скачать рефераты

скачать рефераты

 
 
скачать рефераты скачать рефераты

Меню

Улучшение качества услуг, передаваемых в сетях с коммутацией пакетов скачать рефераты

где щс=р/ф;

ф - интервал между импульсами;

n - число импульсов.

Рисунок 2.6 - Схема линии задержки с регулируемыми отводами для создания компенсационного сигнала

Амплитуда сигнала в момент времени nф определяется как:

SA(nф) = an, (2.19)

Это следует непосредственно из того, что для каждого t=mф, где m - число отсчетов за время t (m - целое число), справедливо соотношение:

Полоса частот сигнала ограничена частотой fс=щс/2р. Эхосигнал en(t), возникающий от любого сигнала SA(t) с ограниченной полосой частот, может быть представлен аналогично выражению (2.18), т. е.

где h(mф) - импульсная реакция цепи эха (переходная функция дифф ренциальной системы).

Поскольку эхо не может опережать сигнал, то h(mф)=0 при отрицательной m. Так как система является устойчивой, то эхо через определенное время ф становится меньше некоторого заданного уровня, например помехи в тракте передачи. Поэтому практически суммирование в (2.21) ограничивается конечным числом членов m=0, 1, 2, ..., М. Сравнивая это с линией задержки с таким же числом отводов, можно записать следующее выражение для остаточной величины эхосигнала rn(t) от импульса сигнала an:

где gm - коэффициент передачи в цепи m-го отвода линии задержки, характеризуемый величиной и знаком.

Подбирая коэффициенты gm так, чтобы они равнялись h(mф), можно полностью скомпенсировать остаточное эхо.

Таким образом, компенсационный метод подавления токов электрического эха фактически приводит к увеличению затухания аэ.г за счет возрастания остаточного затухания обратного направления передачи аг обр только для эхосигналов, т. е. для e(t) (см. выражение (2.11)).

2.6 Метод эхозаграждения

Суть эхозаграждения заключается в том, что при появлении сигналов электрического эха в обратное направление передачи вносится дополнительное затухание, в результате чего возрастает затухание аг обр и, следовательно, затухание по петле. Вносимое затухание:

авн ? аэ доп - 2аат - 2ат - Ае дс, (2.23)

где авн - затухание, вносимое в обратное направление передачи;

аэ.доп - затухание, допустимое на пути токов эха и определяемое из графиков на рисунке 2.4;

аат - затухание абонентского тракта;

аг - остаточное затухание канала связи;

Аедс - затухание несогласованности дифсистемы слушающего (дальнего) абонента.

При проектировании и разработке устройств заграждения необходимое вносимое затухание рассчитывается для условия максимального значения аэ.доп и минимальных значений аат, аг и Ае дс.

Введение дополнительного затухания в обратное направление увеличивает остаточное затухание аг обр до такой степени, что ведение двустороннего разговора становится невозможным.

Таким образом, на время присутствия сигналов электрического эха при введении дополнительного затухания телефонный канал превращается из двустороннего в односторонний. Это, в свою очередь, снижает естественность речи, увеличивает время ведения переговора и делает совершенно невозможным передачу такого вида информации, который требует наличия двух направлений одновременно.

Любое эхозаградительное устройство, отвечающее современным требованиям, должно состоять из трех основных узлов: тракта передачи УТ пер; тракта приема УТ пр; устройства формирования сигнала управления УФСУ.

В состав УФСУ входят распознающие устройства РУ1 и РУ2, подключаемые к трактам передачи и приема ЭЗ, а также блок логики БЛ, на выходах которого появляются сигналы управления в зависимости от режима работы ЭЗ.

Функциональная схема ЭЗ представлена на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - Функциональная схема ЭЗ

Распознающее устройство предназначено для выделения информационных сигналов из обоих направлений. Блок логики анализирует сигналы различных направлений и вырабатывает сигналы управления ключами в трактах передачи и приема.

Эхозаградительное устройство должно обеспечивать следующие четыре режима работы: покой, блокировку, перебой, нейтрализацию.

