كیفیت در VOIP

سیستم تلفنی, یك شبكه سوئیچینگ مداری Circuit Switching است بدین معنی كه از طریق گره های شبكه, یك مسیر اختصاصی بین دو ایستگاه انتهایی برقرار می شود

سیستم تلفنی، یك شبكه سوئیچینگ مداری (Circuit Switching ) است. بدین معنی كه از طریق گره‌های شبكه، یك مسیر اختصاصی بین دو ایستگاه انتهایی برقرار می‌شود. در مقابل، شبكه‌ای مانند اینترنت از سوئیچینگ پاكتی (Packet Switching) استفاده می‌كند كه روشی كاملا متفاوت با سوئیچینگ مداری دارد. در این نوع شبكه برای انتقال دیتا نیاز به یك مسیر اختصاصی نیست، بلكه دیتا به صورت دنباله‌ای از قطعات كوچك به نام پاكت (Packet) ارسال می‌شود .

هر پاكت در طول شبكه از گرهی به گره دیگر ارسال می‌شود و در هر گره پاكت به طور كامل دریافت و ذخیره شده، سپس به گره‌های بعدی ارسال می‌شود. البته چگونگی هدایت و مسیریابی در گره‌های میانی، روش‌های مختلفی دارد كه توضیح آنها در این نوشتار نمی‌گنجد.

شبكه تلفن با داده‌های آنالوگ (صوت ) سرو كار دارد. محدوده فركانسی سیگنال تلفن ۰ تا ۴Khz می‌باشد كه تقریبا محدوده فركانسی صوت انسان را پوشش می‌دهد. البته برای انتقال صدا در بسیاری موارد، سیگنال آنالوگ تلفن را به داده‌های دیجیتال تبدیل می‌كنند تا امكان انتقال آن با هزینه كمتر امكان‌پذیر باشد.

( برای مثال برای ارتباط بین مراكز تلفن در قسمتی به نام PCM، سیگنال دیجیتال به آنالوگ تبدیل شده، و در مركز مقصد عكس این عمل انجام می‌شود و سیگنال آنالوگ دوباره به دست می‌آید) برای تبدیل سیگنال آنالوگ تلفنی به دیجیتال، مطابق با قضیه نایكوییست حداقل فركانس ۸Khz نیاز است كه با توجه به استاندارد نمونه‌برداری ۸ بیتی در هر بازه زمانی، برای انتقال هر خط آنالوگ تلفنی به ۶۴Kbps پهنای باند دیجیتال نیاز است.

این پهنای باند حالت ایده‌آل و پایه انتقال دیجیتالی تلفن است. در حقیقت اكثر استانداردهای مخابراتی همچون E۱ و T۱ و حتی استانداردهای فیبر نوری STM۱ بر اساس تعداد كانال‌های ۶۴Kbps تعریف شده‌اند.

اما تخصیص ۶۴Kbps برای انتقال هر كانال صوتی هزینه بالایی می‌طلبد، مخصوصا زمانی كه شبكه‌ای به اندازه كره زمین مدنظر طراحان باشد. با پیشرفت تكنولوژی به خصوص در زمینه كامپیوتر، راه‌حل‌های جدید برای كم‌كردن هزینه ارتباط مطرح شد كه برخی از این راه‌حل‌ها منجر به پایین آوردن پهنای باند مورد نیاز انتفال تلفنی می‌شدند.

مهم‌ترین راه‌حل، استفاده از الگوریتم‌های فشرده‌سازی خاص و حذف بعضی از سیگنال‌های زاید از داده دیجیتال می‌باشد.

برای مثال در اكثر ارتباطات تلفنی، یكی از طرفین، شنونده ودیگری گوینده است. در ارتباط كلاسیك تلفنی، در این حالت كانال اشغال می‌شود هرچند داده‌ای منتقل نمی‌شود. می‌توان با استفاده از الگوریتم‌های خاص، سكوت یك طرف را تشخیص داد و به جای ارسال كامل داده و اشغال شدن كامل پهنای باند، داده‌ای به معنی سكوت را به گیرنده ارسال كرد و تا زمانی كه سكوت در یك طرف برقرار است، داده‌ای منتقل نكرد.

