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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Telefonia IP. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / telefonia L'articolo fornisce informazioni tecniche sui principi generali della comunicazione vocale su Internet e sui metodi di fornitura dei servizi telefonici. La tecnologia di telefonia IP (Voice over Internet Protocol - VoIP) offre la possibilità di trasmettere chiamate telefoniche su Internet, ovvero è una tecnologia per fornire traffico vocale in tempo reale. Questo viene fatto su reti di dati utilizzando meccanismi di trasporto che operano su pacchetti. Il vantaggio principale della tecnologia è che la sua applicazione consente non solo di ridurre i costi, ma anche di combinare la trasmissione di voce e dati in un'unica rete. Gli algoritmi di compressione delle informazioni utilizzati in questo caso ne riducono notevolmente il volume e quindi la larghezza di banda viene utilizzata in modo più efficiente. Esistono due schemi di comunicazione di base utilizzati nella telefonia IP. La prima prevede che sui personal computer siano installati tutti gli strumenti software e hardware necessari per digitalizzare, comprimere, impacchettare e riprodurre un segnale audio. In questo caso, per la comunicazione degli abbonati non sono richiesti apparecchi telefonici, ma cuffie con microfono. Per stabilire una connessione, sono necessari solo gli indirizzi IP dei computer degli abbonati. Nel secondo schema di comunicazione, l'utente chiama utilizzando un apparecchio telefonico convenzionale e viene utilizzata un'attrezzatura speciale per connettere la PSTN a Internet: un gateway telefonico (Internet Telephony Gateway). Questa apparecchiatura converte la forma analogica delle informazioni in forma digitale, organizza una sequenza di pacchetti da essa nel formato Internet, le trasmette alla rete e riceve anche pacchetti inversi, convertendoli in una forma analogica. Inoltre, il gateway telefonico provvede all'implementazione dell'interfaccia con la PSTN, alla generazione dei segnali di segnalazione degli abbonati, alla connessione e disconnessione degli abbonati. Nella telefonia IP è essenziale una connessione altamente affidabile in grado di supportare la trasmissione vocale in tempo reale. Ciò significa che il trasferimento da abbonato a abbonato dovrebbe avvenire con ritardi minimi. I moderni sistemi telefonici utilizzano la trasmissione e la commutazione digitale. Nel frattempo, è noto che le linee degli abbonati, di regola, sono analogiche. Pertanto, qui è necessaria un'adeguata conversione del segnale. Questo viene solitamente eseguito presso la centrale telefonica locale, ma anche un servizio più vicino all'utente può svolgere questa funzione, ad esempio, se la trasmissione digitale viene utilizzata in una rete di accesso locale. La trasmissione della linea telefonica si basa sulla semplice digitalizzazione del parlato utilizzando standard sviluppati negli anni '60. Il segnale vocale nella banda da 300 Hz a 3,1 kHz viene campionato a una velocità di 8000 campioni al secondo e codifica a 8 bit di ciascun campione. Pertanto, ciascun canale vocale richiede 64 kbps. Trenta di questi canali vocali sono combinati con canali di framing e segnalazione per formare un flusso digitale standard a 2048 kbps, comunemente indicato come flusso a 2 Mbps o E1. I ritardi di trasmissione nella PSTN esistente sono molto bassi e derivano principalmente dalla compressione del parlato e dall'uso di collegamenti satellitari. Se i ritardi superano i 400 ms, ciò degrada notevolmente la qualità del suono. Lo sviluppo di potenti tecniche di compressione vocale riduce la larghezza di banda richiesta. Ciò è essenziale per i sistemi in cui il costo della larghezza di banda è molto elevato, come nelle comunicazioni radio cellulari. Inoltre, non è necessario trasmettere un segnale durante le pause vocali quando un abbonato sta ascoltando un altro. La velocità di trasmissione di 5 kbps fornisce la stessa qualità vocale delle linee digitali standard a una velocità totale di circa 2,5 kbps compresi gli intervalli silenziosi. Gli algoritmi di compressione applicati si basano sul campionamento e sul confronto di campioni vocali adiacenti, quindi viene introdotto un certo ritardo. Un migliore riconoscimento vocale richiede anche un'efficace cancellazione dell'eco. L'uso della trasmissione a pacchetto, come la trasmissione IP, è ideale per trasportare il parlato in questa