Режиму покоя соответствует такое состояние ЭЗ, при котором речевой сигнал полностью отсутствует как в тракте приема, так и в тракте передачи. В этом режиме дополнительное затухание в тракт передачи не вносится.

Режиму блокировки соответствует такое состояние ЭЗ, при котором отсутствует речевой сигнал со стороны слушающего абонента и присутствует сигнал в тракте приема, со стороны же тракта передачи через время tэт (время распространения сигнала по эхотракту) появляется отраженный сигнал электрического эха. В этом режиме в тракт передачи (обратное направление) должно быть внесено дополнительное затухание.

Режиму перебоя соответствует такое состояние эхозаградителя, при котором речевой сигнал имеется как в тракте приема, так и в тракте передачи, при этом в последнем одновременно присутствует и сигнал электрического эха. В этом режиме вносимое ранее в тракт передачи дополнительное затухание устраняется, одновременно в тракт приема может быть внесено небольшое затухание для уменьшения токов эха и облегчения условия перебоя.

Режиму нейтрализации соответствует такое состояние ЭЗ, при котором либо из тракта передачи или из тракта приема, либо одновременно с обоих трактов подается сигнал частотой 2100 Гц с определенным уровнем и определенной длительностью. Дополнительные затухания в тракты приема и передачи не вносятся. Режим нейтрализации необходим в случаях использования телефонных каналов под вторичное уплотнение.

Зависимость вносимого затухания от режима работы ЭЗ приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Зависимость вносимого затухания от режима работы ЭЗ

Режим работы ЭЗ

Затухание тракта, дБ

передачи

приема

Покой

0

0

Нейтрализация

0

0

Перебой

0

7 (максимум)

Блокировка

50 (минимум)

0

Работоспособность ЭЗ, в отличие от ЭК, практически не зависит от условий функционирования, вероятных для IP-телефонии. Даже в предельных ситуациях не происходит полной потери работоспособности ЭЗ, хотя ухудшается качество его работы. Таким образом, с точки зрения работоспособности, метод ЭЗ является более приемлемым для применения в IP-телефонии. Однако, низкая абонентская оценка качества работы протяженных телефонных каналов, оборудованных ЭЗ, не позволяет рекомендовать данный метод эхоподавления в качестве перспективного для использования на IP-сетях.

2.7 Эподавление в структуре IP-телефонии

IP-телефония представляет собой совокупность IP-шлюзов, серверов конференций, IP-маршрутизаторов, каналов и линий телефонной сети и оконечных абонентских устройств (терминалов Н.323).

Эхоподавители ЭП, ЭК или ЭЗ размещаются в DSP-модулях [6] (модули обработки сигналов) IP-шлюзов, функциональная схема которого показана в приложении Г.

Аналоговый сигнал от телефонной линии или от телефонного аппарата проходит дифференциальную систему, аналогово-цифровой преобразователь и преобразуется в цифровой поток 64 кбит/с по «А№ закону (ITU-T G.711). Эхокомпенсатор удовлетворяет требованиям Рекомендации ITU-T G.165. Новыми элементами является адаптивное изменение порога чувствительности детектора двойного переговора, позволяющее работать с уровнями эхосигнала белее -6 дБ, и управление скоростью схождения коэффициентов исходя из результатов анализа параметров сигнала. Благодаря этому эхокомпенсатор способен понижать скорость адаптации на сигналах с узкополосным спектром, таких как сигналы телефонной сигнализации или вокализованные участки речи. Далее сигнал проходит автоматическую регулировку усиления (АРУ) и речевое кодирование.

Реализованы следующие алгоритмы вокодеров: CELP кодек со скоростью 4,6 кбит/с, имеющий улучшенный механизм интерполяции потерянных пакетов (разборчивость речи сохраняется вплоть до 15% одиночных потерь) и быстрый поиск в алгебраической кодовой книге [6], CS-ACELP кодек со скоростью 8 кбит/с (G.729А), MP-MLQ/ACELP кодек (G.723.1) со скоростями 6,3 и 5,3 кбит/с. Все речевые кодеки имеют встроенный детектор речевой активности (VAD), позволяющий понижать скорость выходного потока в паузах практически до нуля и тем самым снижать загрузку сети. Выполнение рекомендаций G.723.1 и G.729А полностью соответствует контрольным тестовым последовательностям. Параллельно кодированию осуществляется анализ входных сигналов на предмет обнаружения служебной сигнализации АТС: ответа станции, контроля посылки вызова, сигнала «занято» или посылок тонового набора номера (DTMF). Детектор DTMF сигналов работает в диапазоне входных уровней от 0 до -25 дБ·м, он устойчив к речевым сигналам. Далее формируются пакеты речевых данных, содержащие временную метку и тип речевого кадра. Затем они отправляются приложению в ПК и далее - в IP-сеть с использованием UDP-протокола.

На приемной стороне происходит адаптивная буферизация принятых пакетов для сглаживания неравномерностей времени их доставки по сети, сортировка пакетов по времени синтеза и интерпретация отсутствующих пакетов либо как паузных, либо как потерянных. После этого осуществляется декодирование с интерполяцией потерянных кадров, цифро-аналоговое преобразование и выдача звукового сигнала в абонентскую линию.

Поскольку тип вокодера на приемной стороне определяется автоматически по типу пришедшего кадра, скорость соединения может переключаться без разрыва сессии связи. Через шлюз абонент дополнительно получает голосовые сообщения, которые поступают от ПК и смешиваются с выходным речевым потоком.

Вероятность того, что соединение между любой парой абонентов окажется неудовлетворительным с точки зрения эха говорящего, должна быть менее 1%. В IP-сеть (протяженный телефонный канал) включается, как правило, два полукомплекта ЭП по возможности ближе к оконечным дифсистемам (ДС) канала. В соединения, которые не требуют включения ЭП, последние включаться не должны.

В протяженном телефонном соединении неудовлетворительным с точки зрения эффекта электрического эха и оборудованном ЭП, можно выделить два характерных участка рисунок 2.8. Это непосредственно протяженный телефонный канал и два эхотракта (ЭТ) со стороны абонентов А и Б.

23

Рисунок 2.8 - Протяженное телефонное соединение

Протяженный телефонный канал образуется элементами IP-сети и характеризуется значительным (более 50 мс) суммарным временем распространения сигнала. К протяженным телефонным каналам относятся все каналы, организованные с использованием искусственных спутников земли ИСЗ, и каналы, организованные с помощью наземных линий связи при длине соединения, превышающей 8000 км.

Параметры ЭТ определяются параметрами его составных частей, а именно длинной и диаметром жил кабеля АЛ, типом используемого ТА, типом IP-оборудования, соединительных линий (СЛ), а также степенью износа данного оборудования.

Большой интерес с точки зрения эхоподавления представляет импульсная характеристика ЭТ (ИХ ЭТ). Такие параметры ИХ ЭТ, как общая длительность, характер изменения, скорость спада, инвариантность по времени в значительной мере определяют сложность алгоритмов обработки, применяемых в том или ином ЭП. Общая длительность ИХ ЭТ определяется временем распространения сигнала в ЭТ. Скорость спада ИХ ЭТ - наличием в составе ЭТ соединительных линий, выполненных на основе стандартных каналов систем передачи с резким ограничением полосы частот передаваемых сигналов. Причиной возможной зависимости ИХ ЭТ от времени (ИХ такого вида имеют так называемые нестационарные ЭТ) может являться использование систем передачи с не синхронизированным генераторным оборудованием для организации в составе ЭТ соединительных линий. При этом наблюдается эффект “качания фазы”, обуславливающий гармоническое изменение значений отсчетов ИХ ЭТ во времени.

