Tradisjonelt telefonnett er tale for kretsutveksling, det nødvendige overføringsbredbåndet på 64kbit/s. Den såkalte VoIP er IP-pakkeutvekslingsnettverket som overføringsplattform, simulert talesignalkomprimering, pakking og en rekke spesialbehandlinger, slik at den kan bruke den ukoblede UDP-protokollen for overføring.
Det kreves flere elementer og funksjoner for å overføre talesignaler på et IP-nettverk. Den enkleste formen for nettverket består av to eller flere enheter med VoIP-funksjoner som er koblet sammen via et IP-nettverk.
1.Voice-Data Transformasjon
Stemmesignal er analog bølgeform, gjennom IP for å overføre tale, enten det er sanntidsapplikasjonsvirksomhet eller sanntidsapplikasjonsvirksomhet, først til talesignal analog datakonvertering, nemlig det analoge stemmesignalet 8 eller 6 kvantifisering, og deretter sendt til bufferlageret , kan størrelsen på bufferen velges i henhold til kravene til forsinkelsen og kodingen. Mange kodere med lav bithastighet er kodet i rammer.
Typisk rammelengde varierte fra 10 til 30 ms. Med tanke på kostnadene under overføring, består interlinguale pakker vanligvis av 60, 120 eller 240 ms taledata. Digitalisering kan implementeres ved hjelp av ulike stemmekodeordninger, og gjeldende stemmekodingsstandarder er hovedsakelig ITU-T G.711. Stemmekoderen på kildedestinasjonen må implementere den samme algoritmen slik at taleenheten på destinasjonen kan gjenopprette det analoge talesignalet.
2.Original data-til-IP konvertering
Når talesignalet er digitalt kodet, er neste trinn å komprimere kode talepakken med en bestemt rammelengde. De fleste kodere har en bestemt rammelengde. Hvis en koder bruker 15ms-rammer, blir 60ms-pakken fra første plass delt inn i fire rammer og kodet i rekkefølge. Hver ramme har 120 taleprøver (samplingshastighet på 8kHz). Etter koding ble de fire komprimerte rammene syntetisert til en komprimert talepakke og sendt til nettverksprosessoren. Nettverksprosessoren legger til en Baotou, tidsskala og annen informasjon til stemmen og sender den til det andre endepunktet gjennom nettverket.
Talenettverket etablerer ganske enkelt en fysisk forbindelse mellom kommunikasjonsendepunktene (én linje) og overfører de kodede signalene mellom endepunktene. I motsetning til kretssvitsjenettverk, danner ikke IP-nettverk forbindelser. Det krever at data plasseres i variable lange datarapporter eller pakker, deretter adresseres og kontrolleres informasjon til hvert datagram og sendes over nettverket, videresendes til destinasjonen.
3. Overføring
I denne kanalen blir hele nettverket sett på som en talepakke mottatt fra inngangen og deretter sendt til nettverksutgangen innen en viss tid (t). t-verdien kan variere i hele området, noe som gjenspeiler jitter i nettverksoverføringen.
Den samme noden i nettverket sjekker adresseringsinformasjonen knyttet til hver IP-data og bruker denne informasjonen til å videresende datagrammet til neste stopp på destinasjonsbanen. En nettverkskobling kan være hvilken som helst topologi eller tilgangsmetode som støtter IP-datastrømmer.
4.IP-pakken - transformasjonen av dataene
Destinasjons-VoIP-enheten mottar disse IP-dataene og begynner å behandle. Nettverksnivået gir en buffer med variabel lengde som brukes til å regulere jitteren som genereres av nettverket. Bufferen kan romme mange talepakker, og brukere kan velge størrelsen på bufferen. Små buffere gir mindre ventetid, men regulerer ikke store jitter. For det andre komprimerer dekoderen den kodede talepakken for å produsere en ny talepakke, og denne modulen kan også operere med ramme, nøyaktig samme lengde som dekoderen.
