Frame relay

Frame relay (англ. ретрансляція кадрів, FR) — протокол канального рівня мережевої моделі OSI. Служба комутації пакетів Frame Relay в наш час (2007) широко поширена в усьому світі. Максимальна швидкість, яку допускає протоколом FR — 34.368 мегабіт/сек (канали E3).

Структура організації

Використовується алгоритм кодування G.723.1, оскільки він вимагає найменшу швидкість (5.3 кб/с) VFRAD — пристрою телефонного доступу до мережі Frame Relay.

Кодек	Метод компресії	Швидкість кодування	Складність реалізації	Якість	Затримка
G.726	ADPCM	32/24/16 кбіт/с	Низька (8 MIPS)	Середня	Дуже низька (0,125 мс)
G.729	CS-ACELP	8 кбіт/c	Висока (30 MIPS)	Добра	Низька (10 мс)
G.729a	CA-ACELP	8 кбіт/c	Помірна (20 MIPS)	Середня	Низька (10 мс)
G.723.1	MP-MLQ	6,4 / 5,3 кбіт/c	Помірна (16 MIPS)	Середня	Висока (37 мс)
G.728	LD-CELP	16 кбіт/c	Дуже висока (40 MIPS)	Добра	Дуже низька (3 — 5 мс)

Кодек G.726

Один з найстарших алгоритмів стиснення мови ADPCM — адаптивна диференційна імпульсно-кодова модуляція (стандарт G.726 був прийнятий в 1984 р.). Цей алгоритм дає практично таку ж якість відтворення мови, як й ІКМ, однак для передачі інформації при його використанні потрібна смуга всього в 16-32 кбіт/с. Метод заснований на тім, що в аналоговому сигналі, що передає мова, неможливі різкі стрибки 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 чотирьохрозрядним числом, при цьому частота виміру амплітуди сигналу зберігається незмінною. Процес перетворення не вносить істотної затримки й жадає 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 відеоконференцій.

Кодек G.723.1

Рекомендація G.723.1 описує гібридні кодеки, що використовують технологію кодування мовної інформації, скорочено називану — MP-MLQ (Multy-Pulse — Multy Level Quantization — множинна імпульсна, багаторівнева квантизация), дані кодеки можна охарактеризувати, як 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 радиотракта й 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/з (ИКМ), а потім за допомогою багатополосного цифрового фільтра/вокодера виділяє частотні фонеми, аналізує їх і передає IP-каналом інформацію тільки про поточний стан фонем у мовному сигналі. Цей алгоритм перетворення дозволяє знизити швидкість кодованої інформації до 5,3-6,3 кбіт/з без видимого погіршення якості мови. Кодек має дві швидкості й два варіанти кодування: 6,3 кбіт/із із алгоритмом MP-MLQ й 5,3 кбіт/із 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 трафика (голос/дані).

Процес перетворення жадає від DSP 16,4-16,7 MIPS і вносить затримку 37 мс. Кодек G.723.1 широко застосовується в голосових шлюзах й інших устроях IP-телефонії. Кодек уступає за якістю кодування мови кодеку G.729a, але менш вимогливий до ресурсів процесора й пропускної здатності каналу.

Кодеки G.729

Сімейство включає кодеки 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.

Кодек G.728

Гібридний кодек, описаний у рекомендації G.728 в 1992 р. ставиться до категорії LD-CELP — Low Delay — Code Excited Linear Prediction — кодек з керованим кодом лінійним пророкуванням і малою затримкою. Кодек забезпечує швидкість перетворення 16 кбіт/з, 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 устроях IP-телефонії даний кодек застосовується досить рідко.

Пакети передачі даних

Пакети передачі даних

Призначення комірок

Докладніше про кожну з комірок (байт):

1. (1 байт) — Прапор — Кожен пакет починається й замикається «прапором» — послідовністю «01111110».

   Для запобігання випадкової імітації послідовності «прапор» усередині кадру при його передачі перевіряється весь його зміст між двома прапорами й після кожної послідовності, що складає з п'яти идущих підряд біт «1», уставляється біт «0». (Іншими словами після кожної п'ятої 1 ставиться 0, щоб не вийшов «випадковий» прапор).

2. (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 він має значення «1», те це означає, що даний октет у заголовку останній.
   • CR — Command / Response — зарезервированый біт, у цей час не використається.
3. BECN — Backward Explicit Congestion Notification — повідомлення про перевантаження каналу у зворотному напрямку.
4. FECN — Forward Explicit Congestion Notification — повідомлення про перевантаження каналу в прямому напрямку.
5. DLCI — Data Link Connection Identifier — ідентифікатор віртуального каналу (PVC), мультиплексованого у фізичний канал (струм наприклад).
6. DE — Discard Eligibility Indicator — індикатор дозволу скидання кадру при перевантаженні каналу. Виставляється в «1» для даних, підлягаючих передачі в негарантованій смузі (EIR) і вказує на те, що даний кадр може бути знищений у першу чергу.