المحتويات

المقدمة

معلومات أساسية

نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) -النطاق الترددي لكل مكالمة

شرح المصطلحات

صيغ حساب النطاق الترددي

حساب العينة

تكوين أحجام حمولة الصوت في مدير المكالمات من Cisco وبوابات Cisco IOS

تأثير التغيير على أحجام حمولة الصوت

اكتشاف النشاط الصوتي

ضغط رأس RTP أو RTP المضغوط (cRTP)

سبل البحث عن الضغط

معلومات ذات صلة

المقدمة

يصف هذا المستند حسابات النطاق الترددي لبرنامج ترميز الصوت ومزايا تعديل النطاق الترددي أو حفظه عند إستخدام نقل الصوت عبر IP (VoIP).

معلومات أساسية

يعد التخطيط السليم للسعة أحد أهم العوامل التي يجب مراعاتها عند إنشاء شبكات الصوت الخاصة بالحزمة. وضمن تخطيط السعة، يعد حساب النطاق الترددي عاملا مهما يجب مراعاته عند تصميم الشبكات الصوتية للحزم واستكشاف أخطائها وإصلاحها للحصول على جودة صوت جيدة.

ملاحظة: كمكمل لهذا المستند، يمكنك إستخدام أداة حاسبة ترميز النطاق الترددي الصوتي ل TAC (العملاء المسجلون فقط). توفر هذه الأداة معلومات حول كيفية حساب النطاق الترددي المطلوب للمكالمات الصوتية لحزم البيانات.

نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) - لكل نطاق ترددي لكل مكالمة

يتم إستخدام افتراضات رأس البروتوكول هذه للحسابات:

- 40 بايت لرؤوس بروتوكول IP (20 بايت) / بروتوكول مخطط بيانات المستخدم (UDP) (8 بايت) / بروتوكول نقل الوقت الفعلي (RTP) (12 بايت).

- يقلل بروتوكول الوقت الفعلي المضغوط (cRTP) رؤوس IP/UDP/RTP إلى 2 أو 4 بايت (لا يتوفر cRTP عبر الإيثرنت).

- 6 بايت لبروتوكول نقطة إلى نقطة متعدد الارتباطات (MP) أو منتدى ترحيل الإطارات (FRF).12 رأس الطبقة 2 (L2).

- 1 بايت لعلامة نهاية الإطار على إطارات ترحيل الإطارات و MP.

- 18 بايت لرؤوس Ethernet L2، والتي تتضمن 4 بايت من تسلسل التحقق من الإطارات (FCS) أو التحقق الدوري من التكرار (CRC).

ملاحظة: يحتوي هذا الجدول فقط على حسابات لأحجام الحمولة الصوتية الافتراضية في بوابات Cisco Call Manager أو Cisco IOS® Software H.323. لمزيد من العمليات الحسابية، والتي تتضمن أحجام حمولة الصوت المختلفة والبروتوكولات الأخرى، مثل ترحيل الإطارات عبر الصوت (VoFR) ونقل الصوت عبر ATM (VoATM)، أستخدم أداة حساب ترميز النطاق الترددي الصوتي ل TAC (العملاء المسجلون فقط).

معلومات برنامج الترميز

حسابات النطاق الترددي

الترميز ومعدل البت (كيلوبت/ثانية)

حجم عينة برنامج الترميز (بالبايت)

الفاصل الزمني لعينة برامج الترميز (مللي ثانية)

متوسط نقاط الرأي (MOS)

حجم حمولة الصوت (بالبايت)

حجم حمولة الصوت (مللي ثانية)

الحزم في الثانية (PPS)

النطاق الترددي العريض MP أو FRF.12 (كيلوبت/ثانية)

النطاق الترددي w/cRTP MP أو FRF.12 (كيلوبت/ثانية)

إيثرنت عرض النطاق الترددي (Kbps)

G.711 (64 كيلوبت/ثانية)

80 بايت

10 مللي ثانية

4.1

160 بايت

20 مللي ثانية

50

82.8 كيلوبت/ثانية

67.6 كيلوبت/ثانية

87.2 كيلوبت/ثانية

G.729 (8 كيلوبت/ثانية)

10 بايت

10 مللي ثانية

3.92

20 بايت

20 مللي ثانية

50

26.8 كيلوبت في الثانية

11.6 كيلوبت في الثانية

31.2 كيلوبت/ثانية

G.723.1 (6.3 كيلوبت/ثانية)

24 بايت

30 مللي ثانية

3.9

24 بايت

30 مللي ثانية

33.3

18.9 كيلوبت/ثانية

8.8 كيلوبت/ثانية

21.9 كيلوبت/ثانية

G.723.1 (5.3 كيلوبت/ثانية)

20 بايت

30 مللي ثانية

3.8

20 بايت

30 مللي ثانية

33.3

17.9 كيلوبت/ثانية

7.7 كيلوبت/ثانية

20.8 كيلوبت/ثانية

G.726 (32 كيلوبت/ثانية)

20 بايت

5 مللي ثانية

3.85

80 بايت

20 مللي ثانية

50

50.8 كيلوبت/ثانية

35.6 كيلوبت/ثانية

55.2 كيلوبت/ثانية

G.726 (24 كيلوبت/ثانية)

15 بايت

5 مللي ثانية

20 مللي ثانية

50

42.8 كيلوبت/ثانية

27.6 كيلوبت/ثانية

47.2 كيلوبت في الثانية

G.728 (16 كيلوبت/ثانية)

10 بايت

5 مللي ثانية

3.61

60 بايت

30 مللي ثانية

33.3

28.5 كيلوبت/ثانية

18.4 كيلوبت/ثانية

31.5 كيلوبت/ثانية

G722_64k (64 كيلوبت/ثانية)

80 بايت

10 مللي ثانية

4.13

160 بايت

20 مللي ثانية

50

82.8 كيلوبت/ثانية

67.6 كيلوبت/ثانية

87.2 كيلوبت/ثانية

ilbc_mode_20 (15.2 كيلوبت/ثانية)

38 بايت

20 مللي ثانية

غير موجود

38 بايت

20 مللي ثانية

50

34.0 كيلوبت/ثانية

18.8 كيلوبت/ثانية

38.4 كيلوبت/ثانية

ilbc_mode_30 (13.33 كيلوبت/ثانية)

50 بايت

30 مللي ثانية

غير موجود

50 بايت

30 مللي ثانية

33.3

25.867 كيلوبت/ثانية

15.73 كيلوبت/ثانية

28.8 كيلوبت/ثانية

شرح المصطلحات

معدل بت الترميز (كيلوبت/ثانية)

استنادا إلى برنامج الترميز، هذا هو عدد وحدات بت في الثانية التي يلزم إرسالها لتقديم مكالمة صوتية. (معدل بت الترميز = حجم عينة الترميز / فاصل عينة الترميز).

حجم عينة برنامج الترميز (بالبايت)

استنادا إلى برنامج الترميز، هذا هو عدد وحدات البايت التي تم التقاطها بواسطة معالج الإشارة الرقمية (DSP) في كل فاصل زمني لعينة برامج الترميز. على سبيل المثال، يعمل جهاز فك التشفير G.729 على فواصل زمنية تبلغ 10 مللي ثانية، وهو ما يعادل 10 بايت (80 بت) لكل عينة بمعدل البت 8 كيلوبت/ثانية. (معدل بت الترميز = حجم عينة الترميز / فاصل عينة الترميز).

الفاصل الزمني لعينة برامج الترميز (مللي ثانية)

هذا هو الفاصل الزمني العينة الذي يعمل فيه برنامج الترميز. على سبيل المثال، يعمل جهاز فك التشفير G.729 على فواصل زمنية تبلغ 10 مللي ثانية، وهو ما يعادل 10 بايت (80 بت) لكل عينة بمعدل البت 8 كيلوبت/ثانية. (معدل بت الترميز = حجم عينة الترميز / فاصل عينة الترميز).

متوسط نقاط الرأي (MOS)

يستخدم نظام MOS لتقييم جودة الصوت في وصلات الهاتف. مع MOS، تحكم مجموعة واسعة من المستمعين على جودة العينة الصوتية على مقياس واحد (سيئ) إلى خمسة (ممتاز). ويتم حساب متوسط النتائج لتوفير درجة حرارة قصوى لبرنامج الترميز.

حجم حمولة الصوت (بالبايت)

يمثل حجم حمولة الصوت عدد وحدات البايت (أو وحدات بت) التي يتم تعبئتها في الحزمة. يجب أن يكون حجم حمولة الصوت مضاعفا لحجم عينة الترميز. على سبيل المثال، يمكن لحزم G.729 إستخدام 10 أو 20 أو 30 أو 40 أو 50 أو 60 بايت من حجم الحمولة الصوتية.

