محاسبه پهنای باند صدا در ویپ VoIP

محاسبه پهنای باند صدا در ویپ VoIP ، به نظر کار دشواری می‌رسد، اما اگر چند اصل ساده را انجام بدهید؛ متوجه خواهید شد که این کار چقدر ساده است. در این مقاله، نحوه محاسبه پهنای باند استفاده شده توسط ویپ را ارائه می‌دهیم.

عموما تماس‌های ویپ از دو قسمت اصلی تشکیل شده‌اند:

• قسمت سیگنالی
• قسمت صوتی

قسمت سیگنالی، در واقع همان چیزی است که باعث می شود تماس برقرار شود . این سیگنال‌ها باعث برقراری تماس، قطع ارتباط و سایر ویژگی‌هایی  می‌شوند که در ارتباط  بین مبدا تماس و مقصد انجام می‌شود. اما قسمت دوم که صوتی است، از طریق پروتکل  RTP منتقل می‌شود. پهنای باند مصرف شده توسط قسمت سیگنالی، بسیار ناچیز است.

کدک های VOIP و استانداردهای Codec های فشرده سازی صدا

معمولاً صدای خام دارای حجم بسیار بالایی است. از این رو باید قبل از ارسال، آن را فشرده کرد. این کار با استفاده از کدک‌ها انجام می‌شود. کدک‌ها، کیفیت‌های صوتی متفاوتی را تولید می‌کنند، از این رو پهنای باند متفاوتی را مصرف می‌کنند. بنابراین مهم است که در هنگام انتخاب تلفن مربوط به استقرار سیستم ویپ، با کدک مناسب برای سیستم خود، آشنایی داشته باشید تا از ان کدک، استفاده کنید.

در اینجا لازم است که در مورد تفاوت رایج کدک‌های ویپ توضیحاتی ارائه بدهیم. اما قبل از آن قصد داریم نکته دیگری را معرفی کنیم که به ما امکان می‌دهد پهنای باند استفاده شده در سیستم ویپ را دقیق‌تر محاسبه کنیم.

صدای رمزگذاری شده برای انتقال در ویپ، نیاز به استفاده از پروتکل‌های RTP  و UDP دارد. یعنی باید این پروتکل‌ها بر روی بسته‌های اطلاعاتی (پاکت‌های داده) اعمال شود تا این بسته‌ها بر بستر شبکه انتقال پیدا کنند. ما قصد داریم میزان پهنای باند توسط هر کدام را ، صرف نظر از اینکه این بسته‌ها از چه کدکی استفاده می‌کنند، بررسی کنیم.

عوامل مؤثر بر مصرف پهنای باند ویپ

سربار، کدک و بسته، سه عامل مهم در مصرف پهنای باند هستند. پروتکل های  RTP، UDP IP و اترنت نیز در مصرف کلی پهنای باند نقش دارند.

هر بسته اطلاعاتی که RTP روی آن اعمال شده  باشد، 4.8  کیلو بایت بر ثانبه بار مصرفی دارد.، پس از آن هم 30.2 کیلو بایت به خاطر اعمال UDP  نیز بار مصرفی برای شبکه دارد. ارسال اطلاعات هم برای هر بسته، حدود 8 کیلو بایت بر ثانیه مصرف دارد. اترنت نیز بدون استفاده از QOS ، دارای مصرفی برابر با 15.2 است که جمعا 31.2 کیلو بایت برای هر بسته  مصرف می‌شود.

ویپ، برای عملکرد صحیح به پهنای باند مشخصی نیاز دارد .  شاخص مهم در این موضوع ، میزان انتقال داده بر حسب بیت در ثانیه است. فرمولی که برای محاسبه پهنای باند ویپ مورد نیاز، در هر تماس وجود دارد، به شکل زیر است.

Bandwidth = total packet size * PPS

به معنای ضرب سایز تمام بسته‌های اطلاعاتی، به ازای هر ثانیه، که در واقع همان پهنای باند را به ما می‌دهد. PPS حاصل تقسیم، نرخ بیت کدک بر اندازه بار صوتی است.

