2.2.6 Мережі Frame Relay

Frame Relay ( ретрансляція кадрів, FR) - протокол канального рівня мережевої моделі OSI. Служба комутації пакетів Frame Relay широко поширена в світі. Максимальна швидкість, яку допускає протокол FR - 34.368 Мбіт/с (канали E3).

Використається алгоритм кодування G.723.1, який має найменшу швидкість до 5.3 Кб/с VFRAD - пристрою телефонного доступу до мережі Frame Relay

В табл. 2. 2 представлена характеристика кодеків.

Таблиця 2.2. Кодеки

Кодек	Метод компресії	Швидкість кодування	Складність реалізації	Якість	Затримка
G.726	ADPCM	32/24/16 кбіт/c	Низька, 8 MIPS	Добра (32 ДО), погана (16 ДО)	Дуже низька, 0,125 мс
G.729	CS - ACELP	8 кбіт/с	Висока, 30 MIPS	Добра	Низька, Юме
G.729A	CA - ACELP	8 кбіт/с	Помірна, 20 MIPS	Середня	Низька, Юме
G.723.1	MP - MLQ	6,4/5,3 кбіт/с	Помірна, 16 MIPS	Добра (6,4), середня (5,3)	Висока, 37 мс
G.728	LD - CELP	16 кбіт/с	Дуже висока, 40 MIPS	Добра	Дуже низька, 3 -5 мс

Де:

Кодек G.726: один з найстарших алгоритмів стиску мови ADPCM - адаптивна диференціальна імпульсно-кодова модуляція (ІКМ) (стандарт G.726 прийнятий в 1984 р.). Цей алгоритм дає практично таку ж якість відтворення мови, як і ІКМ, однак для передачі інформації при його використанні потрібна смуга всього в 16-32 кбіт/с. Метод базується на тому, що в аналоговому сигналі, що передає мова, неможливі різкі перегони інтенсивності. Тому, якщо кодувати не саму амплітуду сигналу, а її зміну в порівнянні з попереднім значенням, то можна обійтися меншим числом розрядів. В ADPCM зміна рівня сигналу кодується чотири розрядним числом, при цьому частота виміру амплітуди сигналу зберігається незмінної. Процес перетворення не вносить істотної затримки і вимагає від DSP 5,5-6,4 MIPS (Million Instructions Per Second). Кодек може застосовуватися разом з кодеком G.711 для зниження швидкості кодування останнього. Кодек призначений для використання в системах відео конференцій.

Кодек G.723.1 - є гібридним кодеком, що використовує технологію кодування мовної інформації, MP-MLQ (Multy-Pulse - Multy Level Quantization - множинна імпульсна, багаторівнева квантизація). Дані кодеки являють собою комбінацію АЦП/ЦАП і вокодера. Своїм виникненням гібридні кодеки зобов'язані системам мобільного зв'язку. Застосування вокодера дозволяє знизити швидкість передачі даних у каналі, що принципово важливо для ефективного використання радіотракта і IP-каналу. Основний принцип роботи вокодера – синтез вихідного мовного сигналу за допомогою адаптивної заміни його гармонійних складових відповідним набором частотних фонем і погоджених шумових коефіцієнтів. Кодек G.723 здійснює перетворення аналогового сигналу в потік даних зі швидкістю 64 Кбіт/с, а потім за допомогою багатополюсного цифрового фільтра/вокодера виділяє частотні фонеми, аналізує їх і передає по IP-каналі інформацію тільки про поточний стан фонем у мовному сигналі. Даний алгоритм перетворення дозволяє знизити швидкість кодованої інформації до 5,3-6,3 кбіт/с без видимого погіршення якості мови. Кодек має дві швидкості і два варіанти кодування: 6,3 Кбіт/із із алгоритмом MP-MLQ і 5,3 кбіт/с із алгоритмом CELP. Перший варіант призначений для мереж з пакетною передачею голосу й забезпечує кращу якість кодування в порівнянні з варіантом CELP, але менш адаптований до використання в мережах зі змішаним типом трафіку (голос/дані).

Процес перетворення потребує від DSP 16,4-16,7 MIPS і вносить затримку 37 мс. Кодек G.723.1 широко застосовується в голосових шлюзах і інших пристроях IP-телефонії. Кодек гірший по якості кодування мови від кодеку G.729a, але менш вимогливий до ресурсів.

Сімейство кодеків G.729, G.729 Annex A, G.729 Annex В містить VAD і генератор комфортного шуму. Кодеки G.729 скорочено називають CS-ACELP Conjugate Structure – Algebraic Code Excited Linear Prediction - сполучена структура з керованим алгебраїчним кодом лінійним пророкуванням. Процес перетворення використовує DSP 21,5 MIPS і вносить затримку 15 мс. Швидкість кодованого мовного сигналу становить 8 Кбіт/с. В устроях VoIP даний кодек займає лідируюче положення, забезпечуючи найкращу якість кодування мовної інформації при досить високій компресії.

Гібридний кодек G.728, відноситься до категорії LD-CELP (Low Delay – Code Excited Linear Prediction) - кодек з керованим кодом лінійним пророкуванням і малою затримкою. Кодек забезпечує швидкість перетворення 16 Кб іт/с, вносить затримку при кодуванні від 3 до 5 мс і для реалізації необхідний процесор зі швидкодією більше 40 MIPS. Кодек призначений для використання, в основному, у системах відеоконференцій. В пристроях IP-телефонії даний кодек застосовується досить рідко.

Призначення комірок показано на рис. 2.10.

Рис. 2.10.– Призначення комірок*+9

0

Докладніше про кожну з комірок (байт):

(1 байт) – Роздільник – Кожен пакет починається і замикається «роздільником» – послідовністю «01111110». Для запобігання випадкової імітації послідовності «роздільник» усередині кадру при його передачі перевіряється весь його зміст між двома роздільниками і після кожної послідовності, що складає з п'яти послідовних підряд біт «1», уставляється біт «0». Іншими словами після кожної п'ятої 1 ставиться 0, щоб не вийшов «випадковий» роздільник.

(2-5 байти) – Адреса – адреса кадру Frame Relay, крім властиво адресної інформації, містить також і додаткові поля керування потоком даних і повідомлень про перевантаження каналу: EA (Address Field Extension Bit) – біт розширення адреси. EA установлюється наприкінці кожного октету заголовка; якщо «1», те це означає, що даний октет у заголовку останній; CR (Command/Response) – зарезервований біт, не використовується; BECN (Backward Explicit Congestion Notification) – повідомлення про перевантаження каналу у зворотному напрямку; FECN (Forward Explicit Congestion Notification) – повідомлення про перевантаження каналу в прямому напрямку; DLCI (Data Link Connection Identifier) – ідентифікатор віртуального каналу (PVC), мультиплексируемого у фізичний канал; DE (Discard Eligibility Indicator) – біт дозволу скидання кадру при перевантаженні каналу, якщо «1», то передача в негарантованій смузі (EIR) і означає те, що даний кадр може бути знищений у першу чергу. [1]