Geleneksel telefon ağı, 64kbit/s'lik gerekli iletim geniş bandı olan devre yoluyla ses değişimidir. VoIP olarak adlandırılan, iletim platformu olarak IP paket değişim ağı, simüle edilmiş ses sinyali sıkıştırması, paketleme ve bir dizi özel işlemdir, böylece iletim için bağlantısız UDP protokolünü kullanabilir.
Bir IP ağı üzerinde ses sinyallerini iletmek için çeşitli öğeler ve işlevler gereklidir. Ağın en basit şekli, bir IP ağı üzerinden bağlanan VoIP özelliklerine sahip iki veya daha fazla cihazdan oluşur.
1.Ses-Veri Dönüşümü
Ses sinyali, gerçek zamanlı uygulama işi veya gerçek zamanlı uygulama işi olsun, önce ses sinyaline analog veri dönüşümüne, yani analog ses sinyali 8 veya 6 niceliğine, ve daha sonra ara bellek deposuna gönderilen, IP üzerinden ses iletmek için analog dalga biçimidir. tamponun boyutu gecikme ve kodlama gereksinimlerine göre seçilebilir. Birçok düşük bit hızlı kodlayıcı çerçeveler halinde kodlanmıştır.
Tipik çerçeve uzunluğu 10 ila 30 ms arasında değişiyordu. İletim sırasındaki maliyetler göz önüne alındığında, dillerarası paketler genellikle 60, 120 veya 240 ms'lik konuşma verisinden oluşur. Sayısallaştırma, çeşitli ses kodlama şemaları kullanılarak uygulanabilir ve mevcut ses kodlama standartları esas olarak ITU-T G.711'dir. Kaynak hedefteki ses kodlayıcının, hedefteki konuşma cihazının analog konuşma sinyalini geri yükleyebilmesi için aynı algoritmayı uygulaması gerekir.
2.Orijinal veriden IP'ye dönüştürme
Konuşma sinyali dijital olarak kodlandıktan sonraki adım, konuşma paketini belirli bir çerçeve uzunluğuyla sıkıştırarak kodlamaktır. Çoğu kodlayıcının belirli bir çerçeve uzunluğu vardır. Bir kodlayıcı 15 ms'lik çerçeveler kullanıyorsa, 60 ms'lik paket ilk etapta dört çerçeveye bölünür ve sırayla kodlanır. Her karede 120 konuşma örneği bulunur (örnekleme hızı 8kHz). Kodlamanın ardından dört sıkıştırılmış çerçeve, sıkıştırılmış bir konuşma paketi halinde sentezlendi ve ağ işlemcisine gönderildi. Ağ işlemcisi sese bir Baotou, zaman ölçeği ve diğer bilgileri ekler ve bunu ağ üzerinden diğer uç noktaya iletir.
Konuşma ağı, iletişim uç noktaları (tek hat) arasında basit bir fiziksel bağlantı kurar ve uç noktalar arasında kodlanmış sinyalleri iletir. Devre anahtarlama ağlarının aksine IP ağları bağlantı oluşturmaz. Verilerin değişken uzun veri raporlarına veya paketlerine yerleştirilmesini, ardından her bir veri birimine adres ve kontrol bilgilerinin gönderilmesini ve ağ üzerinden hedefe iletilmesini gerektirir.
3.Aktarım
Bu kanalda ağın tamamı, girişten alınan ve daha sonra belirli bir süre (t) içerisinde ağ çıkışına iletilen bir ses paketi olarak görüntülenir. T, ağ iletimindeki titreşimi yansıtacak şekilde tam aralıkta değişebilir.
Ağdaki aynı düğüm, her bir IP verisi ile ilişkili adresleme bilgisini kontrol eder ve bu bilgiyi, bu datagramı hedef yol üzerindeki bir sonraki durağa iletmek için kullanır. Bir ağ bağlantısı, IP veri akışlarını destekleyen herhangi bir topoloji veya erişim yöntemi olabilir.
