Технологии передачи аудиоинформации через Интернет

БАЛТИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА

КАФЕДРА СУДОАВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ДОКЛАД

на тему

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕДАЧИ АУДИОИНФОРМАЦИИ ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ

Выполнил: студент группы К-11

Ефимов А. Е.

Научный руководитель: доцент кафедры СА и ВТ

Плешков В. М.

Калининград

2000

В настоящий момент Интернет – глобальная компьютерная сеть, своеобразная сеть сетей, подобна мировому океану информации, однако не стихийной, а структурированной и упорядоченной, подчиняющаяся самым передовым в мире законам и нормам информационного права, являющаяся самой демократичной и доступной практически каждому жителю Земли. Интернет, вместе со своими меньшими братьями (корпоративными сетями) Интранет, давно и уверенно трансформируется в направлении от элитарной коммуникационной среды для обмена данными среди ученых и специалистов к прообразу мировой коммуникационной мультимедийной супермагистрали, одинаково пригодной в качестве среды для множества видов профессиональной деятельности и бизнес-применений, включая такие виды массового обслуживания, как торговля, информационная и развлекательная индустрия, средства массовой информации.

Разработчики аппаратно-программных приложений к ПЭВМ давно уже прошли этап освоения мультимедиа-функций для отдельно стоящих персональных компьютеров и компьютеров в локальных вычислительных сетях. Теперь многие сосредоточили свои усилия на передаче аудио- и видеоданных в режиме реального времени в компьютерных сетях. Если объединенные усилия увенчаются успехом, то Интернет станет привычной и повседневной рабочей средой для не только для телефонии и видеоконференций, но и для радио- и телевизионного вещания, причем такие традиционные вещательные проблемы как сложный рельеф местности или расстояние от студии до слушателей и зрителей, так же как нехватка эфирных частот в больших городах и промышленно развитых странах, могут просто перестать быть значимыми, причем даже быстрее, чем кажется.

Передача звука в реальном времени

Компания Progressive Networks разработала расширение языка HTML для прослушивания звуковых файлов с помощью системы RealAudio, состоящей из сервера, где хранятся звуковые файлы в гипертекстовом формате, и "проигрывателя", встраиваемого в программу просмотра. Щелчком мыши по значку звуковой связи на Web-странице пользователь инициирует непрерывную передачу пакетов информации с сервера по сети Интернет. "Проигрыватель" системы RealAudio вместе со звуковой картой персонального компьютера превращает этот поток данных в звук.

Как и многие другие компании, Progressive Networks ориентирует систему RealAudio на использование модемов со скоростью передачи 14,4 или 28,8 Кбит/с, которые установлены у большинства пользователей. Звуковая информация при этом пересылается сервером в виде непрерывного потока по протоколу транспортного уровня с доставкой данных без предварительного установления соединения User Datagram Protocol (UDP). Данные по упрощенному протоколу UDP передаются с большей скоростью, так как нет механизма повторной передачи, который протокол TCP использует для предотвращения потери части данных. В результате можно лишиться около 20% (в худшем случае) исходящих пакетов, что не всегда приводит к снижению качества, поскольку существующие алгоритмы обработки звукового сигнала довольно точно восстанавливают оригинал при потере части данных.

Специалисты предсказывают дальнейшее повышение качества звука по мере совершенствования ПЭВМ. В настоящий момент при пересылке звукоданных через модемы на скорости 14,4 Кбит/с обеспечивается качество звучания, как у радиоприемников с амплитудной модуляцией (АМ-качество). Однако при увеличении скорости передачи до 28,8 Кбит/с можно добиться качества звучания радиоприемников с частотной модуляцией (ЧМ-качество). В общем, перспектива получения качественного звука с помощью микросхем обработки цифровых сигналов, расположенных на звуковой плате или в модеме, выглядит весьма привлекательно.

Компьютерная телефония

Самой заметной из последних новинок звуковых коммуникаций в Интернет является ПО, позволяющее географически удаленным пользователям устанавливать телефонную связь через Интернет и платить за нее намного меньше, чем за такой же звонок по обычным телефонным линиям. Попросту говоря, шлюз способен соединить обыкновенный телефон с сетью Интернет. Но данные могут поступать и из других источников. В теории ограничений на способ связи нет: вы можете воспользоваться компьютером (если общаются два компьютера, иногда можно обойтись вовсе без шлюза), обыкновенным телефоном, радиопередатчиком, и т.п.