PPS = (codec bit rate) / (voice payload size)

برای مثال  اگر نرخ بیت کدک 8Kbps (8000 bps) و اندازه بار صوتی 20 بایت (160 بیت)  باشد آنگاه

PPS = 8000/160 = 50.

 یعنی ظرفیت پهنای باند موجود،  برای انتقال 50 بسته در ثانیه کافی است.

عنصر دیگر ، محاسبه پهنای باند اندازه کل بسته است که آن هم به شکل زیر مشخص می شود:

Total packet size = (layer 2 header) + (IP / UDP / RTP header) + (voice payload size)

که شامل جمع سه قسمت ، هدر لایه دوم شبکه، بار مصرفی توسط IP / UDP / RTP و  اندازه سربار صدا است. برای مثال ،  اگر هدر  لایه دوم ، 6 بایت ، هدر  IP / UDP / RTP   دو بایت و میزان بارگذاری 20 بایت باشد، آنگاه:

اندازه کل بسته = 6 بایت + 2 بایت + 20 بایت = 28 بایت

 و همانطور که 8 بیت در یک بایت وجود دارد:

اندازه کل بسته (بیت) = 28 * 8 = 224 بیت.

نکات مهم در محاسبه پهنای باند صدا در ویپ VoIP

 همواره سعی داشته باشید که کدک مورد استفاده در انتقال ویپ خود را بدانید. کدک، استانداردی برای تبدیل صدا به سیگنال دیجیتال و برعکس است.  ۸ کدک  متداول وجود دارد که برخی از آن ها ممکن است  نرخی بیش از یک بیت  داشته باشند.

نرخ بیت کدک از تقسیم اندازه نمونه کدک بر فاصله نمونه کودک به دست می آید.  خود اندازه نمونه کودک نیز تعداد بایت‌های گرفته شده توسط پردازشگر سیگنال دیجیتال DSP در هر بازه نمونه کودک است. این اطلاعات به راحتی قابل  دستیابی هستند و فقط نیاز است محاسبات جزئی، مانند ضرب و تقسیم آنها را انجام دهید تا پهنای باند مصرفی برای استقرار سیستم خود را محاسبه کنید.

در اینجا لیستی از کدک ها و میزان بیت آنها وجود دارد .

اندازه محموله صوتی مورد استفاده ویپ خود را نیز پیدا کنید. این مضربی از اندازه نمونه کودک خواهد بود که این رقم برای محاسبه اندازه کل بسته و PPS لازم است.

اگرچه کدک‌های G711 و G722 بیش از دو برابر پهنای باند دیگر کدک‌ها مصرف می‌کنند ، اما بیشتر شبکه‌های محلی (LAN) می‌توانند از این پهنای باند پشتیبانی کنند. مکالمه 1 ساعته با استفاده از G711 ،معادل انتقال  یک فایل  41.8 مگابایتی است.

مزایا و معایب کدک G729

G729 کمترین پهنای باند را برای کدک مصرف می‌کند و کیفیت صدای نسبتاً خوبی دارد. اگرچه مصرف CPU زیادی دارد .

G729 یک کدک اختصاصی است. بنابراین ، تعداد تماس‌های هم زمان در G729، نمی‌تواند بیش از نیمی از تماس‌های همزمان مجاز شده توسط سیستم یا IP-PBX باشد.به همین دلیل ، G729 فقط باید  برای تماس‌های خارجی ، تماس از طریق درگاه و اساساً تمام تماس‌های برقرار شده از طریق اینترنت، مورد استفاده قرار گیرد . اگر تماس با کدک G729 برقرار نیست ، می توانید IP-PBX را برای تغییر کدک G711، پیکربندی کنید.

در این مقاله فرمول‌ها و روش‌های محاسبه پهنای باند صدا در ویپ VoIP را  ارائه کردیم. در صورت داشتن هر گونه  سوال و نیاز به مشاوره، می‌توانید با ما در تماس باشید.

منبع: https://elastixtech.com

سوالات متداول