Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP TIỂU LUẬN VoIP Đề tài Giải pháp xử lí tín hiệu thời gian thực trong mạng gói Giảng viên T S Phan Thanh Hiền Thành viên nhóm 2 Nguyễn Thế Hưng Đoàn Mạnh Hưng Hoàng Thị Hoa Trần Thị Hoài Giải pháp xử lí tín hiệu thời gian thực trong mạng gói NÉN TIÊU ĐỀ GÓI TIN II TRIỆT KHOẢNG LẶNG III GIAO THỨC RTP IV GIAO THỨC RTCP 2 3 I NÉN TIÊU ĐỀ GÓI TIN KÝch thưíc gãi tho¹i C¸c yÕu tè giíi h¹n kÝch thưíc gãi tho¹i Kh¶ n¨ng mÊt gãi TrÔ ®ãng gãi VD Như.
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP TIỂU LUẬN VoIP Đề tài : Giải pháp xử lí tín hiệu thời gian thực mạng gói Giảng viên: T.S Phan Thanh Hiền Thành viên nhóm 2: Nguyễn Thế Hưng Đoàn Mạnh Hưng Hoàng Thị Hoa Trần Thị Hồi Giải pháp xử lí tín hiệu thời gian thực mạng gói I.NÉN TIÊU ĐỀ GĨI TIN II TRIỆT KHOẢNG LẶNG III GIAO THỨC RTP IV GIAO THỨC RTCP I.NẫN TIấU GểI TIN Kích thớc gói thoại Các yếu tố giới hạn kích thớc gói thoại: Khả gói Trễ đóng gói VD: 1500bytes ì 8bit / bytes = 1,875s 6,4 × 1000bit / s Như kích thước gói thoại yếu tố định đến chất lượng Kích thước gói thoại cần giới hạn để đảm bảo yêu cầu thời gian thực không nhỏ để việc truyền thông tin đạt hiệu cao I.NÉN TIÊU ĐỀ GÓI TIN Mã hóa tín hiệu thoại Q trình mã hóa tín hiệu thoại hệ thống VoIP Số hóa: Tín hiệu tương tự lấy mẫu tần số 8khz sau mã hóa tuyến tính Nén tín hiệu: Dịng tín hiệu thoại nén xuống tốc độ bit thấp theo chuẩn nén khác như: G.711(PCM 64Kb/s); G.726(ADPCM 32Kb/s); G728; G729; Q trình mã hóa tín hiệu thoại tích hợp giao tiếp với mạng chuyển mạch kênh Gateway I.NÉN TIÊU ĐỀ GÓI TIN Các tiêu chuẩn đánh giá phương pháp nén • Tốc độ bit: Đây đặc tính phương pháp nén thoại thể mức độ nén phương pháp\ • Độ trễ: Đây đặc điểm quan trọng với ứng dụng thời gian thực Phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ bit • Độ phức tạp: Độ phức tạp thể số phép tính số lượng nhớ cần thiết cho thuật toán nén • Chất lượng tín hiệu: Liên quan để tỷ số S/N tín hiệu tương tự hay hệ số BER dịng thoại số I.NÉN TIÊU ĐỀ GĨI TIN Một số tiêu chuẩn nén thoại ChuÈn nÐn Tèc ®é bit KÝch thíc khung tho¹i G.711 PCM 64 Kb/s 125 µs G.726 ADPCM 32 Kb/s 125 µs G.722 48,56,64Kb/s 125 µs G.728 LD-CELP 16 Kb/s 625 µs 30 MIPS G.729 CS-ACELP Kb/s 10 ms 20 MIPS G.729A Kbps 10 ms 10,5 MIPS G.723.1 MPC-MLQ 5,3 & 6,4Kb/s 30 ms 16 MIPS; Độ phức tạp I.NẫN TIÊU ĐỀ GÓI TIN II TRIỆT KHOẢNG LẶNG Khoảng lặng ? Trong thơng tin thời gian thực thoại khoảng lặng ( vùng trắng tín hiệu video) chiếm tỉ trọng lớn Khi hai bên nói chuyện với thường có người nói người nghe nên gọi thoại chiếm cố định hai kênh thật lãng phí băng thơng Người ta ước tính khoảng 60% thời gian hội thoại khoảng lặng II TRIỆT KHOẢNG LẶNG Khoảng lặng II TRIỆT KHOẢNG LẶNG Trong VoIP, nhờ ưu điểm công nghệ thoại gói kĩ thuật mã hóa nguồn, bạn truyền thông thông tin thoại “ hữu thanh” mà không truyền thông tin thoại khoảng im lặng Sử dụng thuật tốn phát tình trạng tín hiệu (voice activity detection – VAD) Khi VAD phát sụt giảm biên độ tín hiệu thoại, đợi khoảng thời gian định trước dừng việc chèn khung thoại vào gói Khoảng thời gian gọi hangover thường 200ms III GIAO THỨC RTP RTP hỗ trợ hình thức hội thoại đa phát đáp, đơn phát đáp cho phép thay đổi cách thức linh hoạt : - Đa phần hội thoại hình thức đa phát đáp - Nếu hội thoại hai thành viên đơn phát đáp Vì tiết kiệm tài nguyên mạng III GIAO THỨC RTP RTP cho phép sử dụng trộn( mixer) chuyển đổi(translator) • Bộ trộn thiết bị nhận lưồng thông tin từ vài nguồn có tốc độ truyền khác nhau, trộn chúng lại với chuyển tốc độ xác định đầu Sử dung cho truyền thơng đa điểm (hội nghị) tín hiệu từ nhiều nguồn gửi đến mơt đích Trong trường hợp có số người kết nối đường tốc độ thấp, số người kết nối đường tốc độ cao bắt người sử dụng khuôn dạng liệu Thay bắt buộc người phải sử dụng phương thức mã hố có chất lượng thấp tiết kiệm băng thông, sử dụng trộn mixer Các trộn cho phép giới hạn băng thông theo u cầu hội thoại Mixer có chức nhận thơng tin đến từ nhiều nguồn, thay đổi khn dạng liệu, ghép luồng lại thành luồng chuyển tiếp đến đích Mixer phải đồng luồng tín hiệu đầu vào, sau phát thông tin định thời cho luồng thông tin kết hợp III GIAO THỨC RTP • Bộ chuyển đổi nhận luồng thông tin đầu vào, chuyển đổi thành khn dạng khác đầu Các chuyển đổi có ích cho thu nhỏ băng thơng theo u cầu dịng số liệu trước gửi vào kết nối băng thông hẹp mà không cần yêu cầu nguồn phát RTP thu nhỏ tốc độ truyền tin Điều cho phép bên kết nối theo liên kết nhanh mà đảm bảo truyền thông chất lượng cao Có thể có thành viên kết nối đường tốc độ cao, lại bị chặn filewall lúc cần sử dụng translator Hoặc hai mạng có tầng giao vận khác nhau, phải sử dụng translator để chuyển đổi khn dạng gói tin Translator chuyển đổi từ multicast sang unicast III GIAO THỨC RTP • • Gói tin RTP bao gồm 20 byte IP header, byte UDP header, 12 byte RTP header (tổng cộng 40 byte) thông tin payload Để tiết kiệm băng thông nâng cao chất lượng dịch vụ người ta sử dụng kiểu nén 40 byte tiêu đề thành byte III GIAO THỨC RTP Header RTP cho gói tin có dạng : III GIAO THỨC RTP Phần header cố định •.Version: 2 bit Trường vesion để phiên giao thức Có phiên 0,1,2 Phiên sử dụng •.P (Padding): bit Nếu trường P thiết lập gói tin có nhều octets P (những octets phần payload) thêm vào cuối gói tin Octet P cuối kích thước tổng octect thêm vào Mục đích việc thêm octect P để dùng cho thuật tốn mã hóa cần kích thước gói cố định dùng cho việc cách ly gói RTP trường hợp nhiều gói thơng tin mang đơn vị liệu giao thức lớp •.X (Extension): bit Nếu trường X thiết lập phần header cố định phải liên kết với phần header mở rộng III GIAO THỨC RTP • CC (CSRC count): bits Chứa giá trị trường CSRC ID header cố định Số lượng nguồn tham gia nằm phần mào đầu gói tin, số lượng lớn gói tin RTP đến từ nhiều nguồn • M (Marker): bit Được sử dụng lớp ứng dụng để xác định profile dành cho lớp ứng dụng, chẳng hạn đóng gói gói tin thoại sử dụng triệt khoảng lặng, bít dùng để đánh dấu gói tin bắt đầu có tín hiệu thoại (sau khoảng lặng) III GIAO THỨC RTP • PT (Payload type): 7 bits Xác định nêu ý nghĩa dạng payload RTP. RTP hỗ trợ đến 27 = 128 loại payload khác Với luồng âm hay video trường PT sử dụng để kí hiệu mã âm hay video Ví dụ: mã PT số định dạng âm video: PCM (0),GSM(3), LPC (7), G.722 (9), MPEG Audio(14), G.728(15), JPEG(26), H.261(31), MPEG1(32), MPEG2(33) Tại thời điểm truyền tin nào, bên gửi gửi loại tải tin nhất, kiểu tải tin thay đổi suốt trình truyền tin III GIAO THỨC RTP • Sequence Number(SN): 16 bits Trường mang số thứ tự gói tin RTP Số thứ tự tăng lên sau lần gói