CC BY
103
3. В качестве дополнительного источника сигнала для ППП в зонах неуверенного приема сигналов существующей сети ТВ-передатчиков могут использоваться эффективные, но достаточно дешевые приемные устройства ТВ-сигналов метрового диапазона, использующие антенны с большим усилением с высотой подъема до 15 м, оснащенные малошумящими антенными усилителями и средствами подавления помех. Аналогично должна строиться система распространения сигналов районных телепрограмм на всю территорию района.
4. Оборудование ППП должно обеспечивать безоператорный режим эксплуатации с техническим обслуживанием не чаще чем раз в 3 месяца. Должен обеспечиваться круглосуточный режим работы ППП.
5. Должна обеспечиваться техническая возможность подачи сигнала на трансляцию от видеомагнитофона или видеокамеры в коммерческом исполнении для местного вещания.
Для проверки технической реализуемости предложенного принципа минимальный и упрощенный комплект аппаратуры ретрансляции, включающий приемную антенную систему дальнего приема сигналов метрового диапазона Омского телецентра (65 км по прямой) и передающую антенну, в сентябре 1999 г. был смонтирован в селе Цветнополье Азовского района Омской области.
Во всех местах проведения оценки качества приема сигаала макета Цветнопольского ППП, излучающего на 36-
метровом частотном канале, по качеству изображения и звука на потребительском ТВ-приемнике были зафиксированы хорошие результаты. В то же время качество изображения и звука, принимаемых непосредственно из Омска, признано неудовлетворительным. Цветнопольский ППП проработал в течение 7 месяцев практически в непрерывном режиме без отказов.
2 ноября 2000 г. запущен в эксплуатацию новый комплект аппаратуры для Цветнопольского ППП. Он включает в свой состав приемную антенную систему, обеспечивающую прием сигналов 9-го, 11-го и 12-го частотных каналов из Омска, 8-го частотного канала изАзово, а также спутниковую зеркальную антенну с конвертором,обеспечивающую прием сигналов телевещательного спутника "Ямал". Ретрансляция принимаемых сигналов производится на 4-х каналах дециметрового диапазона.
Таким образом, мы считаем, что наиболее приемлемым в настоящее время вариантом 100 % охвата качественным телевидением и радиовещанием территории Омской области является создание простых, приемлемой стоимости ППП, индивидуальных для каждого населенного пункта.
ЖИТОМИРСКИЙ Лев Иосифович, ведущий конструктор ФГУТРЦКБА"
г »
о.в. СКРИП АЛЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 1Р-ТЕЛЕфОНИИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
В.Г. ШАХОВ
ОмГУПС УДК 621.395:656.2
услуги телефонной связи предоставляются потребителям множеством компаний по всему миру уже несколько десятков лет. за это время было разработано и утверждено значительное количество стандартов, позволяющих осуществлять не только местные, но и междугородние и международные телефонные переговоры с определенным качеством
передачи информации. кроме того, расширялся и спектр предоставляемых услуг, который был пополнен, например, возможностью передачи факсимильных сообщений.
Параллельно с этим существовали и развивались сети передачи двоичной информации, используемые для передачи данных между электронными вычислительными машинами. Владельцами подобного рода сетей были в основном крупные правительственные, научно-исследовательские и учебные организации, испытывающие потребность в оперативном обмене большими объемами соответствующей информации. Таким образом, ресурсы этих сетей были практически недоступны большинству сторонних потребителей. Однако в дальнейшем произошло закономерное слияние крупнейших корпоративных сетей (internetworking), к которым присоединился ряд более мелких (в том числе и частных). Результатом подобного структурного укрупнения явилось образование единой глобальной вычислительной сети Интернет, объединяющей на текущий момент многомиллионную аудиторию пользователей, расположенных по всему миру. При этом в качестве основного протокола используется TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - протокол управления передачей данных/межсетевой протокол) [1].