4.IP paketi--verilerin dönüştürülmesi
Hedef VoIP cihazı bu IP verilerini alır ve işlemeye başlar. Ağ seviyesi, ağ tarafından üretilen titreşimi düzenlemek için kullanılan değişken uzunluklu bir arabellek sağlar. Arabellek birçok ses paketini barındırabilir ve kullanıcılar arabelleğin boyutunu seçebilir. Küçük arabellekler daha az gecikme üretir ancak büyük titreşimleri düzenlemez. İkincisi, kod çözücü, yeni bir konuşma paketi oluşturmak için kodlanmış konuşma paketinin sıkıştırmasını açar ve bu modül, kod çözücüyle tam olarak aynı uzunluktaki çerçevelerle de çalışabilir.
Çerçeve uzunluğu 15 ms ise, 60 ms'lik ses paketleri 4 çerçeveye bölünür ve daha sonra bunların kodu 60 ms'lik bir ses veri akışına geri çözülür ve kod çözme arabelleğine gönderilir. Veri raporunun işlenmesi sırasında adresleme ve kontrol bilgileri kaldırılır, orijinal orijinal veriler korunur ve bu orijinal veriler daha sonra kod çözücüye sunulur.
5.Dijital konuşma analog konuşmaya dönüştürüldü
Çalma sürücüsü, arabellekteki ses örneklerini (480) çıkarır ve bunları önceden belirlenen bir frekansta (örn. 8kHz) hoparlör aracılığıyla ses kartına gönderir. Kısacası, IP ağı üzerindeki ses sinyallerinin iletimi, analog sinyalden dijital sinyale dönüşüm, dijital sesin bir IP paketine paketlenmesi, ağ üzerinden IP paketi iletimi, IP paketinin açılması ve dijital sesin analoga geri yüklenmesi aşamalarından geçer. sinyal.
İkincisi, VoIP ile ilgili teknik standartlar
Mevcut iletişim ağlarındaki multimedya uygulamaları için Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU-T), basit bir açıklama için aşağıdaki ana standartlardan oluşan H.32x Multimedya iletişim serisi protokolünü geliştirmiştir:
H.320, Dar bant görüntülü telefon sistemi ve terminalinde (N-ISDN) multimedya iletişimi standardı;
H.321, B-ISDN'de multimedya iletişimi standardı;
H.322. LAN üzerinde QoS tarafından garanti edilen multimedya iletişimi standardı;
H.323. QoS garantisi olmayan paket anahtarlama ağında multimedya iletişimi standardı;
H.324, düşük bit hızlı iletişim terminallerinde (PSTN ve kablosuz ağ) multimedya iletişimi için bir standarttır.
Yukarıdaki standartlar arasında H. 323 Standardı tanımlı ağlar, H nedeniyle Ethernet, Token Ağı, FDDI Ağı vb. gibi en yaygın kullanılanlardır. 323 standardının uygulanması doğal olarak piyasada sıcak bir nokta haline gelmiştir. bu nedenle aşağıda H.323。H.323'e odaklanacağız. Teklifte dört ana bileşen tanımlanmıştır: terminal, ağ geçidi, ağ geçidi yönetim yazılımı (aynı zamanda ağ geçidi veya geçit olarak da bilinir) ve çok noktalı kontrol ünitesi.
1.Terminal (Terminal)
Tüm terminaller sesli iletişimi desteklemelidir ve video ve veri iletişim yetenekleri isteğe bağlıdır. Tüm H.323 terminali aynı zamanda H.245 Standardını da desteklemelidir, H.245 Standart, kanal kullanımını ve kanal performansını kontrol etmek için kullanılır.H .323 Sesli iletişimde konuşma codec bileşeninin ana parametreleri aşağıdaki şekilde belirtilmiştir: ITU tarafından önerilen ses bant genişliği / KHz iletim bit hızı / Kb/s sıkıştırma algoritması açıklaması G.711 3,4 56,64 PCM basit sıkıştırma, G cinsinden PSTN'ye uygulanır .728 3,4 16 Düşük bit hızlı aktarıma uygulandığı şekliyle G.711 olarak LD-CELP ses kalitesi G.722 7 48,56,64 ADPCM ses kalitesi, yüksek bit hızlı aktarıma uygulandığında G.711'den yüksektir G. .723.1G.723.0 3.4 6.35.3 LP-MLQ Ses kalitesi kabul edilebilir, G.723.1 VOIP forumu için bir G benimseyin.729G.729A 3.4 8 CS-ACELP gecikmesi G.723.1'den düşük, Ses kalitesi G.723.1.
