Đồ án Gateway trong công nghệ VoIP

Ngày nay ngành công nghiệp viễn thông đã đạt được những thành tựu lớn. Sự phát triển của kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng và công nghệ tin học đã đem lại cho người sử dụng nhiều dịch vụ mới đa dạng và phong phú. Nhiều nghiên cứu về công nghệ IP (Internet Protocol) đã được tiến hành trong những năm vừa qua. Việc triển khai các dịch vụ mang tính công nghệ mới này trên mạng viễn thông đang từng bước được thực hiện. Một trong các dịch vụ này là điện thoại được truyền qua giao thức Internet được gọi là VoIP (Voice over Internet Protocol) đang được triển khai và đưa vào sử dụng. Tính hấp dẫn của việc khai thác dịch vụ VoIP so với điện thoại truyền thống không chỉ ở việc tiết kiệm chi phí mà còn ở các khả năng mở rộng các dịch vụ mới của nó. VoIP cho phép kết hợp một cách chặt chẽ giữa mạng thoại và các mạng số liệu (LAN, Internet). Trên cùng một đôi dây kết hợp với máy vi tính người dùng có thể vừa truy nhập vào Internet, đồng thời vẫn thực hiện và nhận các cuộc gọi điện thoại, fax. Với xu hướng phát triển của loại hình dịch vụ VoIP em đã chọn đề tài “Cổng Gateway trong công nghệ VoIP” làm đề tài tốt nghiệp của mình. Mục đích của đồ án là tìm hiểu chi tiết về quá trình thiết lập và giải phóng một cuộc gọi VoIP sử dụng các giao thức phổ biến là SIP và H.323, kiến trúc phần cứng và phần mềm thiết bị Gateway. Nội dung chi tiết bao gồm: Chương I: Tổng quan về dịch vụ VoIP: Đề cập đến các ưu điểm của VoIP so với điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống và các dịch vụ chính do VoIP cung cấp. Chương II: Các giao thức trong VoIP: Tìm hiểu về hai giao thức báo hiệu VoIP cơ bản là SIP và H.323. Chương III: Kiến trúc thiết bị Gateway: Tìm hiểu chức năng hoạt động của thiết bị Gateway. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo trong khoa viễn thông và đặc biệt là cô giáo, Ths.Nguyễn Thanh Trà đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã quan tâm và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đồ án này.

doc73 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 2127 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Gateway trong công nghệ VoIP, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 11: Kết nối từ máy điện thoại đến máy điện thoại. 2 Hình 12: Kết nối từ máy tính đến máy điện thoại. 3 Hình 13: Kết nối từ máy tính tới máy tính. 3 Hình 14: Mô tả quá trình truyền tiếng nói từ phía gửi tới phía nhận .5 Hình 15: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp tổng hợp CELP. 6 Hình 16: a) bộ nén LD – CELP. b) bộ giải nén LD-CELP. 8 Hình 17: Sơ đồ bộ nén CS – ACELP. 10 Hình 18: Sơ đồ nguyên lý bộ giải nén CS – ACELP. 11 Hình 21: Các phần tử kết nối mạng H323. 21 Hình 2-2: Mô hình giao thức H.323 tương quan với mô hình OSI. 22 Hình 2-3: Các chức năng giao thức của hệ thống VoIP cho Audio. 23 Hình 2-4: Cấu trúc H.323. 25 Hình 2-5: Mỗi Gatekeeper quản lý một vùng H.323. 26 Hình 2-6: Gatekeeper thông tin với các thành phần trong mạng. 27 Hình 2-7: Mô hình giao thức của MCU. 27 Hình 2-8: Các giai đoạn chính của H.323. 28 Hình 2-9: a- Proxy Server. b- Redirect Server. 31 Hình 2-10: Hoạt động của Proxy server. 