حجم حمولة الصوت (مللي ثانية)

كما يمكن تمثيل حجم حمولة الصوت فيما يتعلق بنماذج الترميز. على سبيل المثال، حجم حمولة الصوت G.729 الذي يبلغ 20 مللي ثانية (عينان من برنامج الترميز 10 مللي ثانية) يمثل حمولة صوتية تبلغ 20 بايت [ (20 بايت * / (20 مللي ثانية) = 8 كيلوبت/ثانية]

PPS

تمثل PPS عدد الحزم التي يجب إرسالها في كل ثانية لتسليم معدل بت الترميز. على سبيل المثال، بالنسبة لمكالمة G.729 بحجم حمولة الصوت لكل حزمة يبلغ 20 بايت (160 بت)، يلزم إرسال 50 حزمة كل ثانية [50 حزمة في الثانية = (8 كيلوبت في الثانية) / (160 بت لكل حزمة)]

صيغ حساب النطاق الترددي

يتم إستخدام هذه الحسابات:

- إجمالي حجم الحزمة = (رأس L2: MP أو FRF.12 أو إيثرنت) + (رأس IP/UDP/RTP) + (حجم حمولة الصوت)

- PPS = (معدل البت الترميز) / (حجم حمولة الصوت)

- النطاق الترددي = إجمالي حجم الحزمة * PPS

حساب العينة

على سبيل المثال، النطاق الترددي المطلوب لمكالمة G.729 (معدل بت ترميز 8 كيلوبت في الثانية) مع cRTP و MP والحمولة الصوتية الافتراضية 20 بايت هو:

- إجمالي حجم الحزمة (بالبايت) = (رأس MP بحجم 6 بايت) + ( رأس IP/UDP/RTP المضغوط بحجم 2 بايت) + (الحمولة الصوتية بمقدار 20 بايت) = 28 بايت

- إجمالي حجم الحزمة (وحدات بت) = (28 بايت) * 8 وحدات بت لكل بايت = 224 وحدة بت

- PPS = (معدل بت الترميز 8 كيلوبت في الثانية) / (160 بت) = 50 بت في الثانية

ملاحظة: 160 بت = 20 بايت (الحمولة الصوتية الافتراضية) * 8 بت لكل بايت

- النطاق الترددي العريض لكل مكالمة = حجم حزمة الصوت (224 بت) * 50 صفحة في الثانية = 11.2 كيلوبت في الثانية

تكوين أحجام حمولة الصوت في مدير المكالمات من Cisco وبوابات Cisco IOS

يمكن تكوين حجم حمولة الصوت لكل حزمة في بوابات Cisco Call Manager و Cisco IOS.

ملاحظة: إذا تم تكوين بوابة Cisco IOS في Cisco Call Manager كبوابة لبروتوكول التحكم في عبارة الوسائط (MGCP)، فسيتم التحكم في جميع معلومات برنامج الترميز (نوع الترميز، وحجم الحمولة، واكتشاف نشاط الصوت، وما إلى ذلك) بواسطة Cisco CallManager.

في Cisco Call Manager، يمكن تكوين حجم حمولة الصوت لكل حزمة على مستوى النظام بالكامل. يتم تعيين هذه السمة في Cisco Call Manager Administration (Service > Service Parameters > Select_Server >Cisco Call Manager) مع معلمات الخدمة الثلاث التالية:

- PreferredG711مللي ثانية PacketSize - (الإعداد الافتراضي: 20 مللي ثانية. الإعدادات المتوفرة: 10 و 20 و 30 مللي ثانية)

- PreferredG729MillisecondPacketSize - (الإعداد الافتراضي: 20 مللي ثانية. الإعدادات المتوفرة: 10 و 20 و 30 و 40 و 50 و 60 مللي ثانية)

- PreferredG723مللي ثانية PacketSize - (الإعداد الافتراضي: 30 مللي ثانية. الإعدادات المتوفرة: 30 و 60 مللي ثانية)

في Cisco Call Manager، يتم تكوين حجم حمولة الصوت بقيم عينات مللي ثانية (ms). استنادا إلى برنامج الترميز، يقوم هذا الجدول بتعيين بعض نماذج MS إلى حجم الحمولة الفعلي بالبايت.

