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H.323協(xié)議定義了各種VoIP設(shè)備,主要包括終端和網(wǎng)關(guān),可以統(tǒng)稱為終端節(jié)點(diǎn)。這類設(shè)備完成相似的功能:給一個呼叫標(biāo)記發(fā)送和接收的IP端口。在某種情況下,即配置了相應(yīng)軟件的多媒體PC相互呼叫,可看成兩個H.323終端間的通信。另一種情況下,即電話與電話間呼叫,則要經(jīng)過PSTN到IP網(wǎng)絡(luò)再到PSTN的轉(zhuǎn)接。上述兩種情況均需描述端節(jié)點(diǎn)處IP語音數(shù)據(jù)的流入與流出,H.323協(xié)議中稱其為信息流。
VoIP信息流的主體是語音信息,H.323協(xié)議允許采用各種編碼方案但為了照顧兼容性,所有H.323終端和網(wǎng)關(guān)必須有ITU-TG.711編解碼器,即64kbit/sPCM編解媽器,盡管效率不高,但PCM至少保證了不同設(shè)備最低程度的兼容性。另外,H.323協(xié)議還定義了其他一些語音編碼方案:
(1)G.728
ITU-T定義的16kbiu/s編碼標(biāo)準(zhǔn),采用低時延的代數(shù)編碼激勵-線性預(yù)測(LD-ACELP)數(shù)據(jù)壓縮算法。
(2)G.729和G.729a
ITU-T制訂的8kbit/s編碼方案,采用共瓶結(jié)構(gòu)一代數(shù)編碼激勵線性預(yù)測(CS-ACELP)數(shù)據(jù)壓縮算法。G.729a比G.729算法復(fù)雜度小,執(zhí)行時間短,所以該算法得到了大多數(shù)網(wǎng)關(guān)廠商的青睞。
(3)G.723.1
該標(biāo)準(zhǔn)定義了5.3kbit/s和6.4kbit/s兩種速率。對應(yīng)的分組長為20字節(jié)和24字節(jié),每30ms可選擇一次變速率切換。發(fā)端空閑時,G.723.1規(guī)定發(fā)送4字節(jié)的空閑數(shù)據(jù)分組。與G.729相比,G.723.1能更好地處理雙音多頻(DTMF)信令,也就是更好地利用了帶內(nèi)語音信令。
這些編碼技術(shù)由于采用的數(shù)學(xué)模型不同,所以編碼的效果也不同。人們用三個技術(shù)指標(biāo)來衡量這些編碼技術(shù)是否適用于VoIP系統(tǒng):輸出數(shù)據(jù)速率、算法執(zhí)行時延、編碼語音信號的可懂度。
研究表明,語音質(zhì)量與壓縮速率成反比。例如,以64kbit/sPCM的語音質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)、則換用其他低速率算法后,主觀評判的語音質(zhì)量均有所下降。
起初,語音質(zhì)量的量化指標(biāo)很難測試,現(xiàn)在,人們主要采用兩類評估指標(biāo),時延與平均主觀得分(MOS)。數(shù)據(jù)速率、時延、與MOS關(guān)系如圖7-6所示。
圖7-6 數(shù)據(jù)速率時延MOS的關(guān)系圖
一般而言,算法復(fù)雜度越高,壓縮效率就越高,但時延也越大。盡管網(wǎng)關(guān)與終端廠商試圖采用專用集成電路芯片(ASIC)或現(xiàn)場可編程器件縮短處理時延,但并不能改變這一關(guān)系。
時延過長是極其不利的。例如,在海底光纜普及以前,經(jīng)由同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)接的越洋電話常常由于時延大而造成令人不可容忍的回波干擾。盡管打過這種電話的人士認(rèn)為0.5~1s的時延會使通話困難,但實(shí)際上大多數(shù)人對高于0.2s的時延已無法忍受。
如果從發(fā)送到接收的時延僅限于算法處理的話,情況還不算太糟。但實(shí)際上,網(wǎng)絡(luò)處理節(jié)點(diǎn)(路由器、交換機(jī)等)將引入更大的時延。由于上述原因,迫使編譯碼器設(shè)計者要以盡可能短的數(shù)據(jù)流發(fā)送盡可能高質(zhì)量的語音,而且要盡量快。
時延指標(biāo)固然重要,但平均主觀得分(MOS)指標(biāo)也許更重要。MOS是語音是否失真的主觀判據(jù),由一組試聽者打分給出。或許語音編碼器最誘人之處就在于能以8%的帶寬提供80%的保真度。
事實(shí)上有些廠商并不愿意采用上述標(biāo)準(zhǔn)。他們夸11說自己的聲碼器比G.7xx的更好。但主流廠商對此持否定態(tài)度,因?yàn)檫@樣會導(dǎo)致設(shè)備的不兼容。