Tradicionālais telefonu tīkls ir balss pa ķēdes centrāle, nepieciešamā platjoslas pārraide 64kbit/s. Tā sauktais VoIP ir IP pakešu apmaiņas tīkls kā pārraides platforma, simulēta balss signāla saspiešana, iepakošana un virkne īpašas apstrādes, lai pārraidei varētu izmantot nesaistīto UDP protokolu.
Lai pārraidītu balss signālus IP tīklā, ir nepieciešami vairāki elementi un funkcijas. Vienkāršākā tīkla forma sastāv no divām vai vairākām ierīcēm ar VoIP iespējām, kuras ir savienotas, izmantojot IP tīklu.
1. Balss datu pārveidošana
Balss signāls ir analogā viļņu forma, izmantojot IP, lai pārraidītu balsi, neatkarīgi no tā, vai tas ir reāllaika lietojumprogrammu bizness vai reāllaika lietojumprogrammu bizness, vispirms balss signāla analogo datu konvertēšanai, proti, analogā balss signāla 8 vai 6 kvantitatīvai noteikšanai, un pēc tam nosūta uz bufera krātuvi. , bufera lielumu var izvēlēties atbilstoši aizkaves un kodēšanas prasībām. Daudzi zema bitu pārraides ātruma kodētāji ir kodēti kadros.
Tipiskais kadra garums bija no 10 līdz 30 ms. Ņemot vērā izmaksas pārraides laikā, starpvalodu paketes parasti sastāv no 60, 120 vai 240 ms runas datu. Digitalizāciju var īstenot, izmantojot dažādas balss kodēšanas shēmas, un pašreizējie balss kodēšanas standarti galvenokārt ir ITU-T G.711. Balss kodētājam avota galamērķī ir jāievieš tas pats algoritms, lai galamērķa runas ierīce varētu atjaunot analogo runas signālu.
2.Sākotnējo datu konvertēšana uz IP
Kad runas signāls ir digitāli kodēts, nākamais solis ir saspiest runas paketi ar noteiktu kadra garumu. Lielākajai daļai kodētāju ir noteikts kadra garums. Ja kodētājs izmanto 15 ms kadrus, 60 ms pakotne tiek sadalīta četros kadros un tiek kodēta pēc kārtas. Katram kadram ir 120 runas paraugi (iztveršanas frekvence 8kHz). Pēc kodēšanas četri saspiestie kadri tika sintezēti saspiestā runas pakotnē un nosūtīti uz tīkla procesoru. Tīkla procesors pievieno balsij Baotou, laika skalu un citu informāciju un nodod to citam galapunktam caur tīklu.
Runas tīkls vienkārši izveido fizisku savienojumu starp komunikācijas galapunktiem (viena līnija) un pārraida kodētos signālus starp galapunktiem. Atšķirībā no ķēžu komutācijas tīkliem, IP tīkli neveido savienojumus. Tas prasa, lai dati tiktu ievietoti mainīga garuma datu pārskatos vai paketēs, pēc tam adreses un kontroles informācija katrai datagrammai un nosūtīta tīklā, pārsūtīta uz galamērķi.
3. Pārsūtīšana
Šajā kanālā viss tīkls tiek uzskatīts par balss paketi, kas saņemta no ieejas un pēc tam noteiktā laikā (t) tiek pārsūtīta uz tīkla izvadi. T var mainīties pilnā diapazonā, atspoguļojot tīkla pārraides nervozitāti.
Tas pats tīkla mezgls pārbauda adresācijas informāciju, kas saistīta ar katriem IP datiem, un izmanto šo informāciju, lai pārsūtītu šo datagrammu uz nākamo galamērķa ceļa pieturu. Tīkla saite var būt jebkura topoloģija vai piekļuves metode, kas atbalsta IP datu straumes.
4. IP pakete - datu transformācija
Mērķa VoIP ierīce saņem šos IP datus un sāk apstrādi. Tīkla līmenis nodrošina mainīga garuma buferi, ko izmanto, lai regulētu tīkla radīto nervozitāti. Buferis var uzņemt daudzas balss paketes, un lietotāji var izvēlēties bufera lielumu. Mazie buferi rada mazāku latentumu, bet neregulē lielu nervozitāti. Otrkārt, dekodētājs atspiež kodēto runas paketi, lai izveidotu jaunu runas paketi, un šis modulis var darboties arī ar kadru, tieši tādā pašā garumā kā dekodētājs.
Ja kadra garums ir 15 ms, 60 ms balss paketes tiek sadalītas 4 kadros, pēc tam tās tiek atkodētas atpakaļ 60 ms balss datu plūsmā un nosūtītas uz dekodēšanas buferi. Datu pārskata apstrādes laikā adresācijas un kontroles informācija tiek noņemta, sākotnējie dati tiek saglabāti, un pēc tam šie oriģinālie dati tiek nodoti dekodētājam.
5. Digitālā runa tika pārveidota par analogo runu
Atskaņošanas disks noņem balss paraugus (480) buferī un nosūta tos uz skaņas karti caur skaļruni ar iepriekš noteiktu frekvenci (piemēram, 8kHz). Īsāk sakot, balss signālu pārraide IP tīklā notiek, pārveidojot no analogā signāla uz ciparu signālu, ciparu balss iesaiņošanu IP paketē, IP pakešu pārsūtīšanu caur tīklu, IP pakešu izpakošanu un digitālās balss atjaunošanu analogā. signāls.
Otrkārt, ar VoIP saistīti tehniskie standarti
Multivides lietojumprogrammām esošajos sakaru tīklos Starptautiskā telekomunikāciju savienība (ITU-T) ir izstrādājusi H.32x multivides sakaru sērijas protokolu, kurā ir šādi galvenie standarti vienkāršam aprakstam:
H.320, standarts multivides sakariem šaurjoslas videotelefona sistēmā un terminālī (N-ISDN);
H.321, Standarts multivides sakariem B-ISDN;
H.322. Standarts multivides komunikācijai LAN, ko garantē QoS;
H.323. Standarts multivides sakariem pakešu komutācijas tīklā bez QoS garantijas;
H.324, standarts multivides sakariem zema bitu pārraides ātruma sakaru termināļos (PSTN un bezvadu tīkls).
No iepriekšminētajiem standartiem H. 323 standarta definētie tīkli ir visplašāk izmantotie, piemēram, Ethernet, Token Network, FDDI tīkls utt., jo H. Standarta 323 pielietošana, protams, ir kļuvusi par populārāko vietu tirgū, tāpēc tālāk mēs koncentrēsimies uz H.323。H.323 Priekšlikumā ir definēti četri galvenie komponenti: terminālis, vārteja, vārtejas pārvaldības programmatūra (pazīstama arī kā vārteja vai vārti) un vairāku punktu vadības bloks.
1. Terminālis (Termināls)
Visiem termināļiem ir jāatbalsta balss sakari, un video un datu komunikācijas iespējas nav obligātas.visi H.323 terminālim ir jāatbalsta arī H.245 standarts, H.245 standarts tiek izmantots, lai kontrolētu kanāla lietojumu un kanāla veiktspēju.H .323 Galvenie runas kodeka parametri balss saziņā ir norādīti šādi: ITU ieteicamais balss joslas platums / KHz pārraides bitu pārraides ātrums / Kb/s kompresijas algoritma anotācija G.711 3.4 56,64 PCM vienkārša saspiešana, tiek piemērota PSTN G. .728 3.4 16 LD-CELP balss kvalitāte kā G.711, kas piemērota zema bitu pārraides ātruma pārraidei G.722 7 48,56,64 ADPCM balss kvalitāte ir augstāka par G.711, piemērota augsta bitu pārraides ātruma pārraidei G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Balss kvalitāte ir pieņemama, G.723.1 Pieņemt G VOIP forumam.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP aizkave ir mazāka par G.723.1, Balss kvalitāte ir augstāka par G.723.1.
2. Vārteja (Vārteja)
Šī ir H. opcija sistēmai 323.Vārteja var pārveidot protokolus, audio, video kodēšanas algoritmus un vadības signālus, ko izmanto dažādas sistēmas, lai pielāgotos sistēmas termināla sakariem. Piemēram, H.324 sistēmas PSTN un šaurjoslas Uz ISDN balstīta H.The 320 System un H.323 Sistēmas komunikācijai ir jākonfigurē vārteja;
3. Muitas glabāšana (vārtu sargs)
Tas ir H.Izvēles sastāvdaļa 323 sistēma ir programmatūra, lai pabeigtu pārvaldības funkciju.Tā ir divas galvenās funkcijas: pirmā ir H.323 Pieteikumu vadība; otrais ir termināļa komunikācijas pārvaldība caur vārteju (piemēram, zvanu izveidošana, noņemšana utt.). Pārvaldnieki var veikt adreses pārveidošanu, joslas platuma kontroli, zvanu autentifikāciju, zvanu ierakstīšanu, lietotāju reģistrāciju, sakaru domēna pārvaldību un citas funkcijas, izmantojot muitas pakalpojumus. keeping.one H.323 Sakaru domēnam var būt vairākas vārtejas, taču darbojas tikai viena vārteja.
4. Daudzpunktu vadības bloks (Daudzpunktu vadības bloks)
MCU nodrošina vairāku punktu saziņu IP tīklā, un tieša saziņa nav nepieciešama. Visa sistēma caur MCU veido zvaigžņu topoloģiju.MCU satur divas galvenās sastāvdaļas: daudzpunktu kontrolleris MC un daudzpunktu procesors MP, vai bez MP.H starp MC apstrādes termināļiem.245 Kontroles informācija, lai izveidotu minimālu publisko nosaukumu audio un video apstrādei.MC tieši neapstrādā nevienu multivides informācijas straumi, bet atstāj to MP ziņā. MP sajauc, pārslēdz un apstrādā audio. , video vai datu informāciju.
Nozarē ir divas paralēlas arhitektūras, viena ir iepriekš ieviestais ITU-T H.323 Protokols ir SIP protokols (RFC2543), ko ierosinājusi Internet Engineering Task Force (IETF), un SIP protokols ir vairāk piemērots viedajiem termināļiem.
Treškārt, impulss VoIP attīstībai
Plašā VoIP izmantošana ātri piepildīsies, pateicoties daudzām aparatūras, programmatūras, ar to saistītām izstrādnēm un tehnoloģiskiem sasniegumiem protokolā un standartos. Tehnoloģiju attīstībai un attīstībai šajās jomās ir vadošā loma efektīvāka, funkcionālāka un sadarbspējīgāka VoIP tīkla izveidē. Tehniskos faktorus, kas veicina VoIP strauju attīstību un pat plašu pielietojumu, var apkopot šādos aspektos.
1.Ciparu signālu procesors
Uzlaboti digitālo signālu procesori (Digital Signal Processor, DSP) veic skaitļošanas ietilpīgus komponentus, kas nepieciešami balss un datu integrācijai.DSP apstrādā digitālos signālus galvenokārt, lai veiktu sarežģītus aprēķinus, kas citādi varētu būt jāveic ar universālu centrālo procesoru. apstrādes jauda ar zemām izmaksām padara DSP labi piemērotu signālu apstrādes funkciju veikšanai VoIP sistēmā.
Viena balss straume uz G.729 Balss saspiešanas skaitļošanas izmaksas parasti ir lielas, un tai ir nepieciešami 20MIPS. Ja centrālais CPU ir nepieciešams, lai veiktu maršrutēšanas un sistēmas pārvaldības funkcijas, vienlaikus apstrādājot vairākas balss straumes, tas ir nereāli. Tāpēc, izmantojot vienu vai vairākus DSP, var atinstalēt sarežģītā balss saspiešanas algoritma skaitļošanas uzdevumu no centrālā CPU. Turklāt DSP ir piemērots balss darbības noteikšanai un atbalss atcelšanai, ļaujot tiem apstrādāt balss datu straumes reāllaikā un ātri piekļūt. iebūvētā atmiņa, tāpēc.Šajā sadaļā mēs detalizēti aprakstām, kā TMS320C6201DSP platformā ieviest balss kodēšanu un atbalss atcelšanu.
Protokols un standarta programmatūra un aparatūra H.323 Svērtā godīgā rindas metode DSP MPLS tagu apmaiņa svērtā nejauša agrīna noteikšana uzlabota ASIC RTP, RTCP divu piltuvju vispārējā šūnu ātruma algoritms DWDM RSVP nominālā piekļuve ātras ātruma SONET Diffserv, CAR Cisco ātrās pārsūtīšanas CPU apstrādes jauda G. 729, G.729a: CS-ACELP paplašinātās piekļuves tabula ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Token barrel algoritms Multilink PPP Frame Relay Datu taisngriezis SIP, pamatojoties uz CoS paketes prioritāro integrāciju pār SONET IP un ATM QoS/CoS
2. Advanced specializētās integrālās shēmas
Lietojumprogrammai specifiskās integrētās shēmas (ASIC) izstrāde ir radījusi ātrāku, sarežģītāku un funkcionālāku ASIC.ASIC ir specializēta lietojumprogrammu mikroshēma, kas veic vienu lietojumprogrammu vai nelielu funkciju kopu. Tā kā tās koncentrējas uz ļoti šauriem lietojumprogrammu mērķiem, tos var ļoti optimizēt noteiktām funkcijām, parasti ar divējāda lietojuma centrālo procesoru, kas ir par vienu vai vairākām kārtām ātrāks.
Tāpat kā Thin Instruction set Computer (RSIC) mikroshēma koncentrējas uz ātru limitu skaitļu izpildi, ASIC ir iepriekš ieprogrammēts, lai ātrāk veiktu noteiktu skaitu funkciju. Kad izstrāde ir pabeigta, ASIC masveida ražošanas izmaksas ir zemas, un tā tiek izmantota. tīkla ierīcēm, tostarpmaršrutētājiun slēdži, kas veic tādas funkcijas kā maršrutēšanas tabulas pārbaude, grupu pārsūtīšana, grupu šķirošana un pārbaude, kā arī rindas.ASIC izmantošana nodrošina ierīces lielāku veiktspēju un mazākas izmaksas.Tie nodrošina lielāku platjoslas savienojumu un labāku QoS atbalstu tīklam, tāpēc tie spēlē liela loma VoIP attīstības veicināšanā.
3.IP pārraides tehnoloģija
Lielākā daļa pārraides telekomunikāciju tīklu izmanto laika dalīšanas multipleksēšanu, savukārt internetam ir jāpieņem statistikas atkārtota izmantošana un ilga pakešu apmaiņa. Salīdzinot, pēdējam ir augsts tīkla resursu izmantošanas līmenis, vienkāršs un efektīvs starpsavienojums, kā arī ļoti piemērots datu pakalpojumiem, kas ir viens no svarīgiem iemesliem straujai interneta attīstībai. Tomēr platjoslas IP tīkla komunikācijai ir nepieciešamas QoS un aizkaves īpašības. , tāpēc statistikas multipleksēšanas pakešu apmaiņas attīstība ir piesaistījusi bažas.Šobrīd papildus jaunās paaudzes IP protokolam-IPV6 pasaules interneta inženierijas uzdevumu grupa (IETF) ierosināja vairāku protokolu tagu apmaiņas tehnoloģiju (MPLS), šī ir sava veida tīkla slāņa izvēle, pamatojoties uz dažādu tagu / etiķešu apmaiņu, var uzlabot ceļu atlases elastību, paplašināt tīkla slāņa atlases iespējas, vienkāršotmaršrutētājsun kanālu apmaiņas integrāciju, uzlabo tīkla veiktspēju.MPLS var darboties kā neatkarīgs maršrutēšanas protokols un ir saderīgs ar esošo tīkla maršrutēšanas protokolu, atbalsta dažādas IP tīkla darbības, pārvaldības un uzturēšanas funkcijas, padara QoS, maršrutēšanas, signalizācijas veiktspēju ievērojami uzlabojusies, sasniegt vai tuvu statistikas atkārtotas izmantošanas fiksēta garuma pakešu apmaiņas (ATM) līmenim un vienkāršai, efektīvai, lētai un piemērojamai nekā bankomāts.
