5 лекцияОсобенности передачи речевой информации по IP-сетиIP-телефония является одной из областей ПД, где все должно

происходить в режиме реального времени и где важна динамика передачи сигнала, которая обеспечивается современными методами кодирования и передачи информации, в результате увеличивается пропускная способность каналов, что приводит к успешной конкуренции IP-телефонии с традиционными телефонными сетями.

Качество речи определяет:- диалог — возможность пользователя связываться и разговаривать с

другим пользователем в реальном времени и дуплексном режиме;- разборчивость — чистота и тональность речи;- эхо — слышимость собственной речи;- достаточны уровень громкости речи.Качество сигнализации определяет:- Достаточная скорость установления и завершения вызова;- DTMF — определение и фиксация сигналов многочастотного набора

номера. DTMF (Dual Tone Multi Frequency) - термин для обозначения тонального набора. В DTMF при нажатии на клавишу кнопочного телефона раздается звук (тон), который является комбинацией двух тонов, высоко- и низкочастотного. Отсюда и название (Dual - двойственный). Система сигналов DTMF включает восемь тонов, которые были специально подобраны таким образом, чтобы передаваться через телефонную сеть без затухания и с минимальным воздействием друг на друга. Поскольку эти звуковые сигналы попадают в частотный диапазон человеческого голоса, были дополнительно введены меры для того, чтобы голос не воспринимался как набор. Одна из таких мер - деление тонов на две группы, высоко- и низкочастотную.

Факторы, которые влияют на качество IP-телефонии, могут быть разделены на две категории.

Качества IP-сети характеризуют:- максимальная пропускная способность — максимальное количество

данных, которая она передает;- задержка — промежуток времени, требуемый для передачи пакета через

сеть;- джиттер — задержка между двумя последовательными пакетами;- потеря пакета — пакеты или данные, потерянные при передаче через

сеть.Качества шлюза характеризуют:- требуемая полоса частот пропускания- задержка — время, необходимое сигнальному процессору DSP для

кодирования и декодирования речевого сигнала;- объем буфера джиттера для сохранения пакетов данных до тех пор, пока

все пакеты не будут получены, и чтобы затем можно будет передать часть речевой информации в требуемой последовательности и таким образом минимизировать джиттер;

- возможность потери пакетов — потеря пакетов при сжатии и/или передаче в оборудовании IP-телефонии;

- наличие функции подавления эхо, возникающего при передаче речи по сети;

В сетях IP протокол TCP может решить проблему нарушения порядка следования пакетов данных путем установления последовательности передачи и использования подтверждений, однако для передачи голоса используется протокол UDP, а не TCP. Использование протокола UDP в технологии VoIP обусловлено тем, что у посылающего устройства нет необходимости перед отправкой последующих пакетов дожидаться подтверждения от принимающего устройства. Данные VoIP отправляются тем же способом, который используется при отправке аудио- или видеоданных в сети Internet. Потеря небольшого количества голосовых пакетов считается приемлемой и может быть компенсирована с помощью механизма кодирования/декодирования и различных методов интерполяции речи, т.е. с посредством заполнения отсутствующих звуков с помощью DSP-технологии, которая анализирует форму волны и предсказывает отсутствующий звук.

Задержка и меры уменьшения ее влияния.Организация ITU-T серьезно занималась исследованием проблем,

связанных с задержками при передаче голоса по сети. В результате был разработан стандарт 1TU-T G.114, который рекомендует, чтобы задержка при передаче голоса в одном направлении не превышала 150 мс (такая задержка приемлема для пользователей телефонной системы). Также стандарт рекомендует рассматривать задержку от 150 до 400 мс как приемлемую, если говорящий и слушающий понимают наличие задержки и готовы с ней смириться. В том случае, когда задержка достигает 400 мс и более, она становится заметной. Для сравнения можно привести общение через спутник, задержка при передаче по спутниковой связи в одном направлении составляет примерно 170 мс; при этом не учитывается задержка, возникающая в устройствах, расположенных на земле. Стандарт также устанавливает, что при передаче голоса задержка более чем 400 мс является неприемлемой.

