- 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
Замена потерянного фрагмента:
-предыдущим пакетом -комфортным шумом
-
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