Несмотря на богатую историю основных технологий, только в феврале 1995 года компания VocalTec первой предложила первую версию программы Internet Phone,
разработанную для владельцев мультимедийных персональных компьютеров, работающих под управлением операционной системы Windows. Это стало важной вехой в развитии Интернет-телефонии. В марте 1996 г. было объявлено о совместном проекте под названием "Internet Telephone Gateway" двух компаний: уже известной VocalTec и крупнейшего производителя программного обеспечения для компьютерной телефонии Dialogic. Целью была возможность осуществления звонков с помощью обычных телефонных аппаратов, но с передачей трафика посредством сети Интернет. Для этого между информационной сетью и ТфОП (телефонными линиями общего пользования) устанавливался специализированный шлюз. Последний получил название VTG (VocalTec Telephone Gateway) и представлял собой специализированную программу, которая использовала голосовые платы Dialogic как интерфейс с обычными телефонными линиями. Для разговора одного пользователя в этом продукте достаточно было ширины полосы канала порядка 11 кбит/с (у современных продуктов она может быть значительно уже).
Общий принцип действия телефонных серверов IP-телефонии таков: с одной стороны, сервер связан с ТфОП, что позволяет ему устанавливать соединение с любым
доступным телефонным номером. С другой стороны, сервер связан с Интернетом и может связаться с любым узлом сети в мире. Сервер принимает стандартный телефонный сигнал, оцифровывает его (если он исходно не цифровой), значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через Интернет по назначению. Для пакетов, приходящих из сети на телефонный сервер и уходящих в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие операции (вход сигнала в телефонную сеть и его выход из телефонной сети) происходят практически одновременно, что позволяет обеспечить полнодуплексный разговор. В таких случаях говорят о коммутации пакетов. Коммутация пакетов (Packet Switching) означает организацию соединений путем разбивки информации на пакеты, отправку их по сети передачи данных вместе с другими потоками информации и восстановление исходной информации на принимающем конце. Основное достоинство коммутации пакетов - эффективность использования каналов с фиксированной и ограниченной полосой. Недостаток - невозможность гарантировать заданное качество обслуживания (Quality of Service, QoS), т.е. способность сети обеспечивать лучшее качество (сервис) для определенного вида сетевого трафика с различными приоритетами и допустимыми временными задержками. В частности, при передаче голосовых сообщений, IP-пакетам с голосовой информацией можно повышать приоритет, что повысит качество услуги.
Популярность IP-телефонии определена в настоящее время несколькими факторами. В первую очередь, безусловно, экономическим. Стоимость переговоров в подобных системах связи может иметь фиксированное значение, определяемое местными компаниями-провайдерами интернет-услуг, независимо оттого, имеют место местные звонки, междугородние или даже международные. Это обусловлено существующей архитектурой IP-сетей, фиксирующей для целей оптимизации и администрирования, но не учитывающей в биллинговых расчетах количество задействованных при прохождении пакетов маршрутизаторов, то есть количество так называемых "пробросов" (hops) пакетов [1]. Практически взаимная географическая удаленность абонентов сказывается в большинстве случаев на времени задержки, поскольку IP-сети являются сильно разветвленными, а по действующим стандартам пакеты не всегда могут передаваться оптимальным путем. Здесь необходимо особо подчеркнуть, что речь идет о технических особенностях реализации переговоров. На практике тарифы переговоров за пределы локального региона могут быть выше, если в зоне обслуживания вызываемого абонента не представлена компания-провайдер вызывающего абонента. В этом случае возможно дополнительное повышение стоимости услуг IP-телефонии, вызванное необходимостью взаимодействия разных операторов связи. В большинстве случаев плата за разговоры в системах IP-телефонии составляет 6-33% от стоимости аналогичных услуг традиционной телефонной связи.
