Качество IP-технологии при мобильном доступе стандарта IEEE 802.11 Radio-Ethernet | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №1 (60) январь 2014 г.

Дата публикации: 07.12.2013

Статья просмотрена: 108 раз

Библиографическое описание:

Козодаева В. В. Качество IP-технологии при мобильном доступе стандарта IEEE 802.11 Radio-Ethernet // Молодой ученый. — 2014. — №1. — С. 88-90. — URL https://moluch.ru/archive/60/8593/ (дата обращения: 12.12.2018).

IP-телефония — технология, позволяющая использовать Интернет или другую IP-сеть в качестве средства организации и ведения международных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени.

Интернет-телефония − частный случай IP-телефонии, когда в качестве линий передачи телефонного трафика используются каналы сети Интернета.

При разговоре, наши голосовые сигналы (слова, которые мы произносим) преобразуются в сжатые пакеты данных. После, эти пакеты данных посылаются через Интернет другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала.

Обычные телефонные звонки требуют разветвлённой сети связи телефонных станций, связанных закреплёнными телефонными линиями, подвода волоконно-оптических кабелей и спутников связи. Высокие затраты телефонных компаний приводят для нас к дорогим междугородним разговорам. Выделенное подключение телефонной станции также имеет много избыточной производительности или времени простоя в течение речевого сеанса.

В настоящее время интегрированные телекоммуникационные сети, в которых сочетаются различные виды трафика и различные методы доступа являются достаточно эффективным решением для транспортных сетей мегаполиса (метрополитена, монорельсовой транспортной системы и т. д.), позволяя объединить различные виды и сети информационного обмена.

В них особенно рациональным является использование беспроводных сетей доступа мобильных абонентов к ресурсам стационарных сетей связи.

С появлением стандарта Gigabit Ethernet распространенная технология локальных сетей Ethernet находит всё более широкое применение при построении магистральных путей. С ней гармонично сочетается стремительно развивающаяся технология стандарта IEEE 802.11 (802.16), так называемый, «Radio Ethernet» − технология беспроводных сетей в диапазоне 2,4 ГГц и других высокочастотных диапазонах.

Весьма эффективным становится совместное использование технологии Radio Ethernet и технологии излучаемых кабелей.

Назначение IP-технологий для удаленных сетей − это обеспечение доступа клиентов к информационным ресурсам глобальных и территориально-распределенных сетей, к различным услугам, предоставляемым мультисервисными сетями связи.

Традиционные коммутируемые сети генерируют сигналы с гарантированной полосой пропускания, достаточной для передачи сигналов голосового спектра. При фиксированной пропускной способности передаваемого сигнала цена единицы времени связи зависит от удаленности и расположения точек вызова и места ответа.

Сети с коммутацией пакетов не обеспечивают гарантированной пропускной способности, поскольку не обеспечивают гарантированного пути между точками связи.

IP-телефония является одной из областей передачи данных, где важна динамика передачи сигнала, которая обеспечивается современными методами кодирования и передачи информации, а также увеличением пропускной способности каналов, что приводит к возможности успешной конкуренции IP-телефонии с традиционными телефонными сетями.

Основной качества IP-телефонии является качество речи абонентов, что включает в себя возможность пользователя связываться и разговаривать с другим пользователем в реальном времени и в полнодуплексном режиме, т. е. осуществлять диалог. Также критерием качества речи является громкость речи, чистота и тональность, чтобы речь для абонентов была разборчива.

Вторым критерием качества IP-телефонии − это качество сигнализации: скорость успешного доступа и время установления соединения; время отбоя и скорость разъединения; определение и фиксация сигналов многочастотного набора номера.

Факторы, которые влияют на качество IP-телефонии, могут быть разделены на две категории: это факторы качества IP-сети и факторы качества шлюза. Рассмотрим по пунктам что следует учитывать при оценке качества IP-сети:

1.         Максимальная пропускная способность − максимальное количество полезных и избыточных данных, которые она передает.

2.         Задержка − промежуток времени, требуемый для передачи пакета через сеть.

Задержка создает неудобство при введении диалога, приводит к перекрытию разговоров и возникновению эхо. Эхо возникает в случае, когда отраженный речевой сигнал вместе с сигналом от удаленного конца возвращается опять в ухо говорящего. Так как эхо является проблемой качества, системы с пакетной коммутацией речи должны иметь возможность устранять эхо и использовать эффективные методы эхоподавления.

Затруднение диалога и перекрытие разговоров становится серьезным вопросом качества, когда задержка превышает 250 мс. Источниками задержки при пакетной передачи речи из конца в конец является так называемая задержка накопления − она обусловлена необходимостью сбора кадра речевых отсчетов, выполняемых в речевом кодере. Величина задержки определяется типом речевого кодера и изменяется от небольших величин (0,125 мкс) до нескольких миллисекунд.

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.

Так же при пакетной передачи речи возникает сетевая задержка − задержка обусловлена физической средой и протоколами, используемыми для передачи речевых данных, а также буферами, используемыми для удаления джиттера пакетов на приемной стороне. Сетевая задержка зависит от емкости сети и процессов передачи пакетов в сети.

Время задержки при передаче речевого сигнала можно классифицировать тремя уровнями качества речи: третий, самый низкий уровень − задержка составляет более 400 мс, в этом случае абонент при разговоре слышит свое «эхо»; второй уровень, т. е. среднее качество связи − время задержки составляет от 200 до 400 мс; высоким качеством связи считается если время задержки менее 200 мс − это первый уровень связи.

Качество Интернет-телефонии попадает под 2−3 уровни, причем, невозможно уверенно сказать, что тот ли иной провайдер Интернет-телефонии работает по второму уровню, так как задержки в сети Интернет изменчивы. Более точно можно сказать о провайдерах IP — телефонии работающих по выделенным каналам. Они попадают под 1–2 уровни. Средние суммарные задержки при использовании IP-телефонии обычно находятся в пределах 150–250 мс.

3.                  Джиттер − задержка между двумя последовательными пакетами.

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 щелчки.

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 организации буфера для превращения пакетной речи, отягощенной нестационарными задержками в канале, возможными перестановками пакетов, в непрерывный естественный речевой сигнал 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.

4.                  Потеря пакетов − пакеты или данные, потерянные при передаче через сеть.

Потерянные пакеты в IP-телефонии нарушают речь и создают искажения тембра. В существующих IP-сетях все голосовые кадры обрабатываются как данные. При пиковых нагрузках и перегрузках голосовые кадры будут отбрасываться, как и кадры данных. Однако кадры данных не связаны со временем, и отброшенные пакеты могут быть успешно переданы путем повторения. Потеря голосовых пакетов, в свою очередь, не может быть восполнена таким способом и в результате произойдет неполная передача информации. Предполагается, что потеря до 5 % пакетов незаметна, а свыше 10–15 % − недопустима. Причем данные величины существенно зависят от алгоритмов компрессии/декомпрессии.

Существенно, что потеря большой группы пакетов приводит к необратимым искажениям речи, тогда как потери одного, двух, трех пакетов можно пытаться компенсировать. Ясно, что с повышением трафика возрастают задержки и потери. В условиях ограниченных пропускных способностей это проявляется не только при интегральном увеличении загрузки каналов, например, в часы наибольшей нагрузки, но и при увеличении потока локального источника информации.

Важнейшую роль в IP-телефонии играет шлюз. Фактически он представляет собой устройство доступа в сеть IP. Как всякое устройство доступа, он принимает информацию через один интерфейс и передает ее в сеть через другой, выполняя соответствующие преобразования. Как было сказано выше, шлюз − является одной из составляющей качества IP-телефонии. Ниже перечислены факторы определяющие качество шлюза:

1.         Задержка — время, необходимое цифровому сигнальному процессору или другим устройствам обработки для кодирования и декодирования речевого сигнала;

2.         Буфер джиттера — сохранение пакетов данных до тех пор, пока все пакеты не будут получены и можно будет передать в требуемой последовательности для минимизации джиттера;

3.         Потеря пакетов — потеря пакетов при сжатии и/или передачи в оборудовании IP-телефонии;

4.         Подавление эхо — механизм для подавления эхо, возникающего при передаче по сети;

5.         Управление уровнем — возможность регулировать громкость речи.

Качество связи по всем перечисленным характеристикам значительно увеличилось в сравнении с первыми версиями решений IP-телефонии, которые допускали искажение и прерывание речи. Улучшение кодирования голоса и восстановление потерянных пакетов позволило достичь уровня, когда речь понимается абонентами настолько хорошо, что собеседники не догадываются, что соединение происходит по технологии IP-телефонии.

Известно, что для человека задержка до 250 миллисекунд практически незаметна. Существующие на сегодняшний день решения IP-телефонии не превышают этот предел, так что разговор фактически не отличается от связи по обычной телефонной сети.

Кроме этого, задержки уменьшаются благодаря тому что совершенствуются телефонные серверы (их разработчики борются с задержками, улучшая алгоритмы работы) и развиваются частные (корпоративные) сети (их владельцы могут контролировать ширину полосы пропускания и, следовательно, величины задержки).

Литература:

1. Режим доступа: http://wiki.zadarma.com/index.php, свободный, — Загл. с экрана. — Яз. рус.

2. Режим доступа: http://www.osp.ru/lan/1999/04/134114/, свободный, — Загл. с экрана. — Яз. рус.

3. Радиотехнические системы: учебник для студ. высш. учеб. заведений/ [Ю. М. Казаринов и др.]; под ред. Ю. М. Казаринова. — М.: Издательский цент «Академия», 2008. — 592 с.

4. Режим доступа: http://revolution.allbest.ru, свободный, — Загл. с экрана. — Яз. рус.

5. Энциклопедия Википедия. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/VoIP свободный, — Загл. с экрана. — Яз. рус.

6. Автореферат: Качество IP-телефонии при мобильном доступе стандарта IEEE 802.11 Radio-Ethernet с использованием излучающего кабеля. Моторина Е. Г. — Москва, 2006. 129 с.