Возможны случаи, когда при передаче речи по IP-сети возникают намного большие, чем в ТСОП, задержки, которые, к тому же, изменяются случайным образом. Этот факт представляет собой проблему и сам по себе, но кроме того, усложняет проблему эха. Задержка (или время запаздывания) определяется как промежуток времени, затрачиваемый на то, чтобы речевой сигнал прошел расстояние от говорящего до слушающего.

Можно выделить причины задержки при передачи речи от источника к приемнику:

- Задержка накопления (алгоритмическая задержка): эта задержка обусловлена необходимостью сбора кадра речевых отсчетов, выполняемая в речевом кодере. Величина задержки определяется типом речевого кодера и изменяется от небольших величин (0,125 мкс) до единиц мс. Например, стандартные речевые кодеры имеют следующие длительности кадров:

- Задержка обработки: процесс кодирования и сбора закодированных отсчетов в пакеты для передачи через пакетную сеть создает определенные задержки. Задержка кодирования или обработки зависит от времени работы процессора и используемого типа алгоритма обработки.

- Сетевая задержка: задержка обусловлена физической средой и протоколами, используемыми для передачи речевых данных, а также буферами, используемыми для удаления джиттера пакетов на приемном конце.

Рис Источники задержки при передачи речи по IP-сети.

Задержки в сетях с КП влияют не только на качество передачи речевого трафика в реальном времени. Не менее важно и то, что данные задержки в определенных ситуациях могут нарушить правильность функционирования телефонной сигнализации в цифровых трактах E1/T1 на стыке голосовых шлюзов с оборудованием коммутируемых телефонных сетей.

Явление джиттера, меры уменьшения его влияния.Когда речь или данные разбиваются на пакеты для передачи через IP-

сеть, пакеты часто прибывают в пункт назначения в различное время и в разной последовательности. Это создает разброс времени доставки пакетов (джиттер). Джиттер приводит к специфическим нарушениям передачи речи, слышимым как трески и щелчки. Различают три формы джиттера:

- Джиттер, зависимый от данных (Data Dependent Jitter — DDJ) — происходит в случае ограниченной полосы пропускания или при нарушениях в сетевых компонентах;

- Искажение рабочего цикла (Duty Cycle Distortion — DCD) — обусловлено задержкой распространения между передачей снизу вверх и сверху вниз;

- Случайный джиттер (Random Jitter — RJ) — является результатом теплового шума.

Величины возникающих задержек и их вероятности важны для организации процедуры обработки и выбора параметров обработки. Понятно, что временная структура речевого пакетного потока меняется. Возникает

необходимость применения буфера для фильтрации превращения пакетной речи, отягощенной нестационарными задержками в канале, возможными перестановками пакетов, в непрерывный естественный речевой сигнал в масштабе реального времени. Параметры буфера определяются компромиссом между величиной запаздывания телефонного сигнала в режиме дуплексной связи и процентом потерянных пакетов. Потеря пакетов является другим серьезным негативным явлением в IP-телефонии.

Можно выделить следующие следующие причины появления джиттера:1. Влияние сети. Во-первых, неустойчиво и плохо предсказуемо время

прохождения пакета через сеть. Если нагрузка сети относительно мала, маршрутизаторы и коммутаторы, безусловно, могут обрабатывать пакеты практически мгновенно, а линии связи бывают доступны почти всегда. Если загрузка сети относительно велика, пакеты могут довольно долго ожидать обслуживания в очередях. Чем больше маршрутизаторов, коммутаторов и линий в маршруте, по которому проходит пакет, тем больше время его запаздывания, и тем больше вариация этого времени, т.е. джиттер.

2. Влияние операционной системы. Большинство приложений IP-телефонии (особенно клиентских) представляет собой обычные программы, выполняемые в среде какой-либо операционной системы, такой как Windows или Linux. Эти программы обращаются к периферийным устройствам (платам обработки речевых сигналов, специализированным платам систем сигнализации) через интерфейс прикладных программ для взаимодействия с драйверами этих устройств, а доступ к IP-сети осуществляют через Socket-интерфейс. Большинство операционных систем не могут контролировать распределение времени центрального процессора между разными процессами с точностью, превышающей несколько десятков миллисекунд, и не могут обрабатывать за такое же время более одного прерывания от внешних устройств. Это приводит к тому, что задержка в продвижении данных между сетевым интерфейсом и внешним устройством речевого вывода составляет, независимо от используемого алгоритма кодирования речи, величину такого же порядка, или даже больше. Из сказанного следует, что выбор операционной системы является важным фактором, влияющим на общую величину задержки. Чтобы минимизировать влияние операционной системы, некоторые производители шлюзов и IP-телефонов используют так называемые ОС реального времени (VxWorks, pSOS, QNX Neutrino и т.д.), которые используют более сложные механизмы разделения времени процессора, действующие таким образом, чтобы обеспечивать более быструю реакцию на прерывания и более эффективный обмен потоками данных между процессами. Другой, более плодотворный подход - переложить все функции, которые необходимо выполнять в жестких временных рамках (обмен данными между речевыми кодеками и сетевым интерфейсом, поддержку RTP и т.д.), на отдельный быстродействующий специализированный процессор. При этом пересылка речевых данных осуществляется через выделенный сетевой интерфейс периферийного устройства, а операционная система рабочей станции поддерживает только алгоритмы управления соединениями и протоколы

сигнализации, т.е. задачи, для выполнения которых жестких временных рамок не требуется. Этот подход реализован в платах для приложений IP-телефонии, производимых фирмами Dialogic, Audiocodes, Natural Microsystems.

3. Влияние джиттер-буфера. Проблема джиттера весьма существенна в пакетно-ориентированных сетях. Отправитель речевых пакетов передает их через фиксированные промежутки времени (например, через каждые 20 мс), но при прохождении через сеть задержки пакетов оказываются неодинаковыми, так что они прибывают в пункт назначения через разные промежутки времени. Это иллюстрирует рис.

Рис. Различие интервалов между моментами прибытия пакетов (джиттер)Задержка прохождения пакетов по сети Т может быть представлена как

сумма постоянной составляющей Т (время распространения плюс средняя длительность задержки в очередях) и переменной величины j, являющейся результатом джиттера: T=T±j. Для того, чтобы компенсировать влияние джиттера, в терминалах используется т.н. джиттер-буфер. Этот буфер хранит в памяти прибывшие пакеты в течение времени, определяемого его объемом. Пакеты, прибывающие слишком поздно, когда буфер заполнен, отбрасываются. Интервалы между пакетами восстанавливаются на основе значений временных меток RTP-пакетов. В функции джиттер-буфера обычно входит и восстановление исходной очередности следования пакетов, если при транспортировке по сети они оказались «перепутаны». Слишком короткий буфер будет приводить к слишком частым потерям «опоздавших» пакетов, а слишком длинный - к неприемлемо большой дополнительной задержке. Обычно предусматривается динамическая подстройка длины буфера в течение всего времени существования соединения. Для выбора наилучшей длины используются эвристические алгоритмы.

4. Влияние кодека и количества передаваемых в пакете кадров. Большинство современных эффективных алгоритмов кодирования/декодирования речи ориентировано на передачу информации кадрами, а не последовательностью кодов отдельных отсчетов. Поэтому в течение времени, определяемого длиной кадра кодека, должна накапливаться определенной длины последовательность цифровых представлений отсчетов.

Кроме того, некоторым кодекам необходим предварительный анализ большего количества речевой информации, чем должно содержаться в кадре. Это неизбежное время накопления и предварительного анализа входит в общий бюджет длительности задержки пакета.

На первый взгляд, можно было бы заключить, что чем меньше длина кадра, тем меньше должна быть задержка. Однако, как будет показано ниже, из-за значительного объема служебной информации, передаваемой в RTP/UDP/IP-пакетах, передача маленьких порций данных очень неэффективна, так что при применении кодеков с малой длиной кадра приходится упаковывать несколько кадров в один пакет. Кроме того, кодеки с большей длиной кадра более эффективны, поскольку могут «наблюдать» сигнал в течение большего времени и, следовательно, могут более эффективно моделировать этот сигнал.

ITU-T в рекомендации G.114 определил требования к качеству передачи речи. Оно считается хорошим, если сквозная задержка при передаче сигнала в одну сторону не превышает 150 мс (рис.). Современное оборудование IP-телефонии при включении «спина к спине» (два устройства - шлюза - соединяются напрямую) вносит задержку порядка 60-70 мс. Таким образом, остается еще около 90 мс на сетевую задержку при передаче IP-пакета от отправителя к пункту назначения, что говорит о возможности обеспечить при современном уровне технологии передачу речи с достаточно хорошим качеством.

Рис. Задержка при передаче

Временные задержки - проблема исключительно IP-телефонии. Именно поэтому на рис. 3.4 приведены отдельные характеристики спутниковой передачи, при которой требуется примерно 170 мс для того, чтобы сигнал достиг спутника и вернулся обратно к Земле (без учета затрат времени на обработку сигнала). Таким образом, полное время задержки превышает 250-300 мс. Согласно рекомендации G.114, такая задержка выходит за границы диапазона, приемлемого для передачи речи. Тем не менее, ежедневно значительное количество разговоров ведется по спутниковым линиям связи. Следовательно, приемлемое качество речи определяется также и требованиями пользователей.

Эхо, устройства ограничения его влияния.

Задержка при передаче через спутник

Задержка при факсимильной и широковещательной передачи

Задержка при высоком качестве речи

Феномен эха вызывает затруднения при разговоре и у говорящего, и у слушающего. Говорящий слышит с определенной задержкой свой собственный голос. Если сигнал отражается дважды, то слушающий дважды слышит речь говорящего (второй раз - с ослаблением и задержкой).

В телефонных сетях существуют два вида эха:- Эхо говорящего. Когда абонент говорит по телефону и слышит

собственный голос, такое явление называется эхом говорящего.- Эхо слушающего. Когда абонент слышите голос собеседника дважды, то

такая ситуация называется эхом слушателя.В той или иной степени эхо присутствует всегда. Однако серьезной

проблемой оно становится только при большой громкости. Эхо также представляет собой проблему в том случае, когда интервал между моментом, когда абонент говорит, и моментом появления отраженного сигнала, становится достаточно большим. Если абонент слушает речь собеседника, то эхо мешает пониманию разговора, когда речь собеседника звучит в трубке дважды.

Эхо может иметь электрическую и акустическую природу.Отражения часто проявляются при взаимодействии ТСОП и IP-сетей.С целью экономии кабеля в ТСОП для подключения абонентских

терминалов с давних пор используются двухпроводные линии, по которым речевые сигналы передаются в обоих направлениях. Более того, во многих телефонных сетях передача сигналов обоих направлений по двум проводам используется и в соединительных линиях между электромеханическими АТС (хотя теперь для организации связи между АТС всё чаще используется раздельная передача сигналов разных направлений, т.е. четырехпроводная схема их передачи). Для разделения сигналов разных направлений в терминалах абонентов (телефонных аппаратах) и на АТС применяются простые мостовые схемы, называемые дифсистемами (hybrid). Работа этих мостовых схем основывается на согласовании импедансов в плечах моста, одним из плеч которого является двухпроводная абонентская линия. Так как абонентские линии могут очень сильно различаться по своим параметрам (длине, диаметру жил кабеля и т.п.), то достичь точного согласования (тем более, во всей полосе передаваемых частот) невозможно. Вместо этого администрация связи вынуждена ориентироваться на некоторую среднюю величину импеданса для всех абонентских линий своей национальной сети. Это приводит к тому, что сигналы прямого и обратного направления в большинстве случаев не разделяются полностью, и в дифсистеме возникает частичное отражение сигналов.

Если задержка распространения сигнала в сети невелика (что обычно и бывает в местных сетях), такой отраженный сигнал попросту незаметен и не вызывает неприятных ощущений. Если задержка достигает величины 15-20 мс, возникает эффект «огромного пустого помещения». При дальнейшем увеличении задержки субъективная оценка качества разговора резко ухудшается, вплоть до полной невозможности продолжать беседу.

В рамках ТфОП проблема такого эха известна с тех самых пор, когда телефонная сеть стала настолько протяженной, что задержки распространения

сигналов перестали быть неощутимыми. Были разработаны и методы борьбы с этим феноменом - от минимизации задержек путем соответствующего планирования сети до применения эхозаградителей и эхокомпенсаторов. Как мы уже видели выше, задержки, свойственные процессам передачи речи по IP-сетям, таковы, что не оставляют выбора и делают механизмы, ограничивающие эффект эха, обязательными в любом оборудовании IP-телефонии.

Акустическое эхо возникает при пользовании терминалами громкоговорящей связи, независимо оттого, какая технология используется в них для передачи информации. Акустическое эхо может обладать значительной длительностью, а особенно неприятным бывает изменение его характеристик при изменении, например, взаимного расположения терминала и говорящего, или даже других людей в помещении. Эти обстоятельства делают построение устройств эффективного подавления акустического эха очень непростой задачей.

Существуют два типа устройств, предназначенных для ограничения вредных эффектов эха: эхозаградители и эхокомпенсаторы.

Эхозаградители появились в начале 70-х годов. Принцип их работы прост и состоит в отключении канала передачи, когда в канале приема присутствует речевой сигнал. Такая техника широко используется в дешевых телефонных аппаратах с громкоговорящей связью (speakerphones), однако простота не обеспечивает нормального качества связи - перебить говорящего становится невозможно, т.е. связь, по сути, становится полудуплексной.

Эхокомпенсатор - это более сложное устройство, которое моделирует эхосигнал для последующего его вычитания из принимаемого сигнала. Эхо моделируется как взвешенная сумма задержанных копий входного сигнала или, иными словами, как свертка входного сигнала с оцененной импульсной характеристикой канала. Оценка импульсной характеристики происходит в тот момент, когда говорит только удаленный корреспондент, для чего используется детектор одновременной речевой активности. После вычитания синтезированной копии эхосигнала из сигнала обратного направления полученный сигнал подвергается нелинейной обработке для увеличения степени подавления эха (подавление очень слабых сигналов).

Поскольку эхо моделируется только как линейный феномен, любые нелинейные процессы на пути его возникновения приводят к ухудшению работы эхокомпенсатора. Использование более сложных алгоритмов позволяет подавлять эхо, представляющее собой не только задержанный, но и сдвинутый по частоте сигнал, что часто происходит из-за наличия в ТфОП устаревших частотных систем передачи. Реализация таких алгоритмов необходима для успешного функционирования эхокомпенсаторов в телефонных сетях на территории России и бывшего СССР, и поэтому алгоритмы эхокомпенсации в российском оборудовании IP-телефонии на базе интеллектуальной платформы Протей-IP разработаны именно с учетом сдвига эха по частоте.

Эхокомпенсатор должен хранить амплитуды эхосигналов, задержанных на время от нуля до продолжительности самого длительного подавляемого эхосигнала. Это значит, что эхокомпенсаторы, рассчитанные на подавление

более длительных эхосигналов, требуют для своей реализации большего объема памяти и большей производительности процессора. Таким образом, выгодно помещать эхокомпенсаторы «максимально близко», в смысле задержки, к источнику эха.

По изложенным причинам эхокомпенсаторы являются неотъемлемой частью шлюзов IP-телефонии. Алгоритмы эхо-компенсации реализуются обычно на базе тех же цифровых сигнальных процессоров, что и речевые кодеки, и обеспечивают подавление эхосигналов длительностью до 32-64 мс. К эхокомпенсаторам терминалов громкоговорящей связи предъявляются гораздо более строгие требования, которые здесь рассматриваться не будут, так как проблема акустического эха не входит в число проблем, специфических для IP-телефонии.

Сетевые платы с функциями телефонии. Одним из решений IP-телефонии являются многоцелевые сетевые платы с функциями телефонии. Такие устройства оборудованы портами RJ-11 для подключения обычного телефонного аппарата.

Автономные IP-телефоны. Представляют собой решение "все в одном" для одной линии. По внешнему виду и базовым сервисным возможностям аппаратные реализации IP-телефонов ничем особо не отличаются от обычных телефонов, но их электронная "начинка" позволяет существенно уменьшить нагрузку на персонал, отвечающий за телефонную связь.

Помимо аппаратной существуют и программные реализации IP-телефонов. В этом случае ПК, оборудованный телефонной гарнитурой или микрофоном и акустическими системами, превращается в многофункциональной коммуникационный центр. Пользователь ПК, кроме доступа к обычному телефонному сервису, получает набор дополнительных возможностей: получение информации о звонящем клиенте (благодаря наличию стандартного интерфейса TAPI к другим программам), контроль телефонных вызовов и работу с речевой почтой. Недостатками таких систем является неполная совместимость с H.323 версии 2, а также отсутствие поддержки функций по обеспечению безопасности в работе с gatekeeper.

Классификация шлюзов IP-телефонииПо масштабности применения их можно разделить на два основных типа:

шлюзы, ориентированные на корпоративное применение, и шлюзы, предназначенные для операторов и поставщиков услуг связи. Продукты последнего типа отличаются большой емкостью и масштабируемостью, присутствием средств аутентификации и мониторинга, а также дополнительных возможностей биллинга.

По исполнению шлюзы могут быть:- Автономные. Большинство производителей шлюзов предлагает

автономные IP-шлюзы, которые обычно состоят из серверов на базе персональных компьютеров с комплектом голосовых плат. Голосовые платы не

предназначены для компрессии/декомпрессии звука, поэтому данная операция должна выполняться главным процессором ПК.

- Маршрутизаторы-шлюзы. В мире производителей оборудования телекоммуникаций наметилась тенденция к тому, что крупные компании традиционное сетевое оборудование оснащают узлами, отвечающими за IP-телефонию. Эта продукция - маршрутизаторы и устройства доступа к распределенным сетям со встроенными шлюзами IP-телефонии.

- RAS-шлюзы. Свою часть рынка оборуд-я для IP-телефонии занимают шлюзы для VoIP, которые состоят из плат, устанавливаемых в серверы дистанционного доступа (RAS). Установка устройств данного типа при построении IP-сетей оправдана при работе с приложениями с множеством голосовых портов.

- Шлюзы-модули для УПАТС. В наст.вр.получили распр-е шлюзы IP-телефонии, конструктивно представляющие собой модули для УАТС. Подобная система перед тем, как установить соединение через IP-сеть, проверяет качество связи. В случае достаточного ее качества (норма устанавливается администратором системы) соединение устан-ся. Если дело обстоит иначе, вызов направляется по традиционным линиям связи. Т.о., налицо стремление фирм-производителей постепенно заменять транспортную среду, не затрагивая при этом телефонный сервис, предоставляемый конечным пользователям.

- Шлюзы с интеграцией бизнес-приложений. По мере развития систем IP-телефонии на ведущие роли выходят сервис-

функции. При этом оборудование должно ориентироваться не только на интеграцию трафика, но и на интеграцию бизнес-приложений, позволяющую повысить продуктивность работы предприятий. Она позволяет реализовать службу типа "щелкни и говори", н/р, для устан-я телефонной связи между посетителями Web-узла компании и ее сотрудниками.

- Учрежденческие АТС на базе шлюзов. Еще одно направление развития обор-я IP-телефонии - построение учрежденческих телефонных систем на базе инфраструктур ЛВС. В случае, когда нецелесообразна установка отдельного сервера для преобразования телефонных сигналов в IP-пакеты, исп-я СУ, подключаемые напрямую к сети 10BaseT (по типу концентраторов Ethernet). При этом каждый концентратор представляет, небольшую УАТС с голосовой почтой и автоматическим секретарем, подключаемую через разъем RJ-14 к внешним и внутренним телеф-м линиям и ч/з соединители RJ-45 к лок.сети Ethernet. Обладая простотой управл-я и наличием встр-х средств компьют-телеф. интеграции, эти системы в состоянии составить конкуренцию обычным УАТС.

Схема сигнальной обработки в шлюзе при подключении аналогового 2-х проводного телефонного канала PSTN показана на рис. Телефонный сигнал с 2-х проводной линии поступает на дифференциаль-ную систему, которая разделяет приемную и передающую часть канала. Далее сигнал передачи вместе с "просочившейся" частью сигнала приема подается на аналого-

цифровой преобразователь и превращается либо в стандартный 12 разрядный сигнал либо в 8-ми разрядный сигнал, закодированный по µ- либо А- закону.

Рис - Схема сигнальной обработки в шлюзе

В последнем случае обработка должна также включать соответст-вующий экспандер. В устройстве эхо-компенсации из сигнала передачи удаляются остатки принимаемого сигнала. Эхо-компенсатор представляет собой адаптивный нерекурсивный фильтр, длина памяти (порядок) которого и механизм адаптации выбираются такими, чтобы удовлетворить требованиям рекомендации МКKТТ (ITU-T) G.165. Для обнаружения и определения сигналов внутриполосной телефонной сигнализации (MF сигналов), сигналов DTMF либо импульсного наборов используются детекторы соответствующих типов. В режиме сессии дальнейшая обработка входного сигнала происходит в речевом кодере. В анализаторе кодера сигнал сегментируется на отдельные фрагменты длительностью 30 мс и каждому входному блоку, состоящему из 240 отсчетов (1920 бит при А либо µ- коде и 2880 бит при 12-ти разрядном линейном коде), сопоставляется информационный кадр длиной 137 бит.

Часть параметров, вычисленная в анализаторе, используется в блоке определения голосовой активности (VAD - voice activity detector), который решает является ли текущий анализируемый фрагмент сигнала речью или паузой. При наличии паузы информационный кадр может не передаваться в службу виртуального канала. Режим передачи паузных кадров следующий. На сеансовый уровень передается лишь каждый пятый кадр такого типа. Кроме того, при отсутствии речи для кодировки текущих спектральных параметров используется только 27 бит. На приемной стороне из виртуального канала в логический поступает либо информационный кадр (длиной 137 или 27 бит) либо флаг наличия паузы. На паузных кадрах вместо речевого синтезатора включается генератор комфортного шума, который восстанавливает спектральный состав паузного сигнала. Параметры генератора обновляются при получении паузного информационного кадра. Наличие информационного кадра длиной 137 бит включает речевой декодер, на выходе которого формируется 12-ти разрядный речевой сигнал. Для эхокомпенсатора этот

сигнал является сигналом дальнего абонента, фильтрация которого дает составляющую электрического эха в передаваемом сигнале. В зависимости от типа цифро-аналогового преобразования сигнал может быть подвергнут дополнительной кодировке по А- либо µ- закону.

Анализ схемы сигнальной обработки и опыт разработки позволяют 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.

Что обозначают термины FXO и FXS?

FXS и FXO – это названия портов, к которым подключаются аналоговые телефонные линии ТФОП (также известные под названием «телефонные сети общего пользования»).

Интерфейс FXS – это порт, который дает возможность подключения абонента к аналоговой телефонной линии. Другими словами «розетка в стене» выдает сигнал станции, обеспечивает батарейное питание линии и напряжение, необходимое для звонка.

Интерфейс FXO – это разъем, в который включается аналоговая телефонная линия. Это разъем на телефонном или факсимильном аппарате или разъем / разъемы на аналоговой мини-АТС. Такой порт имеет индикацию состояния трубка снята / трубка на телефоне (замыкание цепи). Так как порты (разъемы) являются частью устройства, например, телефона или факса, такое устройство часто называют «устройством FXO» или «аналоговым устройством».

Разъемы FXO и FXS всегда парные, то есть имеют «вилку» и «гнездо».При отсутствии мини-АТС, телефон подключается прямо к розетке FXS,

предоставляемой телефонной компанией.

Порты FXS / FXO без использования мини-АТС

При наличии мини-АТС, телефонные линии, ведущие от телефонной компании, подключаются к мини-АТС, к которой также подключаются абонентские телефоны. Поэтому мини-АТС должна быть оборудована портами

обоих типов – для подключения портов FXS от телефонной компании и портов FXO для подключения телефонов или факсов.

Порты FXS / FXO с использованием мини-АТС

FXS, FXO и VOIP Термины FXS и FXO встречаются, когда принимается решение о покупке

оборудования, позволяющего подключать аналоговые телефонные линии к телефонной системе VOIP или традиционных аналоговых мини-АТС к поставщику услуг VOIP или связывать такое оборудование по каналам Интернет.

Шлюз FXOДля подключения аналоговых телефонных линий к IP мини-АТС

необходим шлюз FXO. Это позволяет подключить порт FXS к порту FXO, имеющемуся на шлюзе, который преобразует сигнал аналоговой телефонной линии в вызов VOIP.

