Основные характеристики оборудования, используемого для построения IP сетей.

Первый в истории подход к построению сетей IP-телефонии на стандартизированной основе предложен Международным Союзом Электросвязи (ITU) в рекомендации Н.323. Сети на базе протоколов Н.323 ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как сети ISDN, наложенные на сети передачи данных.

Рекомендация Н.323 предусматривает довольно сложный набор протоколов, который предназначен не просто для передачи речевой информации по IP сетям с коммутацией пакетов. Его цель обеспечить работу мультимедийных приложений в сетях с негарантированным качеством обслуживания. Речевой трафик это только одно из приложений Н.323 наряду с видеоинформацией и данными.

Вариант построения сетей IP-телефонии по рекомендации Н.323 хорошо подходит тем операторам, которые заинтересованы в использовании IP сети для предоставления услуг междугородней и международной связи.

На рисунке 9 показана архитектура сети на базе рекомендации Н.323. Основными устройствами сети являются: терминал, шлюз, контроллер зоны (привратник) и устройство управления конференциями.

Рисунок 7 – Архитектура сети Н.323

Терминал Н.323 представляют собой конечную точку в сети способную передавать и принимать трафик в масштабе реального времени, взаимодействуя с другим терминалом Н.323, шлюзом или устройством управления многоточечной конференцией.

Для обеспечения этих функций терминал включает в себя:

- элементы аудио (микрофон, акустические системы, система акустического эхоподавления);

- элементы видео (монитор, видеокамера);

- элементы сетевого интерфейса;

- интерфейс пользователя.

Технология передачи голоса по IP сети вместо классической сети с коммутацией каналов предусматривает конфигурацию с установкой шлюзов. Шлюз обеспечивает сжатие информации (голоса), конвертирование её в IP пакеты и направление в IP-сеть. С противоположной стороны шлюз осуществляет обратные действия: расшифровку и расформирование пакетов вызовов. В результате обычные телефонные аппараты без проблем принимают эти вызовы.

Такое преобразование информации не должно значительно исказить исходный речевой сигнал, а режим передачи обязан сохранить обмен информацией между абонентами в реальном масштабе времени.

Основные функции, выполняемые шлюзом, состоят в следующем:

- реализация физического интерфейса с телефонной и IP сетью;

- детектирование и генерация сигналов абонентской сигнализации;

- преобразование сигналов абонентской сигнализации в пакеты и обратно;

- соединение абонентов;

- передача по сети сигнализационных и речевых пакетов;

- разъединение связи.

Большая часть функций шлюза в рамках архитектуры TCP/IP реализуются в процессах прикладного уровня. Схема обработки сигналов в шлюзе при подключении аналогового двухпроводного телефонного канала показано на рисунке 8.Телефонный сигнал с двухпроводной абонентской линии поступает на дифференциальную схему, которая разделяет приёмную и передающую части канала. Далее сигнал передачи вместе с просочившейся частью сигнала приёма подаётся на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и превращается в стандартный 12-разрядный сигнал. В последнем случае обработка должна включать соответствующий экспандер. В устройстве эхокомпенсации из сигнала передачи удаляются остатки принимаемого сигнала. Эхокомпенсатор представляет собой фильтр. Для обнаружения и определения сигналов внутриполосной многочастотной телефонной сигнализации (MF сигналов), сигналов частотного (DTMF) или импульсного наборов используются детекторы соответствующих типов. Дальнейшая обработка входного сигнала происходит в речевом кодере. В анализаторе кодера сигнал сегментируется на отдельные фрагменты определённой длительности (в зависимости от метода кодирования) и каждому входному блоку сопоставляется информационный кадр соответствующей длины.

Часть параметров, вычисленная в анализаторе кодера, используется в блоке определения голосовой активности, который решает, является ли текущий анализируемый фрагмент сигнала речью или паузой.

Рисунок 8 – Схема обработки сигналов в шлюзе

При наличии паузы информационный кадр может не передаваться в службу виртуального канала. На сеансовый уровень передаётся лишь каждый пятый паузный информационный кадр. При отсутствии речи для кодировки текущих спектральных параметров используется более короткий информационный кадр. На приёмной стороне из виртуального канала в логический поступает либо информационный кадр, либо флаг наличия паузы. На паузных кадрах вместо речевого синтезатора включается генератор комфортного шума, который восстанавливает спектральный состав паузного сигнала. Параметры сигнала обновляются при получении паузного информационного кадра. Наличие информационного кадра включает речевой декодер, на выходе которого формируется речевой сигнал. Для эхокомпенсатора этот сигнал является сигналом дальнего абонента, фильтрация которого даёт составляющую электрического эха в передаваемом сигнале. В зависимости от типа цифроаналогового преобразования, сигнал может быть подвергнут дополнительной кодировке.

Можно выделить следующие основные проблемы цифровой обработки сигналов в шлюзе.

При использовании двухпроводных абонентских линий актуальной остаётся задача эхокомпенсации, особенность которой состоит в том, что компенсировать необходимо два различных класса сигналов речи и телефонной сигнализации. Очень важной является задача обнаружения и детектирования телефонной сигнализации. Её сложность состоит в том, что служебные сигналы могут перемешиваться с сигналами речи.