Tradičná telefónna sieť je hlasová po okruhovej ústredni, požadovaná prenosová širokopásmová rýchlosť 64 kbit/s. Takzvaná VoIP je sieť na výmenu paketov IP ako prenosová platforma, simulovaná kompresia hlasového signálu, balenie a séria špeciálnych spracovaní, aby mohla na prenos využívať nepripojený protokol UDP.
Na prenos hlasových signálov v sieti IP je potrebných niekoľko prvkov a funkcií. Najjednoduchšia forma siete pozostáva z dvoch alebo viacerých zariadení s možnosťami VoIP, ktoré sú prepojené cez IP sieť.
1. Transformácia hlasu a dát
Hlasový signál je analógový tvar vlny cez IP na prenos hlasu, či už ide o obchod s aplikáciami v reálnom čase, alebo podnikanie s aplikáciami v reálnom čase, najprv na konverziu analógových dát hlasového signálu, konkrétne kvantifikáciu analógového hlasového signálu 8 alebo 6, a potom sa odošle do vyrovnávacej pamäte , veľkosť vyrovnávacej pamäte je možné zvoliť podľa požiadaviek oneskorenia a kódovania. Mnoho kódovačov s nízkou bitovou rýchlosťou je kódovaných v rámci.
Typická dĺžka rámca sa pohybovala od 10 do 30 ms. Ak vezmeme do úvahy náklady počas prenosu, interlingválne pakety zvyčajne pozostávajú zo 60, 120 alebo 240 ms hovorových dát. Digitalizáciu je možné realizovať pomocou rôznych schém kódovania hlasu a súčasné štandardy kódovania hlasu sú najmä ITU-T G.711. Hlasový kódovač v zdrojovom cieli musí implementovať rovnaký algoritmus, aby rečové zariadenie v cieli mohlo obnoviť analógový rečový signál.
2. Pôvodná konverzia dát na IP
Keď je rečový signál digitálne zakódovaný, ďalším krokom je skomprimovanie zakódovania rečového paketu so špecifickou dĺžkou rámca. Väčšina kódovačov má špecifickú dĺžku rámu. Ak kodér používa 15 ms snímky, 60 ms balík od prvého miesta sa rozdelí na štyri snímky a zakóduje sa postupne. Každý rámec má 120 vzoriek reči (vzorkovacia frekvencia 8 kHz). Po zakódovaní boli štyri komprimované rámce syntetizované do komprimovaného rečového balíka a odoslané do sieťového procesora. Sieťový procesor pridá do hlasu Baotou, časový rozsah a ďalšie informácie a odovzdá ich druhému koncovému bodu cez sieť.
Hovorová sieť jednoducho vytvorí fyzické spojenie medzi komunikačnými koncovými bodmi (jedna linka) a prenáša zakódované signály medzi koncovými bodmi. Na rozdiel od sietí s prepínaním okruhov siete IP nevytvárajú spojenia. Vyžaduje, aby sa dáta umiestnili do premenlivých dlhých dátových správ alebo paketov, potom adresovali a kontrolovali informácie do každého datagramu a poslali cez sieť a poslali na miesto určenia.
3.Prestup
V tomto kanáli je celá sieť vnímaná ako hlasový paket prijatý zo vstupu a následne prenesený na výstup siete v priebehu určitého času (t). T sa môže meniť v plnom rozsahu, čo odráža jitter v sieťovom prenose.
Rovnaký uzol v sieti kontroluje informácie o adresovaní spojené s každým údajom IP a používa tieto informácie na preposlanie tohto datagramu na ďalšiu zastávku na cieľovej ceste. Sieťové spojenie môže byť ľubovoľná topológia alebo metóda prístupu, ktorá podporuje dátové toky IP.
4. IP balík - transformácia údajov
Cieľové zariadenie VoIP prijme tieto údaje IP a spustí ich spracovanie. Úroveň siete poskytuje vyrovnávaciu pamäť s premenlivou dĺžkou, ktorá sa používa na reguláciu jitteru generovaného sieťou. Do vyrovnávacej pamäte sa zmestí veľa hlasových paketov a používatelia si môžu vybrať veľkosť vyrovnávacej pamäte. Malé vyrovnávacie pamäte produkujú menšiu latenciu, ale neregulujú veľké jitter. Po druhé, dekodér dekomprimuje zakódovaný rečový paket, aby vytvoril nový rečový balík, a tento modul môže tiež pracovať podľa rámca, presne rovnakej dĺžky ako dekodér.