2. Ağ Geçidi (Ağ Geçidi)
Bu H. 323 sistemi için bir seçenektir. Ağ geçidi, sistem terminal iletişimini karşılamak için farklı sistemler tarafından kullanılan protokolleri, ses, video kodlama algoritmalarını ve kontrol sinyallerini dönüştürebilir. H.324 Sisteminin PSTN tabanlı ve dar bant gibi ISDN Tabanlı H.320 Sistemi ve H.323 Sistem iletişimi için ağ geçidini yapılandırmak gerekir;
3.Gümrük muhafazası (Kapı Bekçisi)
Bu H'dir. 323 sisteminin isteğe bağlı bir bileşeni, yönetim işlevini tamamlayan yazılımdır. İki ana işlevi vardır: birincisi H.323 Uygulama yönetimine yöneliktir; ikincisi ise terminal iletişiminin ağ geçidi üzerinden yönetilmesidir (çağrı kurma, kaldırma vb. gibi). Yöneticiler adres dönüştürme, bant genişliği kontrolü, çağrı kimlik doğrulama, çağrı kaydetme, kullanıcı kaydı, iletişim alanı yönetimi ve diğer işlevleri gümrükler aracılığıyla gerçekleştirebilir. keep.one H.323 İletişim etki alanında birden fazla ağ geçidi olabilir, ancak yalnızca bir ağ geçidi çalışır.
4.Çok Noktalı Kontrol Ünitesi (Çok Noktalı Kontrol Ünitesi)
MCU, bir IP ağı üzerinde çok noktalı iletişimi sağlar ve noktadan noktaya iletişime gerek yoktur. Tüm sistem, MCU aracılığıyla bir yıldız topolojisi oluşturur. MCU iki ana bileşen içerir: çok noktalı denetleyici MC ve çok noktalı işlemci MP veya MC işleme terminalleri arasında MP.H olmadan.245 Ses ve video işleme için minimal bir genel adlandırıcı oluşturmak için kontrol bilgileri.MC, herhangi bir medya bilgi akışını doğrudan işlemez, ancak onu MP'ye bırakır. MP, sesi karıştırır, değiştirir ve işler. , video veya veri bilgileri.
Endüstride iki paralel mimari bulunmaktadır, bunlardan biri yukarıda tanıtılan ITU-TH'dir.323 Protokol, Internet Engineering Task Force (IETF) tarafından önerilen SIP protokolüdür (RFC2543) ve SIP protokolü akıllı terminaller için daha uygundur.
Üçüncüsü, VoIP gelişiminin ivmesi
Protokol ve standartlardaki birçok donanım, yazılım, buna bağlı gelişmeler ve teknolojik atılımlar sayesinde VoIP'in yaygınlaşması hızla gerçekleşecektir. Bu alanlardaki teknolojik ilerlemeler ve gelişmeler, daha verimli, işlevsel ve birlikte çalışabilir bir VoIP ağının oluşturulmasında itici rol oynamaktadır. VoIP'in hızlı gelişimini ve hatta yaygın uygulamasını destekleyen teknik faktörler aşağıdaki yönlerde özetlenebilir.
1.Dijital Sinyal İşlemcisi
Gelişmiş dijital sinyal işlemcileri (Dijital Sinyal İşlemcisi, DSP), ses ve veri entegrasyonu için gereken yoğun hesaplamalı bileşenleri gerçekleştirir. DSP, normalde evrensel bir CPU tarafından gerçekleştirilmesi gerekebilecek karmaşık hesaplamaları gerçekleştirmek için öncelikle dijital sinyalleri işler. düşük maliyetli işlem gücü, DSP'yi VoIP sistemindeki sinyal işleme işlevlerini gerçekleştirmek için çok uygun hale getirir.
