne tehnologije imaju svoje karakteristike, uključujući najbrži razvoj ADSL i CM; CM (kabelski modem) koristi koaksijalni kabl, visoku brzinu prenosa, jaku sposobnost protiv smetnji; ali ne dvosmjerni prijenos, nema jedinstven standard. ADSL (Asimetrična digitalna petlja) ima ekskluzivni pristup širokopojasnoj mreži, koristeći u potpunosti postojeću telefonsku mrežu i pružajući asimetričnu brzinu prenosa. Brzina preuzimanja na korisničkoj strani može doseći 8 Mbit/s, a brzina upload-a na korisničkoj strani može doseći 1M bit/s. ADSL obezbjeđuje neophodnu širokopojasnu vezu za preduzeća i sve korisnike i značajno smanjuje troškove. Korištenje jeftinijeg ADSL-a regionalnim krugovima, kompanije sada pristupaju Internetu i VPN-u zasnovanom na Internetu većim brzinama, omogućavajući veći kapacitet VoIP poziva.
5. Tehnologija centralne procesorske jedinice
Centralne procesorske jedinice (CPU) nastavljaju da evoluiraju u funkciji, snazi i brzini. Ovo omogućava široku primenu multimedijalnog računara i poboljšava performanse sistemskih funkcija ograničenih snagom CPU-a. Mogućnost PC-a da obrađuje stream audio i video podatke je dugo očekivana od strane korisnika, tako da je isporuka govornih poziva na mrežama za prenos podataka, naravno, sljedeći cilj. Ova računarska funkcija omogućava i napredne multimedijalne desktop aplikacije i napredne funkcije u mrežnim komponentama koje podržavaju glasovne aplikacije.