Hvis rammelengden er 15 ms, deles 60 ms talepakkene inn i 4 rammer, og deretter dekodes de tilbake til en 60 ms taledataflyt og sendes til dekodingsbufferen. Under behandlingen av datarapporten fjernes adresserings- og kontrollinformasjonen, de originale originaldataene beholdes, og disse originale dataene leveres deretter til dekoderen.
5.Digital tale ble konvertert til analog tale
Avspillingsstasjonen fjerner stemmeprøvene (480) i bufferen og sender dem til lydkortet gjennom høyttaleren ved en forhåndsbestemt frekvens (f.eks. 8kHz). Kort fortalt går overføringen av talesignaler på IP-nettverket gjennom konvertering fra analogt signal til digitalt signal, digital stemmepakking til IP-pakke, IP-pakkeoverføring gjennom nettverket, IP-pakkeutpakking og gjenoppretting av digital stemme til den analoge signal.
For det andre, VoIP-relaterte tekniske standarder
For multimediaapplikasjoner på eksisterende kommunikasjonsnettverk har International Telecommunication Union (ITU-T) utviklet protokollen H.32x Multimedia Communication Series, følgende hovedstandarder for en enkel beskrivelse:
H.320, Standard for multimediakommunikasjon på smalbånds videotelefonsystem og terminal (N-ISDN);
H.321, Standard for multimediakommunikasjon på B-ISDN;
H.322. Standard for multimediakommunikasjon på LAN garantert av QoS;
H.323. Standard for multimediakommunikasjon på et pakkesvitsjenettverk uten QoS-garanti;
H.324, en standard for multimediakommunikasjon på kommunikasjonsterminaler med lav bithastighet (PSTN og trådløst nettverk).
Blant de ovennevnte standardene, H. De 323 Standard-definerte nettverkene er de mest brukte, slik som Ethernet, Token Network, FDDI Network, etc. på grunn av H. Anvendelsen av 323-standarden har naturlig nok blitt et hot spot i markedet, så nedenfor vil vi fokusere på H.323。H.323 Fire hovedkomponenter er definert i forslaget: terminal, gateway, gateway-administrasjonsprogramvare (også kjent som gateway eller gate), og flerpunktskontrollenhet.
1. Terminal (terminal)
Alle terminaler må støtte talekommunikasjon, og video- og datakommunikasjonsmulighetene er valgfrie. alle H. 323-terminalen må også støtte H.245 Standard, H.245 Standarden brukes til å kontrollere kanalbruken og kanalytelsen.H .323 Hovedparametrene til talekodeken i talekommunikasjon er spesifisert som følger: ITU anbefalt talebåndbredde / KHz overføringsbithastighet / Kb/s kompresjonsalgoritmekommentar G.711 3.4 56,64 PCM enkel komprimering, brukt på PSTN i G .728 3.4 16 LD-CELP stemmekvalitet som G.711, brukt på overføring med lav bithastighet G.722 7 48,56,64 ADPCM stemmekvalitet er høyere enn G.711, brukt på overføring med høy bithastighet G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Stemmekvalitet er akseptabel, G.723.1 Bruk en G for VOIP-forumet.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP-forsinkelse er lavere enn G.723.1, Stemmekvalitet er høyere enn G.723.1.
2.Gateway (Gateway)
Dette er H. Et alternativ for 323-systemet. Gatewayen kan transformere protokollene, lyd-, videokodingsalgoritmene og kontrollsignalene som brukes av forskjellige systemer for å imøtekomme systemterminalkommunikasjonen. Slik som det PSTN-baserte til H.324-systemet og smalbånd ISDN-basert H. 320-systemet og H.323 For systemkommunikasjon er det nødvendig å konfigurere gatewayen;
3. Tollføring (portvakt)
Dette er H. En valgfri komponent i 323-systemet er programvaren for å fullføre administrasjonsfunksjonen. Den har to hovedfunksjoner: den første er til H.323-applikasjonsadministrasjon; den andre er administrasjonen av terminalkommunikasjonen gjennom gatewayen (som for eksempel etablering av anrop, fjerning osv.). Ledere kan utføre adressekonvertering, båndbreddekontroll, anropsautentisering, samtaleopptak, brukerregistrering, kommunikasjonsdomeneadministrasjon og andre funksjoner gjennom tollvesenet keeping.one H.323 Kommunikasjonsdomenet kan ha flere gatewayer, men bare én gateway fungerer.
