Вам, как сетевому инженеру, крайне важно разбираться в том, каким образом вызовы VoIP влияют на пропускную способность канала в вашей компании. И по мере того, как работа из дома становится новой нормой, важность этого понимания возрастает еще больше.
Расчет пропускной способности ваших IP-вызовов Cisco сводится к нескольким простым вычислениям. Такое уравнение поможет вам и вашей компании определить потребности сети.
Эта статья разделена на 2 части. В первой объясняется терминология для проведения вычислений. Во второй – дается практический пример расчетов пропускной способности канала. Кроме того, мы поговорим о том, как разные протоколы влияют на ширину полосы, и где почитать подробнее о вычислениях.
Что такое кодек?
«Кодек» расшифровывается как «кодер/декодер». В принципе, его полное название должно помочь в понимании функций, но давайте поговорим о них подробнее. Когда человек осуществляет вызов через VoIP и разговаривает, его голос должен переводиться в нечто понятное для компьютера. Кодек – это часть программного обеспечения, которая и выполняет цифровое преобразование голоса или любого другого звука. Давайте вкратце обсудим, как это происходит.
Основная функция кодека – преобразование голоса в цифровой сигнал. Голос – это звуковая волна, а компьютер может получить лишь часть, или выборку, этой волны с помощью математического процесса под названием интерполяция. Иначе говоря, кодек разрезает волную на несколько выборок, а затем приблизительно рассчитывает оставшуюся часть волны. Потом он берет этот примерный расчет и переводит его в бинарные данные, которые вновь преобразуются в голос. Теперь, когда мы поняли, как работает кодек, настало время поговорить о четырех примерах, которыми мы будем пользоваться в вычислениях.
4 кодека VoIP для Cisco
4 кодека VoIP для Cisco – это G.711, G.729, G.7622 и ILBC. Для каждого кодека существует своя величина выборки. Величина выборки кодека (Codec Sampling Size) – это количество байт, которое используется для оцифровки образца сигнала. Поговорим об этом подробнее, начиная с G.711.
Что такое G.711?
Кодек G.711 – это кодек, который специализируется на ясности и производительности. Именно поэтому у него высокая скорость передачи данных, или битрейт (64 000 КБ от пропускной способности сети), а величина выборки кодека – целых 80 байт. В основном, он используется для VoIP, но подходит также и для факсов.
Что такое G.729?
Кодек G.729 – это идеальное решение при ограниченной пропускной способности канала. Например, он хорошо подходит для малых бизнесов. Однако крупные компании, одновременно обслуживающие многих клиентов, быстро столкнутся с ограничениями G.729. Этот кодек занимает 8 000 КБ полосы и ограничивается только VoIP.
Что такое G.722?
G.722 похож на G.711. Величина выборки тоже 80 байт, а скорость передачи данных – 64 кбит/сек. Основное отличие заключается в том, что в G.722 доступна более широкая речевая полоса частот на 50-7000 Гц, тогда как речевая полоса в G.711 варьирует от 200 до 3000 Гц. G.722 хорошо подходит для случаев, когда звук должен быть особенно точным.
Что такое iLBC?
ILBC расшифровывается как Internet Low Bitrate Codec, или интернет-кодек с низкой скоростью передачи данных. Его битрейт составляет порядка 15 кбит/сек, а величина выборки кодека – 38 байт. Самое лучшее в iLBC – его способность снижать качество речи при потере большого количества блоков данных (фреймов).
Теперь, когда мы детально разобрались в 4 разных протоколах, давайте вернемся к разговору о том, как рассчитать пропускную способность канала для каждого из них.
Расчет пропускной способности канала
Рассчитать пропускную способность канала можно в несколько простых шагов. Первым делом обозначьте все необходимые переменные. Обязательные переменные перечислены ниже:
- кодек и скорость передачи данных
- величина выборки кодека
- интервал выборки кодека
- средняя оценка разборчивости речи (MOS)
- размер полезной части голосового пакета
Обратите внимание на четвертую переменную – среднюю оценку разборчивости речи. Она оценивает качество звука (от 1 до 5) при использовании конкретного кодека.
