View
1
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Telecommunication
Networks and SystemsNetworks and Systems
Voice service
Krzysztof Wajda
Deparment of Telecommunications, AGH-USTNovember, 2017
Outline
• Integration of voice services
• Voice integration technologies
• Voice coding and compression
• Voice in IP• Voice in IP
• Voice in ATM
• Efficiency of voice transmission
• Conclusions
Backup Backup
ATMATM
Background...
80-85% incomes in telecom market is related to
obrotu na rynku telekomunikacyjnym jest
związane z klasyczną telefonią lub usługami
podstawowymi,podstawowymi,
liczba linii abonenckich na świecie przekroczyła
1 mld ...
... szacuje się, że około 1 mld ludzi nigdy nie
użyło aparatu telefonicznego
Dlaczego integracja usługi głosowej?
PBX PBX
Siećtelefoniczna
\
RouterRouter
Siećtr. danych
Outcomes from integration
Lowering exploitation costs (OPEX).
Simplified administration and
management.management.
Hiher efficiency of resource usage.
Flexibility of solutions.
Technologies fof voice integration
IP
ATMATM
Frame Relay
Basic voice signal encoding - PCM
Voice sampling - 8 kHz,
Each sample is encode using 8 bits, Each sample is encode using 8 bits,
Basic PCM channel 64 kbps.
Voice compression, silence removal
Sygnał
nadawczy
Sygnał
odbiorczymowa
szum
Detektor aktywności
rozmówcy VADGenerator szumów
CNG
synchronizacja
układów
When using voice compression and
silence removal we use also noicve
genarator at the remote end (for
listener convenience).
Voice compression methods
AlgorithmVoice quality
(P.800)
Bandwidth
(kbps)MIPS (nakład
)
Całkowite opóźnienie
(ms)Aplikacja
PCM 4.11 64 - 0.25 PSTN
ADPCM
(G.726)3.85 32 10 0.25
PSTN, telefonia mobilna(G.726)
CS-ACELP
(G.729)3.92 8 30 25
Głos na FR,
ATM, IP
CS-ACELP
(G.729A)<3.92 8 20 25
Głos na FR,
ATM, IP
LD-CELP
(G.728)3.61 16 40 1.25 PSTN
MP-MLQ
(G.723.1)- 5.3/6.3 30 67.5 Głos na IP
Voice compression quality and its correlation with bandwidth
64P
rzepły
wność
(kbps)
nieakceptowalna biznesowa wysoka
PCM
Jakość głosu0
8
16
24
32
Prz
epły
wność
ADPCM 32 (G.723)
ADPCM 24 (G.725)
LDCELP 16 (G.728)ADPCM 16 (G.726)
LPC 4.8
CS-ACELP (G.729a)
CS-ACELP (G.729)
za Cisco Systems
Echo
Źródła powstawania:
zamiana toru 4 na 2 przewodowy,
przeniki w torze analogowym,
niedopasowanie elementów,niedopasowanie elementów,
echo akustyczne w pomieszczeniach.
Konieczność eliminacji
dla opóźnień większych od 25 ms.
Wymagania jakościowe dla transmisji głosu
•opóźnienie średnie,
•fluktuacje opóźnienia,•fluktuacje opóźnienia,
•poziom strat informacji.
Reasons of delay
• Encoding delay,
• waiting time for filling of transmission frame,
• delays from data computation (routing,
switching, buffering),
• delays in internetworking module (IWF,
gateway)
• propagation delay.
Voice service in
PROs
• ubiquity of IP,
• low cost of
CONs
• low quality of voice,
• many standards,
connections,
• integration with
WWW,
• independence from
physical medium,
•standard adressing,
• possible overload –
with loss of
information.
Hardware requirements
•Typical processor,
• audio card,
•microphon and headphones,
• network card.
Connection types
• Direct among terminals,
• with signalling server,
• with proxy server,
• with server and PBX.
Voice in ATM
Scalability
QoSQoS
•CBR
•rt-VBR
Types of settings in ATM
Desktop
PBX
•structured•structured
•unstructured
POTS w ATMie
•brak zainteresowania użytkowników (brak
terminali o rozszerzonej funkcjonalności),
•technika ATM nie jest dobrze dostosowana do
wolnych usług telekomunikacyjnych (opóźnienia wolnych usług telekomunikacyjnych (opóźnienia
pakietyzacji i składania),
•w przyszłości zastosowanie uniwersalnych
terminali multimedialnych rozwiąże te
wątpliwości.
Network integration
UNIPrywatna
Prywatna
sieć N-ISDNIWFStyk
PNNI lub UNI
Q.SIG
UNI
UNIPrywatnasieć ATM Publiczna sieć
N-ISDN/PSTN
Publicznasieć ATM
UNI
IWF
publicznyStyk
UNI
UNIPNNIIWFQ.SIG
PRIBRI
BRI lub PRI
User Network InterfacePrivate Network Network InterfaceInterworking FunctionN-ISDN signalling
Primary Rate InterfaceBasic Rate Interface
Voice transmission with AAL1
ATM ATM ATM ATM
audio stream
N N N N
1 5 47 B 1 5 47 B 1 5 47 B 1 5 47 B
Streaming type of transmission
AAL1 introduces small overhead (6/53)
Built-in synchronization in AAL1
Packetization delay 6.5 ms
ATMATM
8 B40 B of samples
NN
5 48 B5 48 B
8 B40 B of samples
Voice transmission with AAL5
Voice transmission using AAL5 is efficient
(not significant overhead)
assures detection and correction of errors
using AAL5
Packetization delay 5.0 ms
5 48 B
kanał
1
kanał
głosowy 16dane
kanał
1
kanał
głosowy 163AAL2 User Part
AAL2 Common
Part
Voice and data transmission with AAL2
komórka ATM komórka ATMATM
Nagłówek pakietu Nagłówek komórki
Multtiplexing in single VC
One-stage multiplexing of voice channels
Parameters of single voice source
ON phase (caller is active) – exponential
distribution with average value 350 ms,
OFF phase (“silence”) - exponential
distribution with average value 650 ms,distribution with average value 650 ms,
in ON phase a source generates 1 B each
125 ms (PCM),
in OFF a source is silent.