كوديك

حجم حمولة الصوت (مللي ثانية)

حجم حمولة الصوت (بالبايت)

التعليقات

G.711

20 مللي ثانية (الافتراضي)

160 بايت

لاحظ أن معدل بت الترميز يتم الحفاظ عليه دائما. على سبيل المثال: G.711 codec = [240 بايت * 8(بت/بايت)] / 30 مللي ثانية = 64 كيلوبت/ثانية

30 مللي ثانية

240 بايت

G.729

20 مللي ثانية (الافتراضي)

20 بايت

30 مللي ثانية

30 بايت

G.723

30 مللي ثانية (الافتراضي)

في بوابات Cisco IOS، تمت إضافة ميزة في برنامج Cisco IOS الإصدار 12.0(5)T تسمح بتغيير حجم حمولة الصوت (بالبايت) لحزم VoIP من خلال CLI (واجهة سطر الأوامر). وفيما يلي صياغة الأمر الجديد:

Cisco-Router(config-dial-peer)#codec g729r8 bytes ?

Each codec sample produces 10 bytes of voice payload.

Valid sizes are:

10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120,

130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230

Any other value within the range will be rounded down to nearest valid size.

<10-230> Choose a voice payload size from the list above

تأثير التغيير على أحجام حمولة الصوت

يعد عدد نماذج الترميز لكل حزمة عاملا آخر يحدد النطاق الترددي وتأخير مكالمة VoIP. يحدد المشفر حجم العينة، لكن العدد الإجمالي للعينات الموضوعة في الحزمة يؤثر على عدد الحزم التي يتم إرسالها في الثانية.

عندما تزيد من حجم حمولة الصوت، يقلل النطاق الترددي لنقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) ويزيد التأخير الكلي. يوضح هذا المثال ما يلي:

- G.729 مع حجم حمولة الصوت الذي يبلغ 20 بايت (20 مللي ثانية): (40 بايت من رؤوس بروتوكول IP/UDP/RTP + حمولة الصوت التي تبلغ 20 بايت)* 8 بت لكل بايت * 50 بت في الثانية = 24 كيلوبت في الثانية

- G.729 مع حجم حمولة الصوت الذي يبلغ 40 بايت (40 مللي ثانية): (40 بايت من رؤوس بروتوكول IP/UDP/RTP + 40 بايت من الحمولة الصوتية) * 8 بت لكل بايت * 25 بت في الثانية = 16 كيلوبت في الثانية

ملاحظات:

- لا يتم إعتبار رؤوس L2 في هذا الحساب.

- تظهر العمليات الحسابية أنه في حين يتم مضاعفة حجم الحمولة، يتم خفض عدد الحزم المطلوبة في الثانية بعد ذلك إلى النصف.

- وفقا للتعريف الوارد في مواصفات قطاع توحيد الاتصالات السلكية واللاسلكية التابع للاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية (ITU-T) G.114، فإن التأخير العام الموصى به في الإتجاه الواحد بالنسبة للصوت هو 150 مللي ثانية. بالنسبة للشبكة الخاصة، فإن 200 مللي ثانية تعتبر هدفا معقولا، ويجب أن تكون 250 مللي ثانية الحد الأقصى.

اكتشاف النشاط الصوتي

حيث تستخدم جميع المكالمات الصوتية في ما بينها وصلات ذات نطاق ترددي ثابت بسرعة 64 كيلوبت في الثانية وذلك بغض النظر عن مساحة الحديث المستخدمة وحجم الصمت الحاصل. مع شبكات VoIP، يتم ربط جميع المحادثات والصمت. مع اكتشاف نشاط الصوت (VAD)، يمكن قمع حزم الصمت.

ومع مرور الوقت، وكمعدل للحجم الذي يزيد عن 24 مكالمة، يمكن لبرنامج الأجهزة الافتراضية (VAD) توفير النطاق الترددي بنسبة تصل إلى 35 بالمائة. لا يتم تحقيق التوفير في كل مكالمة صوتية، أو في أي قياس لنقطة معينة. ولأغراض تصميم الشبكة وهندسة عرض النطاق الترددي، يجب عدم وضع VAD في الاعتبار، وخاصة على الارتباطات التي تحمل أقل من 24 مكالمة صوتية في آن واحد. فالميزات المختلفة مثل الموسيقى قيد الانتظار والفاكس تجعل VAD غير فعال. وعندما يتم تصميم الشبكة لتوفير النطاق الترددي الكامل للمكالمات الصوتية، فإن جميع معدلات التوفير التي توفرها الأجهزة الافتراضية (VAD) تتوفر لتطبيقات البيانات.

