Процесс передачи голоса по ip-сети состоит из нескольких этапов.

На первом этапе осуществляется преобразование аналогового сигнала речи в цифровой ("оцифровка" голоса). Затем оцифрованные данные анализируются и обрабатываются с целью уменьшения физического объема данных, подлежащих передаче через сеть. Как правило, на этом этапе происходит подавление ненужных пауз и фонового шума, а также компрессия (уменьшение объема передаваемой информации за счет сокращения ее избыточности) с целью экономии сетевых ресурсов.

На втором этапе полученная последовательность данных разбивается на пакеты и к ней добавляется протокольная информация - адрес получателя, порядковый номер пакета на случай, если он будет доставлен с нарушением последовательности, и дополнительные данные для коррекции ошибок. При этом происходит накопление необходимого количества данных пользователя для формирования пакета перед его непосредственной отправкой в сеть.

Извлечение переданной голосовой информации из полученных пакетов также про­исходит в несколько этапов. Когда голосовые пакеты приходят на терминал получателя, то сначала проверяется их порядковая последовательность. Поскольку IP-сети не гарантируют время доставки, то пакеты со старшими порядковыми номерами могут прийти раньше, более того, интервал времени получения также может колебаться. Для восстановления исходной последовательности и синхронизации происходит временное накопление пакетов. Однако некоторые пакеты могут быть вообще потеряны при доставке, либо задержка их доставки пре­вышает допустимый разброс. В обычных условиях приемный терминал запрашивает повтор­ную передачу ошибочных или потерянных данных. Но передача голоса слишком критична ко времени доставки, поэтому в этом случае либо включается алгоритм аппроксимации, позво­ляющий на основе полученных пакетов приблизительно восстановить потерянные, либо эти потери просто игнорируются, а пропуски заполняются данными случайным образом.

Полученная таким образом (не восстановленная!) последовательность данных деком­прессируется и преобразуется непосредственно в аудио-сигнал, несущий голосовую инфор­мацию получателю.

   Таким образом, с большой степенью вероятности, полученная информация не соответ­ствует исходной (искажена) и задержана (обработка на передающей и приемной сторонах требует промежуточного накопления). Однако в некоторых пределах избыточность голосо­вой информации позволяет мириться с такими потерями.

Аналоговым сигналом в системах передачи называется непрерывный электрический или оптический сигналы, параметры которого (амплитуда, частота или фаза) изменяются по закону непрерывной функции времени источника информации, например: речевого сообщения, подвижного или неподвижного изображения и т.д.

Основным преимуществом цифровых сигналов является высокая помехозащищенность, так как при наличии шумов и искажений при их передаче достаточно зарегистрировать на приеме наличие или отсутствие импульсов.

Преобразование непрерывного сигнала в цифровой может быть реализовано в виде обобщенной структурной схемы канала ЦСП приведенной на рис. 2.2. Формирование цифрового сигнала может осуществляться при помощи ИКМ, ДМ, ДИКМ и их модификаций. Таким образом,

для получения цифрового сигнала принципиально необходимо произвести три основные операции над непрерывным сигналом: дискретизацию по времени, квантование по амплитуде (по уровню), кодирование.

ДИСКРЕТИЗАЦИЯ:

Преобразование непрерывного аналогового сигнала в дискретный может быть осуществлено в соответствии с теоремой отсчетов, доказанной В.А. Котельниковым в 1933 г.: любой непрерывный сигнал с ограниченным частотой FМАКС спектром, может быть полностью представлен в виде своих дискретных во времени отсчетов, взятых через интервал времени Тд = 1/2Fмакс, называемый периодом дискретизации.

При АИМ амплитуда периодической последовательности импульсов изменяется в соответствии с изменением амплитуды модулирующего непрерывного сигнала Fн(t) (например, телефонного сигнала). Различают амплитудно-импульсную модуляцию первого (АИМ-1) и второго (АИМ-2) рода. При АИМ-1 амплитуда отсчетов, следующих с частотой дискретизации Fд =1\ Tд >2Fмакс, изменяется в соответствии с изменением модулирующего сигнала Fн(t) на интервале времени передачи отсчета tи, а при АИМ-2 амплитуда каждого отсчета постоянна и равна значению модулирующего сигнала в начальный момент отсчета. На рис. 3.1 представлен исходный модулирующий сигнал Fн(t), а также сигналы АИМ-1 и АИМ-2 в случае дискретизации однополярного сигнала.

К оротко: (АИМ-1 повторяет амплитуду, АИМ-2 Равно значению дискретного отсчета)

Сигналы АИМ-1 и АИМ-2 в общем случае имеют различную форму, а значит их частотные спектры G1 ( f ) и G2( f ), определяемые преобразованием Фурье:

Однако, если длительность АИМ отсчетов tи много меньше периода дискретизации Тд << τи , т.е. скважность импульсной последовательности Q = Tд tи >>1, разница между сигналами АИМ-1 и АИМ-2 оказывается несущественной, а их частотные спектры практически совпадают.

(Достаточно просто сказать, что длительность отсчетов настолько мала, что разницы м/у АИМ-1 и АИМ-2 нет).

При выполнении операции дискретизации во времени необходимо правильно выбрать частоту дискретизации, которая определяется параметром Fмакс непрерывного сигнала: Fд = 2 Fмакс. При передаче телефонных сигналов частота дискретизации стандартизирована во всем мире и равна Fд = 8 кГц. (Диапазон частот телефонных разговоров равен 0.3 до 3.4 КГц, однако, для того, чтобы упростить требования к ФНЧ данное значение округляется).

Некоторые итоги: Преобразование непрерывного аналогового сигнала в дискретный может быть осуществлено в соответствии с теоремой отсчетов, доказанной В.А. Котельниковым. Дискретизация по времени осуществляется путем получения сигналов с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ). АИМ различают первого (АИМ-1) и второго (АИМ-2) рода. При выполнении операции дискретизации во времени необходимо правильно выбрать частоту дискретизации, которая определяется параметром Fмакс непрерывного сигнала: Fд >= 2Fмакс. При передаче телефонных сигналов частота дискретизации стандартизирована во всем мире и равна Fд = 8 кГц.