CÔNG NGHỆ XỬ LÝ THÔNG TIN TRONG VOIP

CÔNG NGHỆ THOẠI IP BÀI CÔNG NGHỆ XỬ LÝ THÔNG TIN TRONG VOIP Xử lý âm VoIP • Độ nhạy tai người cao, tai người nhạy khoảng tần số 1KHz ~ 5KHz • Có nhiều kỹ thuật xử lý tín hiệu mô hình hóa áp dụng giải thuật việc khôi phục âm • Đối với tín hiệu âm thanh, bao gồm âm thoại, nhạc nhiễu không mong muốn, mô hình không sai lệnh so với giả định • Để xử lý tín hiệu liên tục phương tiện xử lý tín hiệu số, ta phải đổi tín hiệu liên tục dạng chuỗi số lấy mẫu tín hiệu liên tục tuần hoàn Hệ thống mã hóa âm thoại • Tín hiệu âm thoại tương tự số hóa lọc chuẩn, lấy mẫu (bộ chuyển đổi thời gian rời rạc), chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số • Tín hiệu ngõ tín hiệu âm thoại thời gian rời rạc, tín hiệu xem tín hiệu âm thoại số Mã hóa giải mã âm thoại • Mã hóa thoại tối đa hóa chất lượng nghe tốc độ bit đó, tối thiểu hóa tốc độ bit ứng với chất lượng đặc thù • Các yêu cầu mã hóa thoại: • Tốc độ bit thấp: chuỗi bit mã hóa có tốc bit tỉ lệ thuận với băng thông cần cho truyền liệu • Chất lượng thoại cao: tín hiệu âm thoại giải mã phải có chất lượng chấp nhận ứng dụng cần đạt • Kích thước nhớ thấp độ phức tạp tính toán thấp • Độ trễ mã hóa thấp: trình xử lý mã hóa giải mã thoại, Kiến trúc mã/giải mã âm thoại Mô hình dự đoán tuyến tính • Dự đoán tuyến tính (Linear prediction, viết tắt LP) phần thiếu hầu hết tất giải thuật mã hóa thoại đại ngày Ý tưởng mẫu thoại xấp xỉ kết hợp tuyến tính mẫu khứ • Trong khung tín hiệu, trọng số dùng để tính toán kết hợp tuyến tính tìm cách tối thiểu hóa bình phương trung bình lỗi dự đoán; trọng số tổng hợp, • Giải thuật dự đoán tuyến tính (LPC) giải thuật áp dụng tạo mã hóa chuẩn cho việc xử lý âm hoạt động tần số thấp • Dự đoán tuyến tính thực ước đoán s[n] dựa vào M mẫu khứ: Yêu cầu xử lý tín hiệu thoại • Trong khung, thông số mô hình ước lượng từ mẫu thoại, thông số bao gồm: • Dạng: tín hiệu thuộc khung thoại hay phi thoại • Độ lợi: liên quan chủ yếu đến mức lượng khung • Hệ số lọc: định rõ đáp ứng lọc tổng hợp • Chu kỳ âm thanh: trường hợp khung thoại, chiều dài thời gian xung kích thích liên tiếp • Thay truyền xung PCM, thông số mô hình gửi Giảm thiểu nhiễu méo tín hiệu, bít truyền cấp phát theo định ứng với thông số, tỉ số nén tối ưu đạt Mô hình LPC tổng hợp tiếng nói Bộ tạo kích thích    Tín hiệu kích thích mục từ bảng mã lớn phân bố cách ngẫu nhiên Bộ tạo kích thích cho dãy kích thích cấp cho lọc tổng hợp để tạo tiếng nói tái tạo máy thu Việc kích thích tối ưu hoá cực tiểu hoá sai lệch,các tính trọng số thụ cảm, tiếng nói gốc tiếng nói tổng hợp Chuẩn nén G.729 • Chuẩn G.729 đưa vào tháng 03/96 ITU, chuẩn sử dụng phương pháp CS-ACELP (Conjugate-Structure Algebraic-Excited LinearPrediction) để mã hóa tín hiệu âm với tốc độ 8kbit/s • Chuẩn nén G.729 thiết kế để thực thi với tín hiệu số nhận từ lọc băng thông thoại đầu tín hiệu tương tự đầu vào, sau tiến hành lấy mẫu tần số từ 8000 Hz chuyển đổi mẫu âm thành PCM tuyến tính 16 bits để chuyển đến mã hóa đầu vào Packet Loss (Mất gói tin) • Khi đặt giọng nói mạng liệu, điều quan trọng để xây dựng mạng thành công vận chuyển giọng nói cách đáng tin cậy kịp thời Ngoài ra, hữu ích sử dụng chế để làm cho tiếng nói phần khả chống gói định kỳ • Nếu gói giọng nói không nhận dự kiến (thời gian dự kiến biến), giả định bị gói liệu cuối nhận replayed Bởi gói liệu bị 20 ms lời nói, người nghe trung bình không nhận thấy khác biệt chất lượng giọng nói Mất gói tin • Gói 1, 2, đến đích, gói nơi truyền dẫn Các trạm tiếp nhận chờ thời gian (mỗi đệm jitter nó) sau chạy chiến lược che giấu • Điều che giấu chạy lại gói cuối nhận (trong trường hợp này, gói 3), nghe không nghe thấy khoảng trống im lặng • Bởi 20 ms, người nghe nhiều khả không nghe thấy khác biệt Packet Loss (Mất gói tin) • Nếu liên tiếp gói liệu bị mất, chiến lược che giấu chạy lần gói khác nhận • Với chiến lược che giấu G.729, G.729 chịu đến khoảng bình quân năm phần trăm gói gọi Phát hoạt động giọng nói Voice Activity Detection • Trong hội thoại giọng nói bình thường, có người nói người khác lắng nghe Số mạng ngày chứa bi-directional, 64.000 bit / giây (bps) kênh, nói • Điều có nghĩa chuyện bình thường, 50 phần trăm tổng số băng thông lãng phí Số lượng băng thông lãng phí thực tế cao nhiều tham gia mẫu thống kê vi phạm tạm dừng mô hình phát biểu người bình thường • Khi sử dụng VoIP, sử dụng từ "lãng phí" băng thông cho mục đích khác hoạt động phát giọng nói (VAD) kích hoạt Voice Activity Detection • VAD hoạt động cách phát tầm quan trọng phát biểu decibels (dB) định cắt bỏ tiếng nói không bị đóng khung Chất lượng dịch vụ Quality of Service (QoS) • Chất lượng dịch vụ (QoS) tập hợp tiêu đặc trưng cho yêu cầu loại lưu lượng cụ thể mạng bao gồm: độ trễ, jitter, tỷ lệ gói • Các tiêu chất lượng dịch vụ liên quan đến lượng băng thông dành cho mạng • Để tối thiểu thời gian trễ gói thoại so với gói dịch vụ khác, gói thoại truyền giao thức UDP (User Datagram Protocol) Giao thức UDP không cung cấp chế truyền lại gói thoại xử lý nhanh QoS cho ứng dụng VoIP • QoS giúp giải vấn đề mát gói tin, ổn định, quản lý độ trể • Một số vấn đề QoS giải độ trể truyền sóng, độ trễ mã hóa giải mã, độ trễ lấy mẫu, độ trễ số hóa • Ứng dụng VoIP ứng dụng quan trọng đòi hỏi phải lập kế hoạch để đảm bảo dịch vụ thích hợp mức độ thỏa thuận (SLA) đáp ứng Các công cụ hỗ trợ cho QoS • Dùng giao thức tối giản: Compressed Real-Time Transport Protocol (cRTP) • Quản lý băng thông • Sử dụng công cụ hàng đợi (Queuing) Những giới hạn băng thông • Mối quan tâm thiết kế mạng VoIP giới hạn băng thông • Tùy lọai Codec sử dụng số lượng mẫu âm gói tin, mà lượng băng thông gọi tăng cách đáng kể Để giải thích việc kích thước gói tin lượng băng thông tiêu thụ , xem bảng bên dưới: Sử dụng băng thông Codec G.729 w/ one 10-ms sample/frame Bandwidth Consumed with cRTP (2-Byte Bandwidth Consumed Header) Sample Latency 40 kbps 9.6 kbps 15 ms G.729 w/ four 10-ms samples/frame 16 kbps 8.4 kbps 45 ms G.729 w/ two 10-ms samples/frame 24 kbps 11.2 kbps 25 ms G.711 w/ one 10-ms sample/frame 112 kbps 81.6 kbps 10 ms G.711 w/ two 10-ms samples/frame 96 kbps 80.8 kbps 20 ms Giao thức cRTP Compressed Real Time Transport Protocol • Để giảm lượng lớn tỉ lệ băng thông tiêu thụ liên kết WAN Point-to-point thoại G.729, sử dụng giao thức cRTP • cRTP cho phép nén 40 byte header IP/RTP/UDP đến 2-4 byte hầu hết thời gian Gói tin giao thức cRTP Figure 8-2 RTP Header Compression Giao thức cRTP • Với cRTP, lượng truy cập gọi VoIP giảm từ 24 kbps 11.2 kbps Đây cải tiến lớn cho liên kết dải thông thấp • Ví dụ, liên kết 56 kbps thưc thoại VoIP G.729 11.2 kbps, cRTP, có thoại G.729 24 kbps sử dụng • Để tránh việc tiêu thụ không cần thiết băng thông có sẵn, cRTP sử dụng vào liên kết liên kết sở Giao thức cRTP • Kỹ thuật nén làm giảm header IP/RTP/UDP đến byte chế độ checksums UDP không sử dụng, byte checksums UDP sử dụng • cRTP sử dụng số kỹ thuật tương tự nén Header TCP Trong nén Header TCP, yếu tố giảm tốc độ xử lý liệu xảy số byte Header IP TCP không đổi trình kêt nối HẾT BÀI ... Trễ xử lý • Thiết bị chuyển tiếp frame qua mạng xử lý gây chậm trễ Xử lý chậm trễ tác động đến mạng điện thoại truyền thống, chậm trễ vấn đề lớn • Trong sản phẩm Cisco IOS VoIP, việc xử lý tín... cho việc xử lý âm hoạt động tần số thấp • Dự đoán tuyến tính thực ước đoán s[n] dựa vào M mẫu khứ: Yêu cầu xử lý tín hiệu thoại • Trong khung, thông số mô hình ước lượng từ mẫu thoại, thông số... áp dụng công nghệ xử lý chất lượng gọi tốt có khả nâng cao đáng kể chất lượng âm gọi Chất lượng gọi VoIP • • • • Độ trễ (Delay/Latency) Jitter Echo (Tiếng vang) Packet Loss (Mất gói tin) Độ trễ