आईपी-टेलीफोनी के बारे में कुछ निष्कर्ष - मुख्य डिजिटल सिग्नल, कोडेक्स, बैंडविड्थ

नमस्ते, दोस्तों!

CCNA वॉयस परीक्षा के लिए सामग्रियों के अध्ययन के दौरान, एक अलग लेख में प्राप्त जानकारी को व्यवस्थित करने के लिए विचार का जन्म हुआ। इसे आगे बढ़ाने में, दो लक्ष्य: एक स्व-सेवारत - अध्ययन के तहत सामग्री का पता लगाना और अपने दिमाग में अलमारियों पर सब कुछ डालना बेहतर है; दूसरा परोपकारी व्यक्ति उन लोगों के साथ प्राप्त ज्ञान को साझा करना चाहता है जो कम से कम इस में रुचि नहीं रखते हैं।

इस लेख में, मैं आपको वॉयस कोडिंग प्रक्रियाओं, कोडेक्स जैसे और आईपी नेटवर्क में वॉयस ट्रांसमिशन के लिए आवश्यक बैंडविड्थ की गणना के बारे में बताऊंगा

मुख्य डिजिटल सिग्नल के बारे में

मुझे लगता है कि यह समझाने लायक नहीं है कि आईपी नेटवर्क पर एनालॉग सिग्नल (जो कि मानवीय आवाज है) को प्रसारित करने के लिए, इस सिग्नल को अपने और शून्य के अनुक्रम में परिवर्तित करना आवश्यक है। यह कैसे किया जाता है, उपयोगकर्ता denis_g ने अपने बहुत पसंद किए गए लेख में खूबसूरती से समझाया। एक साहित्यकार के लिए पारित नहीं करने के लिए और जानकारी की नकल न करने के लिए, मैं इसे यहां छोड़ देता हूं। संक्षेप में, इसका सार Kotelnikov प्रमेय पर आधारित है (बुर्जुआ इसे Nyquist प्रमेय कहते हैं) जब गुणवत्ता के नुकसान के बिना एक वॉइस सिग्नल संचारित करने के लिए पल्स-कोड मॉड्यूलेशन का उपयोग किया जाता है, तो यह 64 kbit / s की गति से डेटा संचारित करने के लिए पर्याप्त है।
64 किलोबाइट प्रति सेकंड - यह वही है जो आधुनिक डिजिटल टेलीफोनी में मुख्य डिजिटल सिग्नल कहलाता है।

Plesiosynchronous (लगभग सिंक्रोनस) डिजिटल पदानुक्रम (PDH) में प्राथमिक (सबसे छोटा, सबसे सरल) स्तर 32 (30 वॉयस + 2 सर्विस) मुख्य डिजिटल सिग्नलों पर बनाया गया है - तथाकथित E1 स्ट्रीम (2048 kbit / s)। और मुख्य डिजिटल सिग्नल को ही कभी-कभी शून्य स्तर कहा जाता है। यह ध्यान देने योग्य है कि पीडीएच में एक दूसरा (ई 2), तीसरा (ई 3) और चौथा (ई 4) स्तर है। प्रत्येक बाद के स्तर को चार पिछले वाले से कुछ ओवरहेड जानकारी के अलावा के साथ गुणा किया जाता है, उदाहरण के लिए, E3 = 4 * E2 / अलार्म।

कुछ समय (80 के दशक में) पीडीएच तकनीक पर दुनिया में सभी डिजिटल टेलीफोनी का निर्माण किया गया था। लेकिन इसमें कई कमियां थीं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण था निचले स्तर की धाराओं को निकालने के लिए एक उच्च-स्तरीय धारा को क्रमिक रूप से डिम्टिप्लेक्सिंग की आवश्यकता। उदाहरण के लिए, E4 स्ट्रीम से एक E1 स्ट्रीम को दूसरी जगह पर ले जाने के लिए, E4 को पहले E4 से चार E3 में विघटित करना आवश्यक था, फिर E3 को चार E2 में इकट्ठा करना, E2 को चार E1 में अलग करना, E1 को उस स्थान पर पुनः निर्देशित करना जहां इसे होना चाहिए रिवर्स ऑर्डर में स्ट्रीम इकट्ठा करें और भेजें। यह सामान्य रूप से एक घर का काम है, और यह संसाधनों का बहुत अधिक उपभोग करता है।

पीडीएच तकनीक को एसडीएच (सिंक्रोनस डिजिटल पदानुक्रम) द्वारा बदल दिया गया था, जो आज तक मोबाइल ऑपरेटरों के साथ संचार के आयोजन के लिए मुख्य विकल्प बना हुआ है, और हमारे दो बैकबोन प्रदाताओं (टीटीके, आरटीके) के नेटवर्क अभी भी एसडीएच पर आधारित हैं।

फिर भी, प्राथमिक स्तर (E1) दूर नहीं गए हैं, और कभी-कभी संचार को व्यवस्थित करने का एकमात्र तरीका बने हुए हैं। उदाहरण के लिए, हमारे देश में सभी टेलीफोन ऑपरेटर एक-दूसरे के साथ इंटरफेस करने के लिए E1 स्ट्रीम की Nth संख्या का उपयोग करते हैं।

हाँ, विचलित। आइए हम आईपी-टेलीफोनी पर लौटें, यानी पैकेट स्विचिंग के लिए, लेकिन चैनल स्विचिंग के बारे में भूल जाएं।

कोडेक्स के बारे में

तो, आपके और मेरे पास एक प्राथमिक डिजिटल चैनल है, जिसमें से IP नेटवर्क में अवतार G.711 कोडेक है। यह मानक वास्तव में सबसे लोकप्रिय हो गया है और अब इसका उपयोग SIP और SCCP जैसे प्रोटोकॉल में किया जाता है। यह 64 kbit / second की बैंडविड्थ का उपयोग करता है और संभवतः सभी के लिए परिचित है जो आधुनिक आईपी-टेलीफोनी से संबंधित है।
मानक पिछली शताब्दी के 70 के दशक में विकसित किया गया था और फिलहाल इसके लिए पेटेंट समाप्त हो गया है, और यह सार्वजनिक डोमेन में है।
मानक दो एन्कोडिंग एल्गोरिदम का वर्णन करता है - म्यू-लॉ (उत्तरी अमेरिका और जापान में उपयोग किया जाता है) और ए-लॉ (यूरोप और बाकी दुनिया में उपयोग किया जाता है)। दोनों एल्गोरिदम लॉगरिदमिक हैं, लेकिन बाद के कानून को मूल रूप से प्रक्रियाओं के कंप्यूटर प्रसंस्करण के लिए बनाया गया था। (c) विकिपीडिया

आमतौर पर मान्यता प्राप्त G.711 के अलावा, ऑडियो संकेतों को एन्कोडिंग / डिकोड करने के कई और मानक हैं। उनमें से सबसे लोकप्रिय G.729, G.729a, G.726, G.728 हैं। यदि हम उन्हें अधिकृत बैंडविड्थ द्वारा मूल्यांकन करते हैं, तो हम निम्नलिखित चित्र देखेंगे:

G.729 - 8 केबीपीएस
G.729a - 8 केबीपीएस
G.726 - 32 केबीपीएस
G.728 - 16 केबीपीएस

ऐसा लगता है कि यदि वे एक छोटे बैंड का उपयोग करते हैं, तो वे G.711 से अधिक लोकप्रिय क्यों नहीं हुए? तथ्य यह है कि बैंडविड्थ कोडेक का सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर नहीं है, ऑपरेशन की गति भी महत्वपूर्ण है, और इसके परिणामस्वरूप, डीएसपी (डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर) की लोडिंग - एक डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर, जो वास्तविक समय में सिग्नल को एन्कोडिंग / डिकोड करने के लिए जिम्मेदार है।
किसी विशेष कोडेक की सफलता का निर्धारण करने वाला एक अन्य महत्वपूर्ण मानदंड तथाकथित है। एमओएस (मीन ओपिनियन स्कोर, रूसी साहित्य में औसत व्यक्तिपरक स्कोर के रूप में पाया जाता है)। एमओएस का विचार बहुत सरल है: लोगों के एक विशेष रूप से गठित समूह को संचार प्रणाली का उपयोग करने का अवसर दिया जाता है और 1 (भयानक) से 5 (उत्कृष्ट) की दर करने के लिए कहा जाता है। ऐसे अध्ययन के औसत डेटा को MOS कहा जाता है।

इसलिए, मेरे द्वारा इंगित किए गए कोडेक्स के लिए, एमओएस रेटिंग्स के निम्नलिखित अर्थ हैं:

G.711 - 4.1 (मु-कानून के लिए कुछ स्रोतों के अनुसार 4.45)
G.729 - 3, 92 (शायद मैंने G.711 के साथ प्रतिस्पर्धा की होगी, लेकिन यहां यह बहुत प्रोसेसर समय खाती है)
G.729a - 3.7 (यह कोडेक अपने बड़े भाई की तुलना में बहुत तेजी से काम करता है, लेकिन जैसा कि आप देख सकते हैं - गुणवत्ता की गिरावट)
G.726 - 3.85
G.728 - 3.61

और इन सभी कारकों (बैंडविड्थ, गति, एमओएस) का संयोजन डिजिटल सिग्नल कोडिंग के दायरे में एक कोडेक की प्रधानता निर्धारित करता है।

वैसे, ये सभी मानक (जो जी के साथ शुरू होते हैं) टेलीफोनी और टेलीग्राफी (आईटीयू का एक प्रभाग - अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ) पर अंतरराष्ट्रीय सलाहकार समिति के काम का परिणाम हैं और अनिवार्य रूप से मालिकाना हैं। और हमारे समय में मालिकाना मानकों के लिए मुफ्त विकल्पों की कमी की कल्पना करना मुश्किल है। तो ऑडियो कोडिंग के क्षेत्र में, iLBC (इंटरनेट लो बिटरेट कोडेक) मानक का जन्म हुआ, जो 15.2 Kbps का उपयोग करता है और 4.1 की MOS रेटिंग है। खुलेपन के साथ इन कारकों ने इस तथ्य को प्रभावित किया है कि इस मानक का उपयोग Google टॉक, याहू मैसेंजर और हम सभी प्यारे स्काइप में किया जाता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि लोकप्रिय आईपी-पीबीएक्स (तारांकन चिह्न, सिस्को सीएमई) इन सभी कोडेक्स का समर्थन करता है, और आप हमेशा अपने लिए तय कर सकते हैं कि आप अपने टेलीफोन नेटवर्क पर क्या उपयोग करेंगे।

बैंडविड्थ के बारे में

अनुमानित थ्रूपुट एक पैरामीटर है जिसे किसी भी डेटा नेटवर्क की योजना बनाते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए ताकि यह आसानी से स्केलेबल हो और आपके उपयोगकर्ताओं को इसके संचालन के दौरान कोई अनावश्यक असुविधा न हो। मैं दोहराता हूं - वीओआईपी नेटवर्क सहित किसी भी नेटवर्क।

इस विशेष मामले में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर नमूना आकार (मिलीसेकंड में मापा जाता है) है। एक नमूना आकार वह पैरामीटर है जो एक आईपी पैकेट में आवाज़ की जानकारी की "राशि" निर्धारित करता है - उदाहरण के लिए, आप एक शब्दांश या दो को समान मानक पैकेट आकार में रटना कर सकते हैं। जितना बड़ा नमूना आकार, उतना अधिक किफायती आप अपने बैंडविड्थ का उपभोग करते हैं, लेकिन जितना अधिक आप वार्तालाप में देरी (डिजिटल कोडिंग / डिकोडिंग प्रोसेसर का परिणाम) सुनेंगे।

मुझे पता नहीं है कि एस्टेरिस्क में (मुझे उम्मीद है कि कोई मुझे बताता है), लेकिन दुर्भाग्य से कोडेक - नमूना आकार को कॉन्फ़िगर करते समय सिस्को सीएमई (सिस्को के आईपी टेलीफोनी समाधान) में ऐसा कोई पैरामीटर नहीं है, लेकिन एक पैरामीटर है जो नमूने में बाइट्स की संख्या निर्धारित करता है। वे एक सरल सूत्र (रैखिक संबंध) द्वारा एक दूसरे के साथ जुड़े हुए हैं, और आसानी से एक दूसरे के माध्यम से व्यक्त किए जाते हैं। और यहाँ सूत्र है:

बीवीएस = आरएस * पीपीके / 8, जहां बीवीएस नमूना में बाइट्स की संख्या है, आरएस सेकंड में नमूने का आकार है, पीपीके बिट्स / सेकंड में कोडेक ट्रांसमिशन है। यही है, अगर हम चाहते हैं, जब G.711 कोडेक का उपयोग करते समय, एक पैकेट में होना चाहिए, उदाहरण के लिए, बातचीत के 20 मिलीसेकंड, तो हमें पैरामीटर का मान सेट करने की आवश्यकता है BvS = 0.02 * 64000/8 - 160 -

इस प्रकार, हमें अपने यूडीपी टुकड़े में उपयोगी जानकारी के 160 बाइट्स लगाने की आवश्यकता है। ठीक है, चलो आगे बढ़ते हैं।

मान लीजिए कि हम चैनल प्रोटोकॉल के रूप में ईथरनेट के साथ एक क्लासिक आईपी नेटवर्क का उपयोग करते हैं, साथ ही हम इसे सभी एन्क्रिप्टेड वीपीएन में चलाना चाहते हैं। फिर ईथरनेट ओवरहेड की एक और 18 बाइट्स को हमारे 160 बाइट्स में जोड़ा जाएगा। नेटवर्क और ट्रांसपोर्ट लेयर को यहाँ जोड़ें - IP, UDP और RTP हेडर (20 + 8 + 12 बाइट्स)। और हम IPSec में अपनी सारी अच्छाई लपेटते हैं - साथ ही 50 और बाइट्स। आउटपुट में हमारे पास आकार में 268 बाइट्स का एक पैकेट है।

कुल बैंडविड्थ की गणना करने के लिए हमें प्रति पैकेट पैकेट की संख्या से इस पैकेट का आकार गुणा करना होगा। यह देखते हुए कि हमारे नमूने का आकार 20 एमएस है, तो एक सेकंड में 50 ऐसे नमूने होंगे। 50 को 268 से गुणा करने पर हम देखते हैं कि एक सेकंड में हमें 13,400 बाइट्स या 107,200 बिट प्रति सेकंड, यानी 107, 2ps ड्राइव करनी होगी। और यह मूल 64 किलोबाइट से लगभग दोगुना है! यह इस संख्या से है कि आपको अपने नेटवर्क की योजना बनाते समय आगे बढ़ना चाहिए।

सतर्क रहो! बल आपके साथ हो सकता है!

प्रयुक्त स्रोत:
CCNA वॉयस वीडियो कोर्स
en.wikipedia.org
www.deltann.ru

पुनश्च: मुझे आपकी ओर से परिवर्धन की आशा है