4. Multipoint kontrollenhet (Multipoint Control Unit)
MCU-en muliggjør flerpunktskommunikasjon på et IP-nettverk, og punkt-til-punkt-kommunikasjon er ikke nødvendig. Hele systemet danner en stjernetopologi gjennom MCU. MCU-en inneholder to hovedkomponenter: flerpunktskontroller MC og flerpunktprosessor MP, eller uten MP.H mellom MC-behandlingsterminaler.245 Kontrollinformasjon for å bygge et minimalt offentlig navn for lyd- og videobehandling.MC behandler ikke direkte noen medieinformasjonsstrøm, men overlater det til MP. MP blander, bytter og behandler lyden , video eller datainformasjon.
I industrien er det to parallelle arkitekturer, den ene er ITU-TH introdusert ovenfor.323 Protokoll er SIP-protokollen (RFC2543) foreslått av Internet Engineering Task Force (IETF), og SIP-protokollen er mer egnet for intelligente terminaler.
For det tredje, drivkraften for VoIP-utvikling
Den utbredte bruken av VoIP vil raskt gå i oppfyllelse på grunn av mye maskinvare, programvare, relatert utvikling og teknologiske gjennombrudd i protokollen og standardene. Teknologiske fremskritt og utviklingen på disse feltene spiller en drivende rolle i å skape et mer effektivt, funksjonelt og interoperabelt VoIP-nettverk. De tekniske faktorene som fremmer den raske utviklingen og til og med utbredt bruk av VoIP kan oppsummeres i følgende aspekter.
1.Digital signalprosessor
Avanserte digitale signalprosessorer (Digital Signal Processor, DSP) utfører de beregningsintensive komponentene som kreves for tale- og dataintegrasjon.DSP behandler digitale signaler primært for å utføre komplekse beregninger som ellers må utføres av en universell CPU. Kombinasjonen av deres spesialiserte prosessorkraft med lave kostnader gjør DSP godt egnet til å utføre signalbehandlingsfunksjonene i VoIP-systemet.
Enkel stemmestrøm på G.729 Databehandlingskostnadene ved stemmekomprimering er vanligvis store, og krever 20MIPS. Hvis det kreves en sentral CPU for å utføre ruting- og systemadministrasjonsfunksjoner mens du behandler flere talestrømmer, er dette urealistisk. Derfor, bruk av en eller flere DSP kan avinstallere databehandlingsoppgaven til den komplekse stemmekomprimeringsalgoritmen fra den sentrale CPU. I tillegg er DSP egnet for taleaktivitetsdeteksjon og ekkokansellering, slik at de kan behandle taledatastrømmer i sanntid og få rask tilgang innebygd minne, så.I denne delen beskriver vi hvordan du implementerer stemmekoding og ekkokansellering på TMS320C6201DSP-plattformen.
Protokoll og standard programvare og maskinvare H.323 Weighted fair queuing-metode DSP MPLS tag exchange-veid tilfeldig tidlig deteksjon avansert ASIC RTP, RTCP dual funnel generell cellehastighetsalgoritme DWDM RSVP rated access fast rate SONET Diffserv, CAR Cisco fast forward CPU prosessorkraft G. 729, G.729a: CS-ACELP Extended Access Table ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Token barrel algoritme Multilink PPP Frame Relay Data likeretter SIP basert på prioritert integrering av CoS Packet over SONET IP og ATM QoS / CoS
2.Avanserte dedikerte integrerte kretser
Den Application-Specific Integrated Circait (ASIC)-utviklingen har produsert en raskere, mer kompleks og mer funksjonell ASIC.ASIC er en spesialisert applikasjonsbrikke som utfører en enkelt applikasjon eller et lite sett med funksjoner.Fordi de fokuserer på svært smale applikasjonsmål, de kan være svært optimalisert for spesifikke funksjoner, vanligvis med en dobbel CPU en eller flere størrelsesordener raskere.
