یکی از نکات مهم در در طراحی سیستم ویپ (VoIP) پهنای باند مورد نیاز آن می باشد، به طوری که محدودیت پهنای باند، باعث قطع شدن مکالمه ها نشود. در یک سیستم ویپ (VoIP) در گام اول ابتدا صدا به حالت دیجیتال در آمده، سپس فشرده می شود و در نهایت به صورت بسته های دیتا ارسال می شوند. این بسته ها باید بدون تاخیر زیاد، به گیرنده برسند تا تماسی موفق با رضایت طرفین مکالمه داشته باشیم. در سمت گیرنده دوباره این بسته ها به شکل آنالوگ در می آید و برای کاربر پخش می شوند.
در برقراری یک ارتباط تلفنی، عمل نمونه برداری یا Sampling از صدا صورت می گیرد. به طور معمول صدایی به طول تقریبی ۱۰ تا ۲۰ میلی ثانیه در بسته دیتا جهت ارسال قرار می گیرد. البته کدک های مختلفی تعریف شده اند که هر کدام استاندارد خاص خود را به منظور نمونه برداری و ارسال صدا تعریف کرده اند.
بسته به نوع کدک مورد استفاده در انتقال صدا، بسته های ویپ (VoIP) مدتی را در سمت گیرنده منتظر می مانند تا کار بافر شدن آن ها به حد تعیین شده برسد. با رسیدن حجم بسته ها در بافر سمت گیرنده به اندازه تعیین شده، صدا در سمت دیگر پخش خواهد شد.
تاخیر صدا، در حالت ایده آل باید به گونه ای باشد که شنونده متوجه آن نشود. چنانچه مقدار تاخیر از حدی فراتر رود، ادامه مکالمه میسر نخواهد بود. چنانچه تاخیر صدا بیش از ۲۰۰ میلی ثانیه شود، مکالمه تلفنی را از حالت مطلوب خارج می کند.
برای بالا بردن کیفیت VoIP می توان سیگنال دیجیتال شده صوت را قبل از بسته بندی با کدک های خاصی فشرده کرد. این کدک ها باعث می شوند حجم دیتای منتقل شده و در نتیجه پهنای باند کاهش و بنابراین سرعت انتفال آن ها افزایش یابد. کیفیت صدا در این کدک ها نسبت به گم شدن بسته های صوتی در شبکه دیتا حساسیت بیشتری دارد. بنابراین انتخاب کدک یکی از عوامل مهم در طراحی شبکه تلفنی مبتنی بر IP می باشد.
مقدار پهنای باند لازم برای مکالمات ویپ به فاکتورهای متعددی بستگی دارد که می توان به موارد زیر اشاره کرد:
کلمه Codec از تلفیق دو کلمه coder-decoder ساخته شده است. تبدیل موج آنالوگ به دیجیتال، پروسه فشرده سازی را کُدِک (Codec) گویند.کدک ها از امواج آنالوگ در فاصله های زمانی معین (time interval) نمونه برداری کرده و برای هر نمونه مقداری را اختصاص می دهند. در جدول زیر انواع کدک های صدا و برخی ویژگی های آن ها، آورده شده است.
در ادامه به بررسی کدک های پرکاربرد می پردازیم.
برای اطلاع بیشتر از انواع کدک ها می توانید به این لینک مراجعه کنید.
”هدر IP” به سرآیند IP و UDP و RTP بسته ها اطلاق می شود.
در مجموع هدرهای IP/UDP/RTP مقدار ثابت ۴۰ اکتت را به عنوان سرایند اضافه می کند.
البته قابل ذکر است که روش هایی برای کاهش سربار هدر های IP وجود دارند که می توان به cRTP یا RTP فشرده شده اشاره کرد. البته این مسئله به صورت گسترده پیاده سازی نشده است و انتظار می رود در آینده استفاده از آن بیشتر شود.
اغلب انتقال های ارتباطی VoIP از طریق اترنت انجام می شود. همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید، در بسته های اترنت به ترتیب ۸ اکتت را به Ethernet Preamble و ۱۴ اکتت بعدی برای آدرس MAC مبدا و مقصد، ۴ اکتت هم برای CRC و در نهایت ۱۲ اکتت هم به عنوان Gap در نظر گرفته می شود.
نتیجه نهایی به عنوان سربار اترنت ۳۸ اکتت خواهد بود.
پروسه عدم انتقال اطلاعات، هنگام سکوت یکی از طرفین مکالمه است. این عملیات با استفاده از مبحث Voice Activity Detection یا VAD، پهنای باند لازم برای مکالمه را تا مقدار زیادی کاهش می دهد.
مثال اول:
رابطه های زیر را برای به دست آوردن مقادیر نهایی استفاده می کنیم:
(PPS = (codec bit rate)/ (voice payload size
Bandwidth = total packet size * PPS
در هر ۲۰ میلی ثانیه یک بسته فرستاده می شود پس در هر ثانیه ۵۰ بسته می فرستیم. (۲۰ms * 50 = 1s)
Payload بدین صورت به دست می آید:
در مجموع خواهیم داشت: ۱۶۰ +۴۰ + ۳۸ = ۲۳۸ اکتت
بنابراین پهنای باند مورد نیاز برابر است با: ۲۳۸ * ۵۰ * ۸ = ۹۵,۲ Kbps
مثال دوم:
در هر ۲۰ میلی ثانیه یک بسته فرستاده می شود پس در هر ثانیه ۵۰ بسته می فرستیم. (۲۰ms * 50 = 1s)
Payload بدین صورت به دست می آید:
در مجموع خواهیم داشت: ۲۰ +۴۰ + ۳۸ = ۹۸ اکتت
بنابراین پهنای باند مورد نیاز برابر است با: ۹۸ * ۵۰ * ۸ = ۳۹,۲ Kbps
در شکل زیر انواع کدک های موجود به همراه پهنای باند لازم (با توجه به مقادیر فرضی طبق مثال های ارائه شده ) آورده شده است.
ابزار های مفید برای محاسبه پهنای باند:
از طریق لینک زیر می توانید به نسخه اصلی مقاله دسترسی داشته باشید.