 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Объективная оценка качества обслуживания при передаче речи в пакетных сетях
Для преодоления указанных недостатков в 1998 г. МСЭ принял реко-мендацию G.107, в которой был описан подход к объективной оценке каче-ства услуг в телекоммуникациях. В основу подхода положена так называе-мая Е-модель, которая открыла новое направление в оценке качества услуг, связанное с измерением характеристик терминалов и сетей. После создания Е-модели было проведено большое число испытаний, в которых менялся уровень воздействия искажающих сетевых факторов. Данные этих тестов были использованы в Е-модели для вычисления объективных оценок. Ре-зультатом вычислений в соответствии с Е-моделью является число, назы-ваемое R-фактором (так называемым «коэффициентом рейтинга»). Значе-ния R-фактора однозначно сопоставляются с оценками MOS (см. табл. 3.1 и рис. 3.5). В соответствии с Е-моделью R-фактор определяется в диапазоне зна-чений от 0 до 100, где 100 соответствует самому высокому уровню качест-ва. При расчете R-фактора учитываются 20 параметров. В состав этих параметров входят: однонаправленная задержка, коэффициент потери пакетов, потери данных из-за переполнения буфера джиттера, искажения, вносимые при преобразовании аналогового сигнала в цифровой и последующем сжатии (обработка сигнала в кодеках), влияние эха и др.
Таблица 1. Оценка QoS на основе R-фактора и оценок MOS
Рис. 1. Зависимость между оценками MOS и R-фактором
Таким образом, Е-модель и R-фактор могут быть использованы для объективной оценки качества передачи речи в технологии VoIP. Как только R-фактор получен, могут быть вычислены соответствующие оценки MOS. Вычисление R-фактора начинается для случая, когда искажения сигнала в канале не учитываются, а принимаются во внимание искажения, которые имеют место при преобразовании реальной речи в электрический сигнал (и обратно). Теоретическое значение R-фактора уменьшается от 100 до вели-чины, равной 93,2, которая соответствует оценке MOS, равной 4,4. При использовании Е-модели оценка 4,4 в системе MOS является максимально возможной оценкой качества речи в сети без искажений. Ве-личина R-фактора меняется от 0 до 93,2, что соответствует изменению оце-нок MOS от 1 до 4,4. Значение R-фактора определяется по следующей формуле: R = Ro – Is – Id – Ie + A, где Ro = 93,2 – исходное значение R-фактора; Is – искажения, вносимые кодеками и шумами в канале; Id – искажения за счет суммарной сквозной задержки (―из конца в конец‖) в сети; Ie – искажения, вносимые оборудованием, включая и потери пакетов; A – так называемый фактор преимущества. Например, мобильные пользо-ватели могут соглашаться с низким уровнем качества, получая дополни-тельные удобства. В большинстве случаев расчета R-фактора параметр A принимается равным нулю. Анализ факторов, влияющих на качество речи в пакетных сетяхА. Влияние кодеков на качество пакетизированной речи При расчете R-фактора одна из составляющих – Is, уменьшающая значение R-фактора, определяется искажениями, возникающими в кодеке при пакетизации речевого сигнала. Качество передачи речи в сетях с ком-мутацией 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 МСЭ-Т серии G.7xx); механизмы подавления пауз (механизм кодирования речи при прерывистой передаче, известный как Voice Activity Detection, VAD); механизмы подавления эхо (рекомендация МСЭ G.164) и компен-сации эха (рекомендации МСЭ G.165 и G.168); механизмы маскирования ошибок (packet loss concealment), обес-печивающие компенсацию пробелов в речевом потоке, вызванных потерей отдельных пакетов. Характеристики речевых кодеков. При обработке аудио (и видео) информации используются специальные устройства – кодеки. На пере-дающей стороне кодек преобразует аналоговый сигнал в цифровой и на приемной стороне кодек выполняет обратное преобразование. Сегодня имеется большой набор эффективных кодеков с различными характеристи-ками. В табл. 3.2 представлены характеристики кодеков соответствующих стандартам МСЭ-Т. 