4. Анализ возможности передачи речи по сети передачи данных IP

Как и в предыдущем случае, целью данного анализа является оценка возможного числа речевых трактов, которые можно организовать на основе физических каналов сети передачи данных пропускной способности 19,2 и 2048 кбит/c, а также расчет общей задержки, возникающей при передаче речи по сети передачи данных IP корпоративной сети передачи данных.

4.1. Наиболее вероятная схема организации речевой связи по сети передачи данных IP

Организация речевой связи по сети IP основана на использовании метода VoIP, описанного в разделе 1.7. Основными устройствами, обеспечивающими передачу речи, являются шлюз VoIP, к которому может быть подключена УПАТС или отдельные телефонные аппараты, и речевой терминал. В качестве речевого терминала, в частности, может выступать персональный компьютер удаленного абонента корпоративной сети, снабженный соответствующими аппаратными и программными средствами.

Как правило, в сетях передачи данных используется оборудование не позволяющее в полной мере реализовать все требования стандарта VoIP IA 1.0, так как не все маршрутизаторы поддерживают протокол резервирования ресурсов RSVP, который рассматривался в этом стандарте как средство обеспечения гарантированного качества передачи речи.

Для кодирования речи будет использоваться вокодер ACELP, описанный в рекомендации ITU G.723.1. Выбор этого вокодера обусловлен самым выгодным соотношением качество речи / скорость потока. Характеристики вокодера можно найти в разделе 1.3.

На Рис. 4.1 приведена схема подключения телефонного оборудования к сети IP.

Рис. 4.1. Схема организации телефонной связи по сети передачи данных IP.

В качестве протокола канального уровня, при передачи информации между узлами сети, используется протокол Frame Relay. Для передачи информации, между соседними узлами сети выделяется виртуальный канал с максимально возможной согласованной скоростью передачи.

4.2. Оценка количества речевых трактов, при организации речевой связи по физическому каналу 19,2 кбит/с

Исходя из того, что размер речевого кадра составляет 20 байтов, формат пакета IP согласно стандарту VoIP IA 1.0 будет иметь вид, представленный на Рис. 3.2.

Рис. 4.2. Формат пакета IP.

При передачи этот пакет упаковывается в кадр Frame Relay, который добавляет еще 6 байтов служебной информации (2 байта - флаги, 2 байта - FCS, 2 байта - стандартный заголовок). Итого, полный размер кадра Frame Relay составит 74 байта.

Исходя из того условия, что каждый речевой кадр должен быть передан со скоростью 5,3 кбит/c, скорость передачи кадра Frame Relay по каналу связи должна составить 19,6 кбит/c (20 байтов, составляющих речевой кадр, должны быть переданы со скоростью 5,3 кбит/c, следовательно 74 байта кадра Frame Relay должны быть переданы со скоростью 19,6 кбит/c, для своевременной доставки речевого кадра). Т.о. канал пропускной способности 19,2 кбит/c нельзя использовать для передачи речи в соответствии со стандартом VoIP IA 1.0.

4.3. Оценка количества речевых трактов при организации речевой связи по физическому каналу 2048 кбит/с

Как и в предыдущем случае, рассуждения основаны на том, что между соседними узлами на базе физического канала 2048 кбит/c создан виртуальный канал с максимально возможной согласованной скоростью передачи.

В рамках этого канала передаются речевые пакеты IP от различных абонентов, одновременно ведущих телефонные переговоры. Требуется определить максимально возможное количество телефонных абонентов, которые будут иметь возможность одновременно использовать данный канал.

Размер пакета IP составляет 68 байтов, и таким образом размер кадра Frame Relay составит 74 байта (2 байта - флаги, 2 байта - FCS, 2 байта - стандартный заголовок, 68 байтов - пакет IP).

Необходимо вычислить, какое количество кадров Frame Relay можно передать по каналу 2048 кбит/c за 30 мс (это условие обосновывается тем, что речевой кадр размером 20 байтов любого из абонентов должен быть передан от узла к узлу со скоростью не менее 5,3 кбит/с). Количество речевых кадров, а значит и число возможных абонентов составит 104.

Таким образом, проведенный анализ показывает, что в физическом канале пропускной способности 2048 кбит/с можно организовать одновременную передачу речевой информации от 104 различных абонентов КСПД (имеющих различные адреса IP), что равносильно организации 104 отдельных речевых трактов.

4.4. Анализ задержки передачи речи по сети передачи данных IP

Для определенности условимся, что в сети осуществляется телефонные разговоры между 103 абонентами речевых терминалов двух различных узлов КСПД, соединенных каналом 2048 кбит/c. Локальная сеть функционирует согласно протоколу Ethernet, 10 Мбит/c.

Метод передачи информации, предусмотренный протоколом Ethernet, заключается в том, что перед посылкой данных станции "слушают" сеть, чтобы определить, используется ли она в данный момент. Если сеть используется, то желающая передавать станция ожидает. Передача информации осуществляется кадрами Ethernet, которые имеют формат, представленный в Табл. 4.1.

Табл. 4.1. Формат кадра Ethernet

 

Каждый речевой пакет пользователя упаковывается в кадр Ethernet и передается по локальной сети согласно приведенному выше правилу. Это означает, что пакет 113 - го абонента будет передан с задержкой 8 мс. Такое заключение сделано из следующих соображений: размер кадра Ethernet для каждого абонента будет иметь размер 94 байта или 752 бита (68 байтов - размер речевого пакета IP, 26 байтов - служебная информация кадра Ethernet), а скорость передачи кадра по локальной сети составляет 10 Мбит/c. Значит, максимальная задержка передачи по локальной сети будет составлять:

103 * [ 752 бита / 10000000 бит/c ] = 0,008 с.

На данных (скоростных) направлениях применяются магистральные маршрутизаторы серии Cisco 7000, или, в недалеком будущем, Cisco 7200, которые отличаются высокой производительностью (например, у маршрутизатора Cisco 7200 скорость передачи по системной шине составляет 600 Мбит/с). Из этих соображений, вносимая ими задержка, при обработке пакетов IP на сетевом уровне ЭМВОС, будет незначительная и учитываться не будет.

Из маршрутизатора речевой пакет IP передается на порт с функциями FRAD коммутатора Frame Relay серии Cascade STDX - 6000, где формируется кадр Frame Relay для передачи информации между узлами сети. Информация между маршрутизатором и коммутатором передается со скоростью 2048 кбит/c (скорость физического интерфейса), и это означает, что последовательная задержка передачи пакета IP в худшем случае составит 27 мс (задержка передачи 103 пакетов IP размером 68 байт со скоростью 2048 кбит/с составит 27мс).

Размер кадра Frame Relay составит 74 байта (2 байта - флаги, 2 байта - FCS, 2 байта - стандартный заголовок, 68 байтов - пакет IP). Таким образом, последовательная задержка передачи речевого пакета 103-го пользователя составит 30 мс.

Задержка распространения сигнала, рассчитывалась из того условия, что передача осуществляется по коаксиальному кабелю, и в соответствии с рекомендацией ITU G.114 рассчитывается из соотношения:

задержка распространения (мс) = 0,004 * протяженность канала связи (км)

На Рис. 4.3 представлена схема распределения задержек при передачи речи по сети IP КСПД.

Рис. 4.3. Схема распределения задержек в сети IP.

Опираясь на приведенную схему распределения задержек, а также учитывая количество транзитных узлов, при передачи речевого сигнала от абонента к абоненту, можно с достаточной точностью определить величину совокупной задержки передачи речевого сигнала по сети передачи данных IP КСПД, в соответствии со следующим соотношением:

Использование низкоскоростных каналов для передачи речи по сети IP недопустимо, поэтому рассмотрим КСПД построенную на основе цифровых каналов 2048 кбит/с.

В Табл. 3.1 представлены величины задержек, возникающих при передачи речи между абонентами некоторых узлов корпоративной сети.

Табл. 4.2. Односторонняя задержка передачи речевого сигнала по сети IP.

 

Москва-1

С.-Петербург

Екатеринбург

Новосибирск

Хабаровск

ЦУС

190 мс

193 мс

193 мс

256 мс

327 мс

Москва-1

 

193 мс

193 мс

256 мс

327 мс

С.-Петербург

 

 

253 мс

316 мс

387 мс

Екатеринбург

 

 

 

196 мс

267 мс

Новосибирск

 

 

 

 

204 мс

Приведенные показатели задержек могут помочь оценить величину реальной задержки в полноценно работающей сети передачи данных IP.


<< НАЗАД ] [ ОГЛАВЛЕНИЕ ] [ ВПЕРЕД >>