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怎樣選擇VoIP系統(tǒng)中的語(yǔ)音壓縮編碼

環(huán)球易傳－熊恩泰 2006/01/23

　　在VoIP系統(tǒng)中，語(yǔ)音編碼是用于把話(huà)音轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)方式來(lái)傳輸，傳輸協(xié)議中包括了 RTP，UDP，與IP 一起成為一個(gè)完整的語(yǔ)音協(xié)議。我們不難想象，傳輸中包頭也占傳輸?shù)囊粋�(gè)重要部分，在20ms 的語(yǔ)音封包長(zhǎng)度，包頭可以占40字節(jié)，實(shí)際語(yǔ)音只有20字節(jié)，這文章主要是討論語(yǔ)音壓縮編碼對(duì)VoIP話(huà)音與傳輸?shù)母鞣N影響。至于包頭的壓縮，則不在這討論范圍。

　　在IPV4里，IP包占20字節(jié)，UDP包占8字節(jié)，RTP包頭占12字節(jié)，共占40字節(jié)，此外，以太網(wǎng)占14字節(jié)，在每秒20msec 的負(fù)荷和以G.729編碼為例，實(shí)際要傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)為20＋12＋8＋20＋14＝74；傳輸速度應(yīng)為：74字節(jié)/20msec=29.6K; 在相對(duì)的環(huán)境下，G.711編碼卻需要85.6K/sec的帶寬。

帶寬與編碼

　　在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，用戶(hù)真正的關(guān)心并不是算法的原理以及采用的壓縮技術(shù)，而是每種算法的使用特點(diǎn)，下面列出4種VoIP系統(tǒng)最常用的算法來(lái)進(jìn)行比較。

表一 編碼算法與性能比較

編碼類(lèi)型
G.711
G.723.1
G.729A
GSM
iLBC
語(yǔ)音編碼速率(kbps)
64
5.3
8
13
13.3
RTP封包長(zhǎng)度(ms)
20
30
20
20
30
凈語(yǔ)音數(shù)據(jù)(bytes)
160
20
20
33
50
分組包總長(zhǎng)度(bytes)
54+160
54+20
54+20
54+33
54+50
實(shí)際總速率(kbps)
85.6
19.7
29.6
34.8
27.7
CPU需求
（MIPS）
－
16
18
~10
19
語(yǔ)音質(zhì)量(PESQ MOS)
4.5
3.7
3.9
3.4
4.0

iLBC － 一種新的編碼協(xié)議

　　語(yǔ)音質(zhì)量一直是VoIP應(yīng)用的主要難點(diǎn)，如何保證和提高IP網(wǎng)絡(luò)傳輸語(yǔ)音的通話(huà)效果，是VoIP應(yīng)用迫切需要解決的問(wèn)題。"iLBC"編解碼的出現(xiàn)，解決了在包交換的IP網(wǎng)絡(luò)中，傳輸語(yǔ)音所遇到的網(wǎng)絡(luò)丟包嚴(yán)重影響通話(huà)質(zhì)量等實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了"語(yǔ)音質(zhì)量的飛躍"。

　　下圖為在不同的網(wǎng)絡(luò)丟包環(huán)境下，使用iLBC與G.729A、G.723.1編解碼的語(yǔ)音質(zhì)量比較。


　　無(wú)論在高丟包率條件下還是在沒(méi)有丟包的條件下，iLBC的語(yǔ)音質(zhì)量都優(yōu)于目前流行的G.723.1, G.729A等標(biāo)準(zhǔn)編解碼；而且丟包率越大，使用iLBC的語(yǔ)音質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)越明顯。通常情況下，為了衡量IP網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音質(zhì)量，將≥5％丟包率的網(wǎng)絡(luò)情況定義為VoIP的極限網(wǎng)絡(luò)條件。經(jīng)過(guò)語(yǔ)音質(zhì)量測(cè)試，即使在5％丟包率的情況下，iLBC仍然能夠提供相當(dāng)于GSM手機(jī)的語(yǔ)音質(zhì)量。

對(duì)IP-PBX的編碼要求

　　由表一可以看到，不同的語(yǔ)音編碼協(xié)議有各種不同的帶寬、話(huà)音質(zhì)量、CPU處理要求，因此上述幾種編碼協(xié)議也沒(méi)有一種是絕對(duì)可以取代其他的能力。G.711是勝于相對(duì)與今天內(nèi)線TDM話(huà)音質(zhì)量，而且無(wú)需任何CPU的處理；G.729是勝于相對(duì)占小的帶寬，在同一Internet的帶寬上，可以容下3倍的話(huà)音通道；但卻需要更多CPU的處理能力，話(huà)音則質(zhì)量遜于G.711；iLBC 類(lèi)似G.729，但在有掉包率及延時(shí)的情況下，iLBC 比其他的編碼都優(yōu)勝。

　　因?yàn)橐陨显颍崟r(shí)捷（Switchvox）的IP-PBX 都能支持以上幾種重要的語(yǔ)音編碼協(xié)議。在局域網(wǎng)的環(huán)境里，有充足的帶寬，所有的IP電話(huà)，語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)都使用G.711協(xié)議，這樣能達(dá)到最理想的話(huà)音效果；話(huà)音一旦進(jìn)入了訊時(shí)捷IPX服務(wù)器后，訊時(shí)捷在往Internet傳輸話(huà)音時(shí)，便可以根據(jù)管理員的選擇，對(duì)不同的連接點(diǎn)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換成各種指定的壓縮編碼，達(dá)到節(jié)省帶寬，高話(huà)音質(zhì)量的目的。

美國(guó)訊時(shí)捷(Swichvox)供稿 CTI論壇編輯


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