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 осуществля-ется сжатие информации. При создании первых кодеков (70-е гг.) техноло-гия современных цифровых сигнальных процессоров (DSP) была недос-тупна. Сегодня на базе DSP возможно построить весьма эффективные ко-деки со значительно меньшими требованиями к пропускной способности тракта передачи. Низкоскоростные кодеки требуют существенно меньшие значения пропускных способностей, однако оказывают значительно большее влия-ние на качество речевого сигнала по сравнению с высокоскоростными ко-деками, определяемое потерями при высоких коэффициентах сжатия. Таблица 2. Типы речевых кодеков и их характеристики
Таблица.3. Качество речи для различных типов кодеков (оценки на базе R-фактора и модели MOS)
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 качест-во речи становится более чувствительно к потере пакетов. В табл. 3.3 пред-ставлены оценки качества речи на базе R-фактора и оценки MOS для неко-торых типов кодеков МСЭ-Т. Б. Задержки и джиттер в сетях IP Задержка доставки пакета. Задержка доставки пакета определяется временем переноса пакета от источника до получателя. Время задержки меняется в зависимости от трафика в сети и доступных сетевых ресурсов, в частности, пропускной способности сети во время доставки. Речь пред-141 ставляет собой трафик, чувствительный к задержке, тогда как большинство приложений данных относительно устойчиво к задержке. Если задержка доставки пакета превышает определенное значение, пакет отбрасывается. В результате, при большом числе отброшенных пакетов качество речи ухуд-шается, что и отражено в приведенной выше формуле для R-фактора, где влияние задержки учтено через составляющую Id. Естественным является вопрос, какая задержка допустима при пакет-ной передаче речи. В результате исследований качества речевого сигнала еще в 60-х гг. прошлого века было установлено, что человек начинает чув-ствовать задержки речевого сигнала, превышающие 150 мс, и ощущает за-метный дискомфорт, если задержка превышает 250 мс. Позднее, при под-держке МСЭ были проведены масштабные исследования влияния сетевой задержки на качество телефонного разговора. Эти результаты нашли отра-жение в рекомендации МСЭ G.114, в соответствии с которой рекомендуе-мый порог задержки при передаче речи равен 150 мс. При задержке 300 мс разговор распадается на фрагменты, которые невозможно связать в слит-ную речь. Рассмотрим, какие факторы определяют суммарную величину за-держки доставки пакета. Сквозная задержка доставки пакета Dд («из конца в конец») определяется как сумма четырех составляющих: Dд = Dр + Dпк + Dпп + Dбд, где: Dр – задержка распространения: время прохождения электрического сигна-ла в металлическом или волоконно-оптическом кабеле или в беспроводной среде. Это время зависит от физического расстояния между точкой входа в сеть и точкой выхода из сети. Как известно, в вакууме время распростране-ния сигнала равно примерно 3,3 мкс/км; в случае металлических кабелей время распространения сигнала составляет примерно 5 мкс/км, в волокон-но-оптических кабелях – примерно 4 мкс/км. Таким образом, в случае ор-ганизации сеанса связи через спутник, находящийся на высоте 40 тыс. км, задержка прохождения сигнала между двумя земными станциями может составить порядка 260 мс; задержка распространения на трассе Москва – Владивосток по металлическому кабелю равно примерно 50 мс, по воло-конно-оптическому кабелю – 40 мс; Dпк – задержка пакетизации: время, которое необходимо затратить в кодеке для преобразования аналогового сигнала в цифровой и формирования па-кета. Как видно из табл. 3.2, чем ниже скорость сигнала на выходе кодека, тем выше задержка пакетизации, поскольку кодек тратит больше времени на процессы компрессии и декомпрессии сигнала; кодек G.711 тратит всего 1 мс на пакетизацию, тогда как кодеку G.723 требуется для пакетизации 67,5 мс; Dпп – задержка переноса пакета: время прохождения пакета через все уст-ройства сети, расположенные вдоль пути передачи пакета, включая мар-142 шрутизаторы, шлюзы, сетевые экраны, обработчики трафика, сегменты се-ти с относительно малой пропускной способностью в условиях перегрузки и т.