Рассмотрим пример в таблице:
| Кодек и битрейт | Величина выборки кодека | Интервал выборки кодека | Средняя оценка разборчивости речи | Размер полезной части голосового пакета | Пропускная способность для Ethernet |
| G.711 (64 кбит/сек) | 80 | 10 | 4,1 | 160 | 87,2 |
| G.729 (8 кбит/сек) | 10 | 10 | 3,92 | 20 | 31,2 |
| G.722 (64 кбит/сек) | 80 | 10 | 4,13 | 160 | 87,2 |
| ILBC (15,2 кбит/сек) | 38 | 10 | 4,14 | 38 | 38,4 |
Помните, что наша цель – найти самое последнее число из таблица, то есть пропускную способность для Ethernet. Основное уравнение принимает вид:
Общая пропускная способность = Размер пакета х Пакетов в секунду
Но выполнить расчеты по этой формуле не так уж просто, поскольку в таблице данных отсутствуют значения «Размер пакета» и «Пакетов в секунду». Давайте рассчитаем пропускную способность для кодека G.711 со скоростью передачи данных в 87,2 кб/сек.
Вычисление размера пакета
Для начала определим размер пакета для отдельного вызова VoIP. Выражение для определения этого параметра принимает вид:
Размер выборки в байтах = (Размер пакета x пропускная способность кодека) / 8
Переменную «Размер выборки в байтах» можно взять из таблицы (см. «Размер полезной части голосового пакета), а пропускная способность кодека берется из первого столбца. Теперь наше выражение выглядит так:
160 байт = (размер пакета x 64 000) / 8
Обратите внимание, что мы делим правую часть на 8, потому как все вычисляется в битах, а итоговый ответ нужно получить в байтах. Далее умножим каждую часть на 8, чтобы убрать 8 из знаменателя. Получается следующее:
1280 = (размер пакета x 64 000)
И, наконец, найдем размер пакета, разделив каждую часть на 64 000. В результате мы нашли размер пакета в 0,02 или 20 мс. То есть голосовую выборку для пропускной способности в 20 мс. Например, это количество времени, которое требуется, чтобы произнести букву «П» в слове «Привет», – именно это мы и вычисляли.
Добавление потребления ресурсов в объем выборки
Вы же помните, что VoIP не происходит в вакууме. Множество других процессов приводят к дополнительному потреблению ресурсов. Вернемся к нашему размеру полезной части голосового пакета в 160 байт. Один только Ethernet добавит к этой цифре еще 18 байт. Затем, как мы знаем, IP, UDP и протоколы RTP не останутся в стороне и добавят лишние 40 байт. Получается, что настоящий размер выборки становится 160 + 40 + 218 – это общий размер выборки в 218 байт.
Расчет общей пропускной способности
Теперь мы дошли до финальной части. Ранее уже говорилось, что общая пропускная способность равна размеру пакета х количество пакетов в секунду. Мы нашли наш размер выборки – 20 мс. Чтобы найти количество пакетов, передаваемых по проводам за этой время, воспользуемся следующим уравнением:
1000 мс / размер пакета = 1000 мс / 20 мс = 50 пакетов в секунду.
Мы рассчитали, что размер пакета (он же размер выборки) равен 218 байт. И теперь можно получить ответ:
Общая пропускная способность = 218 байт x 50 пакетов Общая пропускная способность = 10 900 байт/сек
Переведем это число в килобайты, разделив его на 8. В результате мы получаем 87,2 кб/сек.
Заключение
В статье было много специальной лексики и математических расчетов. Но, разобравшись в этом, вы станете бесценным членом команды сетевых инженеров и сможете работать с VoIP-технологиями Cisco.