Вторым важным показателем является широкий набор услуг, уже сейчас предоставляемых интернет-телефонией. При этом необходимо отметить, что реализация подобного сервиса традиционными методами затруднена технически и экономически нецелесообразна. Итак, кроме собственно переговоров, системы IP-телефонии позволяют легко ре-ализовывать разнообразные автоответчики, справочные системы и услуги голосовой почты. Кроме того, в полной мере реализована факсимильная связь. Технологии, применяемые при сжатии речи, имеют общий с задачами синтеза и анализа речи математический аппарат. При этом становится возможным не только снизить информационный поток, но и производить преобразование "текст-речь" и "речь-текст". В качестве составной части первое преобразование широко используется в автоматизированных справочных системах, автоответчиках и системах голосовой почты для информирования пользователя о
режимах функционирования системы и моментах их переключения. Преобразование "речь-текст" реализуется сложнее, но имеет более широкий диапазон применения. В частности, может применяться для сжатия информационных сообщений абонентов. При этом вызываемый абонент лишь читает текстовое сообщение, сформированное преобразованием "речь-текст". Существующие алгоритмы требуют значительных вычислительных затрат, что ограничивает практическое применение данной технологии. К достоинствам метода можно отнести малый поток информации на выходе системы распознавания речи, недостижимый никакими другими методами сжатия. В настоящее время успешно эксплуатируются системы, реализующие указанное преобразование для ограниченного набора фраз, предназначенных для управления системой IP-телефонии. Например, голосовой набор номера вызываемого абонента, переключение режимов. Однако особенно перспективно предоставление оригинальной услуги голосовой почты. При этом становится возможным передавать речевые сообщения в пакетном режиме.
Абонент-получатель имеет возможность прослушать переданные сообщения в удобное ему время за счет накопления последних в буферном пуле компании-провайдера услуг связи.
При кодировании с линейным предсказанием (Linear Predictive Coding - LPC) моделируются различные параметры человеческой речи, которые передаются вместо отсчетов или их разности, требующих значительно большей пропускной способности канала. LPC работает с блоками отсчетов, а не с отдельными отсчетами, как РСМ или ADPCM. Для каждого блока алгоритм LPC вычисляет и передает частоту основного тона, его амплитуду, флаг речевого или неречевого происхождения сигнала и другие параметры. Величина временных отрезков составляет около 15-25 м/сек.
При таком подходе к кодированию речи, во-первых, возрастают требования к вычислительной мощности вычислительных устройств систем телефонии, используемых для обработки сигнала, а во-вторых, увеличивается задержка при передаче, поскольку кодирование применяется не к отдельным значениям, а к некоторому их множеству, которое перед началом преобразования следует накопить в определенном буфере. Задержка в передаче речи при использовании такого метода связана не только с необходимостью обработки цифрового сигнала (эту задержку можно уменьшать, увеличивая мощность процессора), а непосредственно следует из особенностей алгоритма сжатия.
Этот метод позволяет, вообще говоря, достигать очень больших степеней сжатия, которым соответствует полоса пропускания 2,4 или 4,8 Кбит/с, однако качество звука здесь сильно страдает [2]. Поэтому в коммерческих приложениях он не используется, а применяется в основном для ведения служебных переговоров.
Более сложные алгоритмы на базе LPC комбинируют LPC с элементами кодирования звуковой волны. Эти алгоритмы используют замкнутый LPC-кодер (называемый также "анализ через синтез" - analysis-by-synthesis - AbS), в котором при передаче сигнала осуществляется оптимизация кода. Ее выполняет аппаратура передачи, которая находит наилучшую аппроксимацию каждого речевого сегмента. Закодировав сигнал, процессор пытается восстановить его форму и сличает результат с исходным сигналом, после чего начинает варьировать параметры кодировки, добиваясь наилучшего совпадения. Достигнув такого совпадения, аппаратура передает полученный код по линиям связи; на противоположном конце происходит восстановление звукового сигнала.