Ak je dĺžka rámca 15 ms, 60 ms hlasové pakety sa rozdelia na 4 rámce a potom sa dekódujú späť na tok hlasových dát 60 ms a odošlú do dekódovacej vyrovnávacej pamäte. Počas spracovania dátovej správy sa odstránia adresné a kontrolné informácie, pôvodné pôvodné dáta sa zachovajú a tieto pôvodné dáta sa potom poskytnú dekodéru.
5. Digitálna reč bola prevedená na analógovú reč
Prehrávacia jednotka odstráni vzorky hlasu (480) z vyrovnávacej pamäte a odošle ich na zvukovú kartu cez reproduktor na vopred určenej frekvencii (napr. 8 kHz). Stručne povedané, prenos hlasových signálov v sieti IP prechádza konverziou z analógového signálu na digitálny signál, zabalením digitálneho hlasu do paketu IP, prenosom paketov IP cez sieť, rozbaľovaním paketov IP a obnovením digitálneho hlasu na analógový signál. signál.
Po druhé, technické normy súvisiace s VoIP
Pre multimediálne aplikácie na existujúcich komunikačných sieťach vyvinula Medzinárodná telekomunikačná únia (ITU-T) protokol H.32x Multimedia communication series, nasledujúce hlavné štandardy pre jednoduchý popis:
H.320, Štandard pre multimediálnu komunikáciu na úzkopásmovom videotelefónnom systéme a termináli (N-ISDN);
H.321, Štandard pre multimediálnu komunikáciu na B-ISDN;
H.322. Štandard pre multimediálnu komunikáciu v sieti LAN garantovaný QoS;
H.323. Štandard pre multimediálnu komunikáciu v sieti s prepínaním paketov bez záruky QoS;
H.324, štandard pre multimediálnu komunikáciu na komunikačných termináloch s nízkou bitovou rýchlosťou (PSTN a bezdrôtová sieť).
Spomedzi vyššie uvedených štandardov sú H. Najpoužívanejšie siete definované štandardom 323, ako je Ethernet, Token Network, FDDI Network atď. kvôli H. Aplikácia štandardu 323 sa prirodzene stala horúcim miestom na trhu preto sa nižšie zameriame na H.323。H.323 V návrhu sú definované štyri hlavné komponenty: terminál, brána, softvér na správu brány (známy aj ako brána alebo brána) a viacbodová riadiaca jednotka.
1. Terminál (Terminál)
Všetky terminály musia podporovať hlasovú komunikáciu a možnosti video a dátovej komunikácie sú voliteľné.všetky H. Terminál 323 musí podporovať aj štandard H.245, štandard H.245 sa používa na riadenie využitia kanála a výkonu kanála.H .323 Hlavné parametre kodeku reči v hlasovej komunikácii sú špecifikované nasledovne: ITU odporúčaná šírka pásma hlasu / prenosová rýchlosť prenosu kHz / kb/s kompresný algoritmus anotácia G.711 3,4 56,64 PCM jednoduchá kompresia, aplikovaná na PSTN v G .728 3.4 16 Kvalita hlasu LD-CELP ako G.711, aplikovaná na prenos s nízkou bitovou rýchlosťou G.722 7 48,56,64 Kvalita hlasu ADPCM je vyššia ako kvalita G.711, použitá na prenos s vysokou bitovou rýchlosťou G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Kvalita hlasu je prijateľná, G.723.1 Prijmite G pre fórum VOIP.729G.729A 3.4 8 Oneskorenie CS-ACELP je nižšie ako u G.723.1, Kvalita hlasu je vyššia ako pri G.723.1.
2. Brána (brána)
Toto je H. Voliteľná možnosť pre systém 323. Brána dokáže transformovať protokoly, audio, video kódovacie algoritmy a riadiace signály používané rôznymi systémami na prispôsobenie sa systémovej terminálovej komunikácii. Ako je PSTN založený na systéme H.324 a úzkopásmové H.The 320 System a H.323 na báze ISDN Pre systémovú komunikáciu je potrebné nakonfigurovať bránu;
3. Colné vedenie (vrátnik)
Toto je H. Voliteľnou súčasťou systému 323 je softvér na dokončenie funkcie správy. Má dve hlavné funkcie: prvá je správa aplikácií H.323; druhým je správa terminálovej komunikácie cez bránu (ako je nadviazanie hovoru, zrušenie atď.). Manažéri môžu vykonávať konverziu adries, kontrolu šírky pásma, autentifikáciu hovorov, nahrávanie hovorov, registráciu používateľov, správu komunikačnej domény a ďalšie funkcie prostredníctvom colných úradov. keeping.one H.323 Komunikačná doména môže mať viacero brán, ale funguje len jedna brána.
4. Viacbodová riadiaca jednotka (Multipoint Control Unit)
MCU umožňuje viacbodovú komunikáciu na IP sieti a nie je potrebná komunikácia point-to-point. Celý systém tvorí hviezdicovú topológiu cez MCU. MCU obsahuje dva hlavné komponenty: viacbodový radič MC a viacbodový procesor MP, príp. bez MP.H medzi terminálmi spracovania MC.245 Riadenie informácií na vytvorenie minimálneho verejného mena pre spracovanie zvuku a videa.MC priamo nespracúva žiadny mediálny informačný tok, ale ponecháva ho na MP.MP mixuje, prepína a spracováva zvuk , video alebo dátové informácie.
V tomto odvetví existujú dve paralelné architektúry, jednou z nich je ITU-T H predstavená vyššie.323 Protokol je protokol SIP (RFC2543) navrhnutý organizáciou Internet Engineering Task Force (IETF) a protokol SIP je vhodnejší pre inteligentné terminály.
Po tretie, Impulz pre rozvoj VoIP
Široké používanie VoIP sa rýchlo naplní vďaka mnohým hardvérom, softvérom, súvisiacim vývojom a technologickým prelomom v protokole a štandardoch. Technologický pokrok a vývoj v týchto oblastiach zohráva hnaciu úlohu pri vytváraní efektívnejšej, funkčnejšej a interoperabilnejšej siete VoIP. Technické faktory, ktoré podporujú rýchly rozvoj a dokonca široké uplatnenie VoIP, možno zhrnúť do nasledujúcich aspektov.
1. Procesor digitálneho signálu
Pokročilé procesory digitálnych signálov (Digital Signal Processor, DSP) vykonávajú výpočtovo náročné komponenty potrebné na integráciu hlasu a dát. DSP spracováva digitálne signály predovšetkým na vykonávanie zložitých výpočtov, ktoré by inak musel vykonávať univerzálny CPU. Kombinácia ich špecializovaných výpočtový výkon s nízkymi nákladmi robí DSP veľmi vhodným na vykonávanie funkcií spracovania signálu v systéme VoIP.
Jediný hlasový tok na G.729 Výpočtové náklady na kompresiu hlasu sú zvyčajne vysoké a vyžadujú si 20 MIPS. Ak je centrálny CPU potrebný na vykonávanie funkcií smerovania a správy systému pri spracovaní viacerých hlasových tokov, je to nereálne. Preto použitie jedného alebo viacerých DSP môže odinštalovať výpočtovú úlohu zložitého algoritmu kompresie hlasu z centrálneho CPU. Okrem toho je DSP vhodný na detekciu hlasovej aktivity a potlačenie ozveny, čo im umožňuje spracovávať toky hlasových dát v reálnom čase a rýchlo pristupovať. palubnej pamäte, takže. V tejto časti podrobne popisujeme, ako implementovať kódovanie hlasu a zrušenie ozveny na platforme TMS320C6201DSP.
Protokol a štandardný softvér a hardvér H.323 vážená metóda spravodlivého zaraďovania do frontu DSP MPLS výmena tagov vážená náhodná skorá detekcia pokročilý ASIC RTP, RTCP duálny lievik všeobecný algoritmus bunkovej rýchlosti DWDM RSVP s rýchlym prístupom SONET Diffserv, CAR Cisco rýchle preposielanie CPU procesorový výkon G. 729, G.729a: CS-ACELP tabuľka rozšíreného prístupu ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Algoritmus tokenbarel Multilink PPP Frame Relay Usmerňovač dát SIP založený na prioritnej integrácii paketov CoS cez SONET IP a ATM QoS / CoS
2.Pokročilé vyhradené integrované obvody
Vývoj ASIC (Application-Specific Integrated Circait) priniesol rýchlejší, komplexnejší a funkčnejší ASIC. ASIC je špecializovaný aplikačný čip, ktorý vykonáva jednu aplikáciu alebo malý súbor funkcií. Pretože sa zameriavajú na veľmi úzke aplikačné ciele, môžu byť vysoko optimalizované pre špecifické funkcie, zvyčajne s dvojúčelovým CPU o jeden alebo niekoľko rádov rýchlejšie.
