전통적인 전화 네트워크는 회선 교환을 통한 음성이며, 필요한 전송 광대역은 64kbit/s입니다. 소위 VoIP는 전송 플랫폼으로서의 IP 패킷 교환 네트워크로, 시뮬레이션된 음성 신호 압축, 패키징 및 일련의 특수 처리를 거쳐 연결되지 않은 UDP 프로토콜을 전송에 사용할 수 있습니다.
IP 네트워크에서 음성 신호를 전송하려면 여러 요소와 기능이 필요합니다. 가장 간단한 형태의 네트워크는 IP 네트워크를 통해 연결된 VoIP 기능을 갖춘 두 개 이상의 장치로 구성됩니다.
1.음성-데이터 변환
음성 신호는 아날로그 파형으로 IP를 통해 실시간 애플리케이션 비즈니스이든 실시간 애플리케이션 비즈니스이든 먼저 음성 신호 아날로그 데이터 변환, 즉 아날로그 음성 신호 8 또는 6 정량화로 음성을 전송한 다음 버퍼 저장소로 전송됩니다. , 버퍼의 크기는 지연 및 코딩 요구 사항에 따라 선택될 수 있습니다. 많은 낮은 비트율 인코더는 프레임으로 인코딩됩니다.
일반적인 프레임 길이는 10~30ms입니다. 전송 중 비용을 고려하면 언어 간 패킷은 일반적으로 60, 120 또는 240ms의 음성 데이터로 구성됩니다. 다양한 음성 코딩 방식을 사용하여 디지털화를 구현할 수 있으며, 현재 음성 코딩 표준은 주로 ITU-T G.711입니다. 소스 대상의 음성 인코더는 대상의 음성 장치가 아날로그 음성 신호를 복원할 수 있도록 동일한 알고리즘을 구현해야 합니다.
2.원본 데이터를 IP로 변환
음성 신호가 디지털 방식으로 코딩되면 다음 단계는 특정 프레임 길이로 음성 패킷을 압축 인코딩하는 것입니다. 대부분의 인코더에는 특정 프레임 길이가 있습니다. 인코더가 15ms 프레임을 사용하는 경우 처음부터 60ms 패키지를 4개의 프레임으로 나누어 순차적으로 인코딩합니다. 각 프레임에는 120개의 음성 샘플(샘플링 속도 8kHz)이 있습니다. 인코딩 후 4개의 압축된 프레임이 압축된 음성 패키지로 합성되어 네트워크 프로세서로 전송되었습니다. 네트워크 프로세서는 음성에 바오터우(Baotou), 시간 척도 및 기타 정보를 추가하고 이를 네트워크를 통해 다른 엔드포인트에 전달합니다.
음성 네트워크는 단순히 통신 끝점(한 줄) 사이에 물리적 연결을 설정하고 끝점 간에 인코딩된 신호를 전송합니다. 회선 교환 네트워크와 달리 IP 네트워크는 연결을 형성하지 않습니다. 이를 위해서는 데이터를 가변적인 긴 데이터 보고서나 패킷에 배치한 다음 각 데이터그램에 대한 주소 및 제어 정보를 지정하고 네트워크를 통해 전송하여 대상으로 전달해야 합니다.
3.환승
이 채널에서는 네트워크 전체가 입력으로부터 수신된 음성 패킷으로 간주되어 일정 시간(t) 내에 네트워크 출력으로 전송됩니다. t는 네트워크 전송의 지터를 반영하여 전체 범위에서 달라질 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 방법이 될 수 있습니다.
4.IP 패키지 - 데이터 변환
대상 VoIP 장치는 이 IP 데이터를 수신하고 처리를 시작합니다. 네트워크 수준은 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 대기 시간이 짧지만 큰 지터를 조절하지는 않습니다. 둘째, 디코더는 인코딩된 음성 패킷의 압축을 풀어 새로운 음성 패키지를 생성하며, 이 모듈은 디코더와 정확히 동일한 길이의 프레임별로 작동할 수도 있습니다.
프레임 길이가 15ms인 경우 60ms 음성 패킷은 4개의 프레임으로 분할된 다음 다시 60ms 음성 데이터 흐름으로 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 음성이 아날로그 음성으로 변환되었습니다.
재생 드라이브는 버퍼의 음성 샘플(480)을 제거하고 이를 미리 정해진 주파수(예: 8kHz)로 스피커를 통해 사운드 카드로 보냅니다. 간단히 말하면, IP 네트워크에서의 음성 신호 전송은 아날로그 신호에서 디지털 신호로의 변환, 디지털 음성 패키징을 IP 패킷으로, 네트워크를 통한 IP 패킷 전송, IP 패킷 언패킹, 디지털 음성을 아날로그로 복원하는 과정을 거치게 됩니다. 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 화상 전화 시스템 및 단말기(N-ISDN)에서의 멀티미디어 통신 표준;
H.321, B-ISDN의 멀티미디어 통신 표준;
H.322. QoS가 보장하는 LAN에서의 멀티미디어 통신 표준입니다.
H.323. QoS가 보장되지 않는 패킷 교환 네트워크에서의 멀티미디어 통신 표준.
H.324는 낮은 비트 전송률의 통신 단말기(PSTN 및 무선 네트워크)에서의 멀티미디어 통신 표준입니다.
위의 표준 중에서 H. 323 표준 정의 네트워크는 H로 인해 이더넷, 토큰 네트워크, FDDI 네트워크 등과 같이 가장 널리 사용됩니다. 323 표준의 적용은 자연스럽게 시장에서 핫스팟이 되었습니다. 따라서 아래에서는 H.323。H.323에 중점을 둘 것입니다. 제안에는 터미널, 게이트웨이, 게이트웨이 관리 소프트웨어(게이트웨이 또는 게이트라고도 함) 및 다중 지점 제어 장치의 네 가지 주요 구성 요소가 정의되어 있습니다.
1.터미널(터미널)
모든 단말은 음성통신을 지원해야 하며, 영상 및 데이터 통신 기능은 선택 사항이다. H.323 단말은 H.245 표준도 지원해야 하며, H.245 표준은 채널 사용 및 채널 성능을 제어하는 데 사용된다.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, G에서 PSTN에 적용 .728 3.4 16 낮은 비트 전송률 전송에 적용되는 G.711과 같은 LD-CELP 음성 품질 G.722 7 48,56,64 ADPCM 음성 품질은 G.711보다 높으며 높은 비트 전송률 전송에 적용 G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ 음성 품질이 허용됩니다. G.723.1 VOIP 포럼에 G를 채택합니다.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP 지연이 G.723.1보다 낮고 음성 품질이 .723.1보다 높습니다. G.723.1。
2.게이트웨이(게이트웨이)
이것은 323 시스템을 위한 H.An 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.320 시스템과 H.323 시스템 통신을 위해서는 게이트웨이 구성이 필요합니다.
3.관세관리(게이트키퍼)
이것이 H입니다. 323 시스템의 선택적 구성 요소는 관리 기능을 완성하는 소프트웨어입니다. 여기에는 두 가지 주요 기능이 있습니다. 첫 번째는 H.323 애플리케이션 관리입니다. 두 번째는 게이트웨이를 통한 단말기 통신 관리(호 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. keep.one H.323 통신 도메인에는 여러 개의 게이트웨이가 있을 수 있지만 게이트웨이는 하나만 작동합니다.
4.다지점 제어 장치(Multipoint Control Unit)
MCU는 IP 네트워크에서 다중 지점 통신을 가능하게 하며 지점 간 통신이 필요하지 않습니다. 전체 시스템은 MCU를 통해 스타 토폴로지를 형성합니다. MCU에는 다중 지점 컨트롤러 MC와 다중 지점 프로세서 MP의 두 가지 주요 구성 요소가 포함되어 있습니다. MC 처리 터미널 사이에 MP.H가 없습니다. 245 오디오 및 비디오 처리를 위한 최소한의 공개 이름을 구축하기 위해 정보를 제어합니다. MC는 미디어 정보 스트림을 직접 처리하지 않고 MP에 맡깁니다. MP는 오디오를 믹싱, 전환 및 처리합니다. , 비디오 또는 데이터 정보.
업계에는 두 가지 병렬 아키텍처가 있는데, 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
많은 하드웨어, 소프트웨어, 관련 개발 및 프로토콜과 표준의 기술적 혁신으로 인해 VoIP의 광범위한 사용이 빠르게 실현될 것입니다. 이러한 분야의 기술 발전과 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 프로세서
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 복잡한 계산을 수행하기 위해 디지털 신호를 처리합니다. 저렴한 비용으로 처리 능력을 갖춘 DSP는 VoIP 시스템에서 신호 처리 기능을 수행하는 데 매우 적합합니다.
