Транспортировка данных в сети SIP

 

 

Протоколы транспортировки данных

Полезная нагрузка в IP-пакете должна выполнить по отношению к речевому или видео сообщению на передаче преобразование аналоговой речи в цифровой, сжатие (или компрессия) данных с помощью кодека для сокращения времени передачи сообщения, преобразование цифрового сообщения в IP-пакеты передачи и на приеме обратное преобразование для восстановления аналоговых сообщений. Эти сообщения по переносятся с помощью транспортного протокола реального масштаба времени RTP. В стандарте RFC 1889, где описан этот протокол, не предусмотрены механизмы контроля ошибок и повтора передачи. Этот протокол может работать поверх протокола UDP, что обеспечивает выполнение этих функций и малую величину задержки для речевых и видеосигналов. Напомним, что величина задержки является одним из основных показателей качества обслуживания QoS при передаче речи по сети связи. Одним из источников задержки является обработка речевого кадра в кодеке. Кодек осуществляет сжатие данных, что позволяет эффективно использовать пропускную способность IP-канала. В таблице 18.2. приведены характеристики кодеков четырех стандартов ITU-T: G.723, G.729, G.729A, G.728. Здесь указаны следующие показатели.

 

 

Таблица 18.2. Характеристики кодеков

Кодек	Скорость передачи, кбит/с	Задержка	MOS
G.723	5,3; 6,3	Высокая (37 мс)	3,7; 3,8
G.729		Низкая (10 мс)
G.729а		Низкая (10 мс)	3,4
G.728		Очень низкая (3-5 мс)	4,1

 

1. Скорость передачи речи после сжатия основного цифрового канала 64 кбит/с. Меньшая скорость передачи сообщений означает, что можно организовать больше телефонных или видео каналов по одному и тому же тракту.

2. Задержка. При уменьшении скорости передачи увеличивается задержка пакетов, что отражается на разборчивости речи. Согласно екомендации ITU-T G.114 рекомендуемый порог задержки при передаче речи составляет 150 мс. Задержка пакета между оконечными устройсвами установленного соединения состоит из следующих составляющих:

· задержка распространения в физической среде лередачи. В беспроводеной среде составляет примерно 3,3 мкс/км, в кабеле с медными проводами – 4 мкс/км (на трассе между Москвой и Владивостоком составляет примерно 40 мск), в кабеле с оптическими волокнами – 5 мкс/км (на трассе между Москвой и Владивостоком составляет примерно 50 мск);

· задржка в кодеке. Чем ниже скорость передачи на выходе кодека, тем выше задержка (см. табл. 18.2);

· задержка при прхождении пакета через все устройства сети, включая оборудование по обеспечению информационнй безопасности (сетевые экраны и др.). К посленим могут относиться устройства удостоверяющих центров при выполнении функции аутентификации и управления ключами (см. гл.17. разд. 17.5);

· задержка на приемном конце в буфере джиттера. Этот буфер используется для уменьшения вариации между моментами поступления пакетов на вход приемного устройства.

3. Усредненная оценка разборчивости речи MOS (Mean Opinion Score). Этот показатель является субъективным эталоном для проверки эффективности голосового кодека. Разборчивость речи MOS оценивается в пределах от 1 (плохо) до 5 (превосходно).

Протокол RTP в стеке протоколов модели TCP/IP принадлежит прикладному уровню. В то же время он является общим, независимым протоколом для разных мультимедийных приложений (VoIP, музыка и видео по заказу, видеоконференции и др.). Поэтому в работе [10] протокол RTP определен транспортным протоколом, реализованным на прикладном уровне. Заголовок RTP состоит из трех 4-х байтовых слов и некоторых возможных расширений. Приведем содержание некоторых полей:

Счетчик 16 бит, который инкрементируется каждым обработанным пакетом. Предназначен для определения потерянных пакетов. Поле тип данных, который указывает тип кодека. Поле отметки времени, которое отмечает момент создания первого слова пакета, и предназначено для снижения характеристики джиттера.

Один пакет RTP, кодированный по стандарту G.729, включает созданную в сжатом виде полезную нагрузку длиной 10 байтов (при передаче 10 мс речевой информации). К ней добавляются заголовки RTP (12 байтов), заголовок UDP (8 байтов), IP-заголовок (20 байтов). При таком большом поле заголовков падает эффективность использовании полосы пропускания при реализации сжатия. Поэтому в VoIP обычно используется передача нескольких кадров в пакете. Часто в одном пакете передается до 120 мс речевой информации. В заголовок RTP входит поле, определяющее число CSRC-полей в конце заголовка, т.е. число источников, формирующих поток. В заголовок входит также поле источника синхронизации SSRC, которое идентифицирует этот источник.

Все перечисленные поля составляют фиксированную часть заголовка, за которым следуют еще 15 отдельных 32-разрядных CSRC полей, которые идентифицируют источники данных.

Протокол RTP позволяет также работать поверх уровня TCP, обеспечивающего управление потоком данных [52].

Для передачи информации о потоке RTP используется протокол управления в реальном масштабе времени RTCP (Real Time Transport Control Protocol). Этот протокол обеспечивает информацией об обеспечиваемых протоколом RTP показателях качества обслуживания QoS - время задержки, джиттер, доля потерянных пакетов. Эта информация дает возможность, например, уменьшить коэффициент сжатия информации (сменой кодека) с целью улучшения качества ее передачи.