Анализ искажающих факторов, влияющих на качество речи в пакетных сетях

А. Влияние кодеков на качество пакетизированной речи

При расчете R-фактора одна из составляющих - l_s, уменьшающая значение R-фактора, определяется искажениями, возникающими в кодеке при пакетизации речевого сигнала. Качество передачи речи в сетях с коммутацией пакетов в последние годы было значительно улучшено путем создания эффективных кодеков, обеспечивающих хорошую разборчивость речевого сигнала на приемном конце. В состав этих методов входят:

 методы эффективного кодирования речи (рекомендации ITU-T серии G.7xx);

 механизмы подавления пауз (механизм кодирования речи при прерывистой передаче, известный как Voice Activity Detection, VAD);

 механизмы эхоподавления (рекомендация ITU-T G.164) и эхокомпенсации (рекомендации ITU-T G.165 и G.168);

 механизмы маскирования ошибок (packet loss concealment), обеспечивающие компенсацию пробелов в речевом потоке, вызванных потерей отдельных пакетов.

Характеристики речевых кодеков. При обработке аудио (и видео) информации используются специальные устройства – кодеки. На передающей стороне кодек преобразует аналоговый сигнал в цифровой и на приемной стороне кодек выполняет обратное преобразование. Сегодня имеется большой набор эффективных кодеков с различными характеристиками (см. Табл. 5).

Типы кодеков, в основном, различаются по названию соответствующего стандарта ITU-T, содержащего спецификацию того или иного кодека. Исторически первый тип кодека, известный как G.711 (версии G.711a и G.711u, скорость выходного сигнала кодека - 64 кбит/с), преобразует аналоговый сигнал в цифровой с очень высоким качеством и без применения операции сжатия. Однако, при этом требуется значительная пропускная способность по сравнению с кодеками, в которых осуществляется сжатие информации. При создании первых кодеков (70-е гг.) технология современных цифровых сигнальных процессоров (DSP) была недоступна. Сегодня, на базе DSP возможно построить весьма эффективные кодеки со значительно меньшими требованиями к пропускной способности тракта передачи.

Низкоскоростные кодеки требуют существенно меньшие значения пропускных способностей, однако оказывают значительно большее влияние на качество речевого сигнала по сравнению с высокоскоростными кодеками, определяемое потерями при высоких коэффициентах сжатия.

Таблица 3.7. Типы речевых кодеков и их характеристики

Кодек	Скорость передачи, кбит/с	Длительность датаграммы, Мс	Задержка пакетизации, мс	Полоса пропускания для двунаправленного соединения, кГц	Задержка в буфере джиттера	Теоретическая максимальная оценка MOS
G.711u				174,4	2 датаграммы, 40 мс	4,4
G.711a				174,4	2 датаграммы, 40 мс	4,4
G.726-32				110.4	2 датаграммы, 40 мс	4,22
G.729				62,4	2 датаграммы, 40 мс	4,07
G.723m	6,3		67,5	43,73	2 датаграммы, 60 мс	3,87
G.723a	5,3		67,5	41,6	2 датаграммы, 60 мс	3,69

Меньшая пропускная способность означает, что можно организовать большее число телефонных соединений по одному и тому же тракту, но при этом уменьшается разборчивость речи, возрастают задержки и качество речи становится более чувствительно к потере пакетов. В Табл. 3.7 представлены характеристики кодеков ITU-T, и в Табл. 3.8 - оценки качества речи на базе R-фактора и модели MOS для некоторых типов кодеков ITU-T.

Таблица 3.8. Качество речи для различных типов кодеков (оценки на базе R-фактора и модели MOS)