Tradicionalno telefonsko omrežje je izmenjava govora po vezju, zahtevan širokopasovni prenos 64 kbit/s. Tako imenovani VoIP je omrežje za izmenjavo paketov IP kot platforma za prenos, simulirano stiskanje glasovnega signala, pakiranje in vrsto posebne obdelave, tako da lahko za prenos uporablja nepovezani protokol UDP.
Za prenos glasovnih signalov v omrežju IP je potrebnih več elementov in funkcij. Najenostavnejša oblika omrežja je sestavljena iz dveh ali več naprav z zmožnostmi VoIP, ki so povezane prek omrežja IP.
1. Transformacija glasovnih podatkov
Glasovni signal je analogna valovna oblika, prek IP-ja za prenos glasu, ne glede na to, ali je aplikacija v realnem času ali aplikacija v realnem času, najprej v analogno pretvorbo podatkov glasovnega signala, in sicer kvantificiranje analognega glasovnega signala 8 ali 6 in nato poslano v vmesni pomnilnik , lahko velikost medpomnilnika izberete glede na zahteve zakasnitve in kodiranja. Veliko kodirnikov z nizko bitno hitrostjo je kodiranih v okvirih.
Tipična dolžina okvirja je bila od 10 do 30 ms. Glede na stroške med prenosom so medjezikovni paketi običajno sestavljeni iz 60, 120 ali 240 ms govornih podatkov. Digitalizacijo je mogoče izvesti z različnimi shemami kodiranja govora, trenutni standardi kodiranja govora pa so predvsem ITU-T G.711. Govorni kodirnik na izvornem cilju mora izvajati isti algoritem, da lahko govorna naprava na cilju obnovi analogni govorni signal.
2. Izvirna pretvorba podatkov v IP
Ko je govorni signal digitalno kodiran, je naslednji korak stiskanje kodiranega govornega paketa z določeno dolžino okvirja. Večina kodirnikov ima določeno dolžino okvirja. Če kodirnik uporablja okvirje 15 ms, je paket 60 ms s prvega mesta razdeljen na štiri okvire in kodiran v zaporedju. Vsak okvir ima 120 govornih vzorcev (hitrost vzorčenja 8kHz). Po kodiranju so bili štirje stisnjeni okvirji sintetizirani v stisnjen govorni paket in poslani omrežnemu procesorju. Omrežni procesor glasu doda Baotou, časovno lestvico in druge informacije ter jih prek omrežja posreduje drugi končni točki.
Govorno omrežje preprosto vzpostavi fizično povezavo med komunikacijskimi končnimi točkami (ena linija) in prenaša kodirane signale med končnimi točkami. Za razliko od omrežij s preklapljanjem tokokrogov omrežja IP ne tvorijo povezav. Zahteva, da se podatki postavijo v spremenljivo dolga podatkovna poročila ali pakete, nato naslovijo in nadzorne informacije za vsak datagram ter pošljejo po omrežju in posredujejo na cilj.
3.Prenos
V tem kanalu se celotno omrežje obravnava kot glasovni paket, prejet z vhoda in nato v določenem času (t) poslan na izhod omrežja. T se lahko spreminja v celotnem obsegu, kar odraža tresenje v omrežnem prenosu.
Isto vozlišče v omrežju preveri informacije o naslavljanju, povezane z vsakim podatkom IP, in te informacije uporabi za posredovanje tega datagrama do naslednje postaje na ciljni poti. Omrežna povezava je lahko katera koli topologija ali metoda dostopa, ki podpira tokove podatkov IP.
4. IP paket - transformacija podatkov
Ciljna naprava VoIP prejme te podatke IP in začne z obdelavo. Omrežni nivo zagotavlja medpomnilnik spremenljive dolžine, ki se uporablja za uravnavanje tresenja, ki ga ustvarja omrežje. Medpomnilnik lahko sprejme veliko glasovnih paketov, uporabniki pa lahko izberejo velikost medpomnilnika. Majhni medpomnilniki povzročijo manjšo zakasnitev, vendar ne regulirajo velikega tresenja. Drugič, dekoder razkompresira kodirani govorni paket, da ustvari nov govorni paket, in ta modul lahko deluje tudi po okvirju, popolnoma enake dolžine kot dekoder.
Če je dolžina okvirja 15 ms, se 60-ms glasovni paketi razdelijo na 4 okvirje, nato pa se dekodirajo nazaj v 60-ms glasovni podatkovni tok in pošljejo v medpomnilnik za dekodiranje. Med obdelavo podatkovnega poročila se informacije o naslavljanju in nadzoru odstranijo, izvirni izvirni podatki se ohranijo in ti izvirni podatki se nato posredujejo dekoderju.
5.Digitalni govor je bil pretvorjen v analogni govor
Predvajalni pogon odstrani glasovne vzorce (480) v medpomnilniku in jih preko zvočnika pošlje na zvočno kartico pri vnaprej določeni frekvenci (npr. 8 kHz). Skratka, prenos glasovnih signalov v omrežju IP poteka skozi pretvorbo analognega signala v digitalni signal, digitalno govorno pakiranje v IP paket, prenos IP paketov po omrežju, razpakiranje IP paketov in obnovitev digitalnega glasu v analogni signal.
Drugič, tehnični standardi, povezani z VoIP
Za večpredstavnostne aplikacije v obstoječih komunikacijskih omrežjih je Mednarodna telekomunikacijska zveza (ITU-T) razvila protokol H.32x Multimedia Communication Series, naslednje glavne standarde za preprost opis:
H.320, standard za multimedijsko komunikacijo na ozkopasovnem videotelefonskem sistemu in terminalu (N-ISDN);
H.321, standard za multimedijsko komunikacijo na B-ISDN;
H.322. Standard za večpredstavnostno komunikacijo v LAN, ki ga zagotavlja QoS;
H.323. Standard za večpredstavnostno komunikacijo v paketnem komutacijskem omrežju brez garancije QoS;
H.324, standard za multimedijsko komunikacijo na komunikacijskih terminalih z nizko bitno hitrostjo (PSTN in brezžično omrežje).
Med zgoraj navedenimi standardi so najbolj razširjena omrežja H. Standardno definirana omrežja 323, kot so Ethernet, omrežje žetonov, omrežje FDDI itd. Zaradi H. Uporaba standarda 323 je seveda postala vroča točka na trgu, zato se bomo spodaj osredotočili na H.323。H.323 V predlogu so opredeljene štiri glavne komponente: terminal, prehod, programska oprema za upravljanje prehoda (znana tudi kot prehod ali vrata) in večtočkovna krmilna enota.
1.Terminal (Terminal)
Vsi terminali morajo podpirati glasovno komunikacijo, zmožnosti video in podatkovne komunikacije pa so neobvezne. vsi H. Terminal 323 mora podpirati tudi standard H.245, standard H.245 se uporablja za nadzor uporabe kanala in učinkovitosti kanala. .323 Glavni parametri govornega kodeka v govorni komunikaciji so določeni na naslednji način: ITU priporočena govorna pasovna širina / KHz prenosna bitna hitrost / Kb/s kompresijski algoritem opomba G.711 3.4 56,64 Enostavna kompresija PCM, uporabljena za PSTN v G .728 3.4 16 Kakovost govora LD-CELP kot G.711, kot se uporablja za prenos z nizko bitno hitrostjo G.722 7 48,56,64 Kakovost govora ADPCM je višja od G.711, ki se uporablja za prenos z visoko bitno hitrostjo G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Kakovost glasu je sprejemljiva, G.723.1 Sprejmite G za forum VOIP.729G.729A 3.4 8 Zakasnitev CS-ACELP je nižja od G.723.1, kakovost glasu je višja od G.723.1.
2. Prehod (prehod)
To je možnost H.An za sistem 323. Prehod lahko preoblikuje protokole, algoritme za kodiranje zvoka, videa in nadzorne signale, ki jih uporabljajo različni sistemi za prilagoditev sistemske terminalske komunikacije. Kot je PSTN sistem H.324 in ozkopasovni ISDN temelječ sistem H.The 320 in H.323 Za sistemsko komunikacijo je treba konfigurirati prehod;
3. Carinsko vodenje (Gatekeeper)
To je H. Izbirna komponenta sistema 323 je programska oprema za dokončanje funkcije upravljanja. Ima dve glavni funkciji: prva je upravljanje aplikacij H.323; drugi je upravljanje terminalske komunikacije prek prehoda (kot je vzpostavitev klica, odstranitev itd.). Upravitelji lahko izvajajo pretvorbo naslova, nadzor pasovne širine, avtentikacijo klicev, snemanje klicev, registracijo uporabnikov, upravljanje komunikacijske domene in druge funkcije prek carine keeping.one H.323 Komunikacijska domena ima lahko več prehodov, vendar deluje samo en prehod.
4. Večtočkovna krmilna enota (Večtočkovna krmilna enota)
MCU omogoča večtočkovno komunikacijo v omrežju IP, komunikacija od točke do točke pa ni potrebna. Celoten sistem prek MCU tvori zvezdno topologijo. MCU vsebuje dve glavni komponenti: večtočkovni krmilnik MC in večtočkovni procesor MP oz. brez MP.H med terminali za obdelavo MC. 245 Nadzorne informacije za izgradnjo minimalnega javnega poimenovanja za avdio in video obdelavo. MC ne obdeluje neposredno nobenega toka medijskih informacij, ampak to prepusti MP. MP meša, preklaplja in obdeluje zvok , video ali podatkovne informacije.
V industriji obstajata dve vzporedni arhitekturi, ena je zgoraj predstavljena ITU-T H.323 Protokol je protokol SIP (RFC2543), ki ga je predlagala delovna skupina za internetni inženiring (IETF), protokol SIP pa je primernejši za inteligentne terminale.
Tretjič, spodbuda za razvoj VoIP
Široka uporaba VoIP se bo hitro uresničila zaradi številnih razvojnih dosežkov strojne in programske opreme, povezanega razvoja ter tehnoloških prebojev v protokolu in standardih. Tehnološki napredek in razvoj na teh področjih imata vodilno vlogo pri ustvarjanju učinkovitejšega, funkcionalnejšega in interoperabilnega omrežja VoIP. Tehnične dejavnike, ki spodbujajo hiter razvoj in celo široko uporabo VoIP, lahko povzamemo v naslednje vidike.
1. Procesor digitalnega signala
Napredni procesorji digitalnih signalov (Digital Signal Processor, DSP) izvajajo računalniško intenzivne komponente, ki so potrebne za integracijo govora in podatkov. DSP obdeluje digitalne signale predvsem za izvajanje kompleksnih izračunov, ki bi jih sicer moral izvesti univerzalni CPE. Kombinacija njihovih specializiranih procesorska moč z nizkimi stroški naredi DSP zelo primeren za izvajanje funkcij obdelave signalov v sistemu VoIP.
En sam glasovni tok na G.729. Računalniški stroški kompresije glasu so običajno visoki in zahtevajo 20 MIPS. Če je za izvajanje funkcij usmerjanja in upravljanja sistema med obdelavo več glasovnih tokov potreben osrednji CPE, je to nerealno. Zato lahko z uporabo enega ali več DSP-jev odstranite računalniško nalogo kompleksnega algoritma za stiskanje glasu iz osrednje CPE. Poleg tega je DSP primeren za zaznavanje glasovne dejavnosti in odpravljanje odmeva, kar jim omogoča obdelavo glasovnih podatkovnih tokov v realnem času in hiter dostop vgrajeni pomnilnik, torej. V tem razdelku podrobno opisujemo, kako implementirati glasovno kodiranje in odpravljanje odmeva na platformi TMS320C6201DSP.
Protokol in standardna programska in strojna oprema H.323 Utežena pravična metoda čakalne vrste DSP MPLS izmenjava oznak uteženo naključno zgodnje odkrivanje napredno ASIC RTP, RTCP dvojni lijak splošni algoritem celične hitrosti DWDM RSVP ocenjen dostop hitra hitrost SONET Diffserv, CAR Cisco hitro posredovanje procesorska moč G. 729, G.729a: CS-ACELP tabela razširjenega dostopa ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Algoritem žetonskega soda Multilink PPP Frame Relay Podatkovni usmernik SIP na podlagi prednostne integracije paketa CoS preko SONET IP in ATM QoS / CoS
2. Napredna namenska integrirana vezja
Razvoj integriranega vezja, specifičnega za aplikacijo (ASIC), je ustvaril hitrejši, bolj zapleten in bolj funkcionalen ASIC. ASIC je specializiran aplikacijski čip, ki izvaja eno aplikacijo ali majhen nabor funkcij. Ker se osredotočajo na zelo ozke cilje uporabe, jih je mogoče zelo optimizirati za določene funkcije, običajno z dvonamenskim CPE-jem, ki je za enega ali več velikosti hitrejši.
Tako kot se čip Thin Instruction Set Computer (RSIC) osredotoča na hitro izvajanje omejenih števil, je ASIC vnaprej programiran za hitrejše izvajanje končnega števila funkcij. Ko je razvoj končan, so stroški množične proizvodnje ASIC nizki in se uporablja za omrežne naprave, vključno zusmerjevalnikiin stikala, ki opravljajo funkcije, kot so preverjanje usmerjevalne tabele, skupinsko posredovanje, skupinsko razvrščanje in preverjanje ter čakalna vrsta. Uporaba ASIC daje napravi višjo zmogljivost in nižje stroške. Zagotavljajo večjo širokopasovno povezavo in boljšo podporo QoS za omrežje, tako da igrajo veliko vlogo pri spodbujanju razvoja VoIP.
3. Tehnologija prenosa IP
Večina prenosnih telekomunikacijskih omrežij uporablja časovno razdeljeno multipleksiranje, medtem ko mora internet sprejeti statistično ponovno uporabo in izmenjavo dolgih paketov. V primerjavi s tem ima slednji visoko stopnjo izkoriščenosti omrežnih virov, preprosto in učinkovito medsebojno povezovanje ter zelo uporabno za podatkovne storitve, kar je eden od pomembnih razlogov za hiter razvoj interneta. Vendar širokopasovna IP omrežna komunikacija zahteva QoS in značilnosti zakasnitve , zato je razvoj izmenjave paketov statističnega multipleksiranja pritegnil zaskrbljenost. Trenutno je poleg nove generacije protokola IP-IPV6 svetovna delovna skupina za internetni inženiring (IETF) predlagala tehnologijo izmenjave oznak z več protokoli (MPLS), to je vrsta izbire omrežne plasti, ki temelji na različnih izmenjavah oznak/oznak, lahko izboljša fleksibilnost izbire cest, razširi možnost izbire omrežne plasti, poenostaviusmerjevalnikin integracija izmenjave kanalov, izboljša delovanje omrežja. MPLS lahko deluje kot neodvisen usmerjevalni protokol in je združljiv z obstoječim omrežnim usmerjevalnim protokolom, podpira različne funkcije delovanja, upravljanja in vzdrževanja omrežja IP, močno izboljša QoS, usmerjanje, signalizacijo, za dosego ali blizu ravni statistične ponovne uporabe paketne izmenjave fiksne dolžine (ATM) ter preprost, učinkovit, poceni in uporaben kot ATM.
IETF prav tako lokalno sprejema novo tehnologijo združevanja, da bi dosegel izbiro ceste QoS. Preučujejo "tehnologijo predora", da bi dosegli širokopasovni prenos enosmernih povezav. Poleg tega je tudi, kako izbrati platformo za prenos omrežja IP pomembno področje raziskav v zadnjih letih, in IP over ATM, IP over SDH, IP over DWDM in druge tehnologije se pojavljajo zaporedno.
Plast IP zagotavlja uporabnikom IP visokokakovostne storitve dostopa IP z določenimi garancijami storitev. Uporabniška plast zagotavlja obliko dostopa (dostop IP in širokopasovni dostop) in obliko vsebine storitve. V osnovni plasti, Ethernet, kot fizična plast omrežje IP, je samoumevno, vendar ima IP overDWDM najnovejšo tehnologijo in ima velik potencial za razvoj.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) vnaša novo življenje v optična omrežja in zagotavlja neverjetno pasovno širino v telekomunikacijskih podjetjih, ki postavljajo novo optično hrbtenico. Tehnologija DWDM izkorišča zmožnosti optičnih vlaken in napredne opreme za optični prenos. Ime valovnega multipleksiranja je izpeljano za prenos več valovne dolžine svetlobe (LASER) iz enega toka optičnih vlaken. Trenutni sistemi lahko pošljejo in prepoznajo 16 valovnih dolžin, medtem ko bodo prihodnji sistemi lahko podpirali od 40 do 96 polnih valovnih dolžin. To je pomembno, ker vsaka dodatna valovna dolžina doda dodaten pretok informacij. Lahko zato razširite omrežje 2,6 Gbit/s (OC-48) za 16-krat, ne da bi morali položiti nova vlakna.
