Обеспечение качества IP-телефонии

Построение мультисервисной сети для передачи мультимедийной информации невозможно без обеспечения гарантированного качества обслуживания QoS, который зависит от следующих факторов: пропускной способности каналов, определяющей скорость передачи по сети; времени ожидания или задержки прохождения сигнала по сети от источника до пункта назначения; искажений, вызванных различным временем прибытия пакетов (джиттер); потери пакетов с речевой или видеоинформацией, требующие определенной компенсации сигналов на стороне получателя; функций управления (включая обеспечение, резервирование и мониторинг ресурсов), которые необходимы для установки и поддержки мультимедийного соединения.

Основными составляющими качества IP-телефонии являются качество речи и сигнализации.

Качество речи включает:

– диалог или возможность пользователя связываться и разговаривать с другим пользователем в реальном времени и полнодуплексном режиме;

– разборчивость или чистота и тональность речи;

– эхо, слышимость собственной речи;

– уровень или громкость речи.

Качество сигнализации включает: установление вызова или скорость успешного доступа и время установления соединения; завершение вызова или время отбоя и скорость разъединения; DTMF или определение и фиксация сигналов многочастотного набора номера.

Факторы, которые влияют на качество IP-телефонии, могут быть разделены на две категории: качества IP сети и шлюза.

Факторы качества IP сети:

– максимальная пропускная способность или максимальное количество полезных и избыточных данных, которая она передаёт;

– задержка или промежуток времени, требуемый для передачи пакета через сеть;

– джиттер или задержка между двумя последовательными пакетами.

– потеря пакета или пакеты, потерянные при передаче через сеть.

Факторы качества шлюза:

– требуемая полоса пропускания или различные вокодеры требуют различную полосу;

– задержка или время, необходимое цифровому процессору или другим устройствам обработки для кодирования или декодирования речевого сигнала;

– буфер джиттера или сохранение пакетов данных до тех пор, пока все пакеты не будут получены, и их можно будет передать в требуемой последовательности для минимизации джиттера;

– потеря пакетов или потеря пакетов при сжатии или передаче в оборудовании IP-телефонии;

– подавление эха или механизм для подавления эха, возникающего при передаче по сети;

– управление уровнем или возможность регулировать громкость речи.

Обеспечение требуемой полосы пропускания. Уменьшение полосы пропускания оцифрованного голосового сигнала можно добиться предварительным его сжатием (компрессией), которую осуществляют кодеки (кодеры /декодеры). Алгоритмам реализации кодеков посвящена серия ITU G.700.

Влияние задержек на качество. Почти для всех систем речевой связи максимально допустимой задержкой считается 400 мс, а оптимальной – 200 мс. При превышении этих значений качество приема речевого сигнала значительно ухудшается. Время задержки складывается из нескольких компонентов:

– запаздывание сигнала при распространении по среде передачи. В зависимости от расстояния эта составляющая колеблется от 10 до 100 мс;

– выполнение алгоритма кодирования/декодирования сигнала на обоих концах линии добавляет примерно 20 мс задержки;

– около 40 мс добавляет использование буфера, компенсирующего джиттер на стороне получателя;

– задержку в 10…40 мс может вызвать обработка пакетов и их установка в очередь в узловых устройствах сети. Величина последней составляющей зависит от скорости обработки пакетов устройствами и максимального размера передаваемой информационной единицы и ряда других факторов.

Для снижения негативного влияния задержек при использовании IP-протокола имеется ряд механизмов. В первую очередь к ним относятся к механизмам, которые описаны в рекомендации серии Н.320, в частности, Н.323v2. В ней прописан ряд протоколов, определяющих различные процедуры и функции, которые способствуют решению вопросов по обеспечению качества обслуживания в IP- телефонии.

Так, в состав Н.323 входит протокол реального времени RTP (real-time transport protocol), в соответствии с которым осуществляется передача информации поверх протокола UDP. Совместно с RTP применяется протокол RTCP (real-time control protocol), поддерживающий функции управления и контроля.

Протокол RTP обеспечивает верную последовательность передачи пакетов и временную синхронизацию, но только в том случае, если сеть обладает резервом пропускной способности. При перегрузках этот протокол не решает корректно задачу, поэтому уже вне рамок Н.323 в сети IP используется протокол резервирования ресурсов RSVP, гарантирующий качество обслуживания путем резервирования необходимых ресурсов в активном сетевом оборудовании.

Влияние джиттера. Устройства памяти должны быть сконфигурированы и иметь такие размеры, чтобы дожидаться задержанных речевых пакетов. Эти обстоятельсва приводят к возникновению джиттера за счет неравномерности задержек в сетях с пакетной коммутацией.

Джиттер определяется по времени поступления двух любых пакетов в буфер получателя. Если по каналу связи ведется один телефонный разговор, то джиттер равен нулю, т. к. пакеты принимаются последовательно. Добавление новых разговоров или появление другого вида трафика приводит к появлению джиттера. Буфер сглаживает неравномерность доставки речевых пакетов.

Влияние потерь. За передачу речевых пакетов в сети IP отвечает протокол транспортного уровня UDP. Как известно, протокол UDP не гарантирует доставки пакетов, и потери пакетов будут влиять на качество речи (приемлемый уровень качества при потере 5 – 7 % пакетов). Для уменьшения влияния потерь на приемном конце должны использоваться алгоритмы, позволяющие восстанавливать сигнал при потере части пакетов.

Управление мультимедийными сеансами. Важнейшей задачей любой телефонной системы является управление сеансом связи, его установление, поддержание и разъединение. В семействе рекомендаций Н.320 есть протоколы Н.225 (управление вызовами) и Н.245 (потоковые процедуры среды передачи), отвечающие за обмен сигналами управления. IETF разработал более упрощенный вариант процесса установления соединения – протокол SIP, ведутся работы над третьей версией Н.323. Все эти протоколы были нами рассмотрены.

Приоритеты и классы обслуживания. Введения понятия класса обслуживания CoS позволяет осуществить дифференцированный подход при решении задачи транспортировки данных в пакетных сетях. CoS задает схему установки приоритетов различным типам сетевого трафика. Так, речь и любой другой трафик реального времени, например, видео получает более высокий приоритет, чем другие данные, перед поступлением в сеть. Как только информация попала в сетевое облако, все кадры считаются равными.

Классический протокол IPv4 не имеет механизма обеспечения CoS. IPv6 позволяет устанавливать приоритеты, но этот протокол еще не нашел широкого распространения.

В корпоративных сетях IP для решения проблемы могут быть использованы протоколы RTP и RSVP, а также версии протокола IP, в котором имеется поле ToS (тип обслуживания). Поле ToS состоит всего из одного байта. Данное поле задает параметры задержек и пропускной способности, что обеспечивает соблюдение приоритета пакета на всем пути его следования по сети. Сегодня уже многие производители оборудования реализуют ToS в своих устройствах, что позволяет классифицировать обслуживание в IP сетях.

Основная литература:2[283 – 305], 3[177 – 211], 4[66 – 70]

Дополнительная литература: 11[20 –22]

 


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Особенности передачи речевой информации по IP-сетям. Принципы обработки речи и методы кодирования | Характеристика адаптивного физического воспитания




Дата добавления: 2017-09-19; просмотров: 539;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.