Tak ako sa čip Thin Instruction Set Computer (RSIC) zameriava na rýchle vykonávanie limitných čísel, ASIC je predprogramovaný tak, aby rýchlejšie vykonával konečný počet funkcií. Po dokončení vývoja sú náklady na hromadnú výrobu ASIC nízke a používa sa pre sieťové zariadenia vrátanesmerovačova prepínače, ktoré vykonávajú funkcie, ako je kontrola smerovacej tabuľky, skupinové preposielanie, triedenie a kontrola skupín a zaraďovanie do fronty. Použitie ASIC poskytuje zariadeniu vyšší výkon a nižšie náklady. Poskytujú zvýšené širokopásmové pripojenie a lepšiu podporu QoS pre sieť, takže hrajú veľkú úlohu pri podpore rozvoja VoIP.
3. IP prenosová technológia
Väčšina prenosových telekomunikačných sietí používa multiplexovanie s časovým delením, zatiaľ čo internet musí prijať štatistické opätovné použitie a výmenu dlhých paketov. V porovnaní s tým má táto sieť vysokú mieru využitia sieťových zdrojov, jednoduché a efektívne prepojenie a veľmi dobre použiteľné pre dátové služby, čo je jeden z dôležitých dôvodov rýchleho rozvoja internetu. Širokopásmová IP sieťová komunikácia však vyžaduje vlastnosti QoS a oneskorenia. , takže rozvoj výmeny paketov so štatistickým multiplexovaním pritiahol obavy. V súčasnosti okrem novej generácie protokolu IP-IPV6 svetová pracovná skupina pre internetové inžinierstvo (IETF) navrhla technológiu výmeny značiek s viacerými protokolmi (MPLS). je druh výberu sieťovej vrstvy založený na výmene rôznych značiek / štítkov, môže zlepšiť flexibilitu výberu ciest, rozšíriť možnosti výberu sieťovej vrstvy, zjednodušiťsmerovača integrácia výmeny kanálov, zlepšuje výkon siete.MPLS môže fungovať ako nezávislý smerovací protokol a je kompatibilný s existujúcim sieťovým smerovacím protokolom, podporuje rôzne funkcie prevádzky, správy a údržby siete IP, výrazne zlepšuje výkon QoS, smerovanie a signalizáciu, dosiahnuť alebo blízko úrovne štatistického opätovného použitia výmeny paketov s pevnou dĺžkou (ATM) a je jednoduchá, efektívna, lacná a použiteľná ako ATM.
IETF tiež lokálne využíva novú technológiu zoskupovania, aby sa dosiahol výber ciest QoS. „Technológia tunela“ sa študuje na dosiahnutie širokopásmového prenosu jednosmerných spojení. Okrem toho je dôležitý aj výber platformy prenosu siete IP. dôležitou oblasťou výskumu v posledných rokoch a postupne sa objavili IP cez ATM, IP cez SDH, IP cez DWDM a ďalšie technológie.
Vrstva IP poskytuje používateľom IP vysokokvalitné služby prístupu IP s určitými zárukami služieb. Používateľská vrstva poskytuje formu prístupu (IP prístup a širokopásmový prístup) a formu obsahu služby. V základnej vrstve je Ethernet, ako fyzická vrstva IP sieť, je samozrejmosťou, ale IP overDWDM má najnovšiu technológiu a má veľký potenciál rozvoja.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) vnáša nový život do optických sietí a poskytuje úžasnú šírku pásma v telekomunikačných spoločnostiach, ktoré kladú novú chrbticu vlákien. Technológia DWDM využíva možnosti optických vlákien a pokročilého optického prenosového zariadenia. Názov vlnového multiplexovania je odvodený pre prenos viacerých vlnových dĺžok svetla (LASER) z jedného prúdu optického vlákna. Súčasné systémy dokážu vysielať a rozpoznať 16 vlnových dĺžok, zatiaľ čo budúce systémy môžu podporovať 40 až 96 plných vlnových dĺžok. To je dôležité, pretože každá ďalšia vlnová dĺžka pridáva ďalší tok informácií. preto rozšírte sieť 2,6 Gbit/s (OC-48) 16-krát bez toho, aby ste museli položiť nové vlákna.