В общем виде схема связи выглядит так:

Абонент 1 - [локальная телефонная сеть 1] - [шлюз 1] - Интернет - [шлюз 2] - [локальная телефонная сеть 2] - Абонент 2.

Ключевым элементом интернет-телефонии является связка шлюз – Интернет. Шлюз представляет собой компьютер-сервер, дополненный специальными платами расширения и соответствующим программным обеспечением. Он служит интерфейсом между передающим звук устройством пользователя (телефоном, компьютером и т.п.) и сетью Интернет. Шлюз обеспечивает прием и преобразование данных в форму, удобную для пересылки по Сети (и обратное преобразование). Абоненту всего лишь нужно связаться с ним тем или иным способом. Шлюз, имеющий выход в Интернет, передаст по Сети данные на другой такой же шлюз, ближайший к абоненту номер 2, после чего, претерпев обратное преобразование, звук достигнет цели своего путешествия.

Но, какое влияние оказывает сеть Интернет на звуковой сигнал? Рассмотрим варианты использования интернет-телефона и оценим воздействие Сети в различных случаях.

1) Компьютер - компьютер

Два компьютера, подключенные к сети Интернет, могут общаться без посредников. Из общей схемы исчезнет шлюз, поскольку необходимость преобразования сигнала отпала (если быть более точным, в качестве шлюза выступает некая программа - интернет-телефон, запущенная на обоих компьютерах). Данные сразу передаются по стандартным протоколам Интернета, поэтому помехи проникнуть в пакет данных не могут. Единственное негативное воздействие помех – задержка пакетов. Неудивительно, что именно задержки являются главной проблемой интернет-телефонии. Причин их возникновения несколько. Одни связаны с принципом построения сетей TCP/IP и особенностями коммутации пакетов, другие зависят от общей загрузки сети, качества линии связи и скорости модема. Если задержка превышает 250 миллисекунд, она становится заметной. Поскольку программа не контролирует контекст передаваемого разговора, паузы вклиниваются в беседу случайным образом – чаще на полуслове. Окончание слова возникает в наушниках или колонках после секундного затишья. Повлиять на качество звука можно, лишь купив более быстрый модем и выбрав провайдера с мощными каналами связи.

2) Телефон - телефон

Звонок по такой схеме внешне мало,чем отличается от обычного телефонного. Последовательность действий такова: сначала набирается телефонный номер ближайшего шлюза интернет-телефонии (предварительно нужно подписаться на его услуги); затем после переключения телефонного аппарата в тоновый режим, набирается номер абонента; вводится идентификационный номер – и далее следует разговор Счет за разговор через сеть Интернет окажется значительно меньше (иногда на порядок) счета за идентичный по времени разговор по традиционному междугородному телефону.

Для связи в режиме телефон - телефон не нужен ни компьютер, ни модем (подключение к сети Интернет и связанные с этим расходы тоже не потребуются). До шлюза сигнал передается как и обычные телефонные звонки. При этом в него (как и в любой другой телефонный сигнал) могут примешаться помехи. На уровень задержек, а следовательно, на комфортность и качество разговора в режиме телефон – телефон влияние оказывают лишь пропускная способность линий связи провайдера интернет-телефонии и загруженность сети Интернет на маршруте следования пакетов. В настоящий момент, технологически проблема качества звука решается путем оптимизации задержек на пути следования сигнала. Из нескольких возможных система выбирается наименее загруженные маршруты; где это допустимо, повышается приоритет голосовых пакетов. Кроме того, ни под каким видом не допускается перегрузка собственных каналов традиционным трафиком. За счет этих мер паузы в разговоре удается сделать практически незаметными даже в часы максимальной загрузки.

Претендуя на полноценный сервис, фирма, предлагающая услуги интернет-телефонии, обязана обеспечить своим клиентам возможность позвонить на любой телефон мира. Причем для этого совсем не обязательно создавать большое количество шлюзов повсеместно, Интернет позволяет провайдерам интернет-телефонии обмениваться трафиком, пере адресуя звонки друг другу.

Если в непосредственной близости от абонента шлюза все-таки не оказалось, звонок отправляется по обычным телефонным маршрутам. Однако и в этом случае его стоимость оказывается существенно ниже стоимости прямой телефонной связи.

3) Компьютер - телефон (телефон - компьютер)

Установив на свой компьютер программу интернет-телефонии, пользователь не утратите возможности связаться с не владеющим компьютером человеком. Напротив, компьютер существенно расширит возможности связи и облегчит дозвон. Чтобы в полной мере использовать возможности