#جلسه_دوم

فرایند تبدیل صوت آنالوگ  به بسته دیتا

 مزایای استفاده از VoIP

زمانی که صحبت از ارتباطات برپایه وویپ پیش آمد ، سوالات مختلفی در مورد دلیل جایگزینی آن مطرح گردید . در ابتدا به دلیل محدودیتهای بستر انتقال در شبکه سنتی مخابرات PSTN   استفاده از این سیستم مقرون به صرفه نبود .  ولیکن با پیشرفت تکنولوژی و مطرح شدن روشهای انتقال بر پایه داده ، همانطور که در جلسه پیش نیز اشاره ای به آن شد ، استفاده از VoIP بسیار مورد استقبال قرار گرفت . بررسی های امروزه دلایل ارجحیت وویپ به سیستمهای سنتی را به شکل زیر مطرح می نماید :

  • بهینه نمودن هزینه های ارتباطی با استفاده از شبکه های داخلی و بین سازمانی دیتا LAN و اینترانت به جای استفاده از شبکه عمومی مخابراتی PSTN .
  • کاهش هزینه های مدیریت ، تعمیر و نگهداری شبکه کابلی بدلیل یکپارچه شدن شبکه دیتا و صوت . همچنین استفاده از تجهیزات مشترک .
  • امکان کنترل کردن و مانیتورینگ مکالمات تلفنی در شبکه داخلی دیتا .
  • پیاده سازی امنیت و QoS در شبکه های دیجیتال و دیتا .
  • کاهش هزینه های خرید تلفن های سخت افزاری . با توجه به اینکه در شبکه دیتا محدودیت جغرافیایی وجود ندارد ،لذا کارمندان یک سازمان که در مکان ثابتی مستقر نیستند امکان حمل نمودن تلفن خود را بر روی شبکه دیجیتال و دیتا دارند . همچنین امکان استفاده از تلفن های نرم افزاری روی دستگاههای هوشمند مثل تلفن همراه، تبلت و کامپیوتر هزینه های خرید و نگهداری تلفن های سخت افزاری را تعدیل می نماید .
  • امکان یکپارچگی با دیگر ابزارهای ارتباطی مانند ایمیل و چت با مرکزتلفن توسط نرم افزارهای UC
  • امکان برقراری ارتباطات با امکانات فوق العاده بر روی شبکه های دیتا : امکاناتی چون تماس تلفنی و ویدیوئی ،ویدئو کنفرانس ، مرکز تماس ، ضبط مکالمات ، به اشتراک گذاری فایل و دسکتاپ . همگی از امکاناتی هستند که بر اساس انتقال صدا بر روی شبکه مبتنی بر IP  فراهم آمده است .

فرایند تبدیل صوت آنالوگ  به بسته دیتا

همانطور که در جلسه اول اشاره شد ، آقای نایکوئیست موفق به ارائه تئوری تبدیل صوت به دیتا گردید . برای اینکه با این تئوری بیشتر اشنا شویم ابتدا باید چند نکته را یاداوری نمائیم :

  • گوش انسان قادر است صدایی با فرکانس میانگین ۲۰ الی ۲۰۰۰۰ هرتز را شنیده و تشخیص دهد .
  • فرکانس صدای انسان هنگام مکالمه بین ۲۰۰ الی ۹۰۰۰ هرتز است .
  • سیستمهای تلفنی فرکانسی بین ۳۰۰ الی ۳۴۰۰ هرتز را منتق می نمایند .
  • تئوری نایکوئیست امکان نمونه برذاری/شبیه سازی بین فرکانس ۳۰۰ الی ۴۰۰۰ هرتز را میسر می سازد .

حال با مقایسه اعداد بالا این سوال مطرح می شود که چگونه علیرغم محدودیت فرکانسی ذکر شده در تجهیزات مخابراتی می توان کیفیت مناسب صوتی را ارسال کرد ؟ واقعیت جالب این است که همان بازه فرکانسی مورد استفاده در تجهیزات مخابراتی برای ارسال صدای با کیفیت کافی است ؛ بدون اینکه به شنونده حس بدی از تغییر صدا و کاهش کیفیت دست دهد  .

نایکوئیست معتقد بود با نمونه برداری از دو برابر بالاترین فرکانس سیگنال صوتی می توان همان صدای با کیفیت را تولید کرد . از آنجایی که فرکانس موردنظر وی از محدوده ۳۰۰ الی ۴۰۰۰ هرتز انتخاب می شود لذا بالاترین فرکانس ۴۰۰۰ هرتز بوده که دو برابر آن یعنی ۸۰۰۰ نمونه در ثانیه . نمونه چیست ؟ نمونه در واقع همان نقاطی تلاقی روی محور لگاریتمی صوت می باشد . در سیستم نمونه برداری از تصویر موج آنالوگ در واحد زمان نقطه برداری می شود . به عملیات تبدیل شکل موج آنالوگ به دیجیتال کوانتیزاسیون می گویند . همانطور که می دانید هر بایت بیانگر ارزش ۰ تا ۲۵۵ بوده و از ۸ بیت تشکیل می شود . لذا در نمودار موج حداکثر پیک ۱۲۷+ و حداقل آن ۱۲۷- می باشد . در این سیستم بیت اول برای شناسایی + یا – بودن عدد پر می شود و ۷ بیت دیگر بیانگر عدد تلاقی می باشد .

