Дипломдық жобада Астана қаласында gpon технологиясы бойынша
жүктеу/скачать 4,62 Mb. Pdf көрінісі
|
| 3. Расчетная часть
3.2 Расчет качества передачи пакетов Речь представляет собой поток чередующихся интервалов пауз и активности. Основными моментами при передачи речи по пакетной сети являются: преобразование аналогового речевого сигнала в цифровой вид, формирование пакетов, передача пакетов по пакетной сети, восстановлении речевого сигнала на приемном конце. Таким образом, для организации телефонной связи на передающем и приемном концах необходимо иметь набор аппаратно-программных средств, осуществляющих оцифровку восстановление речи, формирование пакетов и ввод этих пакетов вместе с пакетами данных в пакетную сеть. Функциями аппаратно-программных средств является: - преобразование речевого аналогового сигнала и сигналов телефонной сигнализации в информационные единицы протоколов (пакеты и кадры); - объединение речевого трафика и трафика данных. Для частичной реализации первой функции используется ЦПОС (цифровой процессор обработки сигналов), который необходим для преобразования речевого сигнала в цифровой вид и формирования речевых кадров. Остальные преобразования реализуются программными средствами с использованием обычных универсальных процессов. Пакетизированная речь принадлежит категории трафика реального времени, то есть задает жесткие требования к временным характеристикам доставки. При этом речь достаточно не чувствительна к ошибкам, [4] Трудности передачи телефонного трафика по сетям с пакетной коммутацией вытекают из естественных особенностей телефонного разговора. Основное нежелательное явление-задержка передачи речевого сигнала от одного абонента другому. Общая задержка в сети является величиной, состоящей из следующих компонентов: а) Задержка накопления. Эта задержка необходимостью подготовки кадров из последовательности речевых отсчетов, который будет обрабатываться вокодером. Величина данной задержки будет равна размеру (длительности) кадра выбранного типа вокодера; б) Задержка кодирования. Для того, чтобы не вносит дополнительную задержку в результате процесса кодирования, необходимо подобрать ЦПОС такой производительности, чтобы задержка кодирования была меньше или, по крайней мере, равна задержки накопления. Выбор ЦПОС можно сделать на основании данных о сложности применяемого алгоритма кодирования; в) Задержка формирования пакетов. Эта задержка вызвана процессом подготовки речевых пакетов (как информационных единиц протоколов); г) Сетевая задержка. Эта задержка возникает при передачи пакетов по сети и зависит от используемых в сети каналов и протоколов передачи , а также 55 приемных буферов для удаления джиттера. Данная задержка может занимать существенную часть общей задержки. С момента, когда речевой сигнал преобразован в цифровую последовательность, различие между речью и данными существует только в прикладном аспекте и в части требований надежности и времени доставки. Поэтому вопросы анализа работы цифровых систем передачи на основе метода коммутации пакетов должны, прежде всего, учитывать отличительные особенности передачи речевой информации и данных. Передачу голоса по сети, которая рассчитана на пересылку данных, можно осуществить с помощью одного из уровней моделей взаимодействия открытых систем (ВОС). На канальном уровне моделей ВОС используются сети АТМ и Frame Relay. На сетевом уровне реализуется протокол IP. В обоих случаях голосовой сигнал должен быть предварительно преобразован в пакеты, вид которых соответствует используемой технологии. Основу сетей с пакетной коммутацией составляют очереди и алгоритмы обработки этих очередей, которые используются в любом сетевом устройстве, работающем на основе механизма коммутации пакетов - маршрутизаторе, коммутаторе локальной или глобальной сети, конечном узле. Для прогнозирования работы сетей с коммутацией пакетов весьма успешно используются модели систем массового обслуживания (СМО). Основное содержание теории СМО составляет описание двух процессов: моментов поступления требований и продолжительности обслуживания, а также оценка их влияние на очередь. Для обозначения различных типов СМО применятся простые сокращения вида А/В/М. Здесь М-число обслуживающих приборов, А-распределение времени поступления заявок и В-распределение времени обслуживания заявок. В сети с коммутацией пакетов обслуживающими приборами являются узлы коммутации пакетов (маршрутизаторов), соединенные между собой каналами связи. Связь между удаленными терминалами осуществляется благодаря способности маршрутизаторов обмениваться пакетами с терминалами и запоминать их с последующей передачей в другие маршрутизаторы. Цифровые терминалы, из речевого сигнала, представляющего собой поток чередующихся интервалов активности и пауз формируют цифровые сигналы в виде речевого пакета (РП). С целью получения статистических характеристик речевого сигнала экспериментально получены различные модели, описывающие изменение состояния сигналов во время телефонного разговора. Для анализа сетевых проблем при пакетной передаче механизм формирования речевых сигналов достаточно хорошо описывается конечной цепью Маркова с необходимым числом состояний. Рассмотрим пару абонентов А и В, определяющих входной трафик, поведение которых, исключая возможность появления одновременно активного состояния у двух абонентов можно описать моделью Маркова с тремя состояниями (рисунок 3.1). [3] и [6]. 56 Рисунок 3.1 – Марковская модель диалога с тремя состояниями Матрица переходных состояний имеет вид: [5] r y y y x x p p p p p p p p P 1 0 1 0 1 0 0 0 33 32 22 21 12 11 (3.1) Для этой модели длительности активного состояния имеют геометрическое распределение, а длительность распределена иначе, что соответствует реальным характеристикам речевого сигнала. Для этого случая вектор вероятностей устойчивого состояния имеет вид: P x p x x p x x p x T 2 1 , 2 1 2 1 , 2 1 (3.2) Для оценки качества передачи речевого сигнала при пакетной передаче необходимо сделать следующие допущения. Пусть: - m-терминалов, подключенных к маршрутизатору, установили соединение и являются участниками диалога с продолжительностью; - каждый терминал обслуживается двумя буферами для накопления пакетов. Терминал формирует пакет и помещает его в буфер. Следующий пакет помещается в этот же буфер, который к этому моменту должен быть очищен, иначе новый пакет записывается на место предыдущего. Предусматривается следующая процедура обработки пакетов. 57 Терминал формирует пустые пакеты в интервалы времени: ..., 2 , 1 , 0 , r i r пак (3.3) где параметр, который возможно регулировать входным маршрутизатором. Поскольку невозможно засинхронизировать эти моменты времени с моментами подключения абонентов, то возможно либо урезание речевого пакета, либо добавление пустого пакета один раз в начале диалога. Буфер, соответствующий терминалу, обрабатывается в моменты времени i rh . Если в данный момент сформирован не пустой пакет, он помещается в очередь для последующей передачи. Очередь обрабатывается в соответствии с процедурой FIFO («first in-first out» - «первым вошел-первым обслужен»). Во избежание больших задержек или пропаданий пакетов для передачи речи в реальном времени необходимо обеспечить m пак . Необходимо также отметить, что пакеты поступают в очередь на передачу в дискретные моменты времени i r пак с вероятностью r i P . жүктеу/скачать 4,62 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|