НОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА РАБОТЫ СЕТИ IP-ТЕЛЕФОНИИ

Рис. 2.3. Схема измерения объективного качества речи по методу PSQM

 

Наиболее удобным для оценки качества работы реальных сетей IP-телефонии является метод “рассчитываемого планируемого параметра ухудшения” ICPIF (Calculated Planning Impairment Factor), основанный на Рекомендации ITU-T G.113. Основная идея метода состоит в расчете величин различных параметров ухудшения качества передачи речи на каждом участке соединения в сети связи и сложения этих величин для получения общего параметра. Существуют различные факторы ухудшения качества передачи речи в сетях связи (шум, задержка, эхо и т.д.) и ITU-T разделяет их на 5 категорий. Величина общего параметра ухудшения Itot определяется по формуле:

Itot = Io + Iq + Idte + Idd + Ie,

где Io – параметр ухудшения качества, обусловленный неоптимальным уровнем громкости и/или высоким шумом в канале;

Iq - параметр ухудшения качества, обусловленный шумами квантования в ИКМ;

Idte - параметр ухудшения качества, обусловленный акустическим эхо;

Idd – параметр ухудшения качества, обусловленный передачей речи на большое расстояние (задержка);

Ie - параметр ухудшения качества, обусловленный специальными устройствами, в частности низкоскоростными кодеками.

Для сравнения работы различных сетей IP-телефонии можно не учитывать параметры Io и Iq, а значение Idte принять равным нулю. Зависимость величины параметра Idd от задержки передачи речевого сигнала в сети приведена в Рекомендации G.113 (табл. 2).

Таблица 2

Задержка (мс)	Параметр Idd
> 800

Параметр Ie используется для оценки качества работы сложных устройств обработки речевых сигналов, например низкоскоростных кодеков. В Рекомендации G.113 каждый тип кодека характеризуется специфическим параметром К_i для оценки ухудшения качества передачи речи. Когда в IP-телефонном соединении используется несколько различных кодеков, то общая величина параметра ухудшения Ie определяется суммированием индивидуальных значений параметра К_i для каждого кодека:

В таблице 2 приведены величины параметра К для некоторых наиболее распространенных кодеков, часть из которых применяется в сетях IP-телефонии.

Таблица 2

Тип кодека	Скорость передачи (Кбит/с)	Параметр K
PCM (G.711)
APDCM ( G.726, G.727)
CS-ACELP/CA-ACELP (G.729/G.729a)
LD-CELP (G.728)	12.8
VSELP (IS 54, USA)
RPE-LTP (GSM)

Следует отметить, что в Рекомендации G.113 не учитывается такой важный фактор ухудшения качества речи в сетях IP-телефонии, как потери пакетов. На практике для учета данного фактора предлагается рассчитывать процент потерянных пакетов по методу PSQM и по нему определять параметр Ie для конкретного типа кодека и скорости передачи пакетов. Значения параметра ухудшения качества передачи речи Ie с учетом потерь пакетов для некоторых типов кодеков приведены в таблице 3 [3].

 

 

Таблица 3

Потери пакетов, %	Параметр Ie
кодек G.711	кодек G.729/G.792a

Качество передачи речи в различных сетях связи во многом определяется человеческим восприятием с учетом фактора ожидаемого уровня качества. Например, в силу специфики работы сети сотовой подвижной связи пользователи ожидают более низкое качество передачи речи, чем в проводных сетях. Этот субъективный момент человеческого восприятия качества передачи речи в различных сетях учитывается путем уменьшения параметра ухудшения качества Icpif на некоторую величину фактора ожидания А:

Icpif = Itot - A

Когда параметр ожидания А равен нулю, то Icpif = Itot и в этом случае характеристики качества передачи речи определяются только параметрами ухудшения качества сетевыми устройствами. Это справедливо только для проводных сетей связи. В Рекомендации G.113 приведены численные значения фактора ожидания А для различных сетей передачи речи (табл. 4).

Таблица 4

Сеть связи	Параметр А
Проводная сеть связи
Мобильная локальная сеть (сеть беспроводных телефонов в здании)
Мобильная сотовая сеть (на большой территории или в подвижном объекте)
Спутниковая сеть

Для IP-телефонии значение параметра А в рекомендации G.113 не определено. Однако для проведения общей оценки качества работы сети IP-телефонии можно предложить использовать значения А=15?30 для определенных долей вызовов. В таблице 5 приведены граничные значения параметра Icpif для различных уровней качества передачи речи в соответствии с Рекомендацией G.113.