д. Для некоторых устройств, например синхронных мультиплексоров, эта величина постоянна, для других, таких как маршрутизаторы, задержка переноса меняется с изменением нагрузки в сети; Dбд – задержка на приемной стороне в буфере джиттера: буфер джиттера используется для уменьшения вариаций между моментами поступления пакетов на вход приемного устройства. Буфер может накапливать от одной до нескольких датаграмм. В соответствии с данными табл 3.2 типичный буфер джиттера накапливает две датаграммы и задержка Dбд составляет от 20 до 30 мс в зависимости от типа кодека. Рис. 3.6. Влияние величины суммарной задержки на R–фактор и оценки МОС
Рис. 2. Влияние величины суммарной задержки на R–фактор и оценки МОС Очевидно, что задержка распространения, задержки в кодеке и в бу-фере джиттера являются постоянными величинами для выбранного пути передачи пакета, тогда как задержка переноса является случайной величи-ной, зависящей от условий в сети в конкретный момент времени. Рассмат-ривая возможные количественные оценки всех составляющих задержки доставки пакета, можно видеть, что в сети Интернет общего пользования задержка речевого сигнала может легко превысить 150 мс, в основном из-за перегрузок, пакетизации и наличия буфера джиттера. На рис. 3.6 показано, как задержки влияют на R-фактор и показатели МОС. Вариация задержки доставки пакета (джиттер). Термин «джит-тер» используется для обозначения случайных изменений между момента-ми поступления последовательных пакетов речи в приемник. Джиттер оп-ределяется большим числом причин, включая следующие: вариации длин очередей в узлах сети, вариации времени обработки пакетов, которые по-ступают в пункт назначения с нарушением последовательности их на пере-даче, наличие в сети трафика данных, конкурирующего с трафиком речи при доступе к общим ресурсам. Когда моменты прибытия речевых пакетов в пункт назначения становятся нерегулярными, это ведет к искажению зву-кового сигнала и при больших значениях джиттера, превышающих не-сколько десятков мс, речь становится неразборчивой. В. Потери пакетов Потери пакетов определяются как процент пакетов, не доставленных к месту назначения.
В сети имеется ряд причин, приводящих к потерям пакетов. Назовем основные из них: при перегрузке сети очереди в коммутаторах и маршрутизаторах быстро растут. Если перегрузка сохраняется в течение длительного време-ни, происходит переполнение буферов, и пакеты теряются; при потере пакетов данных, они могут быть переданы повторно в соответствии с запросом приемной стороны. Повторная передача увеличи-вает задержку пакетов, и поэтому при пакетной передаче речи речевые па-кеты сбрасываются. Потери речевых пакетов не должны превышать 1% в среднем на достаточно большом интервале, скажем, в течение месяца. При больших значениях коэффициента потерь в восстановленной на приемной стороне речи возникают разрывы. Таким образом, рекомендации МСЭ Р.800 и G.107 определяют два возможных подхода к оценке качества передачи речи в сетях VoIP. В пер-вой рекомендации определен метод, основанный на субъективных оценках,выносимых группой экспертов. Этот метод, используемый в телефонных сетях, к сожалению, не может учитывать влияние вероятностно-временных характеристик сетей на качество передачи речи в пакетных сетях. Второй метод вычисления R-фактора, основанный на Е-модели, может рассматри-ваться как общая модель МСЭ-Т для объективной оценки качества переда-чи речи. Главной особенностью Е-модели является учет большого набора факторов, отражающих воздействие оконечных устройств и транспортной среды на качество обслуживания. |
