Realaus laiko ryšio sistemų apžvalga
5 (100%) 1 vote

Realaus laiko ryšio sistemų apžvalga

Realaus laiko ryšiu vadinsime ryšį, kai abu abonentai vienu metu turi būti prie ryšio priemonių, o informacijos perdavimo tarp jų laikas yra toks trumpas, kad su juo galima nesiskaityti [5,p.34].

Realaus laiko ryšio sistemos vadinamos sistemos sudarančios galimybes žmonių bendravimui per atstumą. Tačiau bendravimo sąvoka yra labai plati. Istorija parodė, kad populiariausia nuotolinio bendravimo priemonė yra telefonas. Po truputį populiarėja vaizdo telefonai, tačiau jų ateities perspektyvos dar labai miglotos. Kitų realiame laike vykstančių bendravimo priemonių naudojimas kol kas tik diskutuojamas. Išpopuliarėjus Internetui atsirado balso telefonijos ir duomenų perdavimo tinklų integracijos poreikis [8,p.24]. Nagrinėjant tyrimus, atliktus šiuolaikinių telekomunikacijų tendencijų srityje, matome, kad kalbos perdavimo paketinės komutacijos tinklais augimas nusileidžia tik mobiliųjų telekomunikacijų augimui. [6] Todėl nagrinėsime tik tokias ryšio sistemas kurios įgalina perduoti vaizdo ir garso signalus realiame laike. Užsienio literatūroje į realaus laiko ryšio sistemų sąvoką įeina sistemos, kuriose ryšys užmezgamas ir vykdomas paketinės komutacijos tinklais. Kasdieniniame gyvenime pagrindiniai realaus laiko ryšio sistemų pavyzdžiai yra balso (IP telefonija) ir vaizdo telefonijos (vaizdo konferencijos).

IP telefonija – tai balsinis ryšys tarp abonentų, kuomet kalbos informacija perduodama IP paketais [9,p.24]. Pagrindinis skirtumas su tradicine balso telefonija yra tas, kad kalbos informacija yra siunčiama ne komutuojamos grandimis. Šiuo metu labai aktualus IP telefonijos pripažinimo klausimas. JAV buvo bandoma priversti FCC pagreitinti problemų, susijusių su IP telefonijos teisiniu reglamentavimu, sprendimą. Amerikos mažųjų ir vidutiniųjų telefonijos paslaugų teikėjų asociacija yra pagrindinė organizacija koordinuojanti veiksmus susijusius su IP telefonijos pripažinimu. ACTA pasiekė tai, kad paslaugų teikėjai, kurie naudoja įrangą, įgalinančią interaktyviąsias komunikacijas realiame laike, turi būti reguliuojami FCC normų [23]. Europoje situacija šiek tiek kitokia. 1997 metais Europos komisija išleido projektinį dokumentą dėl IP telefonijos. Pagrindinė Europos komisijos nuostata buvo ta, kad balso perdavimas per Internetą nėra telekomunikacijų paslauga ir jai nebus taikomi telefonijos rinkai taikomi įstatymai. Didžiųjų Europos telekomunikacijų paslaugų teikėjų asociacija pažymėjo, kad gali būti išskirti du IP telefonijos organizavimo tipai. Pirmasis tipas apima tik asmeninius kompiuterius, modemus ir programinę įrangą. Antrasis tipas apima IP ir PSTN tinklų slenksčius, kuriuos naudojant paslaugos vartotojas gali naudoti paprastą laidinį telefoną. Šiuo atveju Internetas yra tik perdavimo terpė. Pirmuoju atveju sutinkama, kad IP telefonija nėra telekomunikacinė paslauga, tačiau antruoju atveju siūloma iš paslaugos teikėjų reikalauti balso telefonijos mokesčių mokėjimo [24]. ITU-T taip pat dar nepripažino IP telefonijos kaip telekomunikacinės paslaugos. Viena iš priežasčių, dėl kurių IP telefonija nėra pripažįstama kaip balso telefonijos paslauga yra ta, kad nėra įrodymų, kad IP telefonijos kokybė atitinka balso perdavimui keliamus reikalavimus [22].

Tačiau šiuo metu JAV ir kitose išsivysčiusiose valstybėse IP telefonija atima dalį balso telefonijos teikėjų pajamų. PricewaterhouseCoopers duomenimis, IP telefonija atima 40 % pajamų gaunamų už tarptautinius sujungimus. Taip pat IP telefonija labai populiari skambučių centrų (Call Center) sprendimuose. Kadangi IP telefonija informacijos perdavimui naudoja jau standartu tapusius IP paketus, automatiškai išsisprendžia integracijos problema. Vieningas protokolas gali transportuoti įvairios prigimties duomenis. Būtent dėl šios priežasties labai didelis dėmesys skiriamas realaus laiko sistemų organizavimo paketinės komutacijos tinkluose problemų sprendimui.

Vaizdo konferencija- tai diskusija tarp dviejų ir daugiau žmonių grupių, esančių skirtingose vietose, bet galinčių matyti ir girdėti vieni kitus naudojant elektronines bendravimo priemones. Vaizdas ir garsas perduodami telekomunikaciniais tinklais, todėl tokios konferencijos gali būti vykdomos visame pasaulyje [5,p.36].

Pažanga kompiuterinėje technikoje (spartesni mikroprocesoriai ir tobulesni duomenų suspaudimo algoritmai) leido panaudoti vaizdo ir garso duomenis skaičiavimo technikoje. Dėl šių priežasčių atsirado galimybė telefonijai ir vaizdo konferencijoms panaudoti asmeninius kompiuterius (desktop videoconferencing – stalo vaizdo konferencijos). Priešingai nei kambario vaizdo konferencijos (room), kurios reikalauja specialiai paruoštos patalpos su brangia įranga, stalo vaizdo konferencijos gali būti vykdomos paprastą asmeninį kompiuterį papildžius papildoma technine bei programine įranga.

Pagrindinis stalo vaizdo konferencijų privalumas yra tas, kad nereikia fiziškai persikelti į specialią patalpą. Taip pat yra sudaroma galimybė panaudoti kitų programinių resursų (skaidrės, dokumentai ir kt.) galimybes.

Pirmas žingsnis standartizuojant balso perdavimą IP tinklais buvo RFC 741 (network voice protocol) išleidimas. Tai atsitiko 1973 metais kuomet pirmą kartą buvo įkurta mokslininkų ir tyrinėtojų grupė tarpusavio ryšiui naudojusi tuo metu alternatyvią balso perdavimo
sistemą. Tačiau dėl nelanksčios architektūros šis sprendimas visuotinio pripažinimo nesusilaukė.

Devintame dešimtmetyje išpopuliarėjo balso perdavimo Frame Relay tinklais sistemos. Didelę įtaką populiarinat tokias sistemas darė Frame Relay forumas. Šiuo metu visame pasaulyje labai išaugęs Interneto vartojimas, todėl labai svarbus realaus laiko ryšio sudarymas IP protokolu dirbančiais paketinės komutacijos tinklais. Didelis dėmesys skiriamas kalbos ir vaizdo transportavimui ATM tinklais, naudojant kintamos spartos servisus. Vienareikšmiškai įvertinti vienos technologijos pranašumą lyginant su kita negalima. Tikslesnis įvertinimas gaunamas sistemas vertinant pagal iš anksto pasirinktus kriterijus. Informacijos perdavimo sistemų vertinime dažniausiai išskiriami šie kriterijai:

Efektyvumas susijęs su transportuojamos naudingos informacijos kiekiu.

Suderinamumą įvertina naudojamos technologijos suderinamumas su kitais tinklais ir paslaugų integracija.

Patikimumas įvertina sistemos komponentų nepriekaištingą darbą

Valdymas akcentuoja galimybes keisti sistemos komponentų darbinius parametrus, rezervuoti resursus.

Saugumas apibūdina informacijos perdavimo patikimumą. Šio faktoriaus įvertinimas mažėja didėjant naudojamos tinklo technologijos populiarumui.

Kaina apibūdina kaštus susijusius su sistemos kūrimu, įdiegimu ir eksploatavimu.

Pagal kiekvieną vertinimo kriterijų yra vertinama nagrinėjama technologija ir skiriamas atitinkamas balas. Paveiksle parodytas balso perdavimo ATM, FR ir IP tinklais palyginimas (didesnis plotas rodo pranašumą). [7,p.60]1. 1. 1. pav. Balso perdavimo ATM, FR ir IP tinklais palyginimas

Kaip parodyta 2. 1. 1. paveiksle, balso perdavimo per IP technologija yra geriausiai įvertinta (24 balai). Nedaug atsilieka balso perdavimo per ATM būdas, nes palyginus IP čia labai aukštai įvertintos tinklo valdymo ir patikimumo galimybės. FR forumas buvo pirmoji organizacija, kuri standartizavo balso perdavimą per paketinius tinklus. Todėl nenuostabu, kad balso perdavimo per FR variantas yra pigiausias.

1. 1. 1. 2. Garsas

Garso signalai atitinka diskretizuotą ir užkoduotą kalbos signalą. Atlikti tyrimai rodo, kad kalba yra atspari jos sudedamųjų dalių praradimui. Todėl prieš perduodant kalbos signalą duomenų kanalu dalis nereikalingos informacijos yra pašalinama. Per paskutinius dešimtmečius buvo sukurta daug ir įvairių garso ir kalbos informacijos skaitmeninių suspaudimo algoritmų. Kadangi tam tikrą kalbos kodavimo algoritmą atitinka konkretaus įrenginio realizacija, atitinkamas algoritmas siejamas su tam tikru kodeku. Dalis kalbos gali būti prarasta dėl ryšio kanalo įtakos (žiūr. 2. 4 skyrių). Praradus 50 % paketuotos kalbos kokybinis įvertinimas sumažėja maždaug du kartus, kai paketai prarandami atsitiktiniu dėsniu[11, p.93].

Skaitmeniniai garso suspaudimo algoritmai apibūdinamos kodeko generuojama sparta ir atkuriamo signalo garso diapazonu. Kiekvienas kodavimo algoritmas įveda savus harmoninius iškraipymus ir signalas/triukšmas santykio pakitimus. Pagrindinis kodavimo algoritmo vertinimo kriterijus yra klausytojo atsiliepimai. Dažniausiai kalbos bandinio kokybė matuojama naudojant MOS metodiką. Tačiau, kaip minėjome 2. 3 skyriuje, kodeko užkoduotam garsui įvertinti naudosime Ie reikšmę.

Pagrindinių kalbos kodekų parametrai parodyti šioje lentelėje:

Standartas Tipas Sparta, kb/s Skaičiavimas, MIPS Kalbos kadras, ms Prognozavimas, ms Kodavimo vėlinimas, ms Ie Kokybė

G.711 PCM 64 0,34 0,125 0 0,125 0 94,3

G.726 ADPCM 16 14 0,125 0 0,125 50 44,3

G.726 ADPCM 24 14 0,125 0 0,125 25 69,3

G.727 ADPCM 32 0,125 0 0,125 7 87,3

G.727 ADPCM 40 0,125 0 0,125 2 92,3

G.728 LD-CELP 12,8 33 0,625 0 0,625 20 74,3

G.728 LD-CELP 16 33 0,625 0 0,625 7 87,3

G.729(A) CS-ACELP 8 20 10 5 15 10 84,3

G.723.1 ACELP 5,3 16 30 7,5 37,5 19 75,3

G.723.1 MP-MLQ 6,3 16 30 7,5 37,5 15 79,3

GSM-FR RPE-LTP 13 4,5 20 0 20 20 74,3

GSM-HR VSELP 5,6 30 20 4,4 20 23 71,3

GSM-EFR ACELP 12,2 20 20 0 20 5 89,3

1. 1. 1. lentelė Kalbos kodekai [4, 32 ps]

Pastaba: MIPS skaičiavimo galia duota Texas instruments 54 DSP skaitmeniniams procesoriams. Palyginkime: 80486 33Mhz procesorius yra 27 MIPS, o Pentium II 266 Mhz yra 560 MIPS skaičiavimo galios. Visos vėlinimo trukmės pateiktos vienos krypties keliui. Prognozavimo sudaromo vėlinimo gali nebūti, jei priėmimo pusėje nenaudojamas prarastų paketų nuslėpimo prootkolas PLC.

Taip pat reikia atkreipti dėmesį, kad naudojant tandeminį spaudimą, kai PCM koduotas garsas kelis kartus perkoduojamas, jo kokybė gali žymiai pablogėti.Vertinant garso suspaudimo technologijas, reikia atkreipti dėmesį į suspaudimui reikalingą laiką, kuris turi įtakos bendram siuntimo laikui iki vartotojo.

3. 1. 1. lentelėje parodyta, kad kodekas sudaro skirtingus užlaikymo laikus. Kalbos kodekai gali būti aprūpinti balso aktyvumo nustatymo detektoriumi VAD (Voice activity detection) kurio naudojimas leidžia padidinti sistemos efektyvumą. Esant tylos pauzei ryšio kanalu paketai nesiunčiami ir dėl šios priežasties laisvi tinklo resursai gali būti naudojami kitoms reikmėms.

Vėlinimo kitimo įtakos sumažinimui naudojamas buferizavimo protokolas, kuris bus aptartas vėliau.

Realaus laiko ryšio sistemos kalbos posistemės blokinė struktūra pavaizduota 3. 1. 2. paveiksle.

1. 1. 2. pav. Kalbos posistemės

matome, analoginis kalbos signalas patenka į PCM sąsają, kur signalas diskretizuojamas ir perduodamas balso (kalbos) kodekui, kuris pagal tam tikrą algoritmą koduoja šį signalą arba jų grupę. Toliau informacija suskirstoma grupėmis ir talpinama į paketus, bei perduodama tinklo posistemei [13]. Paketavimo įrenginys sprendžia kokios trukmės kalbos dalį talpinti į vieną paketą. Nuo šio sprendimo priklauso kokį minimalų vėlinimą įneš kalbos posistemė, koks bus visos sistemos jautrumas informacijos praradimui bei kaip efektyviai bus išnaudojimas ryšio kanalas. Visi šie klausimai bus išnagrinėti modeliuojant balsinio ryšio sistemas.

Šiuo metu Jūs matote 32% šio straipsnio.
Matomi 1498 žodžiai iš 4755 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.