Quality parameters
Max. delay: 150 ms
Aceptible loss level: Aceptible loss level:
1%
0.1%
Estimated number of telephone channels (1)
86
65
84
63
50
60
70
80
90
No of channels
256384
5121024
15362048 p=0,1% for t=150 ms
p=1% for t=150 ms
38
97
4
36
86
4
0
10
20
30
40No of channels
Link throughput [kbps]
Delay[ms]Bandwidth
[kbps]
Numberof TDM (PCM channels g
channels
Loss 1% Loss 0,1 %
256 4 4 168 200
Estimated numbr of telephone channels (2)
Number
of ATM voice
256 4 4 168 200384 6 7 81 113384 6 8 112 191512 8 11 89 1301024 16 25 45 711024 16 26 64 1642048 32 (30) 61 129 1482048 32 (30) 62 149 242
• ASX200 – configuration manual• B. Davies, Y. Rekhter, MPLS, Morgan Kaufman, 2000
•
Bibliography
•
• ASX200 – configuration manual• B. Davies, Y. Rekhter, MPLS, Morgan Kaufman, 2000
•
Bibliography
•
Thank you!
Konfiguracje dostępu do sieci ATM
Interfejsy warstwy fizycznej wg ATM Forum
Nazwa Szybkość bitowa [Mbps]
Efektywna szybkośćbitowa [Mbps]
SONET STS-1 51.84 49.536
SONET STS-3c 155.52 149.76
SONET STS-12c 622.08 594.432
SDH STM1 155.52
SDH STM4 622.08
DS-1 1.544 1.536
DS-2 6.312 6.176
DS-3 44.736 40.704DS-3 44.736 40.704
E1 2.048 1.92
E3 34.368
E4 139.264
Światłowódwielomodowy
(FDDI)
100
STP 155.52
Łączeświatłowodowe
155.52
UTP 51.8425.9212.96
Zarządzanie ruchem -kategorie ruchowe
CBR (Constant bit rate) - ścisłe gwarancje
pasma
i opóźnieńrt-VBR (Real-time Variable Bit Rate)
- wideokonferencje- wideokonferencje
nrt-VBR (Non-real time Variable Bit Rate) -
transakcje bankowe, dostęp do sieci Frame-
Relay.
ABR (Available Bit Rate) - możliwa negocjacja
pasma
UBR (Unspecified Bit Rate) - brak wymagań co
do transmisji
dyskusja nad nowymi propozycjami: UBR+ i
POTS w standardzie ATM
Kategoria
usługi ATM
Parametry
definiowane
Typ warstwy
AAL
Parametry
jakościoweTyp uługi
Usługagłosowa
CBR PCR, CDVT AAL1 CLR, CDV
maxCTD,
Delay vs multiplexing gain
400
500
600
źnie
nie
[m
s]
1024 kbps - 0,1%
1024kbps - 1%
2048kbps - 0,1%
2048kbps - 1%
Próg 150ms
0
100
200
300
200% 220% 240% 260% 280% 300% 320%
Zysk multipleksacji
Op
óźn
ien
ie [m
s]
Wyniki wskazują na
znaczenie łączenia ruchu
bezpośrednie wnioski dla
łaczenia instalacji
PBXowych
Dwustopniowa multipleksacja kanałów głosowych
Łączenie strumieni ruchu
poprawia efektywność systemu
Porównawcze wyniki symulacji jedno-i dwustopniowej
253
136134150
200
250
300
źnie
nie
całk
ow
ite [
ms]
System z łączeniem grup rozmów
System z pojedyńczym węzłem ATM
95
0
50
100
0,10% 1%p [%]
Opóźn
ienie
całk
ow
ite [
ms]
Wzrost opóźnienia wraz ze wzrostem liczby węzłów
Wnioski i dalsze zamierzenia
Co zostało zrobione:
Przygotowano podstawowe dokumenty standaryzacyjne,
jest oferowany sprzęt wspierający transmisję głosu w ATM,ATM,
dość dobrze poznane aspekty efektywności usługi (przynajmniej na poziomie aktualnie wykorzystywanych metod kompresji),
dopasowanie ATM do większości zastosowań sieciowych,
Wnioski i dalsze zamierzenia
Co pozostaje do zrobienia:
przygotowanie standardowych rozwiązań dla użytkownika końcowego,
uproszczenie procedur zarządzania ruchem (planowane TM 5.0 w 2000),
zrealizowanie powszechnie akceptowanego standardu zrealizowanie powszechnie akceptowanego standardu współpracy IP/ATM,
promocja standardu usługi głosowej po ATM akceptowany przez operatorów i użytkowników końcowych - (funkcjonalność i cena)
Summary
• ATM – complex but efficient in management
• MPLS – many features and functions run automatically
• ASX200 – configuration manual• B. Davies, Y. Rekhter, MPLS, Morgan Kaufman, 2000
•
Bibliography
•
Thank you!
Recommended