Примеры стандартных замкнутых LPC-алгоритмов - это метод линейного предсказания с кодовым возбуждением (Code-Excited Linear Prediction - CELP) [2], метод регулярного импульсного возбуждения (Regular Pulse Excitation - RPE), используемый в европейских оотовых системах на 13,2 Кбит/с
и метод LD-CELP с низкой задержкой (low delay CELP). LD-CELP принят в 1992 г. как стандарт кодирования речи G.728 на 16 Кбит/с. Алгоритм LD-CELP применяется к последовательности цифр, получаемых в результате аналого-цифрового преобразования голосового сигнала с 16-разрядным разрешением. Пять последовательных цифровых значений кодируются одним 10-битовым блоком - это и дает те самые 16 Кбит/с. Для применения этого метода требуются очень большие вычислительные мощности, в частности, для прямолинейной реализации G.728 необходим процессор с быстродействием 44 MIPS (Million Instructions per Second -миллион операций в секунду).
Широкое распространение для различных приложений получило и множество нестандартных методов кодирования. В частности варианты адаптивного кодирования с предсказанием (Adaptive Predictive Coding - APC), разработанные в лабораториях компании Bell; метод линейного предсказания с векторным возбуждением (Vector-Sum-Excited Linear Prediction - VSELP), предложенный фирмой Motorola в качестве стандарта для цифровых сотовых систем США, работающих на скорости 8 Кбит/с; метод линейного предсказания с предиктивным кодовым возбуждением (Predictive Code-Excited Linear Prediction - PCELP), созданный DSP Group в 1992 г.
Эти высокоэффективные кодеры обеспечивают отличное качество звука при низких скоростях (2,4-8 Кбит/с) [2]. Для кодирования погрешности предсказания в них используются кодовые книги, состоящие из блоков с конечным числом символов. Перечисленные разновидности кодеров различаются способами формирования и хранения этих последовательностей. Чаще всего последовательность хранится в сжатом виде. Дополнительные буквы в названии кодера (LD, V и др.) указывают на способ реализации предсказателя, синтеза квантователя или кодовой книги.
Существует несколько базовых схем построения систем, объединенных общим названием "IP-телефония". Исторически первыми появились системы передачи речевой информации, имеющие оконечными устройствами персональные компьютеры, оснащенные соответствующими средствами обработки аналоговой информации (рис. 1). В настоящее время эта категория весьма популярна для организации частных переговоров, в основном, международных.
Рис. 1. Система 1Р-телефонии "ПК- ПК".
С привлечением оператора 1Р-телефонии можно построить более сложную конфигурацию, включающую в себя шлюз [3] в телефонную сеть общего пользования (рис. 2). Пользователь такой системы может осуществлять звонки со своего персонального компьютера на любой телефонный или факсимильный аппарат (практически имеют смысл только экономически выгодные звонки, то есть в пределах местной телефонной сети шлюза).
Фане
Рис. 2. Система IP-телефонии с одним шлюзом.
Наиболее сложной и перспективной является структура интернет-телефонии, включающая в себя два и более шлюза ТфОП (рис. 3). При этом возникает необходимость во внешнем управлении шлюзами ТфОП, для чего в структуру вводятся диспетчеры. При этом не возникает потребности в дополнительных каналах связи: управляющие сообщения передаются также в составе 1Р-пакетов. Наличие внешних мониторов не является обязательным для функционирования системы в целом, но значительно упрощает диагностику, настройку и сопровождение комплекса.
Диспетчер
Рис. 3. Полная конфигурация системы интернет-телефонии.
В качестве реального примера системы IP-телефонии с указанием реальных устройств можно рассмотреть процесс связи с использованием оборудования компа-нии VocalTec. Система для звонкой по телефону и посылки факсов средствами IP-телефонии показана на рис. 4. В качестве управляющего программного обеспечения ПК используется пакет VocalTec® Internet Phone® Lite™. Функции шлюзов выполняют устройства VocalTec Telephony Gateway™ Series 120 и Series 2000.
Vo«irT«ch InlvfMt Phon« LH»
Рис. А. Комплексное решение компании VocalTec.
Сеть IP-телефонии (согласно рекомендациям ITU-T H.323) представляет собой набор следующих устройств, соединенных по IP-сети:
- шлюзы (gateways);
- диспетчеры (gatekeepers);
- мониторы (administration managers).
