Головна

затримки

  1. Затримки руху.
  2. Затримки психосексуального розвитку.
  3. Відмінність від «простий» (тимчасової) затримки мовного розвитку
  4. При одночасному спрацьовуванні блокувань QIRCA-1 і QIRCA-2, видача сигналу в групу блокувань «А» проводиться без затримки часу. 1 сторінка
  5. При одночасному спрацьовуванні блокувань QIRCA-1 і QIRCA-2, видача сигналу в групу блокувань «А» проводиться без затримки часу. 2 сторінка
  6. При одночасному спрацьовуванні блокувань QIRCA-1 і QIRCA-2, видача сигналу в групу блокувань «А» проводиться без затримки часу. 3 сторінка

При передачі мови по IP-мережі виникають набагато більші, ніж в ТМЗК, затримки, які, до того ж, змінюються випадковим чином. Цей факт є проблемою і сам по собі, але крім того, ускладнює обговорювану далі в цій главі проблему луни. Затримка (або час запізнювання) визначається як проміжок часу, що витрачається на те, щоб мовний сигнал пройшов відстань від мовця до слухача. Покажемо, що і як впливає на кількісні характеристики цього проміжку часу.

вплив мережі

По-перше, нестійкий і погано передбачувано час проходження пакета через мережу. Якщо навантаження мережі відносно мала, маршрутизатори і комутатори, безумовно, можуть обробляти пакети практично миттєво, а лінії зв'язку бувають доступні майже завжди. Якщо завантаження мережі відносно велика, пакети можуть досить довго чекати обслуговування в чергах. Чим більше маршрутизаторів, комутаторів і ліній в маршруті, по якому проходить пакет, тим більше час його запізнення, і тим більше варіація цього часу, тобто джиттер. У розділі 10, присвяченій якості обслуговування (QoS), буде показано, яким чином і з використанням яких протоколів і алгоритмів слід будувати мережі, щоб мінімізувати затримки і їх джиттер.

Вплив операційної системи

Більшість додатків IP-телефонії (особливо клієнтських) являє собою звичайні програми, які виконуються в середовищі будь-якої операційної системи, такої як Windows або Linux. Ці програми звертаються до периферійних пристроїв (платам обробки мовних сигналів, спеціалізованим платам систем сигналізації) через інтерфейс прикладних програм для взаємодії з драйверами цих пристроїв, а доступ до IP-мережі здійснюють через Socket-інтерфейс.

Більшість операційних систем не може контролювати розподіл часу центрального процесора між різними процесами з точністю, що перевищує кілька десятків мілісекунд, і не може обробляти за такий же час більше одного переривання від зовнішніх пристроїв. Це призводить до того, що затримка в просуванні даних між мережевим інтерфейсом і зовнішнім пристроєм мовного виведення становить, незалежно від використовуваного алгоритму кодування мови, величину такого ж порядку, або навіть більше.

Зі сказаного випливає, що вибір операційної системи є важливим фактором, що впливає на загальну величину затримки. Щоб мінімізувати вплив операційної системи, деякі виробники шлюзів і IP-телефонів використовують так звані ОС реального часу (VxWorks, pSOS, QNX Neutrino і т.д.), які використовують більш складні механізми поділу часу процесора, що діють таким чином, щоб забезпечувати значно більше швидку реакцію на переривання і більш ефективний обмін потоками даних між процесами.

Інший, більш плідний підхід - перекласти всі функції, які необхідно виконувати в жорстких часових рамках (обмін даними між мовними кодеками і мережевим інтерфейсом, підтримку RTP і т.д.), на окремий швидкодіючий спеціалізований процесор. При цьому пересилання мовних даних здійснюється через виділений мережевий інтерфейс периферійного пристрою, а операційна система робочої станції підтримує тільки алгоритми управління з'єднаннями і протоколи сигналізації, тобто завдання, для виконання яких жорстких часових рамок не потрібно. Цей підхід реалізований в платах для додатків IP-телефонії, вироблених фірмами Dialogic, Audiocodes, Natural Microsystems. За такою ж технологією виконаний і шлюз IP-телефонії в платформі Протей-IP, що дозволило забезпечити високу якість передачі мови.