اهمیت این الگوریتم بخصوص در ارتباطات رادیویی (مانند سیستم تلفنی موبایل) بسیار با اهمیت می‌شود، چرا كه با توجه به محدودیت كانال‌ها و وجود درخواست كنندگان زیاد، استفاده بهینه از باند مهدود بسیار مهم است.

مسئله دیگر، سكوتی است كه بین اداكردن حروف از دهان انسان وجود دارد، چرا كه هرقدر شخصی بتواند سریع صحبت كند، باز بین اداكردن حروف، زمانی وجود دارد كه با استفاده از الگوریتم‌های خاص می‌توان آنها را حذف كرد. علاوه بر تمام اینها، امكان استفاده از الگوریتم‌های فشرده‌سازی در صوت دیجیتال‌شده وجود دارد.

البته استانداردهای مختلفی برای پایین آوردن پهنای باند مصرفی وجود دارد.

یكی از اولین و مشهورترین این استانداردها، استاندارد GSMK می‌باشد كه در سیستم موبایل (GSM) استفاده می‌شود. اثبات شده است كه این استاندارد با استفاده از یك پهنای باند ۱۳Kbps (حدود یك پنجم پهنای باند پایه) كیفیتی مطلوب را به مشترك ارائه می‌كند.

در VOIP هم از استانداردهای مختلفی برای تبدیل صوت به داده دیجیتال وجود دارد كه نیاز به ۶۴Kbps تا ۸.۳Kbps پهنای باند دارند.

البته عامل دیگری نیز در كیفیت انتفال صدا به وسیله IP تاثیرگذار است. با توجه به ساختار سوئیچینگ پاكتی در اینترنت و استفاده از پروتكل UDP در VOIP، تضمین ۱۰۰% برای رسیدن داده‌ها به مقصد وجود ندارد، چرا كه علاوه بر امكان از دست رفتن پاكت‌ها در طول مسیر، امكان پس و پیش شدن آنها(به دلیل استفاده ازپروتكل UDP ) نیز وجود دارد.

البته مكانیزمی در استانداردهای جدید وجود دارد، تا در صورت گم شدن پاكت‌ها، افت كیفیت زیاد نباشد.

همان طور كه مشاهده می‌شود، استاندارد G۷۲۹ تنها تا زمانی كه درصد گمشدن پاكت‌ها كمتر از۵ باشد، سرویسی با كیفیت قابل قبول را به كاربر ارائه می‌دهد. البته این درصد گم‌شدن پاكت‌ها بسیار كم می‌باشد و امكان ارائه سرویسی مطمئن را به كاربر نمی‌دهد.

از سوی دیگر همان طور كه مشاهده می‌شود، در استاندارد Enhanced G.۷۱۱ حتی با وجود ۳۰% گم شدن پاكت‌ها، باز كیفیت سرویس در حد عالی است. البته در ایران با توجه به گران بودن پهنای باند، معمولا از استاندارد G.۷۲۹ و یا پایین‌تر استفاده می‌شود و متاسفانه به دلیل پایدار نبودن ارتباط ISPها با اینترنت و وجود نویز زیاد و درصد بالای گم‌شدن پاكت‌ها، كیفیت ارتباط در اكثر مواقع در حد مطلوبی نمی‌باشد.

در هر حال VOIP توانسته است با ارائه كیفیتی در حد PSTN اما با هزینه‌ای بسیار پایین‌تر نسبت به PSTN (به علت ساختار شبكه‌ای و مهم‌تر از همه ساختار سوئیچینگ پاكتی) توانسته است توجه زیادی را به خود جلب كند، به طوری كه به نظر می‌رسد در آینده كلیه ارتباطات راه دور از طریق VOIP انجام شود.

شركت‌های دولتی و خصوصی برای استفاده از این تكنولوژی و ارانه خدمات با هزینه پایین‌تر و كیفیت بالاتر به مردم، در صورت توجه به نكات فنی و نیز اقدامات ضروری، می‌توانند توفیق زیادی یابند.