Шлюз FXS. Шлюз FXS используется для подключения одной или более традиционных аналоговых мини-АТС к VOIP мини-АТС или провайдеру. Шлюз FXS необходим для соединения портов FXO (которые обычно соединяются с телефонной компанией) с Интернетом или VOIP мини-АТС.

Адаптер FXS или адаптер ATAАдаптер FXS используется для соединения аналогового телефона или

факса с VOIP мини-АТС или провайдером VOIP услуг. Это необходимо для подключения порта FXO на телефонном/факс-аппарате к адаптеру.

Осуществление звонков Процедуры FXS/ FXO – как это работаетЕсли вы интересуетесь техническими подробностями процедур

взаимодействия портов устройств FXS/FXO, вот описание последовательности:При осуществлении исходящего звонка:1. Абонент поднимает трубку (устройство FXO). Порт FXS

определяет, что трубка поднята. 2. Набирается телефонный номер, который в виде двухтональных

многочастотных сигналов (DTMF) передается на порт FXS. Входящий звонок:1. Порт FXS принимает звонок, затем посылает сигнал звонка с

необходимым напряжением на соединенное с ним устройство FXO. 2. Телефон звонит. 3. После поднятия трубки можно говорить. Окончание звонка – обычно порт FXS заканчивает соединение по сигналу

соединенного с ним устройства FXO.Примечание: На порт FXS подается постоянное напряжение около 50

Вольт с аналоговой телефонной линии. Поэтому прикосновение к проводникам подключенной телефонной линии вызывает слабый «электрический удар». Отдельное питание телефонной линии позволяет осуществлять звонки даже при отсутствии напряжения в сети переменного тока

Описание:Голосовой маршрутизатор D-Link DVX-7090 является совместным

проектом компаний D-Link и MERA Systems и может применяться в качестве альтернативы аналоговой офисной АТС в торговых центрах, многоэтажных домах, средних и крупных офисах, позволяя использовать существующую сетевую инфраструктуру, как для передачи данных, так и для организации телефонной сети. Его можно также использовать для организации небольшого

операторского узла связи (поддерживается Radius-сервер) или телефонного выноса.

Устройство рассчитано на 400 абонентов и поддерживает до 90 одновременных звонков в режиме проксирования медиа-трафика. DVX-7090 обладает богатым функционалом сервисов class-5* (ДВО*/VAS*) и обеспечивает гибкую настройку, как для всей сети в целом, так и для каждого пользователя в отдельности.

Благодаря поддержке протоколов установления вызовов SIP и H.323, устройство обеспечивает взаимодействие между клиентами, использующими любой из этих протоколов. Также DVX-7090 поддерживает автоматическую конвертацию голосовых кодеков, позволяя избежать проблем несовместимости абонентских устройств.

DVX-7090 обеспечивает регистрацию SIP/H.323-клиентов, идентификацию и маршрутизацию вызовов для всего оконечного оборудования, поддерживающего протокол SIP/H.323, включая VoIP-шлюзы, IP-телефоны, софтфоны.

Система позволяет разделить обслуживание внутренних пользователей локальной сети и внешних, находящихся в зоне Интернет, что обеспечивает их мобильность и доступность.

Среди большого количества сервисов ДВО* в устройстве реализована функция голосовой почты (Voice-to-Email), основной особенностью которой является возможность отправки оставленного голосового сообщения на электронный почтовый ящик абонента. Это позволяет прослушивать сообщения без использования телефона.

D-Link DVX-7090 позволяет абонентам осуществлять прием факсимильных сообщений на указанную электронную почту, а так же отправку обычных изображений на факс.

Система предоставляет каждому абоненту доступ к личному веб-кабинету, с помощью которого он может изменять параметры своей учетной записи, а также настраивать доступные ему сервисы.

DVX-7090 обеспечивает единую точку сбора CDR-записей (Call Detail Records), предоставляет всю необходимую информацию о звонках. Интеграция с биллингом реализуется посредством RADIUS API. Используется стандарт Cisco VSA. Поддерживается возможность завершения звонка со стороны биллинга (например, при отсутствии средств на счете).