IP-телефония и видеосвязь (стр. 1 из 4)
Некоммерческое акционерное общество
«Алматинский университет энергетики и связи»
Кафедра ТКС
Пояснительная записка к курсовой работе
Дисциплина: IP-телефония и видеосвязь
Выполнила Нурбаева А. Группа МРС-07-2
Руководитель Сейсенова Д.О.
Алматы 2011
Введение
Именно на методах пакетной передачи и коммутации построено функционирование современных вычислительных сетей. Заложенная в них идея проста: информация любого вида (данные, изображение, речь, звук, служебные и управляющие посылки) представляются в виде цифровой последовательности, которая в дальнейшем делится на "кванты" пакеты, снабжённые всей необходимой информацией для идентификации, маршрутизации, коррекции ошибок и прочее. Подобный подход позволяет в едином информационном русле передавать все виды информации, используя для этого различные пути и средства, применяя универсальные системы коммутации.
Работа устройств в сети Интернет осуществляется с использованием специального протокола IP (Internet Protocol протокол межсетевого взаимодействия). В настоящее время IP протокол используется не только в сети Интернет, но и в других сетях передачи данных с пакетной коммутацией (локальных, корпоративных, региональных). И во всех этих сетях, имеется возможность передавать речевые сообщения с использованием пакетов данных. Такой способ передачи речи получил название IP телефония.
В широком смысле основная задача IP телефонии заключается в обеспечении естественного речевого общения двух или нескольких лиц, являющихся абонентами различных коммуникационных сетей, посредством сети связи с коммутацией пакетов.
IP - телефония позволяет существенно сэкономить требуемую полосу пропускания каналов, что неизбежно ведёт к снижению тарифов, особенно на междугородние и международные телефонные разговоры.
Исходные данные
Таблица 1 -Доля абонентов по группам
| Группа абонентов | Последняя цифра номера зачетной книжки | 4,5 |
| 1 | Доля абонентов 1группы, π1 в% | 60 |
| 2 | Доля абонентов 2группы, π2 в% | 35 |
| 3 | Доля абонентов 3группы, π3 в% | 5 |
Таблица 2 - Характеристики нагрузки, создаваемой клиентами различной группы
| Последняя цифра номера зачетной книжки | 9,5 |
| Вызовов в час fi | 5 |
| Средняя длительность разговора в минут | 3 |
| Объем переданных данных в наибольшей нагрузки V2, Мбайт/с | 15 |
| Объем переданных данных в наибольшей нагрузки V3, Мбайт/с | 75 |
| Время просмотра видео Тв, минут | 55 |
| Мультисервисный узел доступа обслуживает N, абонентов | 2500 |
Таблица 3 - Выбор кодеков
| Предпоследняя номера цифра зачетной книжки | 5,7 |
| Кодеки | G.711 u G.723 m |
Таблица 4
| Первая буква фамилии | НРШ |
| число маршрутизаторов N | 30 |
| Последняя цифра номера зачетной книжки | 5 |
| ρ1 | 0,60 |
| ρ2 | 0,70 |
| ρ2 | 0,80 |
| Предпоследняя цифра номера зачетной книжки | 7 |
| μ, с-1 | 900 |
| m | 1,06 |
Выполнения задания
Задача 1
Провести расчёт производительности узла доступа с учётом структуры нагрузки поступающей от абонентов, пользующихся различными видами услуг.
Расчет:
Расчет производительности узла доступа проводят с учетом всех абонентов, пользующихся услугами. Три группы клиентов:
- пользователи телефонии, π1
- пользователи телефонии и передачи данных, π2;
- пользователи телефонии, передачи данных и видео, π3
Каждая группа абонентов совершает в среднем fi вызовов в час средней длительностью ti минут. Для второй и третьей группы, необходимо задать объем переданных данных в час наибольшей нагрузки, величина обозначается Vj, Мбайт/с. Третья группа будет характеризоваться еще временем просмотра видео в час наибольшей нагрузки Тв минут, мультисервисный узел доступа обслуживает N абонентов.
Факторы влияющие на качество речи и выбор кодека
Первостепенными факторами, определяющими качество голоса являются выбор аудиокодека, время задержки, джиттер и потери пакетов.
Аудиокодеки - важнейший элемент терминалов Н.323. Они позволяют уменьшить необходимую ширину голосового канала при сохранении требуемого качества речи. Различных схем сжатия достаточно много, но большинство устройств Н.323 используют кодеки, стандартизированные ITU. пользовательские приложения (например, NetMeeting) могут поддерживать необходимые кодеки, выбирая тот или иной посредством протокола Н.245.
Скорость оцифровки - определенная битовая скорость, до которой кодек сжимает голосовой канал 64 Кбит/с. Для большинство кодеков она составляют 6,4 и даже 5,3 Кбит/с. Однако следует иметь в виду, что это только скорость сжатия речи. При передаче пакетированного голоса по сети расчет потерь протоколов (например, RTP/UDP/IP/Ethernet) скорость, вплоть до скорости передачи данных.