Вплив джиггер-буфера

Проблема джиттера досить істотна в пакетно-орієнтованих мережах. Відправник мовних пакетів передає їх через фіксовані проміжки часу (наприклад, через кожні 20 мс), але при проходженні через мережу затримки пакетів виявляються неоднаковими, так що вони прибувають в пункт призначення через різні проміжки часу. Це ілюструє рис. 3.1.

Мал. 3.1 Різниця інтервалів між моментами прибуття пакетів (джиттер)

Затримка проходження пакетів по мережі Т може бути представлена ??як сума постійної складової Т (час поширення плюс середня тривалість затримки в чергах) і змінної величини j, що є результатом джиттера: T = T ± j.

Для того, щоб компенсувати вплив джиттера, в терміналах використовується т.зв. джиттер-буфер. Цей буфер зберігає в пам'яті прибули пакунки протягом часу, що визначається його ємністю (довжиною). Пакети, які прибувають занадто пізно, коли буфер заповнений, відкидаються. Інтервали між пакетами відновлюються на основі значень часових міток RTP-пакетів. У функції джиттер-буфера зазвичай входить і відновлення вихідної черговості проходження пакетів, якщо при транспортуванні по мережі вони виявилися «переплутані».

Занадто короткий буфер буде приводити до занадто частим втрат «запізнілих» пакетів, а надто довгий - до неприйнятно великим додатковим затримки. Зазвичай передбачається динамічна підстроювання довжини буфера протягом всього часу існування з'єднання. Для вибору найкращої довжини використовуються евристичні алгоритми.

Вплив кодека і кількості переданих в пакеті кадрів

Більшість сучасних ефективних алгоритмів кодування / декодування мовлення орієнтоване на передачу інформації кадрами, а не послідовністю кодів окремих відліків. Тому протягом часу, що визначається довжиною кадру кодека, повинна накопичуватися певної довжини послідовність цифрових уявлень відліків. Крім того, деяким кодекам необхідний попередній аналіз більшої кількості мовної інформації, ніж повинно міститися в кадрі. Це неминуче час накопичення і попереднього аналізу входить до загального бюджету тривалості затримки пакета.

На перший погляд, можна було б зробити висновок, що чим менше довжина кадру, тим менше повинна бути затримка. Однак, як буде показано нижче, через значне обсягу службової інформації, переданої в RTP / UDP / IP-пакетах, передача маленьких порцій даних дуже неефективна, так що при застосуванні кодеків з малою довжиною кадру доводиться упаковувати декілька кадрів в один пакет. Крім того, кодеки з більшою довжиною кадру більш ефективні, оскільки можуть «спостерігати» сигнал протягом більшого часу і, отже, можуть більш ефективно моделювати цей сигнал.

ITU-T в рекомендації G.114 визначив вимоги до якості передачі мови. Воно вважається хорошим, якщо наскрізна затримка при передачі сигналу в одну сторону не перевищує 150 мс (рис. 3.2). Сучасне обладнання IP-телефонії при включенні «спина до спини» (два пристрої - шлюзу - з'єднуються безпосередньо) вносить затримку близько 60-70 мс. Таким чином, залишається ще близько 90 мс на мережеву затримку при передачі IP-пакета від відправника до пункту призначення, що говорить про можливість забезпечити при сучасному рівні технології передачу мови з досить гарною якістю.

Мал. 3.2 Затримка при передачі

Авторам аж ніяк не хотілося б, щоб у читача склалося враження, ніби тимчасові затримки - проблема виключно IP-телефонії. Саме тому на рис. 3.2 наведені також характеристики супутникової передачі, при якій потрібно приблизно 250 мс для того, щоб сигнал досяг супутника і повернувся назад до Землі (без урахування витрат часу на обробку сигналу). Таким чином, повний час затримки перевищує 250-300 мс. Згідно з рекомендацією G.114, така затримка виходить за межі діапазону, прийнятного для передачі мови. Проте, щодня значну кількість розмов ведеться по супутникових лініях зв'язку. Отже, прийнятну якість мови визначається, перш за все, вимогами користувачів.

відлуння

Феномен луни викликає утруднення при розмові і у говорить, і у слухача. Хто говорить чує з певною затримкою свій власний голос. Якщо сигнал відбивається двічі, то слухає двічі чує мова говорить (другий раз - з ослабленням і затримкою).

Ехо може мати електричну і акустичну природу.

Відображення в діфсістеме є невід'ємною властивістю ТфОП. Тому вони проявляються при взаємодії ТфОП і IP-мереж.

З метою економії кабелю в ТфОП для підключення абонентських терміналів з давніх пір використовуються двохпровідні лінії, за якими мовні сигнали передаються в обох напрямках. Більш того, у багатьох телефонних мережах передача сигналів обох напрямків по двох проводах використовується і в з'єднувальних лініях між електромеханічними АТС [6] (хоча тепер для організації зв'язку між АТС все частіше використовується роздільна передача сигналів різних напрямків, тобто чотирипровідна схема їх передачі ). Для поділу сигналів різних напрямків в терміналах абонентів (телефонних апаратах) і на АТС застосовуються прості мостові схеми, звані діфсістемамі (hybrid). Робота цих мостових схем грунтується на узгодженні імпедансів в плечах моста, одним з плечей якого є двухпроводная абонентська лінія. Так як абонентські лінії можуть дуже сильно відрізнятися за своїми параметрами (довжині, діаметру жил кабелю і т.п.), то досягти точного узгодження (тим більше, у всій смузі переданих частот) неможливо. Замість цього адміністрація зв'язку змушена орієнтуватися на деяку середню величину імпедансу для всіх абонентських ліній своєї національної мережі. Це призводить до того, що сигнали прямого і зворотного напрямку в більшості випадків не розділяються повністю, і в діфсістеме виникає часткове відображення сигналів.

Якщо затримка поширення сигналу в мережі невелика (що зазвичай і буває в місцевих мережах), такий відбитий сигнал просто непомітний і не викликає неприємних відчуттів. Якщо затримка сягає величини 15-20мс, виникає ефект «величезного порожнього приміщення». При подальшому збільшенні затримки суб'єктивна оцінка якості розмови різко погіршується, аж до повної неможливості продовжувати бесіду.

В рамках ТфОП проблема такого луни відома з тих самих пір, коли телефонна мережа стала настільки протяжної, що затримки поширення сигналів перестали бути невідчутними. Були розроблені і методи боротьби з цим феноменом - від мінімізації затримок шляхом відповідного планування мережі до застосування ехозаградітелей і ехокомпенсаторов. Як ми вже бачили вище, затримки, властиві процесам передачі мови по IP-мереж, такі, що не залишають вибору і роблять механізми, що обмежують ефект луни, обов'язковими в будь-якому обладнанні IP-телефонії.

Акустичне ехо виникає при користуванні терміналами гучномовного зв'язку, незалежно від того, яка технологія використовується в них для передачі інформації. Акустичне ехо може володіти значною тривалістю, а особливо неприємним буває зміна його характеристик при зміні, наприклад, взаємного розташування терміналу і говорить, або навіть інших людей в приміщенні. Ці обставини роблять побудова пристроїв ефективного придушення акустичного відлуння дуже непростим завданням.

 



Глава 3 Передача мови по IP-мереж | Пристрої обмеження ефектів луни

Принципи кодування мови | Кодування форми сигналу | Кодери вихідної інформації (вокодер) та гібридні алгоритми | Процесори цифрової обробки сигналів для мовних кодеків | Основні алгоритми кодування мови, що використовуються в IP-телефонії | Кодеки, стандартизовані ETSI | Передача сигналів DTMF | Передача факсимільного інформації |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати