Передача голоса по каналам Интернет

В последние годы Интернет начал предоставлять услуги голосовой связи, известные как IP-phone или Vocaltec. Сегодня уже более 30 миллионов пользователей регулярно пользуются этими услугами, и прогнозируется, что их количество увеличится до 200 миллионов к концу десятилетия. Качество такой связи продолжает улучшаться и стремится к стандартам цифровой телефонии.

Хотя некоторые пользователи рассматривают IP-phone просто как средство общения, подобно радиолюбительским связям, все больше людей используют его в деловых целях или даже как источник дохода.

Для ip-телефонных разговоров применяются два основных алгоритма сжатия аудиоданных: GSM (global system for mobile communications) с коэффициентом сжатия 5 и алгоритм DSP-группы (true speech) с коэффициентом сжатия 18 (при частоте 7.7 кбит/с). Внедрение аппаратных средств сжатия позволяет снизить требуемую пропускную способность канала до 6.72 Кбит/с. При этом потеря до 5% пакетов не влияет на качество звука, а потеря 20% все еще позволяет понять суть разговора. В таблице 2.4.3.1 представлена зависимость между необходимой пропускной способностью и частотой стробирования звука.

Таблица 2.4.3.1:

Пропускная способность [бит/с]Частота стробирования [1/с]
96004000
144006000
192008000
2880011000

Для работы в сети ip-phone требуется специфическое оборудование и программное обеспечение: мультимедийная карта, микрофон, динамики или наушники, минимум 8 Мбайт оперативной памяти и стабильный доступ в Интернет. Важно учитывать, что качество звуковой передачи напрямую зависит от степени загрузки IP-канала. В основе системы лежит протокол UDP. Задержки и потери UDP-дейтограмм могут вызвать искажения в звуке. Однако современные протоколы, гарантирующие определенную пропускную способность канала, делают IP-phone еще более привлекательным вариантом связи. Множество компаний предоставляют подходящие решения в этом направлении.

С каждым годом технология передачи звука через Интернет становится все более популярной, особенно в сфере трансляции новостей и музыки. Даже при трансляции стерео программ качество звука остается на высоком уровне. Это стало возможным благодаря применению новых методов сжатия данных и протоколов, таких как RTP и RTCP. Несмотря на возможные задержки в передаче, их влияние минимизировано благодаря современным системам буферизации, что особенно актуально для ip-телефонии. Эти системы также могут эффективно использовать паузы в разговоре, когда один из собеседников не говорит.

В современном мире технологии достигли такого уровня, что позволяют создать полноценную электронную книгу. Такое устройство, схожее по размеру с ноутбуком, оснащено средством для чтения CD-дисков. На этих дисках текст книги, сопровождающие его иллюстрации и командные последовательности, могут быть записаны. Возможно, в будущем такие устройства смогут "читать" книгу вслух, передавая звук в наушники. Уже сейчас существует множество книг, записанных на CD, таких как энциклопедии, альбомы музеев, Библия и другие. Одно из главных преимуществ такой формы книги – это возможность использовать передовые поисковые инструменты для поиска нужного раздела или определенной информации. По мере развития этой технологии и ее интеграции с сетями, поиск можно будет проводить не только в одной книге, но и в других книгах или журналах, на которые данная книга ссылается. Это может быть особенно полезно при первичном знакомстве с некоторой проблемой. Не следует забывать о компактности и, возможно, в будущем, о долговечности такой записи информации. При аудиовоспроизведении читатель даже сможет выбирать голос актера для чтения. И это не потребует участия самих актеров. Все, что нужно, – это записать основные характеристики и интонации голоса, а процессор будет генерировать звук, используя эти данные. Если добавить немного фантазии, можно представить, как компьютер будет воспроизводить текст в виде фильма, созданного на основе предоставленного текста. Подобные услуги также могут быть предоставлены через Интернет.

В области разработки активно создаются новые стандарты и протоколы для передачи звука по IP-каналам, организации видеоконференций и управления в реальном времени. К таким стандартам и протоколам относятся RTP (real time protocol), RTCP (реально-временный протокол управления), который дополняет RTP, и RSVP (протокол резервирования ресурсов). Протокол RTP способен работать не только в UDP/IP, но и в сетях CLNP, ATM и IPX. Он обеспечивает обнаружение потерь, идентификацию содержимого, синхронизацию и безопасность. Проблема синхронизации особенно актуальна для передачи звука, так как время доставки пакетов может варьироваться. Протоколы RTP и RTCP позволяют одновременное голосовое общение для неограниченного числа пользователей в рамках сети Интернет. Протокол RSVP гарантирует качество связи, увеличивая приоритет пакетов реального времени. Главная цель разработчиков – не только голосовое общение, но и возможность управления сложными удаленными объектами в реальном времени.

В таблице 2.4.2 представлены характеристики аудио-кодеков, которые можно использовать в IP-телефонии.

Таблица 2.4.2. Характеристики аудио-кодеков

КодекВыходная скорость кодека
G.71164 кбит/с
g.723.15,3 или 6,4 кбит/с
g.72248, 56 или 64 кбит/с
g.72816 кбит/с
g.728/g.729a8 кбит/с

При внедрении IP-телефонии важно, чтобы сетевая инфраструктура обеспечивала следующее:

Одна из возможных конфигураций IP-телефонии представлена на рис. 2.4.3.1. (MVD Multiflex Voice/WAN модуль, который можно интегрировать в маршрутизатор, например, Cisco-3662).

Пример реализации системы IP-телефонии

Рис. 2.4.3.1. Пример реализации системы IP-телефонии.

На изображении MVW-модуль (Multiflex Voice/WAN), встроенный в маршрутизатор, например, CISCO-3662, обеспечивает связь с общедоступной телефонной сетью. Если одна часть сети размещена в Рио-де-Жанейро, а другая в Москве, то любой пользователь одной сети может бесплатно разговаривать с пользователем другой сети. На левой части изображения показаны телефонные аппараты, которые подключены напрямую к сегменту локальной сети. Такие устройства уже доступны на рынке.

Связь может устанавливаться как с традиционной аналоговой телефонной сетью, так и с ISDN. Телефонные аппараты могут подключаться непосредственно к интерфейсу маршрутизатора, к сетевому рабочему месту или к специализированному сетевому адаптеру.