In un precedente articolo abbiamo trattato il dimensionamento e la scelta delle linee XDSL e FTTX in abbinamento ai Centralini VoIP Onpremise e Cloud. Con questo articolo di approfondimento andremo a definire i criteri di calcolo per l’ottimizzazione del consumo di banda dati per le comunicazioni vocali VoIP con standard SIP.
Analizzeremo di seguito i codec audio più comunemente utilizzati dai provider italiani, tralasciando i codec ormai in disuso e accennando invece quelli che, al momento, non sono ancora supportati a livello di provider SIP.
Nel calcolare l’occupazione di banda di un codec non occorre fermarsi al dato nominale di occupazione di banda. L’effettivo consumo di banda dati è infatti strettamente dipendente dal protocollo di di rete utilizzato (PPPoE oppure PPPoA) e considera quindi anche i pacchetti di overhead e di payload.
Valutazione della Qualità Audio di un Codec
La qualità audio di un codec viene definita con un valore denominato MOS ed è basato su un test di valutazione empirica basato sulla percezione della qualità audio da parte di un essere umano. Non è quindi un dato oggettivamente misurabile ma un dato soggettivo in forma aggregata (la valutazione di un gruppo di test). E’ un valore utilizzato da decenni.
Il MOS è definito da un gruppo scelto di uditori ed è valutato su una scala da 1 a 5 dove:
- 5 – Eccellente
- 4 – Buono
- 3 – Discreto
- 2 – Scarso
- 1 – Pessimo
Di Seguito la valutazione uditiva del principali codec impiegati dai VoIP provider. Nel valutare la qualità dei codec occorre considerare che il codec G711A è il codec comunemente utilizzato sulle linee ISDN e costituisce il parametro medio di riferimento. Utilizzando il codec G711, in condizioni ottimali, la qualità della chiamata è esattamente pari a quella di una comune linea ISDN.
- G711A – MOS pari a 4,2
- G711U- MOS pari a 4,2
- G729- MOS pari a 4
- GSM- MOS pari a 3,5
- G722 – MOS pari a 5 (HD codec, al momento della stesura di questo articolo il codec non è utilizzato da alcun provider SIP italiano)
Occupazione Reale di Banda dei Codec Audio
- G.729 il G.729 è un codec che ha una ridotta occupazione di banda ma fornisce una buona qualità audio. Costituisce il codec più comunemente usato per le chiamate VoIP.
- G.711 il G.711 nelle versione A (europea) e U (americana) è statoi introdotto dall’ITU nel 972 per l’uso con la telefonia digitale ISDN. Con un rapporto di compressione pari a 1:2 ed un’occupazione nominale di banda pari a 64Kbps per ogni direzione, è ancora il miglior codec da utilizzare quando vi è banda disponibile. E’ sensibilmente migliore del codec G729 a livello di qualità audio e la voce appare più brillante del codec G729.
- G.722 il G.722 è un codec con bit rate elevato (48/56/64Kbps) definito dallo standard ITU ed è molto migliore del tradizionale codec impiegato sulle linee ISDN. Può essere utilizzato in ambito locale i sui trunk di interconnessione dei centralini telefonici (es. 3CX Bridge) per comunicazioni vocali di alta qualità. Al momento non viene implementato dai comuni provider italiani.
- GSM: Il codec GSM ha un’occupazione nominale di banda di 13Kbps ed ha un indice MOS di qualità pari a 3,5. La qualità della conversazione più che discreta ma comunque inferiore al G729 e soprattuto al G711. E’ comunque un codec intelleggibile e la qualità audio, come suggerisce il nome, è quella sperimentabile sulle normali linee mobili cellulari. il Codec GSM è utilizzato solo da pochi operatori.
Nota: E’ importante considere che la qualità di codec come G729 e GSM è fortemente dipendente dal provider VoIP utilizzato. Nell’interfacciamento terminale dei provider VoIP SIP con le centrali tradizionali viene infatti effettuata un trascodifica da G729/GSM a G711 e ciò può comportare un degrado, seppur minimo, della qualità audio del codec originale. Questo è il motivo per il quale il codec G729 può comportare prestazioni qualitative anche molto diversamente a seconda del provider e della terminazione finale della chiamata (es. linea mobile GSM, linea ISDN, linea PSTN, Linea VoIP di altro operatore).