Архитектура сети IP-телефонии представляет собой соединенные по IP-сети шлюзы в телефонные сети общего пользования, которые предоставляют абонентам собственный интерфейс и осуществляют кодировку, сжатие и разделение голосовых и факсимильных сеансов, а также их обратное восстановление. Весь механизм взаимодействия шлюзов и учет производится диспетчерами. Для удобства удаленного конфигурирования и администрирования сети может быть использован монитор. Эти три компонента у разных производителей могут называться по-разному, но все они выполняют функции, обобщенные выше.
i s
Шлюз - необходимое для организации взаимодействия с телефонными линиями общего пользования устройство, также имеющее подключение к IP-сети. Выполняет функции ответа на вызов вызывающего абонента ТфОП; установления соединения с удаленным шлюзом; установления соединения с вызываемым абонентом ТфОП; разделения и сжатия голосовой и факсимильной информации; последующего пакетирования и восстановления голосовой и факсимильной информации.
Таким образом, шлюз является основной и неотъемлемой частью архитектуры IP-телефонии, непосредственно соединяющей телефонную сеть с сетью IP. Шлюзы разных производителей отличаются способом подключения к телефонной сети, емкостью, аппаратной платформой, реализованными кодеками, интерфейсом и другими характеристиками. Но все они выполняют вышеперечисленные функции, являющимися базовыми для данного типа устройств.
Диспетчер - дополнительное устройство, подключенное только к IP-сети и определяющее лотку работы системы IP-телефонии. К основным функциям диспетчера относят аутентификацию и авторизацию абонента; распределение вызовов между шлюзами; биллинговые функции (функции учета времени и трафика переговоров, тарификации и выставления счетов). При этом, как правило, диспетчер не содержит в себе законченной биллинговой программы, а только основанный на стандартах интерфейс к профессиональным системам биппинга сторонних производителей, а также API (Application Programming Interface - программный интерфейс вызова стандартных функций программного продукта) для разработки оператором собственной биллинговой программы.
Диспетчер необходим в любой сети 1Р-телефонии, содержащей более двух шлюзов. В первых шлюзах (в первых версиях платформ VocalTec, Vienna и др.) функции диспетчера в их примитивном виде выполнялись самим шлюзом. С развитием технологии и ростом сетей IP-телефонии, функции диспетчера были вынесены в отдельный модуль. Хотя у некоторых производителей диспетчер может физически находиться на одной системе со шлюзом, логически это самостоятельный модуль.
Монитор - необязательный (вспомогательный) дополнительный модуль сети IP-телефонии, подключаемый только к IP-сети и используемый для удаленного конфигурирования, диагностирования и поддержки основных устройств - шлюзов и диспетчеров.
Монитор является удобным средством конфигурирования и администрирования сети. В первых шлюзах для этого просто использовались стандартные сетевые припожения, такие как pcAnywhere. Позднее в целях оптимизации работы производители оборудования IP-телефонии стали выпускать собственные приложения для этих целей.
Особенностью систем интернет-телефонии является гетерогенность лежащих в их основе IP-сетей. Это позволяет не только организовывать переговоры на существующих сетях с минимальными затратами, но и легко производить интеграцию различных систем IP-телефонии. В частности, это оказывается выгодным внутри ведомственных систем передачи информации. Например, на железнодорожном транспорте не возникает проблем при объединении внутрисганционной локальной сети типа Ethernet или TokenRing с магистральным оптоволоконным кабелем. При этом необходимо будет лишь наличие соответствующего шлюза, тогда как различия в типах адресации оконечных устройств, размеры передаваемых пакетов и методы их ретрансляции окажутся скрыты реализацией самого протокола IP.
Помимо традиционной телефонной связи, существует необходимость обеспечения конфиденциальности переговоров. Потребность в такого рода услугах остро испытывают крупные коммерческие, правительственные и исследовательские организации. В настоящее время не существует сложившихся стандартов реализации защищенных
переговоров в 1Р-сетях. Однако, оказывается, применимо большинство существующих методов: цифровое скрембли-рование, гаммирование, стандартное шифрование. Остановимся более подробно на особенностях возможных реализаций тех или иных методов.