IETF arī lokāli izmanto jauno grupēšanas tehnoloģiju, lai panāktu QoS ceļu izvēli. "Tuneļa tehnoloģija" tiek pētīta, lai panāktu vienvirziena saišu platjoslas pārraidi. Turklāt, kā izvēlēties IP tīkla pārraides platformu, ir arī pēdējos gados ir bijusi nozīmīga pētniecības joma, un secīgi ir parādījušies IP pār ATM, IP, izmantojot SDH, IP, izmantojot DWDM un citas tehnoloģijas.
IP slānis nodrošina IP lietotājiem augstas kvalitātes IP piekļuves pakalpojumus ar noteiktām pakalpojumu garantijām. Lietotāju slānis nodrošina piekļuves formu (IP piekļuve un platjoslas piekļuve) un pakalpojuma satura formu. Pamata slānī Ethernet kā fiziskais slānis IP tīkls ir pašsaprotama lieta, taču IP overDWDM ir jaunākās tehnoloģijas, un tam ir liels attīstības potenciāls.
Blīvā viļņu dalīšanas multipleksēšana (DWDM) ievieš jaunu dzīvību šķiedru tīklos un nodrošina pārsteidzošu joslas platumu telekomunikāciju uzņēmumos, kas ierīko jaunu šķiedru mugurkaulu. DWDM tehnoloģija izmanto optisko šķiedru un uzlabotas optiskās pārraides iekārtas. Viļņu dalīšanas multipleksēšanas nosaukums ir atvasināts, lai pārraidītu vairākas reizes. gaismas viļņu garumi (LASER) no vienas optiskās šķiedras plūsmas.Pašreizējās sistēmas var nosūtīt un atpazīt 16 viļņu garumus, savukārt nākotnes sistēmas var atbalstīt 40 līdz 96 pilnus viļņu garumus.Tas ir svarīgi, jo katrs papildu viļņa garums pievieno papildu informācijas plūsmu.Jūs varat tādēļ paplašiniet 2,6 Gbit/s (OC-48) tīklu 16 reizes, neieguldot jaunas šķiedras.
Lielākā daļa jauno optisko šķiedru tīklu darbojas ar OC-192 ar ātrumu (9,6 Gbit/s), ģenerējot jaudu, kas pārsniedz 150 Gbit/s vienā šķiedru pārī, apvienojumā ar DWDM. Turklāt DWDM nodrošina interfeisa protokolu un no ātruma neatkarīgas funkcijas, kā arī atbalsta abus ATM. , SDH un Gigabit Ethernet signālu pārraide pa vienu šķiedru, kas var būt saderīga ar esošajiem tīkliem, tādējādi DWDM var aizsargāt esošos aktīvus, kā arī nodrošināt ISP un telekomunikāciju uzņēmumiem spēcīgāku mugurkaulu, kā arī padarīt platjoslas pakalpojumu lētāku un pieejamāku, kas nodrošina spēcīgs atbalsts VoIP risinājumu joslas platuma prasībām.
Palielināts pārraides ātrums var ne tikai nodrošināt rupjāku cauruļvadu ar mazāku bloķēšanas iespēju, bet arī ievērojami samazināt aizkavi, un tādējādi var ievērojami samazināt QoS prasības IP tīklos.
4. Platjoslas piekļuves tehnoloģija
Lietotāju piekļuve IP tīklam ir kļuvusi par vājo vietu, kas ierobežo visa tīkla attīstību. Ilgtermiņā galvenais lietotāju piekļuves mērķis ir šķiedru uz mājām (FTTH). Vispārīgi runājot, optiskās piekļuves tīkls ietver optiskās digitālās cilpas nesēju sistēmu. un pasīvais optiskais tīkls.Pirmais ir galvenokārt Amerikas Savienotajās Valstīs, apvienojumā ar atvērtu muti V5.1/V5.2, pārraidot savu integrēto sistēmu uz optiskās šķiedras, parādot lielu vitalitāti.
Pēdējais galvenokārt ir kārtībā un Vācijā.Vairāk nekā desmit gadus Japāna ir veikusi virkni pasākumu, lai samazinātu pasīvā optiskā tīkla izmaksas līdz līmenim, kas līdzīgs vara kabeļiem un metāla vītā pāra, un to izmantoja. Pēdējos gados ITU ir ierosinājusi uz ATM balstītu pasīvo optisko tīklu (APON), kas papildina ATM un pasīvā optiskā tīkla priekšrocības. Piekļuves ātrums var sasniegt 622 M bit/s, kas ir ļoti izdevīgi platjoslas IP multivides pakalpojuma attīstībai, kā arī var samazināt atteices līmeni un mezglu skaitu, kā arī paplašināt pārklājumu. Šobrīd ITU ir pabeigusi standartizācijas darbu. , ražotāji aktīvi attīstās, būs preces tirgū, kļūs par galveno platjoslas piekļuves tehnoloģiju attīstības virzienu 21. gadsimtā.
Pašlaik galvenās piekļuves tehnoloģijas ir: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 un Ethernet un platjoslas bezvadu piekļuves sistēmas kolonna utt.Šīm piekļuves tehnoloģijām ir savas īpašības, tostarp visstraujāk attīstās ADSL un CM; CM (kabeļa modems) izmanto koaksiālo kabeli, augstu pārraides ātrumu, spēcīgu prettraucējumu spēju; bet ne divvirzienu pārraide, nav vienota standarta. ADSL (Asymmetrical Digital Loop) ir ekskluzīva piekļuve platjoslas savienojumam, pilnībā izmantojot esošo tālruņu tīklu un nodrošinot asimetrisku pārraides ātrumu. Lejupielādes ātrums lietotāja pusē var sasniegt 8 Mbit/s, un augšupielādes ātrums lietotāja pusē var sasniegt 1M bitu/s.ADSL nodrošina nepieciešamo platjoslas savienojumu uzņēmumiem un visiem lietotājiem un ievērojami samazina izmaksas.Izmantojot zemāku izmaksu ADSL reģionālās shēmas, uzņēmumi tagad piekļūst internetam un interneta VPN ar lielāku ātrumu, nodrošinot lielāku VoIP zvanu jaudu.
5.Centrālā procesora tehnoloģija
Centrālo procesoru bloki (CPU) turpina attīstīties funkciju, jaudas un ātruma ziņā.Tas ļauj plaši izmantot multivides datorus un uzlabo sistēmas funkciju veiktspēju, ko ierobežo CPU jauda.Datora spēja apstrādāt audio un video straumes datus ir gaidīta jau sen. Lietotāji, tāpēc balss zvanu veikšana datu tīklos, protams, ir nākamais mērķis. Šī skaitļošanas funkcija nodrošina gan uzlabotas multivides darbvirsmas lietojumprogrammas, gan uzlabotas funkcijas tīkla komponentos, lai atbalstītu balss lietojumprogrammas.