Traditionellt telefonnät är röst för kretsväxling, det erforderliga överföringsbredbandet på 64kbit/s. Den så kallade VoIP är IP-paketutbytesnätverket som överföringsplattform, den simulerade röstsignalkompressionen, paketeringen och en serie speciell bearbetning, så att den kan använda det oanslutna UDP-protokollet för överföring.
Flera element och funktioner krävs för att överföra röstsignaler på ett IP-nätverk. Den enklaste formen av nätverket består av två eller flera enheter med VoIP-funktioner som är anslutna via ett IP-nätverk.
1.Voice-Data Transformation
Röstsignal är analog vågform, via IP för att överföra röst, oavsett om det är realtidsapplikationsföretag eller realtidsapplikationsföretag, först till röstsignal analog datakonvertering, nämligen den analoga röstsignalen 8 eller 6 kvantifiering, och skickas sedan till buffertlagringen , kan storleken på bufferten väljas enligt kraven för fördröjning och kodning. Många kodare med låg bithastighet är kodade i ramar.
Typisk ramlängd varierade från 10 till 30 ms. Med tanke på kostnaderna under överföringen består interlinguala paket vanligtvis av 60, 120 eller 240 ms taldata. Digitalisering kan implementeras med hjälp av olika röstkodningsscheman, och de nuvarande röstkodningsstandarderna är huvudsakligen ITU-T G.711. Röstkodaren vid källdestinationen måste implementera samma algoritm så att talanordningen vid destinationen kan återställa den analoga talsignalen.
2.Original data-till-IP-konvertering
När väl talsignalen är digitalt kodad är nästa steg att komprimera koda talpaketet med en specifik ramlängd. De flesta kodarna har en specifik ramlängd. Om en kodare använder 15ms-ramar, delas 60ms-paketet från första början upp i fyra ramar och kodas i sekvens. Varje ram har 120 talsampel (samplingshastighet på 8kHz). Efter kodning syntetiserades de fyra komprimerade ramarna till ett komprimerat talpaket och skickades till nätverksprocessorn. Nätverksprocessorn lägger till en Baotou, tidsskala och annan information till rösten och skickar den till den andra slutpunkten genom nätverket.
Talnätverket upprättar helt enkelt en fysisk förbindelse mellan kommunikationsändpunkterna (en linje) och sänder de kodade signalerna mellan ändpunkterna. Till skillnad från kretskopplingsnätverk bildar IP-nätverk inga anslutningar. Det kräver att data placeras i variabla långa datarapporter eller paket, sedan adressera och kontrollera information till varje datagram och skickas över nätverket, vidarebefordras till destinationen.
3.Överföring
I denna kanal ses hela nätverket som ett röstpaket som tas emot från ingången och sedan sänds till nätverksutgången inom en viss tid (t). t kan variera inom ett helt område, vilket återspeglar jitter i nätverksöverföringen.
Samma nod i nätverket kontrollerar adresseringsinformationen som är associerad med varje IP-data och använder denna information för att vidarebefordra det datagrammet till nästa stopp på destinationsvägen. En nätverkslänk kan vara vilken topologi eller åtkomstmetod som helst som stöder IP-dataströmmar.
4.IP-paketet- -transformationen av data
Destinations-VoIP-enheten tar emot denna IP-data och börjar bearbeta. Nätverksnivån tillhandahåller en buffert med variabel längd som används för att reglera jitter som genereras av nätverket. Bufferten kan rymma många röstpaket och användare kan välja storleken på bufferten. Små buffertar ger mindre latens, men reglerar inte stora jitter. För det andra komprimerar avkodaren det kodade talpaketet för att producera ett nytt talpaket, och denna modul kan också arbeta per ram, exakt samma längd som avkodaren.
