Среди каналов, на которых может
быть организована IP-телефонная связь, особый интерес представляют каналы
Интернет. Несмотря на большое разнообразие, характеризуемое пропускными
способностями, числом маршрутизаторов, характеристиками физических линий и
пр. реально действующие каналы Интернет характеризуются
действительной пропускной способностью, определяемой наиболее "узким
местом" в виртуальном канале в данный момент времени;
трафиком, также являющимся функцией времени;
задержкой пакетов, что определяется трафиком, числом
маршрутизаторов, реальными физическими свойствами каналов передачи,
образующими в данный момент времени виртуальный канал, задержками на
обработку сигналов, возникающими в речевых кодеках и других устройствах
шлюзов; все это также обеспечивает зависимость задержки от
времени;
Упомянутые обстоятельства и эффекты наглядно могут быть
представлены в графической форме. Так, на рис. 3 приведены гистограммы
задержек пакетов, показывающие эмпирические распределения вероятностей
задержек. На оси абсцисс отложена относительная задержка, характеризующая
реальное положение пакета в последовательности на временной оси по
отношению к идеальному в предположении, что первый пакет пришел без
задержки.
Рис. 3. Гистограммы задержки пакетов
Детальное изучение явлений задержки и потери пакетов
позволяет сделать следующие выводы. Задержки пакетов существенно зависят
от времени. Кривая этой зависимости имеет большой динамический диапазон и
скорость изменения. Заметные изменения времени распространения могут
произойти на протяжении одного не продолжительного сеанса связи, а
колебания времени передачи могут быть в диапазоне от десятков до сотен
миллисекунд и даже превышать секунду.
Рис. 4. Гистограммы потерь
пакетов
Зависимость рис. 3 показывает величины
возникающих задержек и их вероятности. Данная информация исключительно
важна для организации процедуры обработки и выбора параметров обработки.
Так, становится ясным, что временная структура речевого пакетного потока
меняется. Возникает необходимость организации буфера для превращения
пакетной речи, отягощенной нестационарными задержками в канале, возможными
перестановками пакетов, в непрерывный естественный речевой сигнал
реального времени. Параметры буфера определяются компромиссом между
величиной запаздывания телефонного сигнала в режиме дуплексной связи и
процентом потерянных пакетов. Потеря пакетов является другим важнейшим
негативным явлением в Интернет -телефонии.
На рис. 4 представлены гистограммы потерь пакетов. По оси абсцисс
отложено число подряд потерянных пакетов. Анализ гистограммы показывает,
что наиболее вероятны потери одного, двух и трех пакетов. Потери больших
пачек пакетов редки.
Существенно, что потеря большой группы пакетов приводит к необратимым
локальным искажениям речи, тогда как потери одного, двух, трех пакетов
можно пытаться компенсировать.
Далее будет показано, что отмеченные обстоятельства по новому ставят
задачу синтеза речевых кодеков для IP-систем. Интуитивно ясно, что с
повышением трафика возрастают задержки и потери в телефонном канале. В
условиях ограниченных пропускных способностей это проявляется не только
при интегральном увеличении загрузки каналов, например, в часы наибольшей
нагрузки, но и при увеличении потока локального источника информации.
Кривые графиков рис. 3 и 4, построенные для различных скоростей передачи
информации убедительно свидетельствуют о необходимости использования как
можно более низких скоростей передачи речевой информации при естественном
требовании обеспечения желаемого качества телефонной связи.