Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Передача голоса поверх IP, ATM и DSL

С. Б. Сметанин, В. В. Угрюмов

В настоящее время широкое распространение получили технологии пакетной передачи голоса, такие, как VoIP и VoATM. С момента появления первых голосовых шлюзов прошло много лет, и разработчикам и производителям удалось накопить значительный опыт использования новых технологий.

Полную версию данной статьи смотрите во 4-ом номере журнала за 2003 год.

IP-телефония начала свой путь как недорогая альтернатива традиционным услугам телефонной связи, однако качество передаваемого голоса было на очень низком уровне. Развитие технологий позволило добиться значительного прогресса, и сейчас установка современных шлюзов дает операторам возможность обеспечить удовлетворительное качество передачи голоса. Но стоимость таких шлюзов довольно высока, а качество связи далеко не идеальное.

Все более популярным становится сегодня использование технологий VoIP, VoATM в мультисервисных сетях для передачи голоса поверх DSL-линии. Причем интерес к таким решениям проявляют как альтернативные операторы связи и Интернет-провайдеры, так традиционные предприятия связи. При добавлении голосовых каналов использование медного кабеля для передачи данных с помощью DSL-оборудования становится еще более эффективным и прибыльным. Однако следует иметь в виду, что на определенном этапе развития систем VoDSL произошло разделение подходов разработчиков к решению этой задачи. По сути, появилось два основных подхода: первый предполагает пакетную передачу голоса поверх DSL-линии (VoIP, VoATM), второй - отдельную передачу полноценных голосовых каналов поверх DSL (Channelised Voice over DSL - CVoDSL). Несмотря на принципиальные различия, обе эти технологии передают голос по DSL-линии на участке "последней мили", и поэтому их объединяют общим термином VoDSL.

Далее мы рассмотрим отличительные характеристики указанных технологий, и в первую очередь остановимся на вопросах качества передаваемого голоса.

Факторы качества

Важнейшими факторами, оказывающими влияние на качество голоса, передаваемого через DSL-линию при использовании технологий VoIP, VoATM, являются задержка передачи, ее флуктуация (джиттер), необходимость эхокомпенсации и использование алгоритмов сжатия.

Задержка передачи - это, собственно, время, необходимое для доставки информации от источника до адресата. Она состоит из времени задержки на передающей и приемной аппаратуре, а также из задержки распространения сигнала в транспортной среде, приблизительно равной 10 мс на каждые 1600 км. В Рекомендации G.114 Международного союза электросвязи (МСЭ) определена приемлемая для большинства случаев величина задержки при однонаправленной передаче - она равна 150 мс; задержка от 150 до 400 мс приемлема лишь при условии, что известно воздействие времени передачи на качество работы пользовательских приложений; этот же параметр со значением свыше 400 мс считается недопустимым.

На стороне источника отмечают задержки на кодирование, формирование голосового пакета и буферизацию. Под задержкой кодирования понимают время, нужное DSP-процессору шлюза для преобразования голосового сигнала в цифровую форму и его последующего сжатия. Задержка формирования голосового пакета (или ячейки), равная интервалу между пакетами одного источника во время периодов активного разговора, определяется как время, необходимое для сбора одного пакета. Время постановки и нахождения пакета в исходящей очереди дает нам задержку буферизации, которая определяется загрузкой канала и размером отправляемых пакетов.

Соответственно на принимающей стороне для восстановления переданного сообщения осуществляются обратные процедуры - буферизация и декодирование голосового трафика.

Следующим фактором, оказывающим влияние на качество голоса, является разность во времени прохождения по сети последовательных пакетов одного соединения, получившая название джиттер, или флуктуация задержки. Он (джиттер) возникает из-за наличия очередей и маршрутизации пакетов одного сегмента речи по разным путям. Джиттер подавляется внесением в приемную часть оборудования специального компенсирующего буфера, устраняющего треск и щелчки в разговоре. Компенсирующий буфер запоминает дискретные составляющие голосового сигнала, которые не попали в приемный буфер из-за его переполнения, а затем передает их с требуемыми интервалами времени.

Необходимость эхокомпенсации является следствием возврата на передающую сторону отраженного голосового сигнала, различимого абонентом уже при 20-мс задержке. Отражения происходят от гибридной схемы или любой точки канала, в которой не согласованы импедансы входного и выходного участков.