فراموش نکنید که طبق تئوری نایکوئیست در هر ثانیه ۸۰۰۰ نقطه بایستی نمونه برداری شود . هر نمونه از ۸ بیت تشکیل شده . پس حداقل پهنای باند مورد نیاز برای انتقال صوت بدون اعمال فشرده سازی معادل ۶۴ کیلوبیت در ثانیه (۸*۸۰۰۰bps=64000bps) می باشد . زمانی که سیستم نمونه برداری همه مکالمه را تبدیل به اعداد کرد آنرا تحویل روتر می دهد تا به صورت یک Packet یا بسته دیتا اماده سازی شده و در شبکه به سمت مقصد هدایت و ارسال گردد . خیلی مواقع به دلیل هزینه بر بودن تهیه پهنای باند بالا نیاز به فشرده سازی و ذخیره پهنای باند برای ارسال پکتهای متناوب و در نتیجه افزایش مکالمات همزمان می باشد . مرحله آخر فرایند دیجیتال نمودن عملیات فشرده سازی می باشد . کدکها متدی برای فشرده سازی هستند . (Audio coder/decoder -CODEC) با فشرده سازی پهنای باند بیشتری در اختیار قرار می گیرد . در واقع از آنجایی که تهیه ۸۰۰۰ نمونه در ثانیه خیلی نقاط مشابه به هم را انتخاب می نماید ، با حذف علمی بعضی از آنها بدون اینکه به کیفیت صدا آسیبی وارد شود می توان فضای بیشتری را از پهنای باند  آزاد کرد . در جدول زیر انواع کدک ها با مشخصه پهنای باند مشاهده می نمائید . کدک G.729 یک کدک معروف برای فشرده سازی می باشد . در واقع این متد پهنای باند را تا ۸kbps برای هر مکالمه کاهش می دهد . تست MOS نیز بر روی این کدک نتیجه مقبولی ارائه می دهد .

هر کدک در شرایط و محیطهای خاصی استفاده می شود . به طور مثال در ارتش که اکثر ارتباطات بر روی ماهواره صورت می گیرد ، پهنای باند بسیار مهم می باشد . لذا استفاده از کدکهایی با پهنای باند پایین مطلوب تر است .

تجهیزاتی که امکان VoIP را فراهم می سازند نیازمند قابلیت تبدیل صدای آنالوگ به دیجیتال و بلعکس هستند . به طور کلی در این تجهیزات سیستم DSP یا همان پروسسور سیگنال دیجیتال فعال می باشد . DSP معمولا یا به صورت کارت و یا تراشه قابل نصب بر روی مرکزتلفن و تلفنهای VoIP و یا روترهای وویپ می باشد . به طور مشخص کارت DSP مسئول نمونه برداری/شبیه سازی، کدینگ و فشرده سازی می باشد .

آشنایی با پروتکلهای جدایی ناپذیر از VoIP

همانگونه که قبلا ذکر شد در مخابرات نسل سوم صدای آنالوگ بر روی بستر IP منتقل می گردد . لذا دانستن اطلاعاتی در خصوص مدلهای TCP/IP  و OSI کمک شایانی در درک بهتر این تکنولوژی می نماید .

به طور خلاصه اگر مروری بر روی مدل TCP/IP داشته باشیم :

این مدل از چهار لایه اصلی تشکیل شده است :

لایه  (کاربردی)Application  : پروتکل های خاص در این لایه تضمین کننده کیفیت دریافت دیتا از بسته های VoIP می باشند .

لایه transport  (انتقال) : روشهای ارسال اطلاعات در این  لایه مشخص می گردند .

لایه Internetwork (شبکه) : در این لایه آدرس IP به بسته های VoIp اضافه می شود . همانطور که گفته شد هر دستگاه VoIP یک آدرس IP منحصر به فرد  در شبکه دارد .

لایه Network Interface ( سخت افزار شبکه) : آدرس فیزیکی و منحصر به فرد دستگاه که مک ادرس نیز نامیده می شود در این لایه شناسایی و مسیریابی لایه دو در این لایه صورت می گیرد .

 در هر لایه پروتکل های خاصی تعریف می شود که پردازش آنها در ارسال و دریافت اطلاعات بسیار مهم می باشد . برای تحلیل ارسال هر بسته دیتا تمام این لایه ها را بایستی بررسی نمود .