Криптографические методы являются наиболее эффективными средствами защиты информации, а при передаче по протяженным линиям связи они являются единственным реальным средством предотвращения несанкционированного доступа к ней. Метод шифрования характеризуется показателями надежности и трудоемкости.
Важнейшим показателем надежности криптографического закрытия информации является его стойкость -тот минимальный объем зашифрованного текста, статистическим анализом которого можно вскрыть исходный текст. Таким образом, стойкость шифра определяет допустимый объем информации, зашифровываемый при использовании одного ключа.
Трудоемкость метода шифрования определяется числом элементарных операций, необходимых для шифрования одного символа исходного текста.
На рис. 6 представлена структурная схема простейшего алгоритма закрытия информации. На вход поступает блок информации (В), преобразуется криптографическим алгоритмом (Е), формируя таким образом зашифрованный блок (С). Все блоки обрабатываются независимо друг от друга. Очевидный недостаток такого подхода - одинаковые исходные блоки будут одинаковыми после шифрования. Это делает возможным частотный анализ блоков. При шифровании реальных текстов этим нельзя пренебрегать. Кроме того, необходима частая смена кодировочны таблиц криптографического алгоритма. Преимущество - низкие требования к вычислительным мощностям управляющего блока.
В ->-
->- С
Рис. 6. Шифрование заменой.
На рис. 7 представлена структурная схема алгоритма гаммирования. Суть метода состоит в том, что символы шифруемого текста последовательно складываются с символами некоторой специальной последовательности, называемой гаммой. Для функционирования алгоритма необходима инициализация криптографического алгоритма Е, который в этой схеме выступает в роли генератора случайных чисел (блоков) для гаммирования. Здесь под гаммированием будет пониматься сложение открытых данных с гаммой по модулю 2 (хотя можно использовать и другой модуль, например, 256). Такая операция эффективно реализуется в современных микропроцессорах.
В-»-
Р
хог
Рис. 7. Гаммирование.
С
Эффективным методом закрытия информации является шифрование с обратной связью (рис. 6). При этом только первый блок обрабатывается непосредственно. Каждый последующий перед шифрованием складывается по модулю 2 с зашифрованным предыдущим блоком. Это требует дополнительной буферной памяти для хранения результатов предыдущих вычислений, что усложняет устройство.
Рис. 8. Шифрование с обратной связью.
Как указывалось ранее, применяемые алгоритмы сжатия речи формируют на выходе поток несвязных между собой пакетов, соответствующих выборкам речевого сигнала. Это делает возможным применения методов скрем-блирования (перестановок). Несмотря на высокую крипто-стойкость, подобная методика вносит значительные, принципиально неустранимые задержки в работу системы, что снижает потребительские качества в целом.
В глобальном масштабе, несомненно, качество передачи речи по IP-сети будет еще некоторое время отставать от качества традиционной телефонной связи (впрочем, как показывает практика, часто коммерческим клиентам оказывается достаточно обеспечиваемого качества). В то же время ситуация с управляемыми корпоративными IP-сетями гораздо лучше - они обеспечивают значительно более качественную телефонную связь, чем Интернет. Более того, именно при таком построении большинство функций, к которым привыкли пользователи современных цифровых УАТС, стали доступны на IP-телефонах. Например, реализуется такая функция, как удержание звонка с возможностью переключения между линиями или ожидание поступивших сообщений, сопровождаемое соответствующей индикацией. Уже понятно, что могут быть также расширены возможности конференц-связи или же произведена интеграция с системами голосовой почты. В связи со всем этим многие эксперты рекомендуют пока создавать системы Интернет-телефонии именно на базе корпоративных сетей, поскольку такие решения помимо качества передачи речи обеспечивают более предсказуемую производительность. Это позволяет делать положительные прогнозы применения !Р-телефонии на железнодорожном транспорте.
