Voice Over IP (IP Üzerinde Ses İletimi)

3. Digital Ses Teknolojilerine Giriş

3.1. Digital Ses Geçmişi
1970’ lerin başinda, digital taşıma teknolojisi kullanıma sunuldu. Bu taşıma, digital teknolojiyi kullanan devrelerle iletişim performansını arttırmayı hedefliyordu. Bu yeni sistemin ekonomik olmasi ve ses kalitesini arttırması ve olanaklarının çok olması nedeni ile kullanıcıların isteklerini karşılar oldu. Digital Loop teknolojisi, DDS (Digital Data Service) ve bazı analog servislerin birleşimini kullanan bir çözüm oldu. Digital ortam daha güvenilir, kolay kurulur ve analog sinyallemeye göre daha az karmaşık olmaktadır. Kullanıcı tarafında analog servis kullanılırken, network tarafinda digital servis kullanılarak 12/1 oranında kablo baglantılarından kazanç saglandı. Digital sinyal yeniden oluşturulabildiginden ye gürültü sinyalleme ile birlikte güçlendirilmediginden, daha etkindir ye analog sinyalin digital olarak taşınmasının temel nedenlerinden biri bu özelliğidir.

3.2. Analog & Digital Sinyalleme
Analog sinyal bilgiyi sürekli değişen bir değerle temsil eder. Analog sinyal sonsuz sayıda durumu temsil edebilir. Buna karşılık digital sinyal ardışık olmayan kesikli degerler temsil eder. Genelde 0 ve 1 degerleri sinyalin olup olmamasına göre belirlenir.
Analog sinyal codec’ler aracılığı ile digital sinyale çevirilebilir. Codecle bu işlemi önlemler alarak ye quantize (bir niceligin katsayilari olarak gostermek) ederek ve kodlayarak gerçekleştirir. Codec’ler ses-frekansı kanallarını 64 Kbps digital sinyal düzeylerine çevirerek dönüştürülür. Digital sinyaller bir fiziksel ortam üzeninde birleştirilerek multiplex edilebilirler ye böylece ses taşıma için kullanılan kablo sayisi azaltilabilir.

3.3. Analog sinyalin digital hale getirilmesi
Üç aşamada yapılır. Analog sinyal düzenli olarak örneklenir, bu örnekler quantize edilir ve değer 8-bit digital formda kodlanır.
Örnekleme alma: Nyquist Teorisine göre örneklerin hızı en yüksek frenkansın iki katı olması gerekir.
Quantize edilme: 8 temel bölüme göre yapılır ve buna chords denililir. Her chord 16 çeşit adıma bölünmüştür. Chord’lar eşit aralıkta degildir ancak orijine yolun olanlar iyiye yakındır. Chord içindeki adımlar aynıdır ancak chord’lar arasında bakıldıgında farklıdır. Orijine dogru daha fazla derecelendirme yapılmaktadir ye böylece düşük düzeydeki tone’ler i9in daha az bozulma olmaktadır.
Kodlama: PBX çıkışı, ardışık ses dalga formudur. T1 digital ses algısı bu dalganın anlık 0 ve 1’ e çevrilmiş halidir.
Sıkıştırma: Sıkıstırma seçeneklidir. Her ne kadar analog sinyali digital’e çevirmek şart olmasa da, sinyali sıkıştırmak band kullanımını azaltır ve yaygın olarak kullanır.

3.4. Analog’dan Sayısal’a Çevirim İşlemi
Band-pass filtrelerin ses sinyallerini 300Hz ile 3400Hz arasında sınırlandırmaktadır. Böylece herhangi bir potansiyel kodlama ve kod çözmede problem yaşanmamış olur.
Örnekleme: Analog sinyal periyodik aralıklarla örneklenir örneklerin çıkışına Pulse Amplitude Modulation (PAM) denilir.
Quantize Etme: PAM sinyali segmente edilmiş bir derece ile işlenir. Bu adımının amacı sinyalin genlik degerini belirlemek ve buna bir tamsayı atamaktır.
Encoding: 10 üzerili sayısal deger 8-bil ikili sayı sistemine çevirilir. Cıktı 8-bit’li 0 ve 1 lerden olusan bir değerdir.
Bu işlem saniyede 8000 defa yapılır. En yaygın kullanılan metod Pulse Code Modulation (PCM) ğ.
Digital’den analog’a çevrim işlemi: Digital PCM sinyal alıcı uca ulastıgında tekrar analog’a çevrilmesi gerekir Decoding 8-bit değerindeki bilgi decode edilerek sinyalin genligini belirleyen sayı bulunur. Bu bilgi kullanılarak orijinal genlikteki isaret bulunur.

3.5. Nyguist Kriteri
Bir sinyal belli aralıklarla anlık olarak örneklendiginde ve hızı kanaldaki en yüksek frekansın iki katı olduğunda bu örneklerin bilgisi, alıcı tarafta aynı sinyali tekrar oluşturmak için yeterli bilgi içerecektir. Ses için en yüksek frekans 4000kHz’dir. Bu durumda her saniyede 8000 örnek alınmaktadır (her bir örnek 125 mikrosaniye tutmaktadır).
Digital ses’in bit hızını hesaplamak için =2*4kHz*8 örnek basına bit sayısı=64000 bit/saniye
Quantalama: X ekseni zamanı Y ekseni de voltaj degerlerini gostermektedir (PAM). Quantalama analog sinyalın eit olmayan aralıklara böler ve buna segment denilir. Pozifif 8 negatif 8 olmak üzere 16 segment bulunur. Bunlara chord denilir. Bu segmentlerde kendi içinde eşit 16 adıma bölünmüştür.
Quantalama tekniği: Egğer burada lineer örnekler alınmış olsa, segmet ler eşit aralıklara bölünmüş olacak ve ses kalitesinde düşüş yaşanacaktır. Çünkü genelde sinyal genliği 0 volta yakın yerlerde daha yoğundur. Bu nedenle M-law ve A-law teknikleri düşük genlikteki sinyalin değerini daha ince hesaplamaktadır. Ayrıca sinyal güçlendirmede önce sıkıştırabilmekte ve buda band kazancı sağlamaktadır. M-law ve A-law giriş-cıkış ilişkisinin lineer yaklaşımıdır.8-bit kodlar kullanılarak 64 kbps bilgi akışı oluşturur. Orijinal analog sinyal ile quantalama düzeyi arasındaki farka quantalama hatası denilir. Bu digital sisteminde bir erezyon oluşturur. Quantizasyon hatası iletimi ve sinyal kalitesini etkileyen bir faktördür.
M-law ve A-law ülkeleri birbiri ile iletişim kurmaları gerektiginde, M-law ülkeleri sinyalleşmesini A-law olarak değiştirmesi gerekmektedir (ITU-T).
Kodlama: Saniyede alınan 8000 örnekleme 8 bit olarak kodlanırken

İlk bit artı-eksi değerini gösterir.1 artı 0 eksi değer olduğunu, diğer üçbit seğmenti gösterir. Toplam 16 segment vardır.
Bunlardan 8’i artı 8’i eksidir ve ilk bit polarizasyonu gosterdigi için 3 bit yeterlidir. Son 4 bit adımları gösterir toplam 16 adım vardır.

MsXLabs Üye Girişi