Последний рассматриваемый нами фактор - использование алгоритмов сжатия, а также - в некоторых случаях - подавление речевых пауз. В попытках свести к минимуму используемую полосу пропускания канала связи производители аппаратуры пытаются найти оптимальное соотношение между качеством передаваемого голоса (обусловленным выбором конкретного алгоритма), загрузкой процессора и, естественно, вносимой задержкой.

Сравнение технологий

Теперь, после рассмотрения основных факторов, влияющих на качество передачи голоса, попытаемся провести сравнительный анализ технологий VoATM, VoIP и CVoDSL.

При использовании решений VoIP по DSL голос инкапсулируется в IP-пакеты, которые, как и IP-пакеты с данными, передаются последовательно. Для более эффективного управления задержкой и джиттером при передаче голосовых пакетов разработаны механизмы приоритизации на втором (стандарт IEEE 802.1Q) и третьем (биты IP-TOS) уровнях. Однако при практическом использовании этих механизмов все еще существуют определенные проблемы. Работа по повышению качества связи в системах VoIP сейчас ведется очень активно, но пока, на наш взгляд, серьезный оператор связи не может рассматривать VoIP в качестве замены традиционных телефонных систем (PSTN/ISDN), поскольку единственным неоспоримым достоинством VoIP является лишь широкое распространение IP-протокола.

Системы VoATM имеют, так сказать, "врожденные" средства для предоставления приоритета разным типам трафика. Они передают голос, используя ячейки АТМ уровня адаптации AAL2 или AAL1 через отдельный виртуальный канал (VC), данные инкапсулируются в ячейки AAL5 и посылаются через другой VC. Это позволяет контролировать задержку и джиттер. К преимуществам технологии ATM относят использование ячеек постоянного размера, что уменьшает джиттер, и поддержку механизмов обеспечения качества обслуживания (QoS). Однако, по нашему мнению, высокая стоимость аппаратуры и сложности со стандартизацией не позволяют считать VoATM самым перспективным решением для передачи голоса по каналам DSL.

Новая технология CVoDSL, в разработке которой принимали участие инженеры швейцарской компании Schmid Telecom, позволяет, как и в случае с VoATM, осуществлять полностью раздельную передачу данных и голоса. В системах CVoDSL нет никакой пакетной передачи и голосовой трафик пересылается по обычным 64-кбит/с каналам в режиме TDM.

В таблице мы приводим сравнительные характеристики трех рассмотренных технологий. Очевидно, что значительно худшие характеристики технологии VoIP в части временной задержки и джитера обусловлены переменной длиной IP-пакетов, а также тем обстоятельством, что голосовым пакетам приходится "соперничать" за сетевые ресурсы с пакетами, содержащими данные. Если учесть, что приведенные в таблице значения являются, по сути, оценкой по нижней границе, становится понятно, что при неблагоприятных условиях в сети системы VoIP легко могут выйти за те приемлемые пределы задержки, которые определены Рекомендацией МСЭ G.114.

При сравнении основных показателей двух других технологий видно, что у CVoDSL в отличие от VoATM в два раза меньшее значение полной задержки, она не требует установки средств эхокомпенсации и из-за отсутствия необходимости в передаче заголовков ячеек, имеет примерно 20%-ное преимущество в эффективности использования полосы пропускания.

Об авторах
Сметанин С. Б., технический специалист ООО "Шмид Телеком",
Угрюмов В. В., директор ООО "Шмид Телеком"
Телефон: (095) 933-6796





  
4 '2003
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Анализ возврата инвестиций

• Открытый источник инноваций. Интервью Сергея Тарасова

• Кто проложит русло широкополосному потоку

• Российский ИТ-рынок считает доходы

• Еще раз об экономике контакт-центров

инфраструктура

• Тестируем коммутаторы Fibre Channel среднего класса

информационные системы

• Спектр электронных покупателей

• Нужны ли публичные Web-службы?

• Как стать уверенным в своем Web-сайте

сети связи

• Передача голоса поверх IP, ATM и DSL

• Системы DWDM: особенности и применение

• Fast Ethernet в кольце

кабельные системы

• Новое поколение оптических рефлектометров

• Тональные генераторы и щупы — простые, но важные инструменты

защита данных

• Основы безопасности ИТ

• Тактика защиты информации

новые продукты

• Консольные серверы Digi СМ, Система широкополосного радиодоступа i-BRAIN


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх