Передача голоса по IP-протоколу технологии VoIP

Передача голоса по IP-протоколу

Современные IT технологии позволяют передавать человеческий голос интегрировавшись в образовательные услуги по передаче голоса с целью обучения. Процесс включает в себя выборку звука с достаточно высокой скоростью (обычно 8000 раз в секунду или более) и сохранение и передачу этих «образцов».

Каждый образец звука — это всего лишь очень маленький бит голоса человека или другого звука, а у компьютера, планшета, смартфона есть все необходимое чтобы принять и воспроизвести необходимые данные для слушателя. Эта информация позволяет помочь процессу общения, усвоения знаний, обучению и просвещению в целом.

Применение передачи информации в образовательных целях

Как и все прогрессивное технологии передачи информации быстро нашли применение в образовательных целях через программу скайп (Skype) для онлайн-обучения иностранному языку.

Именно этот принцип позволяет изучать английский язык по скайпу  минимизировав затраты. Выгода данного типа занятий в отсутствии так называемых накладных расходов, связанных с расходами на организацию и обслуживание занятий. Не нужно ехать к преподавателю или преподавателя к обучаемому, организовывать место обучения и т.п.

Используется любое современное устройство: компьютер, планшет, смартфон, а главный инструмент занятий программа скайп абсолютна бесплатна. Конечно, оплачивать работу преподавателя необходимо, но сумма, как правило, гораздо ниже чем очные занятия. Для повышения эффективности обучения на данной платформе специализированными школами разработаны методические материалы. При этом обучаемому приобретать какие либо учебники и программы не нужно.

Кроме того, качество передачи речи через скайп таково, что при обучении иностранного языка слышны даже малозначительные особенности произношения. Также известно, что подтверждённых разработчиком случаев расшифровки и/или перехвата данных передающихся через скайп не зафиксировано.

Технология VoIP передачи голоса в сетях

Технология VoIP передачи голоса в сетях как и в программе скайп с пакетной коммутацией по протоколу основана на передаче звуковых сэмплов по IP-сети на другое устройство и воспроизведение там. При передаче образцов звука через скайп компьютер, планшет, смартфон сжимает его, чтобы он занимал меньше места.

Существует несколько способов сжатия звука, алгоритм для которого называется «компрессор / де-компрессор» или просто кодек. Многие кодеки предназначены для различных приложений (например, фильмов), а VoIP кодеки оптимизированы для сжатия голоса, что значительно сокращает используемую полосу пропускания по сравнению с несжатым аудиопотоком. Речевые кодеки оптимизированы для улучшения произносимых слов за счет звуков за пределами частотного диапазона человеческой речи. Есть, однако, некоторые «широкополосные» кодеки, которые прекрасно справляются как с речью, так и с музыкой. Как только звук попадает на устройство то он сжимается в маленькие сэмплы, которые собираются вместе в более крупные фрагменты и помещаются в пакеты данных для передачи по IP-сети. Этот процесс относится к пакетированию. Как правило, один IP-блок будет содержать 10 или более миллисекунд аудио, причем часто встречаются 20 или 30 миллисекундная дискретизация.

основатель интернета

Винтон Грей Серф

Один из основателей Интернета американский ученый Винтон Грей Серф объяснил пакеты передачи информации как открытки, отправленные почтой с ограниченным количеством информации. Чтобы доставить длинное сообщение, нужно отправить много открыток и собрать полученные открытки по порядку, поэтому для правильного заказа почтовых карточек должен использоваться определенный механизм по размещению. Пакеты данных в IP-сети можно рассматривать как открытки.

Методы восстановления пакетов звука

Также, как открытки, отправленные через устаревающую почтовую систему, некоторые данные IP теряются, а кодеки должны компенсировать потерянное, «заполняя пробелы» аудио приемлемой для человеческого уха частотой. Этот процесс упоминается как скрытие потери пакетов (PLC). В некоторых случаях данные отправляются несколько раз, чтобы преодолеть потерю.

Другой метод для решения проблемы потери пакетов, известный как FEC (исправление прямой коррекции ошибок), заключается в том, чтобы включить некоторую информацию из ранее переданных пакетов в последующих. Выполняя математические операции в конкретной схеме FEC, можно восстановить потерянный пакет из информационных битов в соседних пакетах. Пакеты в технологии VoIP также иногда задерживаются, как и открытки, отправленные через почтовое отделение. Это особенно проблематично для VoIP-систем, поскольку задержки в доставке речевого пакета означают, что информация слишком стара для воспроизведения. Такие старые данные просто отбрасываются, как если бы они и не были бы получены. Это приемлемо, поскольку одни и те же алгоритмы PLC или FEC могут работать для обеспечения хорошего качества звука. VoIP-приложения обычно измеряют задержку пакетов и ожидают, что задержка останется относительно постоянной, хотя задержка может увеличиваться и уменьшаться в течение разговора.

Задержка сама по себе означает, что для записанного голоса, произнесенного первым человеком, требуется больше времени, чтобы его услышал пользователь на дальнем конце. В целом хорошие сети имеют сквозную задержку менее 100 мс, хотя задержка до 400 мс считается приемлемой (особенно при использовании спутниковых систем).

Протоколы VoIP

Существует ряд протоколов, которые могут быть использованы для обеспечения услуг VoIP-связи. Практически на каждом устройстве в мире используется стандарт под названием Real-Time Protocol (RTP) для передачи аудио- и видеопакетов между компьютерами. RTP также решает такие проблемы как порядок пакетов и предоставляет механизмы чтобы помочь устранить задержку и дрожание. Одной из проблем людей, общающихся через Интернет, является опасение возможности  подслушивать общение. Чтобы решить эти проблемы безопасности протокол был улучшен и назван Secure RTP. Secure RTP обеспечивает шифрование, аутентификацию и целостность аудио и видеопакетов, передаваемых между коммуникационными устройствами.

Таким образом, применение новых технологий позволяет получить новые услуги в виде возможности дистанционного общения и обучения.