forma, a condizione che nell'elaborazione siano incluse numerose funzionalità. Il ritardo totale del trasferimento tra abbonati dovrebbe essere mantenuto entro certi limiti. È inoltre necessario ridurre al minimo le fluttuazioni del ritardo, altrimenti la qualità del discorso ricostruito si deteriorerà. Il ritardo di elaborazione della compressione vocale deve essere preso in considerazione nel ritardo di trasmissione complessivo. Particolare attenzione è richiesta per i servizi dati in banda vocale, come il traffico modem o fax, poiché gli algoritmi di compressione vocale non sono adatti per elaborare questi segnali. Qualsiasi, anche una leggera violazione nella trasmissione, viene inevitabilmente avvertita dal lato ricevente, porta a una distorsione delle informazioni trasmesse. Tuttavia, trattandosi di un sistema telematico, i segnali dei suddetti servizi possono essere trasmessi in maniera più opportuna. Anche in questo caso sono necessarie misure speciali per garantire una trasmissione di alta qualità di tutti i segnali a frequenza fissa richiesti. Ciò riguarda principalmente i segnali di selezione a toni DTMF dal telefono dell'abbonato. Anche se questi toni non sono attualmente utilizzati nella composizione, nel tempo potrebbero essere utilizzati frequentemente quando sono coinvolti i sistemi di elaborazione automatica delle chiamate. Internet è stato creato con l'aspettativa della trasmissione di dati a pacchetto tra computer, dove i ritardi di trasmissione ei relativi ritardi tra i pacchetti non sono così importanti. Poiché i computer si basano sull'elaborazione interna in base a meccanismi di accodamento, possono elaborare i pacchetti non appena arrivano. Anche i meccanismi di instradamento nella PSTN e in Internet differiscono. Pertanto, ci sono differenze nel modo in cui i pacchetti vengono trasmessi e nel modo in cui vengono instradati. Queste circostanze devono essere prese in considerazione quando si considera come utilizzare Internet per i servizi vocali. Ricorda che la rete è progettata per i sistemi di dati. Ad esempio, se un'e-mail impiega diverse ore per fornire informazioni, questo è abbastanza accettabile per il destinatario. Quando si tratta di problemi relativi alla voce, Internet ha adottato una strategia di Gradi di servizio in cui determinati pacchetti (in questo caso quelli associati alla trasmissione vocale) vengono elaborati in ordine di priorità. Per questo, ovviamente, gli utenti di Internet dovranno pagare un costo aggiuntivo. Internet rappresenta una massa indeterminata di apparecchiature in uso e continuerà a crescere. Gli standard sono già in fase di sviluppo per la diffusione di nuovi servizi, ma i progressi saranno ancora associati alla modernizzazione delle apparecchiature da parte dei suoi fornitori. Ad esempio, le specifiche per i modem via cavo includono requisiti dettagliati per i livelli di qualità del servizio (QoS). Sono inoltre in fase di sviluppo strumenti per consentire agli operatori di misurare i livelli di servizio effettivi. Va notato qui che i requisiti per migliorarne la qualità sono associati all'ulteriore sviluppo di Internet. Stanno anche diventando più severi con l'avvento di attrezzature speciali per il monitoraggio della qualità della comunicazione. È già stato sviluppato un monitor che consente di monitorare l'utilizzo delle risorse di rete (nel caso in cui diversi provider lo facciano). Sul mercato delle apparecchiature sono apparsi anche strumenti di gestione della rete per allineare il traffico e ridistribuirlo tra i percorsi in fibra ottica. La maggior parte degli utenti della telefonia IP conosce, ad esempio, un'applicazione come la fornitura di comunicazioni telefoniche interurbane e internazionali. Si prevede che in futuro aumenterà la popolarità di altre applicazioni, in particolare quella che consentirà agli abbonati di ricevere telefonate durante la navigazione in Internet. Quando arriva una chiamata a un numero occupato, il PBX la reindirizza al gateway di telefonia IP, che porterà la chiamata all'abbonato tramite la rete IP e un software speciale lo informerà a riguardo. L'abbonato in questo caso decide autonomamente se rispondere o meno alla chiamata. Per l'uso diffuso di tale servizio in Russia, è necessario risolvere un problema, ma è piuttosto serio: tutte le stazioni finali devono supportare la funzione di inoltro di chiamata. Autore: K. Senwick, Londra, Regno Unito
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