Таблица 5

Величина параметра Icpif	Качество передачи речи
	Очень хорошее
	Хорошее
	Удовлетворительное
	Иногда плохое
	Часто плохое
	В основном неудовлетворительное

 

НОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА РАБОТЫ СЕТИ IP-ТЕЛЕФОНИИ

 

Европейский институт по стандартизации телекоммуникаций ETSI предлагает разделить сети IP-телефонии на четыре класса по качеству обслуживания QoS, основным показателем которого является задержка пакетов. В Рекомендации ITU-T G.114 для телефонной сети общего пользования приведены близкие к градациям ETSI задержки, которые соответствуют различным видам связи:

• до 150 мс – исходная норма;
• до 260 мс – задержка на участке спутниковой связи;
• до 400 мс – допустимая задержка с учетом участка спутниковой связи;
• свыше 400 мс – недопустимая задержка.

В табл. 6 рекомендации по задержке МСЭ-Т сопоставлены с классами QoS ETSI [ 4] (таблица дополнена оценкой качества речи в баллах MOS по Рекомендациям Р.800 и Р.830).

Таблица 6

Классы	Высший (Best)	Высокий (High)	Средний (Medium)	Низший (Low)
Задержка	ETSI	< 150 мс	< 250 мс	< 350 мс	< 450 мс
ITU-T	< 150 мс	< 260 мс	< 400 мс	> 400 мс
Баллы MOS	> 4,5	4,0-4,5	3,5-4,0	3,0-3,5

 

Для каждого класса ETSI дает следующую субъективную оценку качества речи:

• Высший – эквивалентно или лучше, чем телефонная сеть общего пользования (ТфОП) с кодеком

G.711; предлагается для IP-сетей, поддерживающих разные уровни QoS;

• Высокий – эквивалентно ТфОП с кодеком

G.726 (32 Кбит/с) или сотовой связи GSM хорошего качества с кодеком повышенной достоверностью передачи EFR (12,2 Кбит/с); также предлагается для IP-сетей, поддерживающих различные уровни QoS;

• Средний – эквивалентно сотовой связи

GSM со стандартным кодеком FR (13 Кбит/с); предлагается для IP-сетей без перегрузок;

• Низший – предполагает использование

VoIP в сети Интернет.

Если считать участки спутниковой и сотовой связи составными частями ТфОП, то качество передачи речи в такой сети будет соответствовать первым трем класса, приведенным в табл. 6. Следовательно, эквивалентная по качеству передачи речи IP-сеть должна иметь параметры, соответствующие классу не ниже среднего. Учитывая зависимость качества речи от потери пакетов, можно сформулировать ориентировочные требования к эквивалентной сети IP-телефонии:

• максимальная задержка должна быть не больше 350…400 мс;
• потери пакетов – не более 1-3%;
• субъективное качество речи – не ниже 3,5 балла

MOS.

ETSI предлагает следующие классы оконечной аппаратуры терминального оборудования (табл. 7) и IP-сетей (табл. 8). Следует отметить, что в табл. 7 в значение задержки включено время кодирования/декодирования и пакетизации, но не задержка за счет буфера подавления джиттера.

Таблица 7

Класс	А	В	С
Задержка, мс	< 50	< 75	< 100

Таблица 8

Класс	I	II	III
Потери пакетов, %	< 0,5	< 1	< 2
Джиттер, мс	< 10	< 20	< 40

 

Анализ показывает, что современные системы и сети VoIP могут отвечать этим требованиям. Естественно при этом следует ориентироваться на решения операторского класса, предназначенные для обслуживания большого количества абонентов.

В рамках проекта QUASIMODO (QUAlity of ServIce MethODOlogies) европейского института EURESCOM (European Institute for Research and Strategic Studies in Telecommunications) разработаны требования к параметрам сети для двух классов качества услуг и трех категорий приложений (табл. 9) [ 5] .

Таблица 9

		Интерактивные услуги реального времени (VoIP)	Не интерактивные услуги реального времени (аудио/видео)	Услуги не реального времени (WEB, e-commerce)
Высшее качество	Задержка, мс
Джиттер, мс			Best effort
Потери, %			2,5
Гарантия, %
Основное качество	Задержка, мс
Джиттер, мс			Best effort
Потери, %
Гарантия, %

 

В целом можно констатировать, что параметры современной аппаратуры и IP-сетей в состоянии обеспечить качество передачи речи не ниже, чем ТфОП с участками спутниковой и сотовой связи. И хотя качество передачи речи в сетях IP-телефонии еще не достигло полностью уровня ТфОП, но уже вплотную к нему приблизилось.

Следует, однако, отметить, что практическое внедрение VoIP на сети Интернет при всей заманчивости этой идеи остается проблематичным с точки зрения передачи с высоким качеством. Из-за очередей и непредсказуемости соотношения нагрузки и пропускной способности в сети Интернет нет гарантии, что будут обеспечены требуемые показатели QoS. Для полностью гарантированной качественной коммерческой передачи речи и данных необходимо создавать специальные выделенные IP-сети, параметры которых, в том числе задержка и потери пакетов могут оговариваться в соглашениях об уровне обслуживания SLA (Service Level Agreement).