Come ho già avuto modo di sottolineare in un precedente articolo, il Codec G711A rappresenta, in condizioni di banda idonee, il miglior codec attualmente utilizzabile per effettuare chiamate VoIP.
Quanta banda occorre per effettuare una conversazione utilizzando una lidea dati dedicata al VoiP
Assumendo di dedicare una linea dati esclusivamente all’uso del VoIP e considerando la Banda Minima Garantita (BMG) di una linea dati, che, come più volte detto, rappresenta il vero collo di bottiglia di una comune linea XDSL, avremo un’occupazione di banda reale pari ai valori successivamente indicati. Ai Valori di banda nominale vanno infatti sommati i pacchetti di overhead e di payload.
Tralasciando la metodologia di calcolo, poco rilevante al fine di un calcolo empirico, andranno considerati i seguenti valori medi:
G711A/U: Banda Effettiva 87,2Kbps in upload e 87,2Kbps in download
G729: Banda Effettiva 31,2Kbps in upload e 31,2Kbps in download
GSM: Banda Effettiva 22.5Kbps in upload e 22.5Kbps in download
Un esempio: nel caso di una connettività con BMG in upload pari a 256Kpbs, esclusivamente dedicata al VoiP (il valore in download è in questo caso irrilevante) potremo effettuare, con un calcolo piuttosto preciso:
- 2 conversazioni con codec G711
- 2 conversazioni in G711 e una conversazione in G729
- 8 conversazioni con codec G729
- 11 conversazioni con codec GSM
Quanta banda occorre per effettuare una conversazione in VoIP su linea dati condivisa
In caso di linea condivisa occorre innanzitutto specificare che è d’obbligo l’utilizzo di un Router con supporto per il QoS. Il QoS (Quality of Service) è una funzionalità del router che permette di dare priorità al traffico voce rispetto al traffico dati. Nelle migliori implementazioni QoS, il meccanismo consente ai pacchetti voce di bypassare competamente le code di routing attraverso un acceleratore hardware, riducendo la latenza di elaborazione ed eliminando fenomeni interni di jitter dovuti alla gestione interna delle code di pacchetti.
Senza l’utilizzo di meccanismi di QoS, il degrado dell’audio (mancanza di intelleggibilità, audio a scatti, audio metallico o disturbato, fenomeni di eco) sarà il risultato più probabile nel momento in cui venga semplicemente invita una mail con un allegato di pochi Mbyte o venga eseguito il download di un file di dimensioni elevate.
In ogni caso, valutato il valore di BMG disponibile in upload, l’audio da dedicare in via esclusiva al traffico VoIP sarà esattamente pari al valore totale di occupazione di banda calcolata secondo il numero di chiamate simultanee previste e il codec selezionato.
Qualora doveste riscontrare comunque problemi audio, su linea dati condivisa, è probabile che l’algoritmo QoS impiegato non sia impostato correttamente o non sia efficace oppure che non stiate correttamente taggando o identificando il traffico voce in base agli IP delle apparecchiature coinvolte. In questi casi si raccomanda di verificare, a linea completamente scarica, che i requisiti di BMG siano garantiti, che la latenza dei pacchetti sia inferiore ai 120ms e che non sia presente un valore elavato di Jitter.
Se infine si prevede di consumare l’intera Banda Minima Garantita per effettuare le conversazioni VoIP sarà opportuno dedicare in via esclusiva la linea dati al traffico vocale. In questo caso sarà necessario dotarsi di una seconda connettività per il traffico dati.
L’utilizzo di una linea condivisa per voce/dati è opportuno quando sulla carta venga calcolata un’occupazione di banda VoiP massima non superiore al 60% della Banda Minima Garantita dichiarata dal provider che fornisce la connettività.
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