Om ramlängden är 15 ms, delas 60 ms röstpaketen in i 4 ramar, och sedan avkodas de tillbaka till ett 60 ms röstdataflöde och skickas till avkodningsbufferten. Under bearbetningen av datarapporten tas adresserings- och kontrollinformationen bort, den ursprungliga originaldatan behålls och denna ursprungliga data tillhandahålls sedan till avkodaren.
5.Digitalt tal konverterades till analogt tal
Uppspelningsenheten tar bort röstsamplen (480) i bufferten och skickar dem till ljudkortet genom högtalaren vid en förutbestämd frekvens (t.ex. 8kHz). Kort sagt går överföringen av röstsignaler på IP-nätverket genom omvandlingen från analog signal till digital signal, digital röstpaketering till ett IP-paket, IP-paketöverföring genom nätverket, IP-paketuppackning och återställande av digital röst till den analoga signal.
För det andra, VoIP-relaterade tekniska standarder
För multimediaapplikationer på befintliga kommunikationsnätverk har International Telecommunication Union (ITU-T) utvecklat protokollet H.32x Multimedia Communication Series, följande huvudstandarder för en enkel beskrivning:
H.320, Standard för multimediakommunikation på smalbandsvideotelefonsystemet och terminalen (N-ISDN);
H.321, Standard för multimediakommunikation på B-ISDN;
H.322. Standard för multimediakommunikation på LAN garanterad av QoS;
H.323. Standard för multimediakommunikation på ett paketväxlingsnätverk utan QoS-garanti;
H.324, en standard för multimediakommunikation på kommunikationsterminaler med låg bithastighet (PSTN och trådlöst nätverk).
Bland ovanstående standarder, H. De 323 Standard-definierade nätverken är de mest använda, såsom Ethernet, Token Network, FDDI Network, etc. på grund av H. Tillämpningen av 323-standarden har naturligtvis blivit en hot spot på marknaden, så nedan kommer vi att fokusera på H.323。H.323 Fyra huvudkomponenter definieras i förslaget: terminal, gateway, programvara för gatewayhantering (även känd som gateway eller gate) och flerpunktskontrollenhet.
1. Terminal (terminal)
Alla terminaler måste stödja röstkommunikation, och video- och datakommunikationsmöjligheterna är valfria.all H. 323-terminalen måste också stödja H.245 Standard, H.245 Standarden används för att styra kanalanvändning och kanalprestanda.H .323 Huvudparametrarna för talcodec i röstkommunikation specificeras enligt följande: ITU rekommenderad röstbandbredd / KHz överföringsbithastighet / Kb/s komprimeringsalgoritmanteckning G.711 3.4 56,64 PCM enkel komprimering, applicerad på PSTN i G .728 3.4 16 LD-CELP röstkvalitet som G.711, tillämpad på överföring med låg bithastighet G.722 7 48,56,64 ADPCM röstkvalitet är högre än G.711, tillämpad på överföring med hög bithastighet G .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Röstkvalitet är acceptabel, G.723.1 Anta ett G för VOIP-forumet.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP-fördröjning är lägre än G.723.1, Röstkvaliteten är högre än G.723.1.
2.Gateway (Gateway)
Detta är H.Ett alternativ för 323-systemet. Gatewayen kan omvandla protokoll, ljud-, videokodningsalgoritmer och styrsignaler som används av olika system för att hantera systemterminalkommunikationen. Som PSTN-baserad H.324 System och smalband ISDN-baserat H. 320-systemet och H.323 För systemkommunikation är det nödvändigt att konfigurera gatewayen;
3. Tullhållning (portvakt)
Detta är H. En valfri komponent i 323-systemet är programvaran för att slutföra hanteringsfunktionen. Den har två huvudfunktioner: den första är att hantera H.323-applikationen; den andra är hanteringen av terminalkommunikationen genom gatewayen (såsom upprättande av samtal, borttagning etc.). Chefer kan utföra adresskonvertering, bandbreddskontroll, samtalsautentisering, samtalsinspelning, användarregistrering, kommunikationsdomänhantering och andra funktioner genom tullen keeping.one H.323 Kommunikationsdomänen kan ha flera gateways, men bara en gateway fungerar.