Также большое значение в эхоподавлении имеет характер сигналов, действующих в ЭТ. Наряду с речевыми сигналами ближнего и дальнего абонентов в ЭТ действуют шумовые сигнал, обусловленные рядом причин. Это может быть шум из-за дребезга контактов коммутационного оборудования, шум длительно эксплуатируемого угольного микрофона ТА, шумы квантования при наличии в составе ЭТ соединительных линий, выполненных на основе каналов ЦСП. Кроме того, это могут быть помехи, обусловленные возможным внешним влиянием или взаимным влиянием каналов. К помехам за счет внешнего и взаимного влияния можно отнести импульсные помехи за счет управляющих сигналов АТС (сигналы набора номера и т.п.) и гармонические помехи в спектре частот телефонного канала за счет остатков несущих частот, частот вызова, от источника питания и т.п. В некоторых случаях значительное влияние на работоспособность ЭП может оказать степень нелинейности ЭТ.

Так как рассмотренные выше методы защиты от мешающего воздействия электрического эха не очень эффективны для IP-телефонии, то необходима разработка и использование комбинированных методов эхоподавления с учетом рассмотренных выше особенностей функционирования эхоподавителей.

2.8 Комбинированные методы эхоподавления

Создание комбинированных методов эхоподавления - один из путей повышения качества передачи. Потенциально более высокое качество телефонной передачи по каналам, оборудованным ЭП, обеспечивает ЭК, благодаря отсутствию переключений в трактах, снижению искажений от токов обратной связи и т.п. В то же время качество передачи по реальным каналам, оборудованным ЭК, в сильной степени зависит от внешних факторов, к основным из которых относятся:

- нелинейные процессы в ЭТ, включая квантование сигнала;

- проскальзывание цикла в ЦСП;

- сдвиг частот, вносимый оборудованием систем передачи в эхосигнал (ЭС);

- применение устройств обработки речи, например интерполяторов и др

Указанные факторы могут привести к неправильной адаптации ЭК. Особую актуальность проблема потери работоспособности ЭК приобретает по мере цифровизации магистральной первичной сети ВСС Республики Казахстан и внедрения электронного управления междугородных и международных коммутационных станций. Использование для этих целейразнотипного оборудования и его частичная функциональная несовместимость может привести к возникновению ситуаций, препятствующих выполнению ЭК своих основных функций.

Применяемые в настоящее время модели ЭК чаще всего выполняют в виде адаптивного трансверсального фильтра (АТФ), вектор весовых коэффициентов которого корректируются по определенному алгоритму адаптации. Обычно используется алгоритм адаптации по методу наименьших квадратов (МНК), обладающий, по сравнению с другими алгоритмами, наименьшей вычислительной сложностью при удовлетворительной скорости и точности адаптации. Большинство существующих на сегодняшний день ЭК, особенно входящих в состав коммутационных станций, часто разработаны с учетом ограниченного допустимого разброса характеристик ЭТ и способны моделировать лишь независимую от времени импульсную характеристику (ИХ) ЭТ, в то время как на практике часто встречаются нелинейные и нестационарные ЭТ, форма ИХ которых существенно изменяется во времени.

Указанные особенности функционирования ЭК на ВСС Республики Казахстан влекут за собой ухудшение качества передачи, причем вероятность возникновения таких ситуаций значительно превышает допустимую в соответствии с Рекосендацией МККТТ вероятность (равную 1%) того, что текущее соединение будет неудовлетворительно из-за мешающего воздействия эхосигналов.

Несмотря на относительную простоту технической реализации эхозаградитель (ЭЗ), он имеет более низкую абонентскую оценку качества эхоподавления, чем ЭК. Поэтому метод эхозаграждения нельзя рекомендовать как перспективный способ борьбы с мешающим воздействием эффекта электрического эха.

Основной метод воздействия на главный источник эха (дифференциальную систему) - улучшить настройку балансного контура, т.е. возможность подстройки под данную абонентскую линию (АЛ). Все это требует существенных схемных изменений в таком "массовом" элементе как СДС. Из-за сложности технической ренализации и высокой стоимости данный метод не нашел широкого применения в качестве самостоятельного метода эхоподавления.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9