39 Hình 2-11: Hoạt động của Redirect server. 40 Hình 2-12: Thiết lập cuộc gọi cơ bản giữa SIP và PSTN. 42 Hình 2-13: Cuộc gọi không thành công. 42 Hình 2-14: Định hướng cuộc gọi. 44 Hình 2-15: Kết thúc cuộc gọi. 45 Hình 2-16: Kết hợp SIP và H.323 sử dụng TDM. 45 Hình 2-17: Kết hợp SIP và H.323 sử dụng Proxy đa giao thức. 46 Hình 2-18: Kết hợp SIP và H.323 không dùng kết nối. 46 Hình 3-1: Vị trí VoIP Gateway trong mạng công ty. Hình 3-2: Vị trí VoIP gateway trong mạng công cộng. Hình 3-3: Vị trí của Media Gateway trong mạng NGN. Hình 3-4: Cấu trúc thiết kế phần cứng thiết bị cổng thoại dung lượng lớn. Hình 3-5: Cấu trúc phần mềm thiết bị cổng thoại dung lượng lớn. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Sự phân bố bit của các tham số của thuật toánCS-ACELP tốc độ 8 kbit/s (khung 10 ms) 9 Bảng 1-2 : Các tham số của bộ nén và bộ giải nén CS – ACELP. 12 Bảng 2-1: Tiêu đề SIP. 35 Bảng 2-2: Giải thích một số tiêu đề chính của SIP. 35 Bảng 2-3: Các đáp ứng của SIP. 39 Bảng 3-1: Một số sản phẩm của Cisco. THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACELP Algebraic Code-Exited Linear Prediction Dự đoán tuyến tính kích thích theo mã ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation Điều chế xung mã vi sai thích nghi. ADSL Asynmetric Digital Suscriber Line Đường dây thuê bao số không đối xứng. ANSI American National Standards Institute Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ. B-ISDN Broadband ISDN ISDN băng rộng. BRQ Bandwith ReQuest Yêu cầu băng tần. CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập theo mã. CELP Code Excided Linear Prediction Mã hoá dự đoán tuyến tính. DCME Digital Circuit Multiplication Equipment Thiết bị ghép kênh số. ECAN Echo Canceller Bộ triệt tiếng vọng EFR Enhanced Full Rate Codec Bộ mã hoá tốc độ tiên tiến EL Echo Loss Suy hao tiếng vọng ERL Echo Return Loss Tổn hao tiếng vọng tại bộ hybrid ETSI European Telecommunications Standards Institute Tổ chức tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu. ETSI European Telecomunication Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu. FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file. GCF Gatekeeper ConFirm Xác nhận gatekeeper. GK GateKeeper Gatekeeper. GQoS Guaranteed Quality of Service Bảo đảm chất lượng dịch vụ. GRJ Gatekeeper ReJect Từ chối gatekeeper. GRQ Gatekeeper ReQuest Yêu cầu gatekeeper. IP Internet Protocol Giao thức Internet. ITU International Telecommunication Union Tổ chức viễn thông quốc tế. ITU-T ITU Telecommunication Standardization Sector Ngành chuẩn hoá viễn thông thuộc tổ chức viễn thông quốc tế. ISDN Intergrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ. ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet. LAN Local Area Network Mạng cục bộ. LD-CELP Low Delay Code-Excited Linear Prediction Dự đoán tuyến tính theo mã có trễ thấp. LR Loudness Rating Tổn thất cường độ âm lượng. LSTR Listenner’s Sidetone Rating Tham số suy hao cường độ nhiễu phòng qua đường sidetone. Lu, Ll Electrical Loss (upper), (lower) Suy hao tiếng vọng (đường phía trên), (phía dưới). Mbps Megabit per second Mêga bít trên 1 giây. MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm. MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm. MP Multipoint Processor Bộ xử lý đa điểm. MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức. MTU Maximum Transfer Unit Kích thước tối đa của một đơn vị truyền tải. PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã. PLC Packet Loss Concealment Giải thuật khắc phục tổn hao gói. PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng. qdu qduu, qdul Quantization distortion unit qdu upper, qdu lower Đơn vị nhiễu lượng tử qdu cho đường truyền và đường thu. RAS Register Admission Status Kênh đăng ký, đăng nhập, trạng thái RLR Receive Loudness Rating Tổn hao cường độ âm lượng giữa miệng người nói và một giao diện trong mạng. RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực. RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực SCN Switched Curcuit Network Mạng chuyển kênh. SGCP Simple Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển gateway. SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên. SPT Saigon PostTel Công ty Saigon Posttel. SS7 Signalling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7. Tr Round Trip Delay Trễ vòng (trong mạch vòng 4 dây). Tl lower Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bình đường phía dưới (đường về phía A). Tu upper Mean One-way Delay Trễ một chiều trung bình đường phía trên (đường về phía B). Tul upper=lower Trễ trung bình khi cho cả đường phía trên và phía dưới. TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TIA Telecommunication Industry Association Tổ chức công nghiệp viễn thông VNPT Viet Nam Post and Telecom Tổng công ty Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam. VoIP Voice over Internet Protocol Thoại truyền qua giao thức Internet. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay ngành công nghiệp viễn thông đã đạt được những thành tựu lớn. Sự phát triển của kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng và công nghệ tin học đã đem lại cho người sử dụng nhiều dịch vụ mới đa dạng và phong phú. Nhiều nghiên cứu về công nghệ IP (Internet Protocol) đã được tiến hành trong những năm vừa qua. Việc triển khai các dịch vụ mang tính công nghệ mới này trên mạng viễn thông đang từng bước được thực hiện. Một trong các dịch vụ này là điện thoại được truyền qua giao thức Internet được gọi là VoIP (Voice over Internet Protocol) đang được triển khai và đưa vào sử dụng. Tính hấp dẫn của việc khai thác dịch vụ VoIP so với điện thoại truyền thống không chỉ ở việc tiết kiệm chi phí mà còn ở các khả năng mở rộng các dịch vụ mới của nó. VoIP cho phép kết hợp một cách chặt chẽ giữa mạng thoại và các mạng số liệu (LAN, Internet). Trên cùng một đôi dây kết hợp với máy vi tính người dùng có thể vừa truy nhập vào Internet, đồng thời vẫn thực hiện và nhận các cuộc gọi điện thoại, fax... Với xu hướng phát triển của loại hình dịch vụ VoIP em đã chọn đề tài “Cổng Gateway trong công nghệ VoIP” làm đề tài tốt nghiệp của mình. Mục đích của đồ án là tìm hiểu chi tiết về quá trình thiết lập và giải phóng một cuộc gọi VoIP sử dụng các giao thức phổ biến là SIP và H.323, kiến trúc phần cứng và phần mềm thiết bị Gateway. Nội dung chi tiết bao gồm: Chương I: Tổng quan về dịch vụ VoIP: Đề cập đến các ưu điểm của VoIP so với điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống và các dịch vụ chính do VoIP cung cấp. Chương II: Các giao thức trong VoIP: Tìm hiểu về hai giao thức báo hiệu VoIP cơ bản là SIP và H.323. Chương III: Kiến trúc thiết bị Gateway: Tìm hiểu chức năng hoạt động của thiết bị Gateway. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo trong khoa viễn thông và đặc biệt là cô giáo, Ths.Nguyễn Thanh Trà đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã quan tâm và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2010 Sinh viên: Hoàng Ngọc Chiến CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VOIP 1.1. Giới thiệu Có thể nói phát minh quan trọng nhất trong thế kỷ 19 của loài người là phát minh ra chiếc điện thoại của Alexander Graham Bell. Từ đó đến nay điện thoại trở thành một vật dụng không thể thiếu đối với thế giới. Lợi ích mà điện thoại mang lại cho con người là không thể phủ nhận. Tuy nhiên chi phí cho dịch vụ điện thoại không phải là rẻ khi so sánh với các chi phí sinh hoạt thông thường trong gia đình và chi phí kinh doanh. Cước phí cho cuộc gọi nội hạt đã cao nhưng cho cuộc gọi đường dài còn cao hơn và đặc biệt là cuộc gọi quốc tế. Đối với các cơ quan doanh nghiệp thường xuyên phải thực hiện các cuộc gọi đi quốc tế thì đây quả thực là một vấn đề lớn. Công nghệ VoIP ra đời đã giải quyết vấn đề trên. Do đặc điểm về mặt công nghệ mà chi phí giá thành của cuộc gọi VoIP rẻ hơn rất nhiều so với giá thành của điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống. Thay vì sử dụng một kênh logic cố định để truyền các tín hiệu thoại, thì công nghệ VoIP đóng gói các tín hiệu thoại và gửi chúng qua mạng nền IP như mạng Internet. Kết quả là chi phí tài nguyên cho cuộc gọi được tiết kiệm đáng kể. Do các tín hiệu thoại được truyền đi dưới dạng gói mà cuộc gọi chia sẻ tài nguyên với tất cả các cuộc gọi khác. Mạng có thể tận dụng các khoảng thời gian thuê bao ngừng nói để chèn các gói tin dữ liệu khác vào kênh truyền (như các gói tin của cuộc gọi khác hay các gói tin dữ liệu). Như vậy chi phí giá thành tài nguyên cho mạng cho một cuộc gọi sẽ giảm đi và người dùng phải trả ít tiền hơn. Cũng do sử dụng mạng gói nên các dịch vụ đưa ra cũng phong phú hơn. Mặc dù chất lượng chưa được tốt nhưng chi phí thấp so với điện thông thường đã trở thành yếu tố cạnh tranh và giúp nó tồn tại. Bắt đầu phát triển lớn mạnh và kéo theo việc ra đời của các tổ chức chuẩn hoá liên quan như ITU có các chuẩn sau H.250.0, H.245, H.225 (Q.931): cho quản lý; H.261, H.263 cho mã hoá video; các chuẩn G cho xử lý thoại…Có rất nhiều chuẩn nhưng đang có xu hướng hội tụ thành hai chuẩn H.323 của ITU và SIP của IETF. Voice over IP: được hiểu là công nghệ truyền thoại qua môi trường IP. Vì đặc điểm của mạng gói là tận dụng tối đa việc sử dụng băng thông mà ít quan tâm tới thời gian trễ lan truyền và xử lý trên mạng, trong khi tín hiệu thoại lại là một dạng thời gian thực, cho nên người ta đã bổ sung vào mạng các phần tử mới và thiết kế các giao thức phù hợp để có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng. Nó không chỉ truyền thoại mà còn truyền cho các dịnh vụ khác như truyền hình và dữ liệu. Sự xuất hiện VoIP ở Việt Nam đã cung cấp cho xã hội một dịch vụ điện thoại đường dài có cước phí thấp hơn nhiều so với dịch vụ điện thoại đường dài truyền thống với chất lượng mà người sử dụng có thể chấp nhận được. 1.2. Các mô hình truyền thoại qua mạng IP. Truyền thông thoại qua môi trường Internet chứ không qua môi trường PSTN như thông thường đã được Vocaltec hiện thực hoá lần đầu tiên vào tháng 2 năm 1995 khi Vocaltec đưa ra phần mềm điện thoại internet. Phần mềm này được thiết kế cho nền máy tính cá nhân PC 486/33 MHz (hoặc cao hơn) có trang bị card âm thanh, loa, micro thoại và modem, phần mềm thực hiện nén tín hiệu thoại và chuyển đổi thành các gói tin IP để truyền dẫn qua môi trường Internet. Các cuộc gọi thông qua mạng PSTN nội hạt đến Gateway Server gần nhất, tại đó, tín hiệu thoại được số hoá (nếu chưa số hoá), nén vào các gói tin IP và chuyển lên Internet để truyền tải đến Gateway ở phía đầu cuối thu. Với việc hỗ trợ cho cả các cuộc thoại PC-to-telephone, telephone-to-PC và telephone-to-telephone, điện thoại Internet đã chiếm được vai trò quan trọng trong hướng phát triển tiến tới tích hợp các mạng thoại và mạng dữ liệu. Như vậy, về nguyên tắc các dịch vụ thoại qua giao thức IP bao gồm một số loại sau đây: Máy điện thoại tới máy điện thoại (Phone to Phone). Máy tính tới máy điện thoại (PC to Phone). Máy tính tới máy tính (PC to PC). 1.2.1. Phone to phone. Trong loại hình dịch vụ này, bên chủ gọi và bên bị gọi đều sử dụng điện thoại Hình 1-1: Kết nối từ máy điện thoại đến máy điện thoại. thông thường. Gateway ở mỗi phía làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu thoại PCM 64 Kbps thành các gói tin IP và ngược lại. Các gói tin này được gửi từ bên nói tới bên nghe trong một mạng gói hoạt động dựa trên giao thức IP 1.2.2. PC to phone. Trong loại hình dịch vụ này, người gọi sử dụng một máy tính đa phương tiện để thực hiện một cuộc gọi tới một thuê bao cố định PSTN hoặc thuê bao di động thông thường. Tín hiệu thoại từ phía người gọi thông qua máy tính được đóng gói vào các gói tin IP truyền qua mạng IP tới Gateway. Tại đó, các gói tin IP được chuyển đổi thành tín hiệu 64 Kbps thông thường và chuyển tới tổng đài nội hạt của thuê bao bị gọi. Sau đó, chuyển tới máy điện thoại của thuê bao bị gọi. Hình 1-2: Kết nối từ máy tính đến máy điện thoại. 1.2.3. PC to PC. Trong loại hình dịch vụ này, hai PC có thể được kết nối trực tiếp với nhau trong Hình 1-3: Kết nối từ máy tính tới máy tính. cùng một mạng IP hay giữa các mạng IP với nhau thông qua một mạng trung gian khác (như ISDN/PSTN). Trong các kết nối này, các PC đóng vai trò như các đầu cuối VoIP. Nó là một máy tính đa phương tiện gồm sound card, loa, micro...và có phần mềm phục vụ dịch vụ thoại Internet. Tín hiệu thoại từ phía người gọi thông thường qua máy tính đa phương tiện được đóng vào các gói IP và truyền qua mạng. Hai đầu cuối có thể ở trong cùng một mạng IP hoặc thuộc các mạng IP khác nhau. Trong trường hợp thứ hai, các mạng IP có thể được kết nối với nhau qua một mạng trung gian. Mạng này có thể là ISDN, PSTN hay Internet. 1.3. Kỹ thuật nén và mã hóa trong VoIP. 1.3.1.Giới thiệu chung. Tiếng nói muốn truyền từ phía phát sang phía nhận cần phải chuyển đổi thành dạng số một các có hiệu quả và sau đó có thể giải điều chế để có thể tái tạo lại tiếng nói gần giống như tiếng nói gốc. Chất lượng tiếng nói trong VoIP bị ảnh hưởng rất lớn bởi chúng. Tiêu chuẩn đánh giá thuật toán điều chế tiếng nói. Để đánh giá một bộ Code hay Decode, người ta dựa vào những tiêu chuẩn sau: + Chất lượng: Chất lượng điều chế phải đảm bảo vì chất lượng tồi sẽ làm cho tiếng nói thu được bị méo đi, làm giảm chất lượng chung của hệ thống. + Tốc độ điều chế: Điều chế và giải điều chế là một công đọan trong toàn bộ cuộc thoại. Trễ trong mỗi công đoạn đều cộng thêm vào trễ toàn thể. Tốc độ điều chế và giải điều chế càng cao càng tốt vì nó giúp giảm trễ chung của cuộc truyền, đảm bảo yêu cầu về tính thời gian thực . + Tỉ lệ nén: Qua bộ Code, người ta mong muốn dữ liệu được nén càng nhiều càng tốt, nghĩa là cần ít bit để biểu diễn cho một lượng tiếng nói, với mục đích làm cho dòng tiếng nói chiếm ít dải thông của kênh truyền. Tỉ lệ nén cao sẽ tiết kiệm được đường truyền. + Độ phức tạp thuật toán: Thuật toán Code càng phức tạp thì càng đòi hỏi nhiều tài nguyên như CPU, bộ nhớ. Code quá phức tạp sẽ gây khó khăn nhiều hơn - Lý thuyết điều chế tiếng nói Tín hiệu tiếng nói bản thân nó là dạng tương tự, để truyền đi hoặc đưa qua các khối xử lý, chúng ta phải số hóa nó để chuyển nó sang dạng số. Hai bước để biến một tín hiệu tiếng nói tương tự thành số, đó là rời rạc hóa về thời gian ( lấy mẫu) và lượng tử hóa về biên độ ( lượng tử hóa). Trong quá trình số hóa, sóng âm tương tự sẽ được lấy mẫu tại một tốc độ cố định. Lượng tử hóa xảy ra ở mỗi mẫu (Sample) khi biên độ của tín hiệu tại thời điểm đó được đo đạc và đậi diện bằng những giá trị lượng tử gần nó nhất. Đầu ra của quá trình trên được gọi là âm thanh dạng số. Hình 1-4: Mô tả quá trình truyền tiếng nói từ phía gửi tới phía nhận. + Lấy mẫu: Việc lấy mẫu tín hiệu tương tự tuân theo định luật lấy mẫu: Fs >= 2 Fmax, trong đó Fs là tần số lấy mẫu và Fmax là tần số cực đại của tín hiệu. Đối với tiếng nói, dải tần số quan trọng nằm trong khoảng từ 40 Hz đến 3400 Hz, vì thế ta có thể lấy mẫu với Fs = 8kHz. Trước khi lấy mẫu trực tiếp tín hiệu tương tự, người ta cho nó đi qua một bộ lọc thông thấp với tần số cắt là Fc, bộ lọc này có tác dụng loại bỏ đi các thành phần tần số cao hơn tần số cắt. Điều này không làm ảnh hưởng nhiều đến chất lượng tiếng nói vì phần lớn năng lượng tiếng nói tập chung ở miền tần số thấp. Sở dĩ phải cho qua bộ lọc thông thấp như vậy vì nhờ đó sẽ tránh được hiện tượng trùm phổ khi ta lấy mẫu với Fs >= 2Fc. Giá trị mẫu lúc này là giá trị tức thời tại lúc lấy mẫu. + Lượng tử hóa: Sau khi rời rạc hóa về mặt biên đọ và tín hiệu tương tự, chúng ta thu được các giá trị biên độ tức thời của tín hiệu. Lượng tử hóa được hiểu là cách biểu diễn một mẫu tín hiệu bằng giá trị N bit. Ta tìm cách rời rạc hóa miền giá trị của nó bằng cách dùng N bit nhị phân biểu diễn các giá trị gần đúng của biên độ. Với N bit của mã nhị phân ta có 2 mũ N giá trị khác nhau. Các giá trị tức thì của biên độ sẽ được làm tròn tới giá trị gần nhất trong miền 2 mũ N giá trị rời rạc. Sai số của miền làm tròn được gọi là sai số lượng tử. 1.3.2. Kỹ thuật nén trong VoIP. a. Nguyên lý chung của bộ nén CELP. Tín hiệu kích thích là một mục từ của một bảng mã rất lớn được phân bố một cách ngẫu nhiên. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp tổng hợp CELP được đưa ra trong hình 1.5. - Tại phía phát :Các tham số của bộ lọc tổng hợp cùng tăng ích và độ trễ của các bảng mã (bao gồm bảng mã thích ứng và bảng mã ngẫu nhiên )được truyền đi . - Tại phía thu :cũng sử dụng những bảng thích ứng và ngẫu nhiên như thế để xác định tín hiệu kích thích tại lối vào bộ lọc tổng hợp LPC để tạo tiếng nói tổng hợp. Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp tổng hợp CELP. Bảng mã kích thích gồm L từ mã (là các véc tơ ngẫu nhiên ) có độ dài N mẫu (thông thường L=1024,N=40 mẫu ứng với một khung kích thích 5ms) .Bằng cách tìm kiếm triệt để toàn bộ bảng mã ngẫu nhiên người ta sẽ chọn được tín hiệu kích thích của một khung tiếng nói dài N mẫu.Bộ lọc tổng hợp đã tính trọng số được cho bởi : Độ phức tạp của bộ mã hoá này tăng khi tốc độ bit giảm.Thí dụ CELP có thể cho tiếng nói tốc độ thấp tới 4.8 kbps với trả giá rất cao về đòi hỏi tính toán do : tín hiệu kích thích tối ưu được tìm kiếm thông qua bảng mã rất lớn (kích thước bảng mã thường gồm khoảng 1024 mục từ ) . Đối với bảng mã có 1024 từ mã và một khung kích thước 40 mẫu thì cần thực hiện khoảng 40.000 phép nhân để soát bảng mã . Có thể nhận xét rằng : nhược điểm của phương pháp CELP là : có một thủ tục đòi hỏi tính toán rất lớn rất khó có thể thực hiện trong thời gian thực .Vậy có một phương pháp đơn giản hoá thủ tục soát bảng mã sao cho không ảnh hưởng tới chất lượng tiếng nói .Đó là phương pháp sử dụng các bảng mã đại số ACELP (Algebraic CELP) trong đó các bảng mã được tạo ra nhờ các mã sửa lỗi nhị phân đặc biệt và để nâng cao hiệu quả rà soát bảng mã, người ta sử dụng các bảng mã đại số có cấu liên kết CS-ACELP (Conjugate-Structure ACELP) .Khuyến nghị ITU G.729 đưa ra nguyên lý của bộ mã hoá tiếng nói sử dụng phương pháp CS-ACELP mã hoá tiếng nói tốc độ thấp 8kbps. b. Phương pháp nén LD-CELP -G728. Nén tiếng nói kiểu LD-CELP (Low Delay CELP) ở tốc độ 16Kbps. Nguyên lý của bộ mã này kế thừa CELP với kiểu tìm kiếm phân tích bằng tổng hợp. Ngoài ra nó sử dụng kiểu thích nghi backward đối với hai khối dự đoán âm sắc và độ khuyếch đại để đạt tới chế thuật toán là 0,625 ms. Chỉ có phần index của codebook được truyền đi hay vì truyền tất cả các tham số đặc trưng của CELP. Các hệ số dự đoán được cập nhập thông qua phân tích LPC các mẫu tiếng nói được lượng tử hoátrước đó. Độ khuyếch đại được cập nhật bằng cách sử dụngc ác thông tin nhúng trong các kích thích được lượng tử hóa trước đó. Kích thước khối của vector kích thích và khối thích nghi độ khuyếch đậi chỉ là 5 mẫu. Bộ lọc trọng số thụ cảm được cập nhạt bằng cách phân tich LPC của tiếng nói không được tử hóa . Bộ nén LD-CELP: Sau khi chuyển đổi tín hiệu từ dạng luật u hay luật A sang dạng PCM đều, tín hiệu đầu vào được phân chia thành từng khối, mỗi khối gồm 5 mẫu tín hiệu kế tiếp nhau. Với mỗi một khối vào được coi như một vector gồm 5 thành phần và bộ mã hóa sẽ tiến hành tìm kiếm ở trong codeboo