Основные термины (генерируются автоматически): сеть, задержка, пакет, потеря пакетов, качество IP-телефонии, реальное время, время задержки, пакетная передача речи, речевой сигнал, сетевая задержка.


Похожие статьи

Методы оценки качества передачи речевых пакетов при...

1. Задержка речевых пакетов. Задержка (delay) является неотъемлемой чертой любой сети передачи данных с пакетной коммутацией. Сети с коммутацией пакетов были созданы для передачи данных...

Оценка качества передачи речи в IP-телефонии

- время задержки передачи пакетов и флуктуацию этого времени; - фильтрацию сигналов в аналоговых сетевых компонентах.

Суммарная задержка передачи речевой информации между абонентами. - + + Время установления соединения.

Влияние качества обслуживания на коммутацию IP-пакетов

Ключевые слова: Качество обслуживания, задержка, потери, джиттер, IP-пакеты, полоса пропускания, интегрированный сервис, дифференцированный сервис, протокол резервирования сетевых ресурсов, класс обслуживания, приоритет.

Способ оценки зависимости качества связи в системах...

задержки при передаче пакетов

Потеря пакетов в сетях передачи данных – явление, зависящее от используемого транспортного протокола.

Оценка качества передачи речи в IP-телефонии.

Установление разговорного тракта в IP-телефонии

Интернет-телефония— это частный случай IP-телефонии, когда в качестве каналов передачи пакетов телефонного трафика либо от абонента к оператору, либо на магистрали (либо на обоих названных участках) используются обычные каналы сети Интернет.

Методика измерения пропускной способности в сетях TCP/IP

Метод основан на измерении задержки в сети Di для пакетов различного размера Wi.

Различные интернет приложения реального времени, в первую очередь, передача голосовой и видео информации становятся все более и более популярными, однако для их качественной...

Сравнительный обзор сетевых интерфейсов для коммутации...

– обеспечение минимальной задержки (работа в реальном времени).

В интерфейсах RS-422 и RS-485 в качестве линий передачи используется экранированная витая пара (2 пары для дуплексного режима).

Аналитический обзор применения сетевой стеганографии для...

‒ методы, изменяющие задержку между пакетами; ‒ методы, вводящие преднамеренные потери пакетов путём пропуска порядковых номеров у отправителя

Сравнение некоторых модификаций протокола TCP с ARTCP

В настоящее время предложено и опробовано несколько разновидностей протокола TCP. В этой статье я рассмотрю некоторых из них, а так же

А потеря пакета вызовет таймаут и канал будет блокирован минимум на 1 секунду, что вызовет резкое падение скорости передачи.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Методы оценки качества передачи речевых пакетов при...

1. Задержка речевых пакетов. Задержка (delay) является неотъемлемой чертой любой сети передачи данных с пакетной коммутацией. Сети с коммутацией пакетов были созданы для передачи данных...

Оценка качества передачи речи в IP-телефонии

- время задержки передачи пакетов и флуктуацию этого времени; - фильтрацию сигналов в аналоговых сетевых компонентах.

Суммарная задержка передачи речевой информации между абонентами. - + + Время установления соединения.

Влияние качества обслуживания на коммутацию IP-пакетов

Ключевые слова: Качество обслуживания, задержка, потери, джиттер, IP-пакеты, полоса пропускания, интегрированный сервис, дифференцированный сервис, протокол резервирования сетевых ресурсов, класс обслуживания, приоритет.

Способ оценки зависимости качества связи в системах...

задержки при передаче пакетов

Потеря пакетов в сетях передачи данных – явление, зависящее от используемого транспортного протокола.

Оценка качества передачи речи в IP-телефонии.

Установление разговорного тракта в IP-телефонии

Интернет-телефония— это частный случай IP-телефонии, когда в качестве каналов передачи пакетов телефонного трафика либо от абонента к оператору, либо на магистрали (либо на обоих названных участках) используются обычные каналы сети Интернет.

Методика измерения пропускной способности в сетях TCP/IP

Метод основан на измерении задержки в сети Di для пакетов различного размера Wi.

Различные интернет приложения реального времени, в первую очередь, передача голосовой и видео информации становятся все более и более популярными, однако для их качественной...

Сравнительный обзор сетевых интерфейсов для коммутации...

– обеспечение минимальной задержки (работа в реальном времени).

В интерфейсах RS-422 и RS-485 в качестве линий передачи используется экранированная витая пара (2 пары для дуплексного режима).

Аналитический обзор применения сетевой стеганографии для...

‒ методы, изменяющие задержку между пакетами; ‒ методы, вводящие преднамеренные потери пакетов путём пропуска порядковых номеров у отправителя

Сравнение некоторых модификаций протокола TCP с ARTCP

В настоящее время предложено и опробовано несколько разновидностей протокола TCP. В этой статье я рассмотрю некоторых из них, а так же

А потеря пакета вызовет таймаут и канал будет блокирован минимум на 1 секунду, что вызовет резкое падение скорости передачи.

Задать вопрос