Задержка имеет фиксированную и переменную составляющие. Фиксированная задержка определяется расстоянием, тогда как переменная зависит от меняющихся сетевых условий. Общая задержка складывается из различных компонентов. Рассмотрим наиболее значимые из них:
- Сетевая задержка вносится узловыми элементами сети VoIP. Для ее минимизации необходимо сократить число узлов сети на пути пакетов между абонентами. Некоторые провайдеры способны обеспечить задержки на своих сетях, не превышающие определенный уровень. Кроме того, для уменьшения сетевой задержки речевому трафику задают высший приоритет по отношению к нечувствительному к задержкам потоку данных.
- Задержка кодека вносится каждым алгоритмом сжатия. Например, G.723 добавляет фиксированную задержку в 30 мс. У других кодеков встроенная задержка может быть меньше, но при этом возможно снижение качества речи или увеличение требуемой полосы пропускания.
- Буфер компенсации джиттера также вносит свою задержку. Джиттером называют отклонения от средней задержки следования пакетов. Задержка может быть различной для каждого пакета, в результате чего, отправленные через равный интервал, они прибывают неравномерно, а то и не в исходной последовательности. Так как алгоритм декомпрессии требует фиксированного интервала между поступлением пакетов, в шлюзе необходим буфер компенсации джиттера. Он задерживает поступающие пакеты, чтобы передавать их устройству декомпрессии с заданным интервалом. Кроме того, он также фиксирует любые ошибки, контролируя номер последовательности в полях сообщений протокола RTP. Однако буфер компенсации зачастую вносит весьма значимую задержку. Его размер задают таким, чтобы буферизовать целое количество пакетов с учетом ожидаемого значения джиттера. Как правило, для каждого направления задержка буфера-составляет 80 мс.
Выбор размера пакета также влияет на качество речи. Пакеты большого размера значительно уменьшают необходимую ширину полосы пропускания, но добавляют задержку пакетирования, так как передатчик тратит больше времени, чтобы заполнить пакет. "Накладные расходы" при пакетной передаче VoIP достаточно высоки. Рассмотрим сценарий, где голос сжимается до 8 Кбит/с, а пакеты посылаются каждые 20 мс. Таким образом, размер речевой информации в каждом пакете - 20 байт. Однако чтобы передать эти пакеты по RTP, к ним нужно добавить: заголовок Ethernet - 14 байт, заголовок IP - 20 байт, заголовок UDP - 8 байт и дополнительные 12 байт для RTP. В общей сложности 54 лишних байта, чтобы передать 20 байт голоса.
Основными механизмами обеспечения QoS (Quality of Service) являются: пакетная передача данных. NGN как сеть с коммутацией пакетов отвечает модели системы с ожиданием (ТфОП соответствует модели системы с потерей вызовов). Заявка, поступившая в момент занятости всех каналов, не покинет систему, а будет поставлена в очередь. Пакетизированный голос расходует полосу пропускания гораздо экономнее - при молчании абонентов информация не передается. Наличие «временного запаса». Временной запас (Тз) - это разница между критическим временем доставки информации к абоненту и реальным временем прохождения пакетов через сеть.
Временной запас Тз, который в традиционных сетях связи пренебрегается, в NGN оперативно предоставляется другим приложениям, что в целом благотворно сказывается на параметрах QoS /13/.
Расчёт числа пакетов от первой группы (телефония)
Рассчитаем число пакетов создаваемых пользователями телефонии, использующие выбранные ранее кодеки. Параметры кодеков представлены в таблице 1.1.1.
Таблица 1.1.1- Параметры кодеков
| Кодек | Скор. перед. RGJ, кбит/с | Длит. датаграммы, мс | Задержка пакет, мс | ПП для двунаправленного соединения, кГц | Задержка в джиттер-буфере | Теорет. макс. оценка MOS |
| G.711u | 64 | 20 | 1 | 174,4 | 2 датагр, 40 мс | 4,4 |
| G.711a | 64 | 20 | 1 | 174,4 | 2 датагр, 40 мс | 4,4 |
| G.726-32 | 32 | 20 | 1 | 110.4 | 2 датагр, 40 мс | 4,22 |
| G.729 | 8 | 20 | 25 | 62,4 | 2 датагр, 40 мс | 4,07 |
| G.723m | 6,3 | 30 | 67,5 | 43,73 | 2 датагр, 60 мс | 3,87 |
| G.723a | 5,3 | 30 | 67,5 | 41,6 | 2 датагр, 60 мс | 3,69 |
Рассчитаем параметры сети для двух кодеков соответственно варианту. При этом в секунду передаётся
, (кадров в секунду) (1.1.1)