Akkurat som Thin Instruction Set Computer (RSIC)-brikken fokuserer på rask utførelse av grensetall, er ASIC forhåndsprogrammert til å utføre et begrenset antall funksjoner raskere. Når utviklingen er fullført, er kostnadene for ASIC-masseproduksjon lave, og den brukes for nettverksenheter inkludertrutereog brytere, utfører funksjoner som rutetabellsjekking, gruppevideresending, gruppesortering og -sjekking og kø. Bruken av ASIC gir enheten høyere ytelse og lavere kostnader. De gir økt bredbånd og bedre QoS-støtte for nettverket, slik at de spiller en stor rolle i å fremme VoIP-utvikling.
3.IP-overføringsteknologi
De fleste overføringsnettverk bruker tidsdelt multipleksing, mens Internett må ta i bruk statistisk gjenbruk og langpakkeutveksling. Sammenlignet har sistnevnte høy utnyttelsesgrad av nettverksressurser, enkel og effektiv sammenkobling og svært anvendelig for datatjenester, noe som er en av de viktige årsakene til den raske utviklingen av Internett. Bredbånds-IP-nettverkskommunikasjon krever imidlertid QoS og forsinkelsesegenskaper. , så utviklingen av statistisk multipleksing av pakkeutveksling har tiltrukket seg bekymrede. For tiden, i tillegg til den nye generasjonen av IP-protokoll-IPV6, foreslo World Internet Engineering Task Group (IETF) multi-protocol tag exchange-teknologien (MPLS), dette er en slags nettverkslagsvalg basert på ulike tag-/etikettutvekslinger, kan forbedre fleksibiliteten til veivalg, utvide muligheten for valg av nettverkslag, forenkleruterog kanalutvekslingsintegrasjon, forbedre nettverksytelsen.MPLS kan fungere som en uavhengig rutingprotokoll, og kompatibel med eksisterende nettverksrutingsprotokoll, støtte ulike drift-, administrasjons- og vedlikeholdsfunksjoner til IP-nettverket, gjøre QoS, ruting, signalytelse kraftig forbedret, for å nå eller nær nivået av statistisk gjenbruk med fast lengde pakkeutveksling (ATM), og enkel, effektiv, billig og anvendelig enn ATM.
IETF tar også lokalt tak i den nye grupperingsteknologien for å oppnå QoS-veivalg. "Tunnelteknologien" studeres for å oppnå bredbåndsoverføring av enveisforbindelser. I tillegg er hvordan man velger IP-nettverksoverføringsplattformen også en viktige forskningsfelt de siste årene, og IP over ATM, IP over SDH, IP over DWDM og andre teknologier har dukket opp suksessivt.
IP-laget gir IP-brukere IP-tilgangstjenester av høy kvalitet med visse tjenestegarantier. Brukerlaget gir tilgangsformen (IP-tilgang og bredbåndsaksess) og tjenesteinnholdsformen. I grunnlaget, Ethernet, som det fysiske laget av IP-nettverket, er en selvfølge, men IP overDWDM har den nyeste teknologien, og har et stort utviklingspotensial.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) injiserer nytt liv i fibernettverk og gir fantastisk båndbredde i telekomselskaper som legger nytt fiberryggrad. DWDM-teknologien utnytter egenskapene til optiske fibre og avansert optisk overføringsutstyr. Navnet på bølgedelingsmultipleksing er avledet for overføring av flere bølgelengder av lys (LASER) fra en enkelt strøm av optisk fiber. Nåværende systemer kan sende og gjenkjenne 16 bølgelengder, mens fremtidige systemer kan støtte 40 til 96 fulle bølgelengder. Dette er viktig fordi hver ekstra bølgelengde legger til en ekstra strøm av informasjon. Du kan utvider derfor 2,6 Gbit/s (OC-48)-nettverket med 16 ganger uten å måtte legge nye fibre.