IP-телефония является развивающейся отраслью информационных технологий. Ведутся работы над созданием двух новых протоколов: MGCP (Media Gateway Control Protocol - протокол управления шлюзами среды) и SIP (Session Initiation Protocol-протокол организации сеансов). Особое внимание уделяется при этом вопросам наращиваемости и масштабируемости новых протоколов, а также их оптимизации для IP-сетей. MGCP будет в основном использоваться для взаимодействия между шлюзами операторов связи. SIP призван решить проблему передачи мультимедийной информации и подавления эхо-сигналов: это понадобится в мультисервисных сетях будущего для развития возможностей ретрансляции вызовов. SIP избавляет от необходимости определять, от кого и кому передается данный вызов. Благодаря этому в системе можно будет ограничиться, например, одним сервером, который будет обрабатывать значительно большее число вызовов, чем прежде. Такая повышенная масштабируемость имеет неоценимое значение для поставщиков услуг, имеющих десятки тысяч клиентов, поскольку избавляет от необходимости развертывания дополнительных аппаратных средств. Кроме того, S1P имеет встроенную поддержку мультивещания, что так важно для конференц-вызовов. И еще одно важное преимущество SIP-совместимость как с протоколом TCP, так и с протоколом UDP (User Datagram Protocol - протокол дейтаграмм пользователя), тогда как действующий стандарт Н.323 совместим только с TCP.
В настоящее время практически не существует ограничений на подключение к действующим системам новых абонентов, в том числе и частных лиц. 1Р-телефония позволяет оказывать пользователям широкий спектр услуг, от соединения точка-точка до многоточечных конференций. Более того, операторы получают возможность оказывать клиентам новые услуги, такие как соединение офисных АТС через Интернет; передача факсов через Интернет с возможностью откладывать момент приема путем оперативной буферизации факсимильных сообщений; телефонные звонки с переносных компьютеров через Интернет.
В секторе корпоративной телефонии все перечисленные факторы тоже играют важную роль, однако, главным движущим стимулом применения технологии 1Р-телефонии является появление новых приложений, основанных на интеграции голоса и данных и использующих единую и открытую 1Р технологию.
Для обеспечения хорошего качества передачи звука необходимо, во-первых, использовать кодеры высокого качества, обеспечивающие хорошее качество звука и низкие задержки, и, во-вторых, обеспечить высокое качество передачи сигнала сетью. Применительно к области железнодорожного транспорта мощным стимулом в развитии 1Р-теле-фонии может сказаться развитая сеть ведомственных оптоволоконных коммуникаций. Имеющейся пропускной способности магистральных каналов достаточно для введения избыточности полосы пропускания, необходимой не только для передачи речевого трафика высокого качества, но также и различных управляющих сигналов.
Качество передачи сигнала сетью определяется тремя параметрами.
Задержка. Общая задержка сигнала является суммой задержек компрессии, декомпрессии, пакетизации, буферизации, и передачи сигнала. Большая величина задержки с одной стороны приводит к появлению эха (эхо становится различимым при задержках, превышающих 10 мс; при задержках, больших 50 мс, требуется применять эхоподав-ление), а с другой стороны при задержках, превышающих 250 мс затрудняет беседу (дискомфорт возникает уже при задержках около 150 мс). В последнее время развитие технологии цифровой обработки сигналов привело к значительному снижению задержек кодирования/декодирования сигнала и к эффективному эхоподавлению. В то же время появление высокопроизводительных коммутаторов и протоколов, использующих механизмы ОоЭ, привело к снижению сетевых задержек. Все это привело к заметному повышению качества голоса, передаваемого по 1Р.
Вариации задержек. Вариации задержек возникают главным образом из-за неодинакового времени прохождения по сети разных пакетов. Это может значительно снизить качество передачи голоса. Поэтому для компенсации этого эффекта пакеты буферизуются в точке назначения, что в свою очередь приводит к возрастанию задержек.