كما توفر الأجهزة الافتراضية الخاصة (VAD) تكوين الضوضاء المريحة (CNG). ولأنه يمكن أن تخطئ في الصمت بالنسبة للمكالمة غير المتصلة، فإن CNG توفر ضوضاء بيضاء محلية المنشأ لذلك تبدو المكالمة متصلة عادة بكلا الطرفين. G.729 Annex-B و G.723.1 Annex-A تتضمن وظيفة VAD متكاملة، ولكنها تؤدي بخلاف ذلك نفس الوظيفة G.729 و G.723.1، على التوالي.

في Cisco Call Manager، يمكن تمكين VAD (يتم تعطيله بشكل افتراضي) باستخدام معلمات الخدمة التالية:

- SilenceSuppressionSystemWide - تحدد هذه المعلمة إعداد VAD لجميع نقاط النهاية النحيلة (على سبيل المثال، هواتف Cisco IP والعبارات النحيفة).

- SilenceSuppressionWithGateways - تحدد هذه المعلمة إعداد VAD لجميع بوابات MGCP. لا يؤثر ذلك على بوابات H.323. يجب تعطيل بوابات VAD على H.323 على البوابة.

يمكنك العثور على معلمات الخدمة هذه ضمن إدارة Cisco Call Manager (Service> Service Parameters > Select_Server > Cisco CallManager).

ضغط رأس RTP أو RTP المضغوط (cRTP)

تتكون جميع حزم VoIP من مكونين: عينات الصوت ورؤوس IP/UDP/RTP. على الرغم من أن عينات الصوت يتم ضغطها بواسطة معالج الإشارة الرقمية (DSP) ويمكن أن تختلف في الحجم بناء على الترميز المستخدم، فإن طول هذه الرؤوس ثابت يبلغ 40 بايت. عند مقارنتها بالعينات الصوتية التي تبلغ 20 بايت في مكالمة G.729 الافتراضية، تشكل هذه الرؤوس كمية كبيرة من النفقات العامة. باستخدام cRTP، يمكن ضغط هذه الرؤوس إلى 2 أو 4 بايت. يوفر هذا الضغط معدلات توفير ملحوظة في النطاق الترددي العريض لنقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP). على سبيل المثال، تستهلك مكالمة افتراضية ل G.729 VoIP 24 كيلوبايت بدون cRTP، ولكن 12 كيلوبايت فقط مع تمكين cRTP.

نظرا لأن cRTP يضغط مكالمات VoIP على أساس الارتباط بواسطة الارتباط، يلزم تكوين كلا طرفي إرتباط IP ل cRTP.

في الإصدار 12.0.5T من البرنامج Cisco IOS Software والإصدارات الأقدم، يتم تبديل cRTP للعملية، مما يحد بشدة من إمكانية توسع حلول cRTP بسبب أداء وحدة المعالجة المركزية. تم حل معظم هذه المشاكل من خلال تحسينات أداء cRTP المختلفة التي تم إدخالها في إصدارات البرنامج Cisco IOS Software 12.0.7T through 12.1.2T. هذا ملخص للتاريخ.

- يتم تحويل cRTP للعملية في البرنامج Cisco IOS Software، الإصدار 12.0.5T والإصدارات الأقدم.

- في الإصدار 12.0.7T من البرنامج Cisco IOS Software، ثم في 12.1.1T، يتم تقديم دعم التحويل السريع ودعم التحويل السريع Cisco Express Forwarding ل cRTP.

- في الإصدار 12.1.2T من البرنامج Cisco IOS Software، يتم إدخال تحسينات على الأداء الخوارزمي.

عندما تنقل cRTP إلى مسار التحويل السريع، فإنه يزيد بشكل كبير عدد جلسات عمل RTP (مكالمات VoIP) التي يمكن أن تعالجها بوابات VoIP والموجهات الوسيطة.

سبل البحث عن الضغط

بما أن RTP لا يحتوي على رأس حزمة متميز من خاصته، يتم تمييز تدفق RTP (ل cRTP) من تدفق UDP (cUDP) باستخدام الخصائص. الطريقة الدقيقة المستخدمة في الوقت الحالي لاكتشاف حزم RTP للضغط هي:

- الغاية ميناء رقم زوجي.

- الغاية ميناء رقم في المدى 16384-32767 أو 49152-65535.

- تم تعيين حقل إصدار RTP على إثنين.

- تم تعيين حقل ملحق RTP على صفر.

معلومات ذات صلة

- الدعم الفني - Cisco Systems