4. Multipoint kontrollenhet (Multipoint Control Unit)
MCU:n möjliggör flerpunktskommunikation på ett IP-nätverk, och punkt-till-punkt-kommunikation krävs inte. Hela systemet bildar en stjärntopologi genom MCU:n. MCU:n innehåller två huvudkomponenter: flerpunktskontroller MC och flerpunktsprocessor MP, eller utan MP.H mellan MC-bearbetningsterminaler.245 Styrinformation för att bygga ett minimalt publikt namn för ljud- och videobearbetning.MC bearbetar inte direkt någon mediainformationsström, utan överlåter den till MP. MP:n blandar, växlar och bearbetar ljudet , video eller datainformation.
I branschen finns det två parallella arkitekturer, den ena är ITU-TH som introducerades ovan.323 Protokoll är SIP-protokollet (RFC2543) som föreslås av Internet Engineering Task Force (IETF), och SIP-protokollet är mer lämpligt för intelligenta terminaler.
För det tredje, drivkraften för VoIP-utveckling
Den utbredda användningen av VoIP kommer snabbt att bli verklighet på grund av många hårdvara, mjukvara, relaterad utveckling och tekniska genombrott i protokoll och standarder. Tekniska framsteg och utvecklingar inom dessa områden spelar en drivande roll för att skapa ett mer effektivt, funktionellt och interoperabelt VoIP-nätverk. De tekniska faktorer som främjar den snabba utvecklingen och till och med utbredda tillämpningen av VoIP kan sammanfattas i följande aspekter.
1.Digital signalprocessor
Avancerade digitala signalprocessorer (Digital Signal Processor, DSP) utför de beräkningskrävande komponenterna som krävs för röst- och dataintegrering. DSP bearbetar digitala signaler främst för att utföra komplexa beräkningar som annars kan behöva utföras av en universell CPU. Kombinationen av deras specialiserade processorkraft med låg kostnad gör DSP väl lämpad för att utföra signalbehandlingsfunktionerna i VoIP-systemet.
Enkel röstström på G.729 Beräkningskostnaden för röstkomprimering är vanligtvis stor och kräver 20MIPS. Om en central CPU krävs för att utföra routing- och systemhanteringsfunktioner medan flera röstströmmar bearbetas är detta orealistiskt. Användning av en eller flera DSP kan därför avinstallera datoruppgiften för den komplexa röstkomprimeringsalgoritmen från den centrala CPU:n. Dessutom är DSP lämplig för detektering av röstaktivitet och ekosläckning, vilket gör att de kan bearbeta röstdataströmmar i realtid och snabbt komma åt inbyggt minne, så.I det här avsnittet beskriver vi hur man implementerar röstkodning och ekosläckning på TMS320C6201DSP-plattformen.
Protokoll och standardprogramvara och hårdvara H.323 Viktad rättvis kömetod DSP MPLS-taggbytesviktad slumpmässig tidig upptäckt avancerad ASIC RTP, RTCP dubbeltratt allmän cellhastighetsalgoritm DWDM RSVP klassad tillgång snabbhastighet SONET Diffserv, CAR Cisco snabbspolning CPU-processorkraft G. 729, G.729a: CS-ACELP Extended Access Table ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Token barrel-algoritm Multilink PPP Frame Relay Datalikriktare SIP baserad på prioriterad integration av CoS-paket över SONET IP och ATM QoS / CoS
2. Avancerade dedikerade integrerade kretsar
Den Application-Specific Integrated Circait (ASIC)-utvecklingen har gett en snabbare, mer komplex och mer funktionell ASIC.ASIC är ett specialiserat applikationschip som utför en enda applikation eller en liten uppsättning funktioner. Eftersom de fokuserar på mycket snäva applikationsmål, de kan optimeras mycket för specifika funktioner, vanligtvis med en dubbelfunktionsprocessor en eller flera storleksordningar snabbare.