Потери пакетов. 1Р сети не обеспечивают 100% доставку пакетов, часть пакетов теряется, например, при перегрузках в сети. Механизмы ТСР, обеспечивающие надежную доставку пакетов, для передачи голоса неприменимы из-за слишком больших задержек, которые при этом бы возникали. Поэтому для частичной компенсации потерь применяют другие методы - интерполяцию и передачу избыточной информации (коррекцию ошибок, РЕС). Потери пакетов, превышающие 5-10% (величина зависит от алгоритма компрессии) приводят к заметному ухудшению качества речи.
В данном контексте особенно выгодным оказывается применение оптических каналов связи [4]. Это связано с тем, что оптоволокно обеспечивает не только широкую полосу пропускания, но и заданный коэффициент ошибок. При этом практически исключаются воздействия негативные явлений, губительно сказывающиеся на альтернативные каналы связи. Проводные линии связи предъявляют повышенные требования к обслуживанию
(чистота канализационных колодцев, коммутационных шкафов, электрических контактов). Системы радиосвязи подвержены влиянию атмосферных явлений.
Для повышения качества сетевого обслуживания применяют несколько приемов.
Во-первых, это обеспечение избыточной производительности сети - эта техника легко может быть использована в корпоративных кампусных сетях, в том числе и на сетях передачи данных министерства путей сообщения.
Во-вторых, возможно использование в узлах сети оборудования, предназначенного для передачи голосового трафика. Современные коммутаторы и маршрутизаторы ведущих производителей позволяют проводить приоритетную обработку голосовых пакетов. При этом пакеты, относящиеся к разным потокам, образуют в буферной памяти отдельные очереди, которые обслуживаются по разным алгоритмам (например, weighted fair queuing) с учетом приоритета и относительного "веса" того или иного приложения. Целью такого манипулирования очередями является уменьшение задержек и потерь пакетов для приложений реального времени. Применение в маршрутизаторах технологий коммутации потоков (Tag switching, MPLS) также приводит к уменьшению задержек и потерь пакетов.
И, наконец, применение набора протоколов для обеспечения требуемого уровня обслуживания в IP сетях. Имеют-
ся в виду такие протоколы, как RTP, RSVP (протокол резервирования ресурсов), MPLS (протокол коммутации потоков), позволяющие улучшить параметры передачи голосового трафика по IP сетям, а также механизмы admission controls и traffic shaping для сглаживания неречевых потоков данных.
ЛИТЕРАТУРА
1. Джамса К., Коуп К. Программирование для Internet в среде Windows / Перев. с англ. -Спб: Питер, 1996,
2. Bishnu S. Atal. Computer speech processing. - London: Prentice Hall, 1985.
3. Фролов A.B., Фролов Г.В. Локальные сети персональных компьютеров. - М.: Диалог-МИФИ, 1993.
4. Нанс Б. Компьютерные сети: Пер. с англ. - М.: Бином, 1995.
СКРИПАЛЬ Олег Валерьевич, аспирант кафедры «Автоматика и системы управления» Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС). ШАХОВ Владимир Григорьевич, кандидат технических наук, профессор кафедры «Автоматика и системы управления» ОмГУПС.
К вашему сведению
С января 2002 г. значительно увеличились патентные пошлины: за подачу заявки на изобретение - 600 руб;
на полезную модель - 300 руб: за экспертизу заявки на изобретение - 900 руб; за выдачу патента (свидетельства) - 1200 руб.
Это заставляет обратить ещё более пристальное внимание на коммерциализацию промышленной собственности, окупаемость материальных и интеллектуальных затрат и юридическую охрану интеллектуальной собственности.
Коммерциализация промышленной собственности невозможна без проведения патентно-информационных и маркетинговых исследований, рекламной проработки создаваемых технических решений, правильного оформления заявочных материалов на различные объекты промышленной собственности, действенной правовой защиты и лицензионной деятельности.
В решении данных вопросов готов оказать посильную помощь вузам, НИИ и предприятиям города
информационно-патентный отдел Омского государственного технического университета.
Наш адрес: 644050, г. Омск, проспект Мира, 11, технический университет.
Тел. 65-35-36, факс 65-34-07. E-mail: ipo@ omgtu.omskelecom.ru