G.729의 단일 음성 스트림 음성 압축의 컴퓨팅 비용은 일반적으로 커서 20MIPS가 필요합니다. 여러 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 에코 제거에 적합하여 음성 데이터 스트림을 실시간으로 처리하고 빠르게 액세스할 수 있습니다. 온보드 메모리이므로 이 섹션에서는 TMS320C6201DSP 플랫폼에서 음성 코딩 및 반향 제거를 구현하는 방법을 자세히 설명합니다.
프로토콜 및 표준 소프트웨어 및 하드웨어 H.323 가중 공정 큐잉 방법 DSP MPLS 태그 교환 가중 무작위 조기 탐지 고급 ASIC RTP, RTCP 이중 깔대기 일반 셀 속도 알고리즘 DWDM RSVP 등급 액세스 빠른 속도 SONET Diffserv, CAR Cisco 빠른 전달 CPU 처리 능력 G. 729, G.729a: CS-ACELP 확장 액세스 테이블 ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 토큰 배럴 알고리즘 멀티링크 PPP 프레임 릴레이 SONET IP 및 ATM QoS/CoS를 통한 CoS 패킷의 우선순위 통합을 기반으로 하는 데이터 정류기 SIP
2. 고급 전용 집적 회로
ASIC(Application-Specific Integrated Circait) 개발은 더 빠르고, 더 복잡하며, 더 기능적인 ASIC을 생산했습니다. ASIC은 단일 애플리케이션 또는 작은 기능 세트를 수행하는 특수 애플리케이션 칩입니다. 매우 좁은 애플리케이션 목표에 초점을 맞추기 때문에, 일반적으로 이중 목적 CPU를 사용하면 특정 기능에 맞게 고도로 최적화될 수 있습니다.
RSIC(Thin Instruction Set Computer) 칩이 제한된 숫자의 빠른 실행에 중점을 두는 것처럼, ASIC은 유한한 수의 기능을 더 빠르게 수행하도록 미리 프로그래밍되어 있습니다. 일단 개발이 완료되면 ASIC 대량 생산 비용이 저렴해 널리 사용됩니다. 다음을 포함한 네트워크 장치의 경우라우터및 스위치는 라우팅 테이블 확인, 그룹 전달, 그룹 정렬 및 확인, 큐잉과 같은 기능을 수행합니다. ASIC을 사용하면 장치의 성능이 향상되고 비용이 절감됩니다. 네트워크에 대한 광대역 및 QoS 지원이 향상되므로 재생이 가능합니다. 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 적용 가능하다는 점이 인터넷의 급속한 발전의 중요한 이유 중 하나입니다. 그러나 광대역 IP 네트워크 통신에는 QoS 및 지연 특성이 필요합니다. , 따라서 통계적 다중화 패킷 교환의 개발이 관심을 끌었습니다. 현재 세계 인터넷 엔지니어링 태스크 그룹(IETF)에서는 차세대 IP 프로토콜인 IPV6 외에도 다중 프로토콜 태그 교환 기술(MPLS)을 제안했습니다. 다양한 태그/라벨 교환을 기반으로 한 일종의 네트워크 레이어 선택으로 도로 선택의 유연성을 향상하고 네트워크 레이어 선택 기능을 확장하며 단순화할 수 있습니다.라우터및 채널 교환 통합으로 네트워크 성능이 향상됩니다. MPLS는 독립적인 라우팅 프로토콜로 작동할 수 있으며 기존 네트워크 라우팅 프로토콜과 호환되며 IP 네트워크의 다양한 운영, 관리 및 유지 관리 기능을 지원하고 QoS, 라우팅, 신호 성능을 크게 향상시킵니다. 통계적 재사용 고정 길이 패킷 교환(ATM) 수준에 도달하거나 ATM보다 간단하고 효율적이며 저렴하고 적용 가능합니다.
IETF는 또한 QoS 도로 선택을 달성하기 위해 새로운 그룹화 기술을 로컬에서 파악하고 있습니다. 단방향 링크의 광대역 전송을 달성하기 위해 "터널 기술"이 연구되고 있습니다. 또한 IP 네트워크 전송 플랫폼을 선택하는 방법도 중요합니다. 최근 몇 년간 중요한 연구 분야로 자리 잡았으며, IP over ATM, IP over SDH, IP over DWDM 및 기타 기술이 연속적으로 등장했습니다.
IP 계층은 IP 사용자에게 특정 서비스 보장을 통해 고품질 IP 액세스 서비스를 제공합니다. 사용자 계층은 액세스 형식(IP 액세스 및 광대역 액세스)과 서비스 콘텐츠 형식을 제공합니다. 기본 계층에서는 이더넷을 물리적 계층으로 사용합니다. IP 네트워크는 물론이지만 IP overDWDM은 최신 기술을 보유하고 있으며 발전 가능성이 매우 높습니다.
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. 파장 분할 다중화라는 이름은 다중 전송을 위해 파생되었습니다. 단일 광섬유 스트림에서 나오는 빛의 파장(LASER). 현재 시스템은 16개의 파장을 보내고 인식할 수 있지만 미래의 시스템은 40~96개의 전체 파장을 지원할 수 있습니다. 파장이 추가될 때마다 추가 정보 흐름이 추가되기 때문에 이는 중요합니다. 따라서 새로운 광케이블을 배치하지 않고도 2.6Gbit/s(OC-48) 네트워크를 16배 확장할 수 있습니다.
대부분의 새로운 파이버 네트워크는 9.6Gbit/s에서 OC-192를 실행하여 DWDM과 결합하면 한 쌍의 파이버에서 150Gbit/s 이상의 용량을 생성합니다. 또한 DWDM은 인터페이스 프로토콜 및 속도 독립적 기능을 제공하며 ATM과 ATM을 모두 지원합니다. , 기존 네트워크와 호환될 수 있는 단일 광섬유에서 SDH 및 기가비트 이더넷 신호 전송을 통해 DWDM은 기존 자산을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 ISP 및 통신 회사에 더 강력한 백본을 제공하고 광대역을 더 저렴하고 더 쉽게 액세스할 수 있도록 합니다. VoIP 솔루션의 대역폭 요구 사항을 강력하게 지원합니다.
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 접속 기술
IP 네트워크의 사용자 액세스는 전체 네트워크의 발전을 제한하는 병목 현상이 되었습니다. 장기적으로 사용자 액세스의 궁극적인 목표는 FTTH(Fiber-to-Home)입니다. 광범위하게 말하면 광 액세스 네트워크에는 광 디지털 루프 캐리어 시스템이 포함됩니다. 전자는 주로 미국에 있으며 오픈 입 V5.1/V5.2와 결합되어 광섬유를 통해 통합 시스템을 전송하여 큰 활력을 보여줍니다.
후자는 주로 독일에 있습니다. 일본은 10년 넘게 수동 광 네트워크의 비용을 구리 케이블 및 금속 연선과 유사한 수준으로 낮추기 위해 일련의 조치를 취하여 사용했습니다. 특히 최근 몇 년 동안 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 유익하며 장애율과 노드 수를 줄이고 적용 범위를 확장할 수 있습니다. 현재 ITU는 표준화 작업을 완료했습니다. , 제조업체는 적극적으로 개발하고 있으며 시장에 제품이 출시될 것이며 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 기술은 가장 빠르게 발전하는 ADSL 및 CM을 포함하여 고유한 특성을 가지고 있습니다. CM(케이블 모뎀)은 동축 케이블, 높은 전송 속도, 강력한 간섭 방지 기능을 사용합니다. 그러나 양방향 전송은 아니며 통일된 표준이 없습니다. ADSL(Asymmetrical Digital Loop)은 광대역에 독점적으로 액세스하여 기존 전화 네트워크를 최대한 활용하고 비대칭 전송 속도를 제공합니다. 사용자 측 다운로드 속도는 8Mbit/s, 사용자 측 업로드 속도는 1Mbit/s에 달할 수 있습니다. ADSL은 기업과 모든 사용자에게 필요한 광대역을 제공하고 비용을 크게 절감합니다. 저렴한 ADSL 사용 지역 회선을 통해 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 발전하고 있습니다. 이를 통해 멀티미디어 PC의 광범위한 적용이 가능해지고 CPU 전력으로 인해 제한되는 시스템 기능의 성능이 향상됩니다. 스트림 오디오 및 비디오 데이터를 처리하는 PC의 능력은 오랫동안 기다려 왔습니다. 따라서 데이터 네트워크에서 음성 통화를 전달하는 것이 당연히 다음 목표입니다. 이 컴퓨팅 기능을 사용하면 고급 멀티미디어 데스크톱 애플리케이션과 네트워크 구성 요소의 고급 기능을 모두 사용하여 음성 애플리케이션을 지원할 수 있습니다.