1.8. Сравнение методов передачи речи VoFR и VoIP

1.8.1. Требования к речевым трактам

Стоимость внедрения возможности передачи речи и факсимильной информации по сетям передачи данных, зависит в основном от стоимости УСПРД (оборудование интеграции речи и данных), стоимость которого пропорциональна числу речевых трактов, организуемых этим оборудованием. Поэтому есть смысл стремиться минимизировать число необходимых речевых трактов.

Опыт показывает, что два речевых тракта функционируют в среднем около 3 часов в течение 8-часового рабочего дня, при условии, что 95% абонентов получат доступ с первой попытки; четыре тракта функционируют около 12 часов, и так далее. В Табл.1.1 представлена информация о загрузки речевых трактов.

Условие 95% доступности - достаточно высокий показатель для абонентов сети совместной передачи речи и данных, хотя можно использовать и более высокий процент доступности, однако возрастающее при этом число трактов отрицательно сказывается на стоимости оборудования.

Табл.1.1. Краткий обзор нагрузки речевых трактов.

 

Время телефонных разговоров

(в часах)

Период

Количество речевых трактов

 

2

4

8

12

24

1 час

0.4

1.45

4.32

7.6

19.0

2 часа

0.7

2.9

8.64

15.2

38.0

4 часа

1.5

5.8

17.28

30.4

76.0

6 часов

2.2

8.7

25.92

45.60

114.0

8 часов

2.9

11.6

34.56

60.8

152.0

9 часов

3.3

13.05

38.88

68.4

171.0

В главном узле число трактов часто рассчитывается как процент от общего числа трактов в подчиненных узлах. Например, для 20 подчиненных узлов с двумя речевыми трактами в каждом (всего 40 трактов), в большинстве случаев требуется только 15-20 речевых трактов в главном узле. Подчиненные тракты должны оспорить набор трактов главного узла, с коэффициентом конкуренции 8/3 (40/15), или 2/1 (40/20). В Табл.1.3 приведены некоторые общие коэффициенты конкуренции.

Табл.1.3. Коэффициенты конкуренции.

Общее количество удаленных трактов

Число удаленных узлов с двумя трактами в каждом

Типичное количество трактов главного узла

Типичные коэффициенты конкуренции

2

1

2

1:1

4

2

3-4

1.3:1 - 1:1

6

3

4

1.5:1

8

4

5-6

1.6:1 - 1.8:1

10

5

5-6

1.7:1 - 2:1

16

8

8-9

1.8:1 - 2:1

24

12

10-13

1.8:1 - 2.4:1

32

16

13-16

2:1 - 2.5:1

64

32

24-29

2.2:1 - 2.7:1

 

1.8.2. Сравнение размеров служебной информации кадра Frame Relay и пакета IP

Основное различие VoIP и VoFR состоит в том, что размер служебной информации пакета IP существенно больше кадра Frame Relay. Сравним оба метода на предмет использования полосы пропускания, и в качестве примера рассмотрим вокодер G.723.1 (5,3 кбит/c). Усредненное потребление полосы пропускания при использовании методов VoFR и VoIP приведено соответственно в Табл.1.5 и Табл.1.6.

Табл.1.5. Заголовок кадра FR и усредненное потребление полосы пропускания.

Полоса пропускания используемая кодером

5,3 кбит/c

Для передачи служебной информации кадра Frame Relay с речью

2,1 кбит/c

Суммарное использование полосы пропускания в сети Frame Relay.

7,4 кбит/c

Удаление пауз речи (60%)

- 4,4 кбит/c

Окончательное использование полосы пропускания, усредненное за период 20-30 секунд разговора.

3 кбит/c

Необходимо заметить, что при сравнении не учитывается размер служебной информации, добавляемой к пакету IP, при его передаче на канальном уровне.

Табл.1.6. Заголовок пакета IP и усредненное потребление полосы пропускания.

Полоса пропускания используемая кодером

5,3 кбит/c

Для передачи служебной информации речевого пакета IP

12,7 кбит/c

Суммарное использование полосы пропускания в сети IP

18 кбит/c

Удаление пауз речи (60%)

- 7,2 кбит/c

Окончательное использование полосы пропускания, усредненное за период 20-30 секунд разговора.

