Оконечное устройство: кодек и количество передаваемых в пакете кадров - большинство современных алгоритмов кодирования/декодирования речи ориентировано на передачу информации кадрами, поэтому в течение времени, определяемого длинной кадра кодека, должна накапливаться последовательность цифровых представлений отсчётов, определённой длины.
QoS для трафика IP-телефонии
Требования к речевому трафику (TIPHON):
Потери пакетов
потери речевых пакетов в сквозном соединении не должны превышать 2%
< 0.5% класс 1
0.5 - 1% класс 2
1 - 2% класс 3
Влияние потерь на качество речи
Задержка
Задержка в сквозном соединении не должна
превышать 250 мс для приемлемого качества
Цель: < 150мс (человек замечает задержку более 200 мс)
400 мс неприемлема
Вариация задержки, джиттер
Джиттер в сквозном соединении не должен
превышать 40 мс
Джиттер задержки в зависимости от класса обслуживания:
<10 мс класс 1
10 - 20 мс класс 2
20 - 40 мс класс 3
Оценки качества услуг для трафика IP-телефонии.1
Субъективные методики оценки качества услуг: MOS - Mean Opinion Score – восприятие качества услуги пользователем по 5-бальной шкале. Не учитывает ряд явлений, типичных для сетей передачи данных и влияющих на качество речи в системах VoIP. Отсутствует возможность количественно учесть влияющие на качество речи факторы, такие как:
сквозная задержка между говорящим по телефону и слушающим;
влияние вариации задержки (джиттера);
влияние потерь пакетов.
Оценки качества услуг для трафика IP-телефонии.2
Объективные методики оценки качества услуг:
Е-модель – многокритериальная оценка качества
(R-фактор) в диапазоне от 1 до 100 баллов:
однонаправленная задержка,
коэффициент потери пакетов,
потери данных из-за переполнения буфера джиттера,
искажения, вносимые при преобразовании аналогового сигнала в цифровой и последующем сжатии (обработка сигнала в кодеках),
влияние эхо и др.
Расчет R-фактора
R = Ro- ls - ld - le
Ro = 93,2 – базовое значение R-фактора. Качество речевого сигнала на входе в систему равно 100 единицам. При его оцифровке и передаче по сети происходит некоторое искажение сигнала, снижающее значение Ro до теоретического максимума – 93,2, которое обычно округляют до 94;
ls - искажения, вызванные местным эффектом и процедурой квантования;
ld - искажения за счет суммарных задержек в сети;
le- искажения, вносимые оборудованием.
R-фактор для некоторых типов кодеков
Соотношение R-фактора и MOS
Соотношение R-фактора и MOS (график)
5,0
Оценка MOS
4,0
3,0
2,0
1,0
0
60
80
100
40
20
R-фактор
Типы кодеков, используемых в IP-телефонии
Примечание. Максимальная задержка джиттер-буфера для всех типов кодеков –
удвоенная длительность кадра.
Механизмы, позволяющие снизить влияние кодека на качество речи
методы эффективного кодирования речи (рекомендации ITU-T серии G.7xx);
механизмы эхоподавления (G.164) и эхокомпенсации (G.165, G.168);
механизмы нивелирования ошибок (packet loss concealment), обеспечивающие компенсацию пробелов в речевом потоке, вызванных потерей отдельных пакетов.
Методы нивелирования потерь (PLC - Packet Loss Concealment)
в кодеках IP-телефонии
1. Методы PLC на стороне получателя позволяют улучшать показатели качества обслуживания независимо от механизмов обеспечения QoS на сети. Обнаружение потерянного пакета на стороне получателя обеспечивается анализом номеров пакетов в заголовках RTP.
замена тишиной: замена отсутствующего речевого сегмента выборками со значением 0;
вставка шума: для замены отсутствующего речевого сегмента используется белый шум;
волновая замена: замена отсутствующего речевого сегмента сигнала другим сегментом;
повторение пакета: повторение самого последнего полученного пакета;
сопоставление с моделью: повторяет правильно полученный сегмент сигнала, который максимально схожий с потерянным сегментом;
волновое дублирование: повторяется один период последнего полученного пакета;
модификация масштаба времени: "притягивается" сегмент речевого сигнала некоторой длины перед промежутком, чтобы занять пропущенный сегмент;
замена волны на основе метода линейного предсказания: для расчета коэффициентов фильтра-предсказателя используются разностный сигнал, вычисленный на предыдущем кадре.
2. Методы PLC в сквозном соединении предполагают наличие механизмов борьбы с потерями на обоих концах соединения. Эта группа методов во многом ориентирована на начальный анализ сигнала на стороне отправителя: определя-ются огласованные и неогласованные участки речи, и для каждого участка речи подбираются параметры, позволяющие снизить влияние потерь на качество речи:
FEC (Forward Error Correction): метод прямого исправления ошибки, в его основе лежит избыточное кодирование. Исходные пакеты разбиваются на сегменты и передаются в линию в различных IP-пакетах, причем сегменты речевых пакетов повторяются несколько раз (до трех).
AP/C (Adaptive Packetization and Concealment): метод адаптивного пакетизирова-ния и нивелирования потерь. Выбирается различный размер пакета для речевых участков речи и пауз