tin RTP máy phát gửi Được dùng để máy thu phát gói khơi phục lại trình tự chuỗi gói tin Giá trí khởi đầu trường giá trị ngẫu nhiên Trong số luồng thông tin video, khung video chia nhỏ để đút vào số gói tin RTP, chúng có giá trị nhãn thời gian Vì thế, có nhãn thời gian khơng đủ để xếp gói tin theo thứ tự, cần phải có SN Vd: máy phát nhận luồng gói tin RTP có khoảng trống hai số thứ tự 86, 89 máy phát biết gói tin có số thự tự 87, 88 bị III GIAO THỨC RTP NHÃN THỜI GIAN • Timestamp: 32 bits Trường xác định thời điểm lấy mẫu octets gói tin RTP Thời điểm lấy mẫu phải được đo đồng hồ tăng đặn tuyến tính mặt thời gian phép việc đồng tính tốn độ jitter Thang thời gian phụ thuộc vào tần số lấy mẫu CODEC Bên nhận dựa vào nhãn để định thời gói tin nhận phát liệu theo tốc độ ban đầu Nhãn thời gian sử dụng để đồng luồng thông tin khác audio video Thang thời gian phải đủ nhỏ để đồng xác đảm bảo để tính tốn độ trễ jitter III GIAO THỨC RTP XÁC ĐỊNH NGUỒN Mục đích: Cho phép bên nhận biết liệu đến từ đâu( người nói ) • Có thơng tin để nhận dạng nguồn là: • SSRC : Synchronization Source • CSRC : Contributing Source III GIAO THỨC RTP • SSRC (Synchronization Source Identifier): 32 bits Giá trị trường SSRC nguồn đồng (nguồn phát gói tin RTP từ micro, camera hay RTP mixer) gói tin RTP Giá trị chọn ngẫu nhiên Trong phiên kết nối RTP có nhiều nguồn đồng độ phát nhiều dịng gói tin RTP Máy thu nhóm dịng gói tin RTP nguồn để phát lại tín hiệu thời gian thực (real-time). Tất gói tin RTP xuất phát từ nguồn có giá trị SSRC Các gói tin xuất phát từ nguồn (có SSRC) đánh số thứ tự (sequence number), thế, đầu thu, gói tin nhóm lại theo SSRC theo thứ tự giải mã III GIAO THỨC RTP • CSRC (Contributing Source List): từ đến 15 items, 32 bits Trường CSRC xác định nguồn đóng góp payload cho gói tin (CSRC cho phép xác định tối đa 15 nguồn đóng góp tương ứng vớ 15 items) Giá trị CSRC cho trường CC giá trị chèn vào items trộn (mixer) Gói tin RTP Mixer truyền phải có: SSRC sinh mixer Danh sách CCRC lấy từ SSRC gói tin đến Mixer Gói tin RTP qua Translator, SSRC giữ nguyên III GIAO THỨC RTP Phần header mở rộng Cơ chế mở rộng RTP cho phép ứng dụng riêng lẻ giao thức RTP thực với chức địi hỏi thơng tin thêm vào phần header gói tin Cơ chế thiết kế để vài ứng dụng bỏ qua số ứng dụng khác lại sử dụng phần Nếu trường X (bit X) phần header cố định đặt theo sau phần header cố định phần header mở rộng có chiều dài thay đổi 16 bit của phần tiêu đề sử dụng với mục đích riêng cho ứng dụng định nghĩa profile (thường sử dụng để phân biệt loại tiêu để mở rộng) 16 bits mang giá trị chiều dài phần header mở rộng tính theo đơn vị 32 bits (Giá trị không bao gồm 32 bit phần header mở rộng) Cảm ơn Thầy bạn lắng nghe ! .. .Giải pháp xử lí tín hiệu thời gian thực mạng gói I.NÉN TIÊU ĐỀ GĨI TIN II TRIỆT KHOẢNG LẶNG III GIAO THỨC RTP IV GIAO THỨC RTCP I.NÉN TIấU GểI TIN Kích thớc gói thoại Các yếu... vấn đề thời gian thực cho tiếng nói sau khôi phục Như vấn đề đặt làm để truyền tiếng nói qua mạng IP mà đáp ứng yêu cầu thời gian thực cho tiếng nói? III GIAO THỨC RTP Giao thức thời gian thực. .. mặt thời gian phép việc đồng tính tốn độ jitter Thang thời gian phụ thuộc vào tần số lấy mẫu CODEC Bên nhận dựa vào nhãn để định thời gói tin nhận phát liệu theo tốc độ ban đầu Nhãn thời gian