Что такое VoIP-кодеки и как они влияют на качество связи?

Коммуникации VoIP облегчает технология, называемая кодеками, которые сжимают аудиозвуки говорящего в данные для передачи через Интернет.

Однако не все кодеки передачи голоса по Интернет-протоколу одинаковы: некоторые ориентированы на низкую задержку, некоторые отдают предпочтение низкой пропускной способности, а некоторые передают широкий диапазон звуковых частот.

В этой статье мы подробно рассмотрим кодеки VoIP, обсудим, что они из себя представляют, как они работают для голосовых вызовов и конференц-связи, варианты кодеков и как выбрать правильный кодек для ваших потребностей в бизнес-коммуникациях.

Что такое кодеки VoIP?

Кодек VoIP — это аппаратная или программная технология, которая сжимает и передает аудиосигнал между устройствами, обеспечивая быструю и четкую связь.

Само слово «кодек» объединяет два основных действия технологии — кодирование и декодирование аналогового аудиосигнала в цифровой сигнал или из него.

Существуют сотни различных типов кодеков, которые сжимают все виды мультимедиа — видео, музыку, потоковую передачу и т. д.

Кодеки VoIP предназначены для эффективной передачи высококачественного аудио и речи высокой четкости, что является важным компонентом телефонии Voice Over IP (VoIP).

Бизнес-телефония VoIP использует комбинацию обоих:

• Аппаратные кодеки: физические чипы в любом устройстве, которое записывает, передает или воспроизводит аудио и видео. Компьютеры, планшеты, сотовые телефоны, гарнитуры и VoIP-телефоны (IP-телефоны) содержат кодеки.
• Программные кодеки: провайдеры облачных АТС предлагают программные приложения с кодеками, которые передают цифровой аудиосигнал по телефонной сети провайдера. Все видео- и аудиопрограммы используют встроенные программные кодеки, доступные для загрузки в Интернете.

Почему кодеки VoIP важны?

Кодеки VoIP важны, поскольку они определяют качество звука VoIP. Облачный бизнес-VoIP зависит от передачи цифрового звука в режиме реального времени, что обеспечивает качество звука HD-голоса и устраняет отвлекающие факторы, такие как дрожание и задержки.

Для этой мгновенной передачи данных требуется кодек для быстрого преобразования аналогового аудиосигнала в цифровой, сохраняя как можно больше исходного звука и сводя к минимуму требования к пропускной способности сети. Если кодек требует слишком большой полосы пропускания или слишком медленно сжимает аналоговый сигнал, вы можете столкнуться с задержкой или искажением звука. (Алгоритм A-закона для Северной Америки и Японии уменьшает диапазон речи для обеспечения эффективного кодирования.)

Как работают кодеки VoIP

Кодек VoIP работает, получая аудиовход одного динамика, кодируя этот аналоговый аудиосигнал в цифровой аудиосигнал, передавая этот цифровой сигнал по сети телефонии VoIP, а затем, наконец, декодируя цифровой сигнал обратно в аналоговый на конце приемника, где он проходит как чистый звук. Примечательно, что кодеки выполняют весь этот процесс за несколько сотен миллисекунд, что позволяет вести VoIP-разговоры в реальном времени.

Вот как кодеки VoIP работают в облачной телефонной системе:

1. Кодек VoIP принимает аналоговый аудиосигнал динамика.

2. Кодек VoIP сжимает аналоговый сигнал в пакеты цифровых аудиоданных.

3. Провайдер VoIP вызывающего абонента передает эти пакеты цифровых аудиоданных по своей сети VoIP.

4. VoIP-провайдер получателя получает цифровые данные и направляет их в приложение и устройство получателя.

Шаг 1: Кодек VoIP получает аналоговый аудиосигнал динамика

Когда говорящий произносит звук речи в свое устройство, аппаратные кодеки устройства фиксируют звуковую частоту в виде аналогового сигнала.

Реальные звуки занимают широкий диапазон звуковых частот. Частота речи находится в диапазоне от 80 до 300 Гц, в то время как другие шумы, такие как музыкальные звуки, могут находиться в диапазоне от 20 до более 15 000 Гц. Обычные аудиокодеки улавливают лишь ограниченную часть реальных звуков, поэтому телефонные разговоры никогда не звучат так четко, как личные разговоры.

Кодек более высокого качества захватывает более широкий частотный диапазон, что приводит к звуку высокой четкости, имитирующему реальный разговор.

Шаг 2: Кодек VoIP сжимает аналоговый сигнал в пакеты цифровых аудиоданных

Затем кодек вашего VoIP-приложения сжимает аналоговый аудиосигнал в пакеты цифровых данных (процесс кодирования). Цифровые пакеты требуют гораздо меньше пропускной способности и легче передаются через Интернет.

Качество сжатых аудиоданных зависит от трех факторов: частоты, частоты дискретизации и битрейта.

• • Частота: звуковой диапазон звука, который захватывают цифровые данные, в Гц. Широкополосные и сверхширокополосные звуковые частоты захватывают более широкий звуковой диапазон по сравнению с узкополосными частотами. Однако широкополосный звук требует большей пропускной способности и, следовательно, может быть более медленным и более обременительным в сети Wi-Fi или сети Интернет.
  • Частота дискретизации: скорость, с которой кодек может делать «моментальные снимки» звука и передавать их. Измеряемая в отсчетах в секунду, более высокая частота дискретизации означает, что кодек улавливает больше микросекунд аудио, доставляя получателю более плавный и аналогичный продукт.
  • Битрейт: количество цифровых данных, содержащихся в каждом аудиосэмпле, преобразованном из аналогового (коэффициент сжатия). Битрейт и частота дискретизации идут рука об руку: битрейт — это качество сжатых аудиоданных, а частота дискретизации — это количество или скорость, с которой данные сжимается и отправляется.

Каждый формат кодека VoIP, такой как G.711, G.722 или Opus, предлагает различную частоту, частоту дискретизации и битрейт.

Таким образом, кодек вашего программного обеспечения VoIP определяет качество звука при вызове , в том числе степень джиттера и задержку, с которыми вы сталкиваетесь.

Шаг 3: VoIP-провайдер вызывающего абонента передает данные по сети

Как только ваш кодек VoIP сжимает аналоговые данные в цифровые, ваш провайдер VoIP передает эти данные через свою сеть интернет-телефонии.

Большинство провайдеров VoIP используют несколько глобальных центров обработки данных , которые могут направлять аудиоданные от вызывающего абонента к получателю за миллисекунды, что обеспечивает постоянный поток почти мгновенной связи.

Шаг 4: VoIP-провайдер получателя получает данные и передает их в приложение или устройство пользователя.

После передачи через Интернет аудиоданные попадают в сеть провайдера VoIP получателя, где кодек программного обеспечения VoIP декодирует данные обратно в аналоговый сигнал (процесс декомпрессии). Затем этот несжатый сигнал отправляется на устройство получателя.

В разговоре по VoIP все стороны должны использовать один и тот же кодек , например G.722, G.711 или Opus, чтобы участвующие поставщики VoIP согласовывали взаимно поддерживаемый формат кодека самого высокого качества.

Тот же процесс происходит, если сторона использует мобильную связь или PSTN, обе из которых совместимы с кодеком G.711.

Типы кодеков VoIP

Хотя существуют десятки форматов аудиокодеков, включая популярный mp3, сегодня широко используются только пять кодеков VoIP: G.711, G.722, G.722.2, G.729 и Opus.

Провайдеры VoIP обычно поддерживают несколько из этих кодеков, и каждый формат предлагает определенные преимущества: скорость передачи, использование полосы пропускания, частота аудиосигнала, частота дискретизации, битрейт и общее качество звука.

По данным Международного союза электросвязи (ITU), наиболее популярными кодеками VoIP являются:

• G.711: Поддерживаемый почти всеми провайдерами VoIP, формат G.711 считается лучшим кодеком для взаимодействия с наземной сетью PSTN. Он имеет высокий битрейт, что обеспечивает хорошее качество звука, но требует большой пропускной способности