G.729'da tek ses akışı Ses sıkıştırmanın hesaplama maliyeti genellikle yüksektir ve 20MIPS gerektirir. Birden fazla ses akışını işlerken yönlendirme ve sistem yönetimi işlevlerini gerçekleştirmek için merkezi bir CPU gerekiyorsa bu gerçekçi değildir. Bu nedenle, bir veya daha fazla DSP kullanmak, karmaşık ses sıkıştırma algoritmasının hesaplama görevini merkezi CPU'dan kaldırabilir. Ayrıca DSP, ses etkinliği algılama ve yankı iptali için uygundur ve ses veri akışlarını gerçek zamanlı olarak işlemelerine ve hızlı bir şekilde erişmelerine olanak tanır. Bu bölümde TMS320C6201DSP platformunda ses kodlama ve yankı gidermenin nasıl uygulanacağını detaylandırıyoruz.
Protokol ve standart yazılım ve donanım H.323 Ağırlıklı adil kuyruk yöntemi DSP MPLS etiket değişimi ağırlıklı rastgele erken algılama gelişmiş ASIC RTP, RTCP çift huni genel hücre hızı algoritması DWDM RSVP dereceli erişim hızlı hızı SONET Diffserv, CAR Cisco hızlı iletme CPU işlem gücü G. 729, G.729a: CS-ACELP Genişletilmiş Erişim Tablosu ADSL, RADSL, SDSL FRF.11/FRF.12 Token varil algoritması Çoklu Bağlantı PPP Çerçeve Aktarımı SONET IP ve ATM QoS / CoS üzerinden CoS Paketinin öncelikli entegrasyonuna dayalı veri doğrultucu SIP
2.Gelişmiş özel entegre devreler
Uygulamaya Özel Entegre Devre (ASIC) gelişimi, daha hızlı, daha karmaşık ve daha işlevsel bir ASIC üretti.ASIC, tek bir uygulamayı veya küçük bir dizi işlevi gerçekleştiren özel bir uygulama çipidir. Çünkü çok dar uygulama hedeflerine odaklanırlar. genellikle bir veya birkaç kat daha hızlı çift amaçlı CPU ile belirli işlevler için yüksek düzeyde optimize edilebilirler.
İnce Komut Seti Bilgisayarı (RSIC) çipinin limit sayıların hızlı bir şekilde yürütülmesine odaklandığı gibi, ASIC de sınırlı sayıda işlevi daha hızlı gerçekleştirmek üzere önceden programlanmıştır. Geliştirme tamamlandığında, ASIC seri üretiminin maliyeti düşüktür ve kullanılır. dahil olmak üzere ağ cihazları içinyönlendiricilerve anahtarlar, yönlendirme tablosu kontrolü, grup yönlendirme, grup sıralama ve kontrol etme ve sıraya alma gibi işlevleri yerine getirir. ASIC kullanımı, cihaza daha yüksek performans ve daha az maliyet sağlar. Arttırılmış geniş bant ve ağ için daha iyi QoS desteği sağlarlar, böylece VoIP gelişiminin desteklenmesinde büyük bir rol.
3.IP iletim teknolojisi
Çoğu iletim telekomünikasyon ağı, zaman bölmeli çoğullamayı kullanırken, İnternet'in istatistiksel yeniden kullanımı ve uzun paket değişimini benimsemesi gerekir. Karşılaştırıldığında, ikincisi, ağ kaynaklarının yüksek kullanım oranına, basit ve etkili ara bağlantıya sahiptir ve veri hizmetlerine çok uygulanabilir, bu da İnternet'in hızlı gelişiminin önemli nedenlerinden biridir. Bununla birlikte, geniş bant IP ağ iletişimi, QoS ve gecikme özellikleri gerektirir. , bu nedenle istatistiksel çoğullama paket değişiminin gelişimi endişe uyandırdı. Şu anda, yeni nesil IP protokolü-IPV6'ya ek olarak, dünya İnternet Mühendisliği Görev Grubu (IETF), çoklu protokol etiket değişim teknolojisini (MPLS) önerdi, bu çeşitli etiket / etiket değişimini temel alan bir tür ağ katmanı seçimidir, yol seçiminin esnekliğini artırabilir, ağ katmanı seçim yeteneğini genişletebilir, yolu basitleştirebiliryönlendiricive kanal değişim entegrasyonu, ağ performansını artırır. MPLS, bağımsız bir yönlendirme protokolü olarak çalışabilir ve mevcut ağ yönlendirme protokolüyle uyumlu olabilir, IP ağının çeşitli işletim, yönetim ve bakım işlevlerini destekleyebilir, QoS, yönlendirme, sinyal performansını büyük ölçüde geliştirebilir, İstatistiksel yeniden kullanım sabit uzunluklu paket değişimi (ATM) seviyesine ulaşmak veya bu seviyeye yakın olmak ve ATM'den daha basit, verimli, ucuz ve uygulanabilir.
IETF ayrıca QoS yol seçimini gerçekleştirmek için yeni gruplama teknolojisini de yerel olarak benimsiyor. Tek yönlü bağlantıların geniş bant iletimini sağlamak için "tünel teknolojisi" üzerinde çalışılıyor. Ayrıca IP ağ iletim platformunun nasıl seçileceği de bir konudur. Son yıllarda önemli bir araştırma alanı olan ATM üzerinden IP, SDH üzerinden IP, DWDM üzerinden IP ve diğer teknolojiler art arda ortaya çıkmıştır.
IP katmanı, IP kullanıcılarına belirli hizmet garantileriyle yüksek kalitede IP erişim hizmetleri sağlar. Kullanıcı katmanı, erişim formunu (IP erişimi ve geniş bant erişimi) ve hizmet içerik formunu sağlar. Temel katmanda, Ethernet'in fiziksel katmanı olarak IP ağı elbette bir konudur, ancak IP overDWDM en son teknolojiye sahiptir ve büyük bir gelişme potansiyeline sahiptir.
Yoğun Dalga Bölmeli MultipLexing (DWDM), fiber ağlara yeni bir hayat verir ve yeni fiber omurgası kuran telekom şirketlerine inanılmaz bant genişliği sağlar. DWDM teknolojisi, optik fiberlerin ve gelişmiş optik iletim ekipmanının yeteneklerini kullanır. Dalga bölmeli çoğullamanın adı, çoklu iletim için türetilmiştir. Tek bir optik fiber akışından gelen ışığın (LAZER) dalga boyları. Mevcut sistemler 16 dalga boyunu gönderip tanıyabilirken, gelecekteki sistemler 40 ila 96 tam dalga boyunu destekleyebilir. Bu önemlidir, çünkü her ek dalga boyu ek bir bilgi akışı ekler. bu nedenle, yeni fiber döşenmesine gerek kalmadan 2,6 Gbit/s (OC-48) ağını 16 kat genişletin.
Yeni fiber ağların çoğu OC-192'yi (9,6 Gbit/s) çalıştırarak, DWDM ile birleştirildiğinde bir çift fiber üzerinde 150 Gbit/s'nin üzerinde kapasite oluşturur. Ayrıca DWDM, arayüz protokolü ve hızdan bağımsız özellikler sağlar ve hem ATM'yi hem de ATM'yi destekler. Mevcut ağlarla uyumlu olabilen tek bir fiber üzerinde SDH ve Gigabit Ethernet sinyal iletimi, böylece DWDM mevcut varlıkları koruyabilir, aynı zamanda ISP ve telekom şirketlerine daha güçlü bir omurga sağlar ve geniş bandı daha ucuz ve daha erişilebilir hale getirir; VoIP çözümlerinin bant genişliği gereksinimleri için güçlü destek.
Artan iletim hızı, yalnızca daha az engelleme şansına sahip daha kaba bir boru hattı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda gecikmeyi de büyük ölçüde azaltır ve böylece IP ağlarındaki QoS gereksinimlerini büyük ölçüde azaltabilir.
4.Geniş bant erişim teknolojisi
IP ağının kullanıcı erişimi, tüm ağın gelişimini kısıtlayan bir darboğaz haline gelmiştir. Uzun vadede kullanıcı erişiminin nihai hedefi, fiberden eve (FTTH) erişimdir. Geniş anlamda, optik erişim ağı, optik dijital döngü taşıyıcı sistemini içerir. ve pasif optik ağ. Birincisi esas olarak Amerika Birleşik Devletleri'ndedir, açık ağızlı V5.1/V5.2 ile birleştirilmiştir ve entegre sistemini optik fiber üzerinde ileterek büyük bir canlılık göstermektedir.
İkincisi esas olarak Almanya'da ve sırayla. Japonya, on yıldan fazla bir süredir pasif optik ağın maliyetini bakır kablolara ve metal bükümlü çifte benzer bir seviyeye indirmek için bir dizi önlem aldı ve bunu kullandı.Özellikle Son yıllarda ITU, ATM ve pasif optik ağın avantajlarını tamamlayan ATM tabanlı pasif optik ağı (APON) önermiştir. Erişim hızı 622 M bit/s'ye ulaşabilir, bu da geniş bant IP multimedya hizmetinin geliştirilmesi için çok faydalıdır ve arıza oranını ve düğüm sayısını azaltabilir ve kapsama alanını genişletebilir. Şu anda ITU standardizasyon çalışmasını tamamlamıştır. , üreticiler aktif olarak gelişiyor, piyasada mallar olacak ve 21. yüzyıl için geniş bant erişim teknolojisinin ana gelişme yönü olacak.
Şu anda ana erişim teknolojileri şunlardır: PSTN, IADN, ADSL, CM, DDN, X.25 ve Ethernet ve geniş bant kablosuz erişim sistemi sütunu vb. Bu erişim teknolojilerinin kendine has özellikleri vardır; bunlar arasında en hızlı gelişen ADSL ve CM; CM (Kablo Modem) koaksiyel kablo, yüksek iletim hızı, güçlü anti-parazit özelliği kullanır; ancak iki yönlü iletim değil, tek tip bir standart yok. ADSL (Asimetrik Dijital Döngü), geniş banda özel erişime sahip olup, mevcut telefon ağını tam olarak kullanır ve asimetrik iletim hızı sağlar. Kullanıcı tarafındaki indirme hızı 8 Mbit/s'ye, kullanıcı tarafındaki yükleme hızı ise 1M bit/s'ye ulaşabilmektedir. ADSL, işletmeler ve tüm kullanıcılar için gerekli genişbantı sağlar ve maliyetleri büyük ölçüde azaltır. Daha düşük maliyetli ADSL kullanmak Bölgesel devrelerde şirketler artık İnternet'e ve İnternet tabanlı VPN'e daha yüksek hızlarda erişiyor ve bu da daha yüksek VoIP çağrı kapasitesine olanak tanıyor.
5.Merkezi işlem birimi teknolojisi
Merkezi işlem birimleri (CPU) işlev, güç ve hız açısından gelişmeye devam ediyor. Bu, multimedya PC'nin yaygın şekilde uygulanmasına olanak tanır ve CPU gücüyle sınırlı sistem işlevlerinin performansını artırır. PC'nin akışlı ses ve video verilerini işleme yeteneği uzun zamandır bekleniyordu Bu nedenle, doğal olarak bir sonraki hedef, kullanıcılar tarafından sesli çağrıların iletilmesidir. Bu bilgi işlem özelliği, hem gelişmiş multimedya masaüstü uygulamalarının hem de ağ bileşenlerindeki gelişmiş özelliklerin ses uygulamalarını desteklemesini sağlar.