IP-телефония. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Телефония

 Комментарии к статье

В статье приводится техническая информация об общих принципах голосовой связи по сети Интернет и способах предоставления телефонных услуг .

Технология IP-телефонии (Voice over Internet Protocol - VoIP) предоставляет возможность передачи телефонных вызовов по сети Интернет, т. е. является технологией доставки речевого трафика в режиме реального времени. Осуществляется это по сетям передачи данных с помощью транспортных механизмов, оперирующих пакетами. Основное преимущество технологии состоит в том. что ее применение позволяет не только снизить расходы, но и совместить в одной сети передачу голоса и данных. Используемые при этом алгоритмы сжатия информации значительно уменьшают ее объем, и тем самым более эффективно используется полоса пропускания.

В IP- телефонии применяются две базовые схемы связи. Первая из них предусматривает, что все необходимые программно-аппаратные средства, производящие оцифровку, сжатие, пакетизацию и воспроизведение аудиосигнала, должны быть установлены на персональных компьютерах. В этом случае для общения абонентов требуются не тепефонные аппараты, а наушники с микрофоном. Для установления связи нужны только IP- адреса компьютеров абонентов.

При второй схеме связи пользователь звонит по обычному телефонному аппарату, а для связи ТфОП с Интернетом используется специальное оборудование - телефонный шлюз (Internet Telephony Gateway). Это оборудование преобразует аналоговую форму информации в цифровую, организует из нее последовательность пакетов в формате Интернета, передает их в сеть, а также принимает обратные пакеты, преобразуя их в аналоговую форму. Кроме того, телефонный шлюз обеспечивает реализацию интерфейса с ТфОП, генерацию сигналов абонентской сигнализации, соединение и разъединение абонентов.

В IP-телефонии важнейшее значение приобретает высоконадежное соединение, способное поддерживать передачу речи в режиме реального времени. Это значит, что передача от абонента к абоненту должна происходить с минимальными задержками.

Современные телефонные системы применяют цифровые передачу и коммутацию. Между тем известно, что абонентские линии, как правило, аналоговые. Следовательно, здесь необходимо соответствующее преобразование сигналов. Обычно оно производится на местной телефонной коммутационной станции, но эту функцию может выполнять и служба, находящаяся ближе к пользователю, например, если цифровая передача используется в сети локального доступа.

Передача по телефонной линии базируется на простом оцифровывании речи с применением стандартов, разработанных в 60-х годах. Для речевого сигнала в полосе от 300 Гц до 3,1 кГц применяется дискретизация со скоростью 8000 отсчетов в секунду и 8-битовое кодирование каждого отсчета. Таким образом, каждый речевой канал требует 64 кбит/с. Тридцать таких речевых каналов объединяются с каналами кадровой синхронизации и сигнализации, образуя стандартный цифровой поток 2048 кбит/с, который обычно называют 2 Мбит потоком, или Е1.

Задержки передачи в существующей ТфОП очень малы, при этом возникают они в основном при сжатии речи и использовании спутниковых линий. Если задержки превышают 400 мс, это заметно ухудшает качество звука.

Разработка мощных методов сжатия речи уменьшает требуемую частотную полосу. Это существенно для систем, где стоимость полосы частот весьма высока, например, в сотовой радиосвязи. Кроме того, нет надобности передавать сигнал во время речевых пауз, когда один абонент слушает другого. Скорость передачи 5 кбит/с обеспечивает такое же качество речи, как и стандартные цифровые линии при общей скорости около 2,5 кбит/с с учетом интервалов молчания. Применяемые алгоритмы сжатия основаны на дискретизации и сравнении соседних отсчетов речи, поэтому вводится некоторая задержка. Для лучшего распознавания речи требуется также эффективное эхоподавление. Использование пакетной передачи, такой как IP-передача, идеально для переноса речи в этой форме при условии, что в обработку включается ряд особенностей.

Общую задержку передачи между абонентами следует поддерживать в определенных пределах. Необходимо также минимизировать колебания задержек, иначе качество воссоздаваемой речи будет ухудшаться. Задержку обработки при сжатии речи нужно учитывать в общей задержке передачи. Требуется принимать специальные меры для служб передачи данных в полосе тональных частот, например, в отношении модемного или факсимильного трафика, так как алгоритмы сжатия речи плохо подходят для обработки этих сигналов. Любое, даже незначительное нарушение в передаче неизбежно ощущается на приемной стороне, приводит к искажению передаваемой информации.

Однако, поскольку речь идет о системе передачи данных, сигналы упомянутых выше служб могут быть переданы и более подходящим способом. Здесь также нужны специальные меры для того, чтобы обеспечить высококачественную передачу любых необходимых сигналов фиксированных частот. Главным образом это касается сигналов тонового набора номера DTMF от абонентского телефона. Даже если сейчас эти сигналы не используются при наборе номера, то со временем они смогут часто применяться, когда будут задействованы автоматические системы обработки вызова.

Сеть Интернет создавалась в расчете на пакетную передачу данных между компьютерами, где не так важны задержки при передаче и относительные задержки между пакетами. Поскольку работа компьютеров основана на внутренней обработке в соответствии с механизмами очередей, то они могут обрабатывать пакеты при их поступлении. Отличаются и механизмы маршрутизации в ТфОП и в Интернете. Таким образом, отличия имеются и в том, как пакеты передаются и как они маршрутизируются. Эти обстоятельства должны учитываться, когда рассматривается вопрос, как использовать Интернет для речевых услуг. Следует помнить, что сеть спроектирована для систем данных. Например, если в e-mail требуется несколько часов на доставку информации, то это вполне приемлемо для получателя.

При решении проблем, связанных с передачей речи, в Интернеге принята стратегия предоставления услуг с разным качеством (Grades of Service), в соответствии с которой определенные пакеты (в данном случае те, которые связаны с передачей речи) обрабатываются в приоритетном порядке. За это, естественно, пользователям Интернета придется вносить дополнительную плату.

Интернет представляет собой неопределенную массу используемого оборудования, увеличение которой будет продолжаться. Для распространения новых услуг о настоящее время уже разрабатываются стандарты, но прогресс все же будет связан с модернизацией оборудования его поставщиками. Например, спецификации для кабельных модемов включают в себя детальные требования на уровни качества услуг (Quality of Service -QoS). Разрабатываются также средства, которые позволят операторам измерять действительные уровни обслуживания. Здесь следует отметить, что требования к повышению его качества связаны с дальнейшим развитием Интернета. Ужесточаются они и с появлением специального оборудования для контроля качества связи. Уже разработан монитор, позволяющий следить за использованием ресурсов сети (в случае, если это делают несколько провайдеров). На рынке оборудования появились и средства управления сетью для выравнивания трафика и его перераспределения между волоконно-оптическими трактами.

Большинству пользователей IP-телефонией известно, например, такое ее приложение, как предоставление междугородной и международной телефонной связи. Предполагается, что в дальнейшем будет возрастать популярность и других приложений, в частности такого, которое позволит абонентам принимать телефонные вызовы во время работы в Интернете. При поступлении вызова на занятый номер АТС переадресует его на шлюз IP-телефонии, который доведет вызов до абонента по IP-сети, а специальное ПО сообщит ему об этом. Абонент в этом случае решает сам, отвечать ему на звонок или нет. Для повсеместного применения подобной услуги в России необходимо решить одну проблему, но она довольно серьезна: все оконечные станции должны поддерживать функцию переадресации вызова.

Автор: К.Сенвик, г.Лондон, Великобритания

Смотрите другие статьи раздела Телефония.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Восприятие музыки зависит от цвета концертного зала 03.03.2026

Восприятие живой музыки традиционно связывают с слухом, однако на впечатления от концерта влияют и другие факторы, включая визуальное оформление и освещение. Вопрос о том, может ли цвет интерьера напрямую изменять то, как мы слышим звук, долго оставался открытым. Недавнее исследование ученых из Технического университета Берлина проливает свет на эту связь и демонстрирует, что визуальная среда способна влиять на субъективное восприятие музыки. Чтобы изучить эффект цвета, исследователи предложили участникам прослушать записи концерта в виртуальных залах, оформленных в красные, зеленые и синие оттенки. Цвета варьировались по яркости и насыщенности, что дало 12 различных вариантов оформления. Поскольку построить физические залы с таким разнообразием цветов было невозможно, использовалась технология виртуальной реальности. Звук воспроизводился через наушники с бинауральной технологией, адаптирующей звучание к движениям головы, что создавало ощущение реального присутствия в зале. Участ ...>>

Chrysalis: концепт межзвездного корабля для 400-летнего путешествия 03.03.2026

Межзвездные полеты остаются одной из самых амбициозных целей человечества. Международный научный проект Chrysalis предложил концепцию космического корабля, способного совершить 400-летнее путешествие с экипажем из 2400 человек. Победивший в конкурсе 2025 года дизайн демонстрирует не только инженерные решения, но и социальную архитектуру, рассчитанную на 16 поколений людей, живущих на борту. В основе концепции лежит вращательная конструкция длиной 58 километров. Такая масштабная система должна создать искусственную гравитацию, достаточную для нормального функционирования организма, без вызывающей дезориентацию центробежной нагрузки. Для стабилизации конструкции проект предусматривает несколько цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях, что минимизирует колебания и вибрации. Сборка корабля планируется в точках Лагранжа - участках космоса, где можно минимизировать расход топлива. Движение корабля предполагается обеспечить прямым термоядерным двигателем на гелии-3 и дейте ...>>

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Случайная новость из Архива Оптоволокно со скоростью передачи данных до 255 Тбит/с 09.11.2014 Коллектив ученых из Нидерландов, Китая и США представили новую разработку - оптоволокно, которое позволяет передавать данные со скоростью до 255 Тбит/с. Полученный материал обладает пропускной способностью, которая в 21 раз превышает показатели лучших современных оптических кабелей (для них она составляет 7-8 Тбит/с). Пользу достижения трудно переоценить, поскольку, согласно результатам исследований, с развитием технологий потребность в увеличении скорости передачи информации увеличивается в геометрической прогрессии. При этом передача значительных объемов данных в оптоволокне ограничивается потерями, которые объясняются отклонениями от законов линейной оптики. Подобные отклонения происходят из-за высокой энергии световой волны. В обычном оптоволокне сердцевина представляет собой цилиндр из стекла или пластика, проходящий по всей длине кабеля. Такая сердцевина окружена средой, оптические свойства которой не дают свету выйти за ее пределы. По словам ученых, им удалось задействовать не одну сердцевину, а целых семь. Кроме того, в новом волокне были введены два дополнительных измерения. Помимо этого ученые применили технологию, которая позволяет задействовать в одном волокне несколько частотных каналов. При этом каждый из каналов переносит отдельную информацию. Сообщается, что диаметр волокна в результате практически не изменился. Свое усовершенствование ученые сравнивают с многополосной дорогой, в отличие от дороги однополосной (оптическое волокно с одной сердцевиной). Что касается двух дополнительных измерений, то можно проиллюстрировать их ситуацией, когда три автомобиля наезжают друг на друга, находясь на одной полосе.

Другие интересные новости:

▪ Все живое мельчает

▪ Фотонный процессор

▪ 16-разрядный микроконтроллер семейства HCS12X

▪ Шлем виртуальной реальности Alcatel Vision

▪ Пластик из биомассы - дешево и сердито

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Студенту на заметку. Подборка статей

▪ статья Лешек Кумор. Знаменитые афоризмы

▪ статья В каких странах боятся не пятницы 13-го, а вторника 13-го? Подробный ответ

▪ статья Аквапед-поплавок. Личный транспорт

▪ статья Паяльник из резистора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стабилизатор напряжения, 11-20/9 вольт 0,5 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026