Пионерный протокол VoIP: Network Voice Protocol (NVP)

Введение

Пионерский VoIP-протокол

Сетевой голосовой протокол (Network Voice Protocol, NVP) был пионерским протоколом компьютерной сети для передачи человеческой речи по сетям связи с пакетной коммутацией. Он являлся ранним примером технологии Voice over Internet Protocol.

История

NVP был впервые определен и реализован в 1974 году, разработка велась проектом “Speech” в ISI, Институте информационных наук Университета Южной Калифорнии (USC), после начальных работ, начатых в 1973 году. Руководил работами в ISI Дэнни Коэн из Института информационных наук (ISI) Университета Южной Калифорнии, при финансировании от программы ARPA Network Secure Communications (NSC). Заявленными целями проекта были "разработка и демонстрация осуществимости безопасной, высококачественной, с низкой пропускной способностью, в режиме реального времени, полнодуплексной (двухсторонней) цифровой голосовой связи по сетям компьютерных коммуникаций с коммутацией пакетов [и] предоставление оцифрованной речи, которую можно защитить существующими устройствами шифрования. Основная цель этого исследования – продемонстрировать возможность высококачественной, низкоскоростной и безопасной обработки голоса в рамках общих военных требований к глобальной защищенной голосовой связи". Первая демонстрация NVP состоялась в августе 1974 года между группами из ISI и MIT Lincoln Laboratory. Это был первый в истории "телефонный звонок" через компьютерную сеть. Это стало возможным благодаря пользователям специализированных кодеков, разработанных компаниями BB&N, Bolt Beranek и Newman. В работе в целом участвовало множество других исследователей по всей стране. Необходимые изменения подсети (между IMP) для пересылки пакетов в реальном времени обсуждались в ISI в марте 1974 года под председательством Боба Кана, директора программы DARPA по проекту “Speech”. В конце встречи он подвел итоги и поручил BB&N внести необходимые обновления в подсеть. NVP использовался для передачи речи между распределенными узлами в ARPANET с применением различных методов кодирования голоса, включая линейное предсказательное кодирование (LPC) и дельта-модуляцию с непрерывно изменяемым наклоном (CVSD). Среди исследователей были Стив Каснер, Рэнди Коул и Пол Равеллинг (ISI); Джим Форджи (Lincoln Laboratory); Майк МакКаммон (Culler Harrison); Джон Маркель (Speech Communications Research Laboratory); Джон Махул (Bolt, Beranek and Newman), а также Род МакГайр и Филипп Рубин (Haskins Laboratories). NVP использовался с экспериментальным оборудованием Voice Funnel (приблизительно в феврале 1981 года), основанным на компьютерах BBN Butterfly, в рамках продолжающихся исследований ARPA в области пакетной передачи аудио. Сотрудники и подрядчики ARPA использовали Voice Funnel и сопутствующие видеосредства для проведения трехсторонних и четырехсторонних видеоконференций между несколькими площадками на восточном и западном побережьях США. Следует также отметить вклад Дэйва Ретца и его группы из Лаборатории речевой коммуникации Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. ISI использовал его операционную систему ELF для ранней разработки речевых сетей, включая расширение функциональности до речевых конференций.

NVP was first defined and implemented in 1974, with definition led by the “Speech” project at ISI, the USC Information Sciences Institute following initial work begun in 1973. ISI leadership was by Danny Cohen of the Information Sciences Institute (ISI), University of Southern California, with funding from ARPA's Network Secure Communications (NSC) program. The project's stated goals were "to develop and demonstrate the feasibility of secure, high quality, low bandwidth, real time, full duplex (two way) digital voice communications over packet switched computer communications networks [and to] supply digitized speech which can be secured by existing encryption devices. The major goal of this research is to demonstrate a digital high quality, low bandwidth, secure voice handling capability as part of the general military requirement for worldwide secure voice communication." NVP’s first demonstration was in August 1974 between the groups at ISI and MIT Lincoln Laboratory. That was history’s first “phone call” using a computer network. It was partly enabled by users of vocoders custom built by BB&N, Bolt Beranek, and Newman. Work as a whole involved many other researchers nationally. Necessary subnet (IMP to IMP) changes for real time packet forwarding were discussed at ISI in March 1974, chaired by Bob Kahn, DARPA’s program director for the speech project. At the end of the meeting, he summarized actions and directed BB&N to make the required subnet updates. NVP was used to send speech between distributed sites on the ARPANET using several different voice encoding techniques, including linear predictive coding (LPC) and continuously variable slope delta modulation (CVSD). Cooperating researchers included Steve Casner, Randy Cole, and Paul Raveling (ISI); Jim Forgie (Lincoln Laboratory); Mike McCammon (Culler Harrison); John Markel (Speech Communications Research Laboratory); John Makhoul (Bolt, Beranek and Newman), and Rod McGuire and Philip Rubin (Haskins Laboratories). NVP was used by experimental Voice Funnel equipment (circa February 1981), based on BBN Butterfly computers, as part of ongoing ARPA research into packetized audio. ARPA staff and contractors used the Voice Funnel, and related video facilities, to do three way and four way video conferencing among a handful of US East and West Coast sites. Credit also is due to Dave Retz and his group at the UC Santa Barbara Speech Communication Laboratory. ISI used his operating system, ELF, for the early development of speech networking, including extension to speech conferencing.

Протокол

Протокол состоял из двух различных частей: протоколов управления и протокола передачи данных. Протоколы управления включали относительно простые функции телефонной связи, такие как индикация, кто хочет поговорить с кем; сигналы вызова; согласование кодирования голоса; и завершение вызова. Сообщения данных содержали закодированную речь. Для каждой схемы кодирования (вокодера) фрейм определялся как пакет, содержащий согласованный интервал передачи определенного количества оцифрованных выборок голоса. NVP передавался по протоколу Internet Stream Protocol (ST) и более поздней версии, названной Stream Protocol, версия 2 (ST II), оба являлись версиями, ориентированными на установление соединения, протокола Internet Protocol (IP) и использовали протокол IP версии 5. Эти протоколы можно рассматривать как ранние эксперименты в области качества обслуживания и сетевых протоколов с установлением соединения, таких как режим асинхронной передачи (ATM).