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VOIP
语音引擎
编解码器的选择或设计，
往往都要考虑带宽占用情况的估计。
语
音都是分帧来处理，
标准编解码器的帧长是一定的，
帧长往往决
定了语音编解码器的算法延时值。
编解码器的算法是
VOIP<
/p>
语音时延众多因素的一种。语音变成
RTP
包往往是时延中很关键的因素。如以语音编解码器的一帧
为单位进行打包，那会导致二
个问题：一是包太多，会导致服务器处理不了；二是
包头和相
关的控
制位消耗太多的带宽；一个好处：消除了打包可能造成的时延和丢包对语音音质的
影响
.
在这引用一下
(
内容基本正解
)
，主要是
展示一下
RTP
包对带宽占的影响。
不论在呼叫控制信令上采用何种协议，语音包的传输基本上都
基于
RTP
（
real-time
transport
protocol RFC
1889
／
RFC 3350
）协议在
网络上传输。这是一种为传输实时媒体流而由
IETF
制定的<
/p>
协议。
几乎
所有的
VoIP
相关产品，都利用
RT
P
收发语音信息。语音包的结构如下所示，在
IP
层上封装
后被送出到网络上，
Payload
部分的信息量多少取决于所采用的编码方式。
一般说来，在
VoIP
的世界里采用
G.729
编码的较多，而在运营商提
供的
IP
电话服务中则是
G.711<
/p>
较多。
G.711
是在
< br>ISDN
网中也被使用的
CO
DEC
，音质较好，但与
G.729
相
比信息量较多。而
G.729
则是一种压缩率高且音质也较好的
CODEC
。在传输一路语音信息时，
G.711
所需的带宽是
64kbps
，
而
G.729
只需要
8kbps
。两者一般都以
20msec
间隔（这个间隔可变）发送数据包，因此我们可以推
算出实际的包大小。
语音信息是一种模拟信号，而将语音转
换成数据包首先需要将模拟信号转换为数字信号（数
-
模转
换）
。相信大家对此都有所了解，将模拟式的语音信息用数字式传输
的过程大致如下图所示。
现有的电
话交换网中采用的编码方式是
G.711
（
PCM
）
，在通话的两端必须采用同样的方式分别进
行编码
/
解码操作才能实现语音通话，这里的
编码
/
解码功能合称为
CODEC(C
Oder/DECoder)
。
Vo
IP
应用中常见的两种具有代表性的
CODEC
如下：
G.711
（
PCM
方式：<
/p>
PCM
＝脉码调制
：
Pulse Code
Modulation
）
采样率：
8kHz
信息量：
64kbps
／
ch
annel
理论延迟：
0.125msec
<
/p>
品质：
MOS
值
4.10
G.729
（
CS-
ACELP
方式：
Conjugate Structure
Algebraic Code Excited Linear
Prediction
）
采样率：
8kHz
信息量：
8kbps
／
cha
nnel
帧长：
10msec
理论延迟：
15msec
品质：
MOS
值
3.9
接下来就以这两种
CODEC
为基础进行探讨。光使用
CODE
C
将语音信息数字化
还不算是将语音数据包封装完成。
为了完成封包工作，
VoIP
终端内置了被称为
DSP
（
Digital Signal Processor
）的芯片
。简单地说，
就是对模拟信号编码后产生的大量数字信息进行实时处理的芯片。
实际的封包过程，还需要使用
RTP
协议将语音数据包发送到网络上去。
RTP<
/p>
包中，包括载荷类别
（
CODEC
的类别）
、序列号（语音包的顺序）
、时间戳
（语音包的发送间隔）等信息，接受方就以这
些信息为基础将收到的数字信息还原为模拟
的语音信号。
（
4
< br>）计算语音数据包的大小和所需带宽
实际的语音信息在
IP
层上封装后的数据包格式如下。
IP Header(
)+UDP
Header(8Byte)+RTP Header(12Byte)+Payload(
净载部分，可变
长
)
将语音信息封装为
IP
包在
3
层以上就必然产生
40Byte
的额外开销，那么使用
G.711/G.729 CODEC
分
别以
20msec
周期封装语音信息包的话，所生成的包长度如
下。
G.711
时
每秒送出的包为：
1000
／
20msec
＝
50pps
一路语音信息所需的带宽
64kbps
＝
50pps
×
Payload
大小
Payload
大小
＝
64000
／
50
＝
1280bit
＝
1
60byte
语音包的长度为
200byte
。
G.729
时
每秒送出的包为：
50pps
一路语
音信息所需的带宽
8kbps
＝
50p
ps
×
Payload
大小
Payload
大小＝
8000
／
50
＝
160bit
＝
20byte
语音包的长度为
60byte
。
在实际应用中具体应该使用哪种
CODEC
呢？仅从语音通话业务的角度来
看是用哪一种
< br>CODEC
都没有问题的。
但是，如果需要利用传真服务或是与
VoIP
< br>运营商互联的话，就必须使用
G.711
。而拥有多处分
支
机构的企业，用于分支间互联的往往不会是与
LAN
等同的
10/100Mbps
的线路。多数分支
甚至还在
用
128kbps
的线路互联
。
此时如果选择
< br>G.711
的话，光是语音信息就有可能把可用带宽消耗光。有些产品支持为不同
的连接
对象使用不同的
CODEC
。利
用这一功能，就可以做到在窄带连接上使用
G.729
，而在宽
带连接上使
用
G.711
。
如果采用这类产品，
为了统一运用管理策略，可以考虑使用
“
分支间采用
G.729
；<
/p>
同一
LAN
内采用
G.711
”
的设计。但如果有需要在分支间使用传真服务，
则必须在分支间也使用
G.711
。
此外，在进行带宽计算时，还必须考虑二层上的开销。具体到
采用以太网传输时，必须加上以太帧
的开销。
以太网传输所需的额外开销包括
前同步
(Preamble)
：
7byte
（为了通知
梦芭莎优惠券
发送开始而取同步的信号）
SFD
：
1
byte
（
Start Frame
Delimiter
：数据帧开始部分）
对端
MAC
地址：
6byte
源
MAC
地址：
6byte
协议：
2byte
（
< br>VLAN
时包含于
802.1q
）
802.1q
< br>：
4byte
（使用
VLAN<
/p>
时）
FCS
：
4byte
下面再举两个实例。
实例
1
：以太帧带
VLAN Tag
Preamble
：
7byte
SFD
：
1byte
对端
MAC
地址：
6byte
源
MAC
地址：
6byte
802.1q
：
4byte
（使用
VLAN
时）
FCS
：
4byte
根据实例
1
的计算可知，在使用
VLAN
功能的以太网上，每个三层的数据
包需要加上
28byte
的开销。
<
/p>
实例
2
：不带
V
LAN Tag
的以太帧
Preamble
：
7byte
SFD
：
1byte
对端
MAC
地址：
6byte
源
MAC
地址：
6byte
协议类别：
2byte
FCS
：
4byte
根据实
例
2
的计算可知，无
VLAN
环境下，每个
3
层包在以太网上需要的额外开销
是
26byte
。最后
来简单计算一下
不同
CODEC
下所需的实际带宽。
计算的前提是
RTP
包送出间隔为
20msec
且
2
层上不使用
VLAN
，此时每个包需要附加还必须加上
40Byte
（
3
层以
上的开销）
+26Byte
（
2
层的开销）
=66Byte
的额外开销。而每
一秒钟共产生
50
个包