Precis som RSIC-chippet (Thin Instruction Set Computer) fokuserar på snabb exekvering av gränsnummer, är ASIC förprogrammerad att utföra ett ändligt antal funktioner snabbare. När utvecklingen är klar är kostnaden för ASIC-massproduktion låg och den används för nätverksenheter inklusiveroutraroch switchar, som utför funktioner som kontroll av routningstabeller, gruppvidarebefordran, gruppsortering och kontroll och köer. Användningen av ASIC ger enheten högre prestanda och lägre kostnad. De ger ökat bredband och bättre QoS-stöd för nätverket, så de spelar en stor roll för att främja VoIP-utveckling.
3.IP-överföringsteknik
De flesta sändningstelekomnätverk använder tidsdelningsmultiplex, medan Internet måste anta statistisk återanvändning och långpaketutbyte. Jämfört har den senare hög utnyttjandegrad av nätverksresurser, enkel och effektiv sammankoppling och mycket användbar för datatjänster, vilket är en av de viktiga orsakerna till den snabba utvecklingen av Internet. Bredbands-IP-nätverkskommunikation kräver dock QoS och fördröjningsegenskaper , så utvecklingen av statistisk multiplexering av paketutbyte har lockat berörda. För närvarande, förutom den nya generationen av IP-protokoll-IPV6, föreslog World Internet Engineering Task Group (IETF) multi-protocol tag exchange technology (MPLS), detta är ett slags nätverkslagerval baserat på olika tagg-/etikettutbyte, kan förbättra flexibiliteten för vägval, utöka valmöjligheterna för nätverkslager, förenklarouteroch kanalutbytesintegration, förbättra nätverksprestanda.MPLS kan fungera som ett oberoende routingprotokoll och kompatibelt med det befintliga nätverksroutingprotokollet, stödja olika funktioner för drift, hantering och underhåll av IP-nätverk, göra QoS, routing, signaleringsprestanda avsevärt förbättrad, för att nå eller nära nivån på statistisk återanvändning av paketutbyte med fast längd (ATM), och enkel, effektiv, billig och användbar än ATM.
IETF tar också lokalt tag i den nya grupperingstekniken för att uppnå QoS vägval. "Tunneltekniken" studeras för att uppnå bredbandsöverföring av enkelriktade länkar. Dessutom är hur man väljer IP-nätverksöverföringsplattformen också en viktiga forskningsfält de senaste åren, och IP över ATM, IP över SDH, IP över DWDM och andra teknologier har dykt upp successivt.
IP-lagret ger IP-användare högkvalitativa IP-accesstjänster med vissa tjänstegarantier. Användarlagret tillhandahåller accessformen (IP-access och bredbandsaccess) och tjänstens innehållsform. I grundlagret, Ethernet, som det fysiska lagret av IP-nätverket, är en självklarhet, men IP overDWDM har den senaste tekniken och har stor potential för utveckling.
Dense Wave Division MultipLexing (DWDM) injicerar nytt liv i fibernätverk och ger otrolig bandbredd i telekomföretag som lägger nytt fiberstomme. DWDM-tekniken utnyttjar kapaciteten hos optiska fibrer och avancerad optisk överföringsutrustning. Namnet på vågdelningsmultiplexering är härlett för att sända flera våglängder av ljus (LASER) från en enda ström av optisk fiber. Nuvarande system kan skicka och känna igen 16 våglängder, medan framtida system kan stödja 40 till 96 fulla våglängder. Detta är viktigt eftersom varje ytterligare våglängd lägger till ett extra flöde av information. Du kan utöka därför nätverket på 2,6 Gbit/s (OC-48) med 16 gånger utan att behöva lägga nya fibrer.
