Кодеки SIP телефонии

Техническая информация о кодеках SIP телефонии и требуемая полоса пропускания канала

Codec Information			Bandwidth Calculations
Codec & Bit Rate	Codec Sample Size	Codec Sample Interval	Voice Payload Size	Voice Payload Size	Packets Per Second	Bandwidth MP or FRF.12	Bandwidth Ethernet
(Kbps)	(Bytes)	(ms)	(Bytes)	(ms)	(PPS)	(Kbps)	(Kbps)
G.711 (64 Kbps)	80	10	160	20	50	82.8	87.2
G.729 (8 Kbps)	10	10	20	20	50	26.8	31.2
G.723.1 (6.3 Kbps)	24	30	24	30	33.3	18.9	21.9
G.723.1 (5.3 Kbps)	20	30	20	30	33.3	17.9	20.8
G.726 (32 Kbps)	20	5	80	20	50	50.8	55.2
G.726 (24 Kbps)	15	5	60	20	50	42.8	47.2
G.728 (16 Kbps)	10	5	60	30	33.3	28.5	31.5

Как видно из таблицы, для гарантированного качества разговора и использования одного канала связи, необходима полоса пропускания канала связи не ниже чем:

G.711 - 2x 87.2Kbps = 174.4 Kbps

При использовании телефонных потоков совместно с каналом Интернет, рекомендуется жестко зарезервировать для "голоса" требуемую полосу пропускания из расчета

174.4 x N = xxx Kbps

где N - количество телефонных потоков

Качество звука и кодеки

Наиболее известной методикой оценки качества IP телефонии является MOS. Mean Opinion Score или "усредненная субъективная оценка экспертов, представляет собой численную оценку, которая характеризует качество сети телефонии.

Codec Information	Mean Opinion Score (MOS)
G.711 (64 Kbps)	4.1
G.729 (8 Kbps)	3.92
G.723.1 (6.3 Kbps)	3.9
G.723.1 (5.3 Kbps)	3.8
G.726 (32 Kbps)	3.85
G.726 (24 Kbps)
G.728 (16 Kbps)	3.61

Идея MOS проста: 

Специально сформированной группе людей предоставляют возможность воспользоваться системой связи и просят поставить оценку от 1 (ужасно) до 5 (отлично). Усредненные данные такого исследования и называются MOS. Кроме того, для оценки качества речи также существуют и объективные методы, например, рекомендация ITU-T G.113 (измерение качества речи системы телефонии на основе искажений, вносимых каждым ее элементом), PSQM (оценка качества работы вокодеров), PESQ (развитие PSQM для оценки сетей телефонии). Не вдаваясь в детали методов оценки качества, давайте лучше рассмотрим основные параметры, оказывающие на него непосредственное влияние:

• используемый кодек;
• наличие/отсутствие "эха";
• параметры каналов связи.

Все используемые на данный момент в IP-телефонии кодеки обеспечивают "сжатие с потерями". В зависимости от используемых алгоритмов эти "потери" могут быть по-разному различимы "на слух" именно в этом аспекте рассматривается влияние кодеков на качество речи. 

При ведении разговоров на больших расстояниях начинает проявляться эффект "эха". Существуют различные алгоритмы, призванные с этим бороться (G.165, G.168, G.168 2000, и др.), и в подавляющем большинстве устройств какой-нибудь из них обязательно должен присутствовать. 

На качество систем телефонии оказывает воздействие три основных параметра канала связи:

1. Задержка (latency). При передаче голоса или видео существуют определенные требования к максимально допустимой задержке. Различные исследования показывают, что для ведения нормального диалога необходимо, чтобы "двойная задержка" при передаче голоса не превышала250-300 мс (бюджет задержки). При превышении этого порога участники начинают испытывать дискомфорт и стремятся закончить разговор. Таким образом, для ведения комфортного разговора односторонняя задержка не должна превышать 150 мс (задержка канала + алгоритмическая задержка кодека), что совпадает с рекомендацией ITU-T G.114. Для уменьшения задержки, вносимой сетью, необходимо использовать QoS (Quality of Service).
2. Джиттер (jitter). Ethernet является сетью с коммутацией пакетов. В общем случае это означает, что пакеты могут быть получены клиентом не в том порядке, в каком они были ему отправлены (для доставки пакетов могли использоваться различные маршруты). Что в таком случае делать декодеру? Для решения таких проблем используются специальные jitter buffers (сглаживающий буфер). Задачей этих буферов является предварительное накопление пакетов перед их дальнейшей передачей декодеру. Очевидно, что буфер дрожания также вносит некоторую задержку в процесс передачи голоса, поэтому желательным является использование такого размера буфера дрожания, которое, с одной стороны, обеспечивает приемлемое качество речи, а с другой - минимизирует общее значение бюджета двусторонней задержки до значения 300 мс.
3. Потеря пакетов. Как известно, в сетях Ethernet допускается потеря пакетов. Влияние потери пакетов на качество речи определяется размером пакета, а также используемым алгоритмом сжатия речи. Речевая информация в большей степени устойчива к пропаже одиночных пакетов, нежели целых серий. В любом случае, согласно рекомендации ITU-T, для нормальной работы систем IP-телефониидопускается потеря не более 1% пакетов, в противном случае ухудшение качества речи будет заметно. Для улучшения качества в условиях загруженных сетей можно использовать QoS либо, если пакеты теряются из-за природы самой сети (например, беспроводная сеть), то для улучшения качества можно использовать более помехоустойчивый кодек или уменьшать размер кодируемого кадра.

Передача факс сообщений

Передача факсов через VoIP-сети не работает. Иногда у вас получится достичь достаточно высокого процента успешных передач факсов. Может случиться, что вы создадите такую установку, которая будет работать на 100% всё время своего существования. Это редкие, неповторимые установки. Вам необходимо использовать правильный протокол FAX over IP, такой, как например Т.38, чтобы достичь постоянного, надёжного результата передачи факсов через IP-сети. Речевые кодеки с низкой скоростью передачи данных не могут передавать быстрые модемные сигналы без грубейшего их искажения. Как, к примеру 8 кбит/с кодек сможет без искажений передать сигнал модема факса скорости 9.6 кбит/с? Единственные широко поддерживаемые кодеки, которые могут адекватно сохранить сигналы модема факса до 14,4 бод (V.17) - это G.711u и G.711a. Полная версия G.726 так же может передать сигнал факс модема до скорости 9.6 бод.