10,8 кбит/c

 

1.8.3. Сравнение VoFR и VoIP с точки зрения использования полосы пропускания

Предыдущие цифры показывают, что трафик IP использует почти в 3 раза большую полосу пропускания чем трафик Frame Relay. Например, в канале 64 Кбит/с сети Frame Relay может быть организовано 64/7,4 = 8 речевых трактов, в отличие от 64/18 = 3 при использовании сети IP.

Один из подходов решения данной проблемы требует рассмотрения так называемого ”рабочего цикла” речевого тракта. Рабочим циклом называется время использования речевого тракта в течении рабочего дня. В случае, когда тракт не используется, потребление полосы пропускания составляет 0 кбит/с. Рабочий цикл варьируется в зависимости от числа речевых трактов в канале, которое обычно не превышает загрузочный фактор - 95% доступных телефонных номеров.

В Табл.1.7 показана зависимость среднего рабочего цикла от различного числа речевых трактов за 8-часовой рабочий день. Например, время использования отдельного речевого тракта составляет 36% от длительности рабочего дня (рассматривается один из четырех трактов). Величина 36% обычно наблюдается (достигается) за 20-30 минутный период, и означает, что общий расход полосы пропускания речевым трактом за этот период составляет 36% от 6 Кбит/с (для IP) или от 4 Кбит/с (для FR), то есть 2.2 Кбит/с для IP или 1.4 Кбит/с для FR.

Табл.1.7. Усредненный рабочий цикл различного числа трактов

Количество трактов

2

4

8

12

24

Рабочий цикл

18%

36%

54%

63%

79%

Например, пусть имеется 2 речевых тракта с 18% рабочим циклом. Оба тракта могут функционировать 2,9 часа в течение рабочего дня. Каждый тракт использует 3 кбит/c от полосы пропускания канала (VoFR), и с учетом рабочего цикла эта величина составит в среднем 0.54 кбит/c (4 кбит/c * 18%) за 20-30 минутный период. Итак, в случае использования канала 64 Кбит/c, остаток составит 63.46 кбит/c.

1.8.4. Сравнение сегментации кадров VoFR и пакетов VoIP

Принцип последовательной передачи пакетов по каналу связи приводит к тому, что передача длинного пакета с данными может существенно увеличить время ожидания передачи речевого пакета. Например, передача 1500 байтового пакета Ethernet по каналу доступа 56 кбит/с составит более 200 мс.

Следовательно для УСПРД важно, чтобы имелась возможность просегментировать любые длинные пакеты данных, особенно для низкоскоростных каналов доступа. Ограничения на размеры пакетов с данными приведены в Табл.1.8.

Табл.1.8. Максимальные размеры пакетов с данными.

Размер полосы пропускания канала доступа (кбит/c)

Максимальный размер пакета (байт)

56/64

256

128

512

192

768

256

1024

384

1536

512

2048

1544

6144

Последствием сегментации пакетов данных является уменьшение эффективности предачи данных. Поскольку есть фиксированный заголовок для каждого пакета, то создание небольших пакетов увеличивает процент служебной информации. Последствия сегментации в сетях Frame Relay менее чувствительны, чем в сетях IP поскольку размер заголовка Frame Relay существенно меньше.

В сетях IP эффективность функционирования сети может уменьшиться на 10-15%; в сетях Frame Relay - на 2-4%.

При использовании метода VoFR, сегментация пакетов происходит автоматически в VFRAD всякий раз, когда есть речевой вызов. В случае завершения разговора сегментация прекращается.

При использовании VoIP сегментация пакетов происходит в маршрутизаторе доступа по команде администратора сети или под управлением протокола “шлюз-маршрутизатор”, как например, RSVP. При использовании RSVP, устанавливается сеанс RSVP с маршрутизатором, в течении которого маршрутизатор сегментирует пакеты с данными.

Поскольку большинство маршрутизаторов и шлюзов VoIP не поддерживают RSVP или аналогичный управляющий протокол, принудительная сегментация, при использовании VoIP, в среднем на 10%-15% снижает эффективность функционирования сети на низкоскоростных каналах, независимо от того, присутствуют или нет телефонные вызовы.

Т.о., основными преимуществами VoFR над VoIP являются:

  • более эффективное использование полосы пропускания каналов;
  • меньшие показатели задержек передачи речи;
  • автоматическая сегментация данных.

<< НАЗАД ] [ ОГЛАВЛЕНИЕ ] [ ВПЕРЕД >>