De flesta nya fibernätverk kör OC-192 vid (9,6 Gbit/s), genererar kapacitet över 150 Gbit/s på ett par fibrer i kombination med DWDM. Dessutom tillhandahåller DWDM gränssnittsprotokoll och hastighetsoberoende funktioner, och stöder både ATM , SDH och Gigabit Ethernet-signalöverföring på en enda fiber, som kan vara kompatibel med de befintliga nätverken, så DWDM kan skydda befintliga tillgångar, men också förse ISP- och telekomföretag med starkare stamnät och göra bredband billigare och mer tillgängligt, vilket ger starkt stöd för bandbreddskraven för VoIP-lösningar.
Den ökade överföringshastigheten kan inte bara ge en grövre pipeline med mindre chans att blockera, utan också minska fördröjningen avsevärt, och kan därmed kraftigt minska QoS-kraven på IP-nätverk.
4.Bredbandsteknik
Användaråtkomst av IP-nätverk har blivit en flaskhals som begränsar utvecklingen av hela nätverket. På lång sikt är det slutliga målet för användaråtkomst fiber-to-home (FTTH). I stort sett inkluderar optiskt åtkomstnät optiska digitala loopbärarsystem och passivt optiskt nätverk. Den förstnämnda är huvudsakligen i USA, i kombination med öppen mun V5.1/V5.2, sänder sitt integrerade system på optisk fiber, visar stor vitalitet.
Den senare är huvudsakligen i ordningen och i Tyskland.I mer än ett decennium har Japan vidtagit en rad åtgärder för att minska kostnaderna för passiva optiska nätverk till en nivå som liknar kopparkablar och metalltvinnade par, och använt det. Under de senaste åren har ITU föreslagit det ATM-baserade passiva optiska nätverket (APON), som kompletterar fördelarna med ATM och passiva optiska nätverk. Accesshastigheten kan nå 622 M bit/s, vilket är mycket fördelaktigt för utvecklingen av bredbands-IP-multimediatjänster, och kan minska felfrekvensen och antalet noder och utöka täckningen. För närvarande har ITU slutfört standardiseringsarbetet Tillverkare utvecklar aktivt, det kommer att finnas varor på marknaden, kommer att bli den viktigaste utvecklingsriktningen för bredbandsteknik för 2000-talet.
För närvarande är de viktigaste åtkomstteknikerna: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 och Ethernet och bredbandssystem för trådlös åtkomst, etc. Dessa åtkomsttekniker har sina egna egenskaper, inklusive den snabbast utvecklande ADSL och CM; CM (kabelmodem) använder koaxialkabel, hög överföringshastighet, stark anti-interferensförmåga; men inte tvåvägsöverföring, ingen enhetlig standard. ADSL (Asymmetrical Digital Loop) har exklusiv tillgång till bredband, utnyttjar det befintliga telefonnätet fullt ut och ger asymmetrisk överföringshastighet. Nedladdningshastigheten på användarsidan kan nå 8 Mbit/s, och uppladdningshastigheten på användarsidan kan nå 1M bit/s.ADSL tillhandahåller det nödvändiga bredbandet för företag och alla användare och minskar kostnaderna avsevärt.Användning av billigare ADSL regionala kretsar får företag nu tillgång till Internet och internetbaserade VPN med högre hastigheter, vilket möjliggör högre VoIP-samtalskapacitet.
5.Central bearbetningsenhetsteknik
Centralprocessorer (CPU) fortsätter att utvecklas i funktion, kraft och hastighet. Detta möjliggör omfattande tillämpning av multimedia-datorer och förbättrar prestandan hos systemfunktioner som begränsas av CPU-kraft. Datorns förmåga att bearbeta strömmande ljud- och videodata har efterlängtats länge av användare, så att leverera röstsamtal på datanätverk är naturligtvis nästa mål. Denna datorfunktion möjliggör både avancerade multimedia-skrivbordsapplikationer och avancerade funktioner i nätverkskomponenter för att stödja röstapplikationer.