Večina novih optičnih omrežij poganja OC-192 pri (9,6 Gbit/s) in ustvarja zmogljivost več kot 150 Gbit/s na paru vlaken v kombinaciji z DWDM. Poleg tega DWDM zagotavlja vmesniški protokol in funkcije, neodvisne od hitrosti, ter podpira ATM , SDH in prenos signala Gigabit Ethernet po enem samem vlaknu, ki je lahko združljivo z obstoječimi omrežji, tako da lahko DWDM zaščiti obstoječa sredstva, hkrati pa ponudnikom internetnih storitev in telekomunikacijskim podjetjem zagotovi močnejšo hrbtenico ter naredi širokopasovne povezave cenejše in bolj dostopne, kar zagotavlja močna podpora za zahteve glede pasovne širine rešitev VoIP.
Povečana hitrost prenosa ne more le zagotoviti grobejšega cevovoda z manjšo možnostjo blokiranja, ampak tudi precej zmanjša zamudo in tako lahko močno zmanjša zahteve QoS v omrežjih IP.
4. Tehnologija širokopasovnega dostopa
Uporabniški dostop do omrežja IP je postal ozko grlo, ki omejuje razvoj celotnega omrežja. Dolgoročno je končni cilj uporabniškega dostopa optično do doma (FTTH). Na splošno optično dostopovno omrežje vključuje optični digitalni nosilni sistem zanke in pasivno optično omrežje. Prvo je predvsem v Združenih državah Amerike, v kombinaciji z odprtimi usti V5.1/V5.2, ki prenaša svoj integrirani sistem na optičnih vlaknih, kar kaže veliko vitalnost.
Slednje je predvsem v redu in v Nemčiji. Japonska je že več kot desetletje sprejela vrsto ukrepov za znižanje stroškov pasivnega optičnega omrežja na raven, podobno bakrenim kablom in kovinskemu sukanemu paru, in ga uporabljala. Še posebej v zadnjih letih je ITU predlagal pasivno optično omrežje na osnovi ATM (APON), ki dopolnjuje prednosti ATM in pasivnega optičnega omrežja. Hitrost dostopa lahko doseže 622 M bit/s, kar je zelo koristno za razvoj širokopasovnih multimedijskih storitev IP in lahko zmanjša stopnjo napak in število vozlišč ter razširi pokritost. Trenutno je ITU zaključil standardizacijsko delo , proizvajalci se aktivno razvijajo, na trgu bo blago, bo postalo glavna razvojna smer tehnologije širokopasovnega dostopa za 21. stoletje.
Trenutno so glavne dostopne tehnologije: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 in Ethernet ter stolpec širokopasovnega brezžičnega dostopa itd. Te tehnologije dostopa imajo svoje značilnosti, vključno z najhitreje razvijajočima se ADSL in CM; CM (kabelski modem) uporablja koaksialni kabel, visoko hitrost prenosa, močno sposobnost proti motnjam; vendar ne dvosmerni prenos, ni enotnega standarda. ADSL (asimetrična digitalna zanka) ima ekskluziven dostop do širokopasovne povezave, ki v celoti izkorišča obstoječe telefonsko omrežje in zagotavlja asimetrično hitrost prenosa. Hitrost prenosa na strani uporabnika lahko doseže 8 Mbit/s, hitrost nalaganja na strani uporabnika pa lahko doseže 1M bit/s. ADSL zagotavlja potrebno širokopasovno povezavo za podjetja in vse uporabnike ter močno zniža stroške. Uporaba cenejšega ADSL regionalnih vezij, podjetja zdaj dostopajo do interneta in internetnega VPN-ja pri višjih hitrostih, kar omogoča večjo zmogljivost klicev VoIP.
5.Tehnologija centralne procesne enote
Centralne procesne enote (CPE) se še naprej razvijajo v funkciji, moči in hitrosti. To omogoča široko uporabo večpredstavnostnih osebnih računalnikov in izboljša delovanje sistemskih funkcij, omejenih z močjo CPE. Zmožnost osebnega računalnika za obdelavo pretočnih avdio in video podatkov je bila dolgo pričakovana uporabniki, zato je dostava glasovnih klicev v podatkovnih omrežjih seveda naslednji cilj. Ta računalniška funkcija omogoča napredne multimedijske namizne aplikacije in napredne funkcije v omrežnih komponentah za podporo glasovnim aplikacijam.