De fleste nye fibernettverk kjører OC-192 med (9,6 Gbit/s), og genererer kapasitet over 150 Gbit/s på et par fibre når de kombineres med DWDM. I tillegg gir DWDM grensesnittprotokoll og hastighetsuavhengige funksjoner, og støtter både ATM , SDH og Gigabit Ethernet signaloverføring på en enkelt fiber, som kan være kompatibel med de eksisterende nettverkene, slik at DWDM kan beskytte eksisterende eiendeler, men også gi ISP- og telekomselskaper sterkere ryggrad, og gjøre bredbånd billigere og mer tilgjengelig, noe som gir sterk støtte for båndbreddekravene til VoIP-løsninger.
Den økte overføringshastigheten kan ikke bare gi en grovere rørledning med mindre sjanse for blokkering, men også redusere forsinkelsen mye, og kan dermed redusere QoS-kravene på IP-nettverk betraktelig.
4. Bredbåndsaksessteknologi
Brukertilgang til IP-nettverk har blitt en flaskehals som begrenser utviklingen av hele nettverket. På lang sikt er det endelige målet for brukertilgang fiber-til-hjem (FTTH). Stort sett inkluderer optisk aksessnett et optisk digitalt sløyfebærersystem og passivt optisk nettverk. Førstnevnte er hovedsakelig i USA, kombinert med åpen munn V5.1/V5.2, som overfører sitt integrerte system på optisk fiber, og viser stor vitalitet.
Sistnevnte er hovedsakelig i rekkefølgen og i Tyskland.I mer enn et tiår har Japan tatt en rekke tiltak for å redusere kostnadene for passivt optisk nettverk til et nivå som ligner på kobberkabler og metall tvunnet par, og brukt det. ITU har de siste årene foreslått det ATM-baserte passive optiske nettverket (APON), som utfyller fordelene med ATM og passivt optisk nettverk. Tilgangshastigheten kan nå 622 M bit/s, noe som er svært gunstig for utviklingen av bredbånds IP-multimediatjeneste, og kan redusere feilfrekvensen og antall noder, og utvide dekningen. For tiden har ITU fullført standardiseringsarbeidet , produsenter utvikler aktivt, det vil være varer på markedet, vil bli den viktigste utviklingsretningen for bredbåndsaksessteknologi for det 21. århundre.
For tiden er de viktigste tilgangsteknologiene: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 og Ethernet og bredbåndssøyle for trådløs tilgangssystem, etc. Disse tilgangsteknologiene har sine egne egenskaper, inkludert den raskest utviklende ADSL og CM; CM (kabelmodem) bruker koaksialkabel, høy overføringshastighet, sterk anti-interferensevne; men ikke toveis girkasse, ingen enhetlig standard. ADSL (Asymmetrical Digital Loop) har eksklusiv tilgang til bredbånd, gjør full bruk av det eksisterende telefonnettverket og gir asymmetrisk overføringshastighet. Nedlastingshastigheten på brukersiden kan nå 8 Mbit/s, og opplastingshastigheten på brukersiden kan nå 1M bit/s.ADSL gir nødvendig bredbånd for bedrifter og alle brukere, og reduserer kostnadene betraktelig. Bruk av billigere ADSL regionale kretser, har bedrifter nå tilgang til Internett og Internett-basert VPN med høyere hastigheter, noe som tillater høyere VoIP-anropskapasitet.
5. Sentral prosesseringsenhet teknologi
Central Processing Units (CPU) fortsetter å utvikle seg i funksjon, kraft og hastighet. Dette muliggjør utbredt bruk av multimedia-PC og forbedrer ytelsen til systemfunksjoner begrenset av CPU-kraft. PCens evne til å behandle stream lyd- og videodata har lenge vært ventet av brukere, så å levere taleanrop på datanettverk er naturligvis neste mål. Denne datafunksjonen gjør det mulig for både avanserte multimedia-skrivebordsapplikasjoner og avanserte funksjoner i nettverkskomponenter å støtte taleapplikasjoner.