Szybko i bez trzasków

Realizacja telefonii w sieciach IP wymaga należytego zaprojektowania - w szczególności uwzględnienia sposobu, w jaki kodowany będzie dźwięk i jak radzić sobie z opóźnieniami transmisji.

Realizacja telefonii w sieciach IP wymaga należytego zaprojektowania - w szczególności uwzględnienia sposobu, w jaki kodowany będzie dźwięk i jak radzić sobie z opóźnieniami transmisji.

Głos w sieciach telekomunikacyjnych przesyłany jest w postaci cyfrowej w formacie PCM (Pulse Code Modulation). Podstawową jego wadą są jednak duże wymagania pod względem przepustowości - wymaga on pasma o przepustowości 64 Kb/s na potrzeby jednej rozmowy telefonicznej.

Wykorzystanie tak dużego pasma nie znalazłoby uzasadnienia w przypadku realizacji rozmów telefonicznych w korporacyjnych sieciach pakietowych. Dlatego też komitet normalizacyjny ITU opracował wiele oszczędniejszych standardów określających sposób konwersji głosu z formy analogowej na cyfrową. Każdy z nich cechuje się innym algorytmem kompresji dźwięku, umożliwiającym znaczne zmniejszenie wymagań dotyczących wymaganej przepustowości sieci - z 64 Kb/s nawet do 5,3 Kb/s (tabela).

Przy tak radykalnym zmniejszeniu wymagań dotyczących przepustowości sieci pod kątem transmisji głosu można by się zastanawiać, dlaczego maksymalna kompresja głosu nie jest standardowo stosowanym rozwiązaniem - zarówno w sieciach korporacyjnych przesyłających głos, jak i w sieciach operatorów telekomunikacyjnych. Istnieje kilka przemawiających przeciwko temu powodów. Przede wszystkich kompresja z wykorzystaniem takich standardów jak G.729 powoduje zniekształcenie dźwięku. Proces kodowania polega bowiem na odwzorowaniu w bardzo przybliżony sposób kształtu sinusoidalnego sygnału analogowego w postaci stanów cyfrowych. Te zniekształcenia mogą się znacznie nasilać w przypadku wielokrotnej konwersji głosu z formy analogowej na cyfrową i odwrotnie.

Poziom jakości dźwięku przy zastosowaniu określonego kodowania jest określany przez współczynnik MOS (Mean Opinion Score), który za 0 uznaje dźwięk o niskiej jakości, a cyfrą 5 oznacza dźwięk o najlepszej jakości. Producenci sprzętu w wyniku przeprowadzonych badań oznaczyli różne standardy kodowania różnymi współczynnikami jakościowymi MOS (tabela).

Opóźnienie

Istotnym czynnikiem przemawiającym przeciwko stosowaniu nawet najbardziej efektywnych algorytmów kompresji jest opóźnienie wprowadzane przez proces kodowania. Obowiązuje tu prosta reguła - im efektywniejszy algorytm kompresji, tym dłużej trwa kodowanie dźwięku.

Jeśli opóźnienie powodowane przez algorytm kompresji nie jest znaczące dla jakości rozmowy, to jeśli doda się do niego opóźnienie powodowane koniecznością przesłania głosu przez sieć rozległą (i określoną liczbę routerów), może już ono być wtedy znaczące dla jakości realizowanej komunikacji.

Niemniej istotnym elementem komunikacji telefonicznej z wykorzystaniem sieci pakietowych jest dodatkowe, chwilowe opóźnienie transmisji, wywołane nadmiernym obciążeniem sieci transmisji danych. Takie chwilowe opóźnienia mogą powodować opóźnienie bądź przerywanie nie całej rozmowy telefonicznej, ale jej fragmentów, powodując np., że poszczególne sylaby będą docierać do rozmówców z małymi opóźnieniami. Małymi, ale bardzo kłopotliwymi, gdyż praktycznie uniemożliwiającymi prowadzenie płynnej rozmowy. Takie odchyłki od stałego i znanego opóźnienia transmisji określane są mianem jitter i radzenie sobie z nimi jest podstawowym problemem, jaki muszą rozwiązywać urządzenia realizujące komunikację Voice over IP w sieciach rozległych.

Przytrzymywanie głosu

Za eliminację jittera odpowiada w nowoczesnych funkcja nazwana Holdback. Polega ona na tym, że aplikacja głosowa pracująca w routerze stale mierzy średnie opóźnienie transmisji głosu w sieci rozległej i buforuje na docelowym agencie głosowym tyle skompresowanego głosu, by wyrównać ewentualne chwilowe opóźnienia transmisji. Funkcja ta gwarantuje, że pakiety sieciowe będą konwertowane na sygnał analogowy ze stałą szybkością - bez względu na zmienność opóźnienia w sieci.

Oczywiście realizacja funkcji Holdback w rzeczywistości wydłuża całkowite opóźnienie transmisji. Powoduje to, że sieć rozległa i obowiązujące w niej reguły QoS muszą być zaprojektowane w taki sposób, aby całkowite opóźnienie nie przekraczało granic dozwolonych dla realizacji zadowalających połączeń telefonicznych. n


TOP 200