پروتکل های RTP و RTCP چیست ؟

زمانی که وارد دنیای وویپ و دیجیتال می شوید ، همه اتفاقات در لحظه حال (real-time)  رخ می دهد . مانیتور کردن فرایندها در لحظه حال بسیار حائز اهمیت است به گونه ایی که دو پروتکل مهم وویپ به نامهای RTP  و RTCP از اجزای جدایی ناپذیر آن شناخته می شوند . RTP پروتکلی است که در مدل OSI در لایه اتقال و بالای پروتکل UDP واقع می شود . پروتکل UDP شامل یک شماره پورت که مشخص کننده سرویس است و جهت مالتی پلکسینگ می باشد و HEADER CHECKSUM که جهت اطمینان از صحت اطلاعات ارسالی می باشد . پروتکل RTP برچسب زمان و همچنین ترتیب ارسال را به هدر اضافه می نماید . این پروتکل در جهت از بین رفتن تاخیرات و کنترل کیفیت نیز مورد استفاده است . از RTP می توان برای صوت و ویدیو استفاده کرد لذا اطلاعات Payload type نوع بسته RTP را مشخص می کند . جریان RTP  یک طرفه است . بنابراین در تماسهای دوطرفه دو نشست RTP یکی از سمت گیرنده به فرستنده و دیگری در جهت عکس برقرار می شود . در طول مکالمه تلفنی شماره پورت UDP تغییر نخواهد کرد . پس از برقراری تماس یک پورت UDP  فعال می شود و روی آن یک جریان RTP کار انتقال صوت را برعهده خواهد گرفت .

اما کار اصلی پروتکل RTCP   ارسال گزارش می باشد . گزارش مربوط به تماس تلفنی بین دو دستگاه شامل اطلاعات زیر است :

  • Packet count
  • Packet Delay
  • Packet Loss
  • Jitter

 این کنترل در QoS بررسی کیفیت بسیار مهم است . همانطوری که قبلا اشاره شد زمانی که یک مکالمه برقرار می شود ، جریان RTP صوتی یک شماره پورت زوج را به UDP اختصاص می دهد . RTCP یک نشست مستقل ب روی UDP برقرار می کند و یک شماره پورت فرد در رنج مشابه به آن اختصاص می یابد . در طول مکالمه هر دستگاه در هر ثانیه پکتهای RTCP را ارسال می نماید .

سیگنالینگ ها

در مهندسی برق، به هر کمیّت متغیر با زمان که معمولاً اطلاعاتی دربارهٔ رفتار یا ویژگی‌ یک پدیده (معمولاً فیزیکی) دربردارد، سیگنال گفته می‌شود؛ این کمیت، اغلب توسط یک مبدّلِ مناسب (مانند یک حس‌گر)، به ولتاژ یا جریان تبدیل شده‌است.

ممکن است سیگنال، تابعی از هر متغیر مستقل دیگری جز زمان باشد (مانند میزان روشنایی پیکسل‌ها در یک تصویر ثابت)، یا دربردارنده اطلاعات خاصی نباشد (مانند یک موج سینوسی با دامنه و فرکانسی معین).

البته چه بسا مفهوم، گستره، و تعریف دقیق سیگنال دشوار باشد.

در برخی کاربردها مانند مخابرات یا پردازش سیگنال، سیگنال ماهیتی اتفاقی یا تصادفی (random, stochastic) دارد؛ به همین دلیل دارای اطلاعات است. در یک سیستم مخابراتی، فرستنده پیغام را به سیگنال تبدیل می‌کند و این سیگنال از راه کانال مخابراتی به گیرنده می‌رسد؛ مثلاً، اگر جمله «فردا، هوا بارانی است» پیغامی باشد که پشت تلفن گفته می‌شود، میکروفون تلفن (فرستنده) صدای گوینده را به سیگنال الکتریکی (تغییرات ولتاژ) تبدیل می‌کند. سپس این سیگنال از طریق سیم‌ها به تلفن گیرنده منتقل می‌شود و در آنجا در بلندگو، سیگنال دریافت شده به صدا تبدیل شده و به گوش شنونده می‌رسد (پیام منتقل می‌شود).

سیستم های سنتی مخابراتی بر پایه انتقال سیکنالینگ آنالوگ می باشند . علاوه بر ارسال صدا بر روی بستر انتقال ، سیگنالینگ های مختلفی از جمله اطلاعات مربوط به برقراری تماس، اشغالی خط، پشت خطی ، نحوه شماره گیری و … بایستی قابل ارسال باشد .

به طور کلی سیگنالینگ های مخابراتی در  سه دسته کلی تعریف می شوند :

  • Supervisory signaling
  • Addressing signaling
  • Information signaling
resources :

https://en.wikipedia.org/wiki/Signal

CCNA Voice 640-461

گردآوری : مهدیه مهدیخان
پایان جلسه دوم

درباره شرکت زیرا

شرکت زیرا ارائه دهنده خدمات و راهکارهای مایتل در ایران ، در سال ۲۰۰۳ موفق به اخذ بهترین شریک تجاری شرکت مایتل در ایران گردید . این شرکت در سالهای قبل از تحریم به عنوان نمایندگی انحصاری مایتل در ایران به صورت رسمی شناخته می شد . پس از تحریم نیز شرکت زیرا با اخذ نمایندگی مایتل در خارج از ایران ، به تمام مشتریان خود به صورت تمام و کمال به ارائه خدمات سخت افزاری و نرم افزاری، فروش و خدمات پس از فروش محصولات مایتل ادامه می دهد . رضایت مشتریان بیانگر موفقیت این شرکت در این خصوص است .

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *