Jaringan telepon tradisional adalah suara melalui pertukaran sirkuit, broadband transmisi yang diperlukan sebesar 64kbit/s. Yang disebut VoIP adalah jaringan pertukaran paket IP sebagai platform transmisi, simulasi kompresi sinyal suara, 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 Suara-Data
Sinyal suara adalah bentuk gelombang analog, melalui IP untuk mengirimkan suara, baik bisnis aplikasi real-time atau bisnis aplikasi real-time, pertama-tama konversi data analog sinyal suara, 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 pembuat enkode dengan kecepatan bit rendah dikodekan dalam bingkai.
Panjang bingkai tipikal berkisar antara 10 hingga 30 ms. Mengingat biaya selama transmisi, paket antarbahasa biasanya terdiri dari data ucapan 60, 120, atau 240ms. Digitalisasi dapat diimplementasikan menggunakan berbagai skema pengkodean suara, dan standar pengkodean suara saat ini sebagian besar adalah ITU-T G.711. Encoder suara di sumber tujuan harus menerapkan algoritma yang sama sehingga perangkat ucapan di tujuan dapat mengembalikan sinyal ucapan analog.
2. Konversi data-ke-IP asli
Setelah sinyal ucapan dikodekan secara digital, langkah selanjutnya adalah mengkompres paket ucapan yang dikodekan dengan panjang frame tertentu. Sebagian besar pembuat enkode memiliki panjang bingkai tertentu. Jika encoder menggunakan frame 15ms, paket 60ms pertama-tama dibagi menjadi empat frame dan dikodekan secara berurutan. Setiap frame memiliki 120 sampel ucapan (sampling rate 8kHz). Setelah pengkodean, empat frame terkompresi disintesis menjadi paket ucapan terkompresi dan dikirim ke prosesor jaringan. Pemroses jaringan menambahkan Baotou, skala waktu, dan informasi lainnya ke suara dan meneruskannya ke titik akhir lain melalui jaringan.
Jaringan ucapan hanya membuat koneksi fisik antara titik akhir komunikasi (satu jalur) dan mengirimkan sinyal yang dikodekan antar titik akhir. Berbeda dengan jaringan switching sirkuit, jaringan IP tidak membentuk koneksi. Hal ini mengharuskan data ditempatkan dalam laporan atau paket data panjang yang bervariasi, kemudian mengalamatkan 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 dikirimkan ke output jaringan dalam waktu tertentu (t). T dapat bervariasi dalam rentang 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 perhentian 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. Level jaringan menyediakan buffer dengan panjang variabel yang digunakan untuk mengatur jitter yang dihasilkan oleh jaringan. Buffer tersebut dapat menampung banyak paket suara, dan pengguna dapat memilih ukuran buffernya. Buffer kecil menghasilkan latensi lebih sedikit, namun tidak mengatur jitter besar. Kedua, dekoder membuka kompresi paket ucapan yang dikodekan untuk menghasilkan paket ucapan baru, dan modul ini juga dapat beroperasi berdasarkan bingkai, yang panjangnya persis sama dengan dekoder.
Jika panjang frame adalah 15ms, paket suara 60ms dibagi menjadi 4 frame, dan kemudian 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 decoder.
5. Ucapan digital diubah menjadi ucapan analog
Drive pemutaran menghapus sampel suara (480) di 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, standar utama berikut untuk penjelasan 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 komunikasi multimedia pada LAN 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-standar di atas, H. Jaringan yang ditentukan Standar 323 adalah yang paling banyak digunakan, seperti Ethernet, Jaringan Token, Jaringan FDDI, dll. Karena H. Penerapan standar 323 secara alami telah 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, H.245 Standar ini digunakan untuk mengontrol penggunaan saluran dan kinerja saluran.H .323 Parameter utama codec ucapan dalam komunikasi suara ditentukan sebagai berikut: ITU merekomendasikan bandwidth suara / laju bit transmisi KHz / anotasi algoritma kompresi Kb/s G.711 3.4 56,64 PCM kompresi sederhana, diterapkan pada PSTN di G .728 3.4 16 Kualitas suara LD-CELP seperti G.711, diterapkan pada transmisi bit rate rendah G.722 7 48,56,64 Kualitas suara ADPCM lebih tinggi dari G.711, diterapkan pada transmisi bit rate 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.Gerbang (Gerbang)
Ini adalah opsi H.An untuk sistem 323. Gerbang dapat mengubah protokol, audio, algoritma pengkodean video, dan sinyal kontrol yang digunakan oleh sistem berbeda untuk mengakomodasi komunikasi terminal sistem. Seperti Sistem H.324 berbasis PSTN dan pita sempit Sistem H.The 320 berbasis ISDN dan H.323 Untuk komunikasi sistem, perlu untuk mengkonfigurasi gateway;
3. Penjagaan Bea Cukai (Penjaga Gerbang)
Ini adalah H.Komponen opsional dari sistem 323 adalah perangkat lunak untuk melengkapi fungsi manajemen. Ia memiliki dua fungsi utama: yang pertama adalah manajemen Aplikasi H.323; yang kedua adalah pengelolaan komunikasi terminal melalui gateway (seperti pembuatan panggilan, penghapusan, dll.). Manajer dapat melakukan konversi alamat, kontrol bandwidth, otentikasi panggilan, perekaman panggilan, registrasi 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 kendali multititik (Unit Kontrol Multititik)
MCU memungkinkan komunikasi multi-titik pada jaringan IP, dan komunikasi point-to-point 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 kepada MP.MP mencampur, mengalihkan, dan memproses audio , video, atau informasi data.
Ada dua arsitektur paralel di industri, salah satunya adalah ITU-TH yang diperkenalkan di atas. Protokol 323 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 teknis yang mendorong perkembangan pesat dan bahkan penerapan VoIP secara luas dapat diringkas menjadi beberapa aspek berikut.
1. Prosesor Sinyal Digital
Pemroses sinyal digital tingkat lanjut (Digital Signal Processor, DSP) melakukan komponen komputasi intensif yang diperlukan untuk integrasi suara dan data. DSP memproses sinyal digital terutama untuk melakukan penghitungan rumit yang mungkin harus dilakukan oleh CPU universal. Kombinasi dari spesialisasi mereka kekuatan pemrosesan dengan biaya rendah membuat DSP sangat cocok untuk melakukan fungsi pemrosesan sinyal pada sistem VoIP.
Aliran suara tunggal pada G.729 Biaya komputasi kompresi suara biasanya besar, memerlukan 20MIPS. Jika CPU pusat diperlukan untuk melakukan fungsi perutean dan manajemen sistem saat memproses beberapa aliran suara, hal ini tidak realistis. Oleh karena itu, menggunakan satu atau lebih DSP dapat menghapus tugas komputasi 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 merinci cara menerapkan pengkodean suara dan pembatalan gema pada platform TMS320C6201DSP.
Protokol dan perangkat lunak dan perangkat keras standar H.323 Metode antrian adil tertimbang DSP MPLS pertukaran tag deteksi dini acak tertimbang ASIC RTP canggih, algoritma laju sel umum corong ganda RTCP DWDM RSVP memberi peringkat akses cepat laju SONET Diffserv, CAR Cisco penerusan cepat daya pemrosesan CPU G. 729, G.729a: CS-ACELP Extended Access Table ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Algoritma token barel Multilink PPP Frame Relay Penyearah data SIP berdasarkan integrasi prioritas Paket CoS melalui SONET IP dan ATM QoS / CoS
2. Sirkuit terpadu khusus yang canggih
Pengembangan Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) telah menghasilkan ASIC yang lebih cepat, lebih kompleks, dan lebih fungsional.ASIC adalah chip aplikasi khusus yang menjalankan satu aplikasi atau serangkaian fungsi kecil.Karena fokus pada tujuan aplikasi yang sangat sempit, mereka dapat sangat dioptimalkan untuk fungsi tertentu, biasanya dengan CPU tujuan ganda yang satu atau beberapa kali lipat lebih cepat.
Sama seperti chip Thin instruction set Computer (RSIC) yang berfokus pada eksekusi cepat angka-angka batas, ASIC telah diprogram sebelumnya untuk menjalankan sejumlah fungsi terbatas dengan lebih cepat. Setelah pengembangan selesai, biaya produksi massal ASIC rendah, dan digunakan untuk perangkat jaringan termasukrouterdan switch, menjalankan fungsi-fungsi seperti pengecekan tabel perutean, penerusan grup, penyortiran dan pengecekan grup, dan antrian. Penggunaan ASIC memberi perangkat kinerja lebih tinggi dan biaya lebih murah. Mereka memberikan peningkatan broadband dan dukungan QoS yang lebih baik untuk jaringan, sehingga mereka bermain 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 panjang. Dibandingkan dengan yang terakhir, yang terakhir memiliki tingkat pemanfaatan sumber daya jaringan yang tinggi, interkoneksi yang sederhana dan efektif, dan sangat dapat diterapkan pada layanan data, yang merupakan salah satu alasan penting bagi pesatnya perkembangan Internet. Namun, komunikasi jaringan IP broadband memerlukan karakteristik QoS dan penundaan. , sehingga perkembangan 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 sejenis pemilihan lapisan jaringan berdasarkan berbagai pertukaran tag / label, dapat meningkatkan fleksibilitas pemilihan jalan, memperluas kemampuan pemilihan lapisan jaringan, menyederhanakanrouterdan integrasi pertukaran saluran, meningkatkan kinerja jaringan. MPLS dapat bekerja sebagai protokol perutean independen, dan kompatibel dengan protokol perutean jaringan yang ada, mendukung berbagai fungsi operasi, manajemen dan pemeliharaan jaringan IP, menjadikan QoS, perutean, kinerja pensinyalan sangat meningkat, untuk mencapai atau mendekati tingkat penggunaan kembali statistik pertukaran paket panjang tetap (ATM), dan sederhana, efisien, murah dan dapat diterapkan dibandingkan ATM.
IETF juga secara lokal memahami teknologi pengelompokan baru, untuk mencapai pemilihan jalan QoS. "Teknologi terowongan" sedang dipelajari untuk mencapai transmisi broadband tautan satu arah. Selain itu, cara memilih platform transmisi jaringan IP juga merupakan hal yang penting. 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 memberi pengguna IP 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 jaringan IP, adalah hal yang biasa, tetapi IP overDWDM memiliki teknologi terkini, 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 multipleks divisi gelombang berasal dari transmisi multipel 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. Hal ini penting karena setiap tambahan panjang gelombang menambah aliran informasi tambahan. Anda dapat oleh karena itu perluas jaringan 2,6 Gbit/s (OC-48) sebanyak 16 kali lipat 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 yang tidak bergantung pada kecepatan, dan mendukung kedua ATM , Transmisi sinyal SDH dan Gigabit Ethernet pada satu serat, 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.
Peningkatan laju transmisi tidak hanya memberikan peluang pemblokiran yang lebih kecil pada pipeline yang lebih kasar, tetapi juga mengurangi banyak penundaan, 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 akses pengguna adalah fiber-to-home (FTTH). Secara umum, jaringan akses optik mencakup sistem pembawa loop digital optik dan jaringan optik pasif. Yang pertama terutama di Amerika Serikat, dikombinasikan dengan V5.1/V5.2 mulut terbuka, mentransmisikan sistem terintegrasinya pada serat optik, menunjukkan vitalitas yang luar biasa.
Yang terakhir ini terutama dipesan di Jerman. Selama lebih dari satu dekade, Jepang telah mengambil serangkaian tindakan untuk mengurangi biaya jaringan optik pasif ke tingkat yang serupa dengan kabel tembaga dan kabel twisted pair logam, dan memanfaatkannya. Terutama dalam beberapa tahun terakhir, ITU telah mengusulkan jaringan optik pasif berbasis ATM (APON), yang melengkapi keunggulan ATM dan jaringan optik pasif. Kecepatan akses dapat mencapai 622 M bit/s, yang sangat bermanfaat bagi pengembangan layanan multimedia IP broadband, dan dapat mengurangi tingkat kegagalan dan jumlah node, serta memperluas jangkauan. Saat ini, ITU telah menyelesaikan pekerjaan standardisasi , produsen secara aktif berkembang, akan ada barang di pasar, akan menjadi arah utama pengembangan teknologi akses broadband di 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 (Modem Kabel) 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 kecepatan transmisi asimetris. Kecepatan unduh di sisi pengguna dapat mencapai 8 Mbit/s, dan kecepatan unggah di sisi pengguna dapat mencapai 1M bit/s.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 lebih tinggi.
5. Teknologi unit pemrosesan pusat
Unit pemrosesan pusat (CPU) terus berkembang dalam fungsi, daya, dan kecepatan. Hal ini memungkinkan penerapan PC multimedia secara luas dan meningkatkan kinerja fungsi sistem yang dibatasi oleh daya CPU. Kemampuan PC untuk memproses data streaming audio dan video telah lama dinantikan oleh pengguna, jadi menyampaikan panggilan suara di jaringan data tentu saja merupakan tujuan berikutnya. Fitur komputasi ini memungkinkan aplikasi desktop multimedia tingkat lanjut dan fitur-fitur canggih dalam komponen jaringan untuk mendukung aplikasi suara.