Väčšina nových optických sietí používa OC-192 pri rýchlosti (9,6 Gbit/s), pričom v kombinácii s DWDM generuje kapacitu viac ako 150 Gbit/s na pároch vlákien. Okrem toho DWDM poskytuje funkcie nezávislé na protokole rozhrania a rýchlosti a podporuje oboje ATM. , prenos signálu SDH a Gigabit Ethernet na jedinom vlákne, ktoré môže byť kompatibilné s existujúcimi sieťami, takže DWDM môže chrániť existujúce aktíva, ale tiež poskytuje ISP a telekomunikačným spoločnostiam silnejšiu chrbticu a robí širokopásmové pripojenie lacnejšie a dostupnejšie, čo poskytuje silná podpora požiadaviek na šírku pásma riešení VoIP.
Zvýšená prenosová rýchlosť môže poskytnúť nielen hrubšie potrubie s menšou pravdepodobnosťou blokovania, ale tiež výrazne znížiť oneskorenie, a tak môže výrazne znížiť požiadavky na QoS v sieťach IP.
4. Technológia širokopásmového prístupu
Užívateľský prístup k IP sieti sa stal prekážkou obmedzujúcou rozvoj celej siete. Z dlhodobého hľadiska je konečným cieľom užívateľského prístupu vlákno-do-domov (FTTH). Vo všeobecnosti optická prístupová sieť zahŕňa optický digitálny slučkový nosný systém a pasívna optická sieť. Prvá je hlavne v Spojených štátoch, v kombinácii s otvorenými ústami V5.1/V5.2, prenáša svoj integrovaný systém na optickom vlákne, čo ukazuje veľkú vitalitu.
Posledne menované je hlavne v poriadku a v Nemecku. Za viac ako desať rokov prijalo Japonsko sériu opatrení na zníženie nákladov na pasívnu optickú sieť na úroveň podobnú medeným káblom a kovovým krúteným dvojlinkám a využívalo ich. v posledných rokoch ITU navrhla pasívnu optickú sieť založenú na ATM (APON), ktorá dopĺňa výhody ATM a pasívnej optickej siete. Rýchlosť prístupu môže dosiahnuť 622 Mbit/s, čo je veľmi prospešné pre rozvoj širokopásmových IP multimediálnych služieb a môže znížiť poruchovosť a počet uzlov a rozšíriť pokrytie. V súčasnosti ITU dokončila štandardizačné práce. , výrobcovia sa aktívne rozvíjajú, na trhu bude tovar, stane sa hlavným smerom vývoja technológie širokopásmového prístupu pre 21. storočie.
V súčasnosti sú hlavné prístupové technológie: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 a stĺpec Ethernet a širokopásmový bezdrôtový prístupový systém atď. Tieto prístupové technológie majú svoje vlastné charakteristiky, vrátane najrýchlejšie sa rozvíjajúcich ADSL a CM; CM (káblový modem) používa koaxiálny kábel, vysokú prenosovú rýchlosť, silnú schopnosť proti rušeniu; ale nie obojsmerný prenos, žiadny jednotný štandard. ADSL (Asymmetrical Digital Loop) má exkluzívny prístup k širokopásmovému pripojeniu, plne využíva existujúcu telefónnu sieť a poskytuje asymetrickú prenosovú rýchlosť. Rýchlosť sťahovania na strane používateľa môže dosiahnuť 8 Mbit/s a rýchlosť nahrávania na strane používateľa môže dosiahnuť 1 Mbit/s. ADSL poskytuje potrebné širokopásmové pripojenie pre podniky a všetkých používateľov a výrazne znižuje náklady. Používanie lacnejšieho ADSL regionálne okruhy, spoločnosti teraz pristupujú k internetu a internetovej VPN pri vyšších rýchlostiach, čo umožňuje vyššiu kapacitu hovorov VoIP.
5. Technológia centrálnej procesorovej jednotky
Centrálne procesorové jednotky (CPU) sa neustále vyvíjajú, pokiaľ ide o funkcie, výkon a rýchlosť. To umožňuje široké použitie multimediálnych počítačov a zlepšuje výkon systémových funkcií obmedzených výkonom CPU. Schopnosť počítača spracovávať streamované audio a video dáta bola dlho očakávaná zo strany používateľov, takže poskytovanie hlasových hovorov v dátových sieťach je prirodzene ďalším cieľom. Táto výpočtová funkcia umožňuje pokročilé multimediálne desktopové aplikácie a pokročilé funkcie sieťových komponentov na podporu hlasových aplikácií.