VoIP - англ. Voice-over-IP — IP-телефония, VoIP — система связи, обеспечивающая передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям. Сигнал VoIP по каналу связи передается в цифровом виде и перед передачей преобразовывается с тем, чтобы удалить избыточность, свойственную человеческой речи.
Одним из частных приложений VoIP является IP-телефония — услуга по передаче телефонных разговоров абонентов по протоколу IP.
Основными преимуществами технологии VoIP является сокращение требуемой полосы пропускания, что обеспечивается учётом статистических характеристик речевого трафика:
- блокировкой передачи пауз могут составлять до 40-50 % времени занятия канала передачи;
- высокой избыточностью речевого сигнала и его сжатием до уровня 20-40 % исходного сигнала.
Источником информационных данных является речевой сигнал, возможной моделью которого является нестационарный случайный процесс. В первом приближении можно выделить следующие типы сигнальных фрагментов: вокализированные, невокализированные, переходные и паузы. При передаче речи в цифровой форме каждый тип сигнала при одной и той же длительности и одинаковом качестве требует различного числа бит для кодирования и передачи. Следовательно, скорость передачи разных типов сигнала также может быть различной, что обусловливает применение кодеков с переменной скоростью. В результате передача речевых данных в каждом направлении дуплексного канала рассматривается как передача асинхронных логически самостоятельных фрагментов цифровых последовательностей (транзакций) с датаграммной синхронизацией внутри транзакции, наполненной блоками различной длины.
Вокодер вносит дополнительную задержку порядка 15 — 45 мс, возникающую по следующим причинам:
- использование буфера для накопления сигнала и учёта статистики последующих отсчётов (алгоритмическая задержка);
- математические преобразования, выполняемые над речевым сигналом, требуют процессорного времени (вычислительная задержка).
Данную задержку необходимо учитывать при расчёте сквозных задержек. Проведённый в различных исследовательских группах анализ качества передачи речевых данных через сеть Интернет показывает, что основным источником возникновения искажений, снижения качества и разборчивости синтезированной речи является прерывание потока речевых данных, вызванное:
- потерями пакетов при передаче по сети связи;
- превышением допустимого времени доставки пакета с речевыми данными.
Это требует решения задачи оптимизации задержек в сети и создание алгоритмов компрессии речи устойчивых к потерям пакетов (восстановления потерянных пакетов).
Протоколы обеспечивают регистрацию IP устройства (VoIP шлюз, терминал или IP телефон) на сервере или гейткипере провайдера, вызов и/или переадресацию вызова, установление голосового соединения, передачу имени и/или номера абонента.
Задержки пакетов в IP-сетях определяются:
- случайной задержкой пакетов на обработку в транзитных маршрутизаторах;
- датаграммным режимом передачи, приводящим к нарушению порядка следования пакетов и необходимости их сортировки на принимающей стороне.
С учётом возможных потерь пакетов в сети для восстановления речевого потока на приёмной стороне используется протокол реального времени — Real Time Protocol (RTP). В заголовке данного протокола, в частности, передаются временная метка и номер пакета. Эти параметры позволяют при минимальных задержках определить порядок и момент декодирования каждого пакета, а также интерполировать потерянные пакеты. Восстановленная последовательность, с возможными пропусками как одиночных пакетов, так и групп пакетов, поступает на декодер. Декодер должен обеспечить восстановление речевой информации, заполнение пауз фоновым шумом, а также эхокомпенсацию кодируемого сигнала, обнаружение и детектирование телефонной сигнализации.
|