كيفيت در VOIP

سيستم تلفنی، يك شبكه سوئيچينگ مداری (Circuit Switching ) است. بدين معنی كه از طريق گره های شبكه، يك مسير اختصاصی بين دو ايستگاه انتهايی برقرار می شود. در مقابل، شبكه ای مانند اينترنت از سوئيچينگ پاكتی (Packet Switching ) استفاده می كند كه روشی كاملا متفاوت با سوئيچينگ مداری دارد. در اين نوع شبكه برای انتقال ديتا نياز به يك مسير اختصاصی نيست، بلكه ديتا به صورت دنباله ای از قطعات كوچك به نام پاكت (Packet ) ارسال می شود . هر پاكت در طول شبكه از گرهی به گره ديگر ارسال می شود و در هر گره پاكت به طور كامل دريافت و ذخيره شده، سپس به گره های بعدی ارسال می شود. البته چگونگی هدايت و مسيريابی در گره های ميانی، روش های مختلفی دارد كه توضيح آنها در اين نوشتار نمی گنجد. شبكه تلفن با داده های آنالوگ (صوت ) سرو كار دارد. محدوده فركانسی سيگنال تلفن 0 تا 4Khz می باشد كه تقريبا محدوده فركانسی صوت انسان را پوشش می دهد.

 

البته برای انتقال صدا در بسياری موارد، سيگنال آنالوگ تلفن را به داده های ديجيتال تبديل می كنند تا امكان انتقال آن با هزينه كمتر امكان پذير باشد. ( برای مثال برای ارتباط بين مراكز تلفن در قسمتی به نام PCM ، سيگنال ديجيتال به آنالوگ تبديل شده، و در مركز مقصد عكس اين عمل انجام می شود و سيگنال آنالوگ دوباره به دست می آيد) برای تبديل سيگنال آنالوگ تلفنی به ديجيتال، مطابق با قضيه نايكوييست حداقل فركانس 8Khz نياز است كه با توجه به استاندارد نمونه برداری 8 بيتی در هر بازه زمانی، برای انتقال هر خط آنالوگ تلفنی به 64Kbps پهنای باند ديجيتال نياز است. اين پهنای باند حالت ايده آل و پايه انتقال ديجيتالی تلفن است. در حقيقت اكثر استانداردهای مخابراتی همچون E1 و T1 و حتی استانداردهای فيبر نوری STM1 بر اساس تعداد كانال های 64Kbps تعريف شده اند.

اما تخصيص 64Kbps برای انتقال هر كانال صوتی هزينه بالايی می طلبد، مخصوصا زمانی كه شبكه ای به اندازه كره زمين مدنظر طراحان باشد. با پيشرفت تكنولوژی به خصوص در زمينه كامپيوتر، راه حل های جديد برای كم كردن هزينه ارتباط مطرح شد كه برخی از اين راه حل ها منجر به پايين آوردن پهنای باند مورد نياز انتفال تلفنی می شدند.
مهم ترين راه حل، استفاده از الگوريتم های فشرده سازی خاص و حذف بعضی از سيگنال های زايد از داده ديجيتال می باشد. برای مثال در اكثر ارتباطات تلفنی، يكی از طرفين، شنونده وديگری گوينده است. در ارتباط كلاسيك تلفنی، در اين حالت كانال اشغال می شود هرچند داده ای منتقل نمی شود. می توان با استفاده از الگوريتم های خاص، سكوت يك طرف را تشخيص داد و به جای ارسال كامل داده و اشغال شدن كامل پهنای باند، داده ای به معنی سكوت را به گيرنده ارسال كرد و تا زمانی كه سكوت در يك طرف برقرار است، داده ای منتقل نكرد. اهميت اين الگوريتم بخصوص در ارتباطات راديويی (مانند سيستم تلفنی موبايل) بسيار با اهميت می شود، چرا كه با توجه به محدوديت كانال ها و وجود درخواست كنندگان زياد، استفاده بهينه از باند مهدود بسيار مهم است.

مسئله ديگر، سكوتی است كه بين اداكردن حروف از دهان انسان وجود دارد، چرا كه هرقدر شخصی بتواند سريع صحبت كند، باز بين اداكردن حروف، زمانی وجود دارد كه با استفاده از الگوريتم های خاص می توان آنها را حذف كرد. علاوه بر تمام اينها، امكان استفاده از الگوريتم های فشرده سازی در صوت ديجيتال شده وجود دارد.
البته استانداردهای مختلفی برای پايين آوردن پهنای باند مصرفی وجود دارد.

يكی از اولين و مشهورترين اين استانداردها، استاندارد GSMK می باشد كه در سيستم موبايل (GSM ) استفاده می شود. اثبات شده است كه اين استاندارد با استفاده از يك پهنای باند 13Kbps (حدود يك پنجم پهنای باند پايه) كيفيتی مطلوب را به مشترك ارائه می كند.
در VOIP هم از استانداردهای مختلفی برای تبديل صوت به داده ديجيتال وجود دارد كه نياز به 64Kbps تا 8.3Kbps پهنای باند دارند.
در شكل 1 مقايسه انواع استانداردها با كمك شاخصMOS كه يكی از شاخص های معرف كيفيت در انتقال ديجيتال است، آورده شده است. همان طور كه مشاهده می شود، اين استانداردها حداقل كيفيتی برابر سيستم موبايل (GSM ) را ارائه می دهند.

البته عامل ديگری نيز در كيفيت انتفال صدا به وسيله IP تاثيرگذار است. با توجه به ساختار سوئيچينگ پاكتی در اينترنت و استفاده از پروتكل UDP در VOIP ، تضمين 100% برای رسيدن داده ها به مقصد وجود ندارد، چرا كه علاوه بر امكان از دست رفتن پاكت ها در طول مسير، امكان پس و پيش شدن آنها(به دليل استفاده ازپروتكل UDP ) نيز وجود دارد.
در نمودار 1 در صد افت كيفيت در صورت گم شدن پاكت ها (Packet lost ) آورده شده است.
البته مكانيزمی در استانداردهای جديد وجود دارد، تا در صورت گم شدن پاكت ها، افت كيفيت زياد نباشد.
همان طور كه مشاهده می شود، استاندارد G729 تنها تا زمانی كه درصد گمشدن پاكت ها كمتر از5 باشد، سرويسی با كيفيت قابل قبول را به كاربر ارائه می دهد. البته اين درصد گم شدن پاكت ها بسيار كم می باشد و امكان ارائه سرويسی مطمئن را به كاربر نمی دهد.
از سوی ديگر همان طور كه مشاهده می شود، در استاندارد Enhanced G.711 حتی با وجود 30% گم شدن پاكت ها، باز كيفيت سرويس در حد عالی است. البته در ايران با توجه به گران بودن پهنای باند، معمولا از استاندارد G.729 و يا پايين تر استفاده می شود و متاسفانه به دليل پايدار نبودن ارتباط ISPها با اينترنت و وجود نويز زياد و درصد بالای گم شدن پاكت ها، كيفيت ارتباط در اكثر مواقع در حد مطلوبی نمی باشد.

در هر حال VOIP توانسته است با ارائه كيفيتی در حد PSTN اما با هزينه ای بسيار پايين تر نسبت به PSTN (به علت ساختار شبكه ای و مهم تر از همه ساختار سوئيچينگ پاكتی) توانسته است توجه زيادی را به خود جلب كند، به طوری كه به نظر می رسد در آينده كليه ارتباطات راه دور از طريق VOIP انجام شود.
شركت های دولتی و خصوصی برای استفاده از اين تكنولوژی و ارانه خدمات با هزينه پايين تر و كيفيت بالاتر به مردم، در صورت توجه به نكات فنی و نيز اقدامات ضروری، می توانند توفيق زيادی يابند.

تاریخ ارسال: 1391/5/21
تعداد بازدید: 2005
ارسال نظر



تهران - خیابان انقلاب -روبروی پیچ شمیران - جنب دانشگاه آزاد واحد تهران مرکز - ساختمان تنکابن - پلاک 352 - طبقه 6 - واحد 31
تلفن: +98 21 77513268 -77512236 -77613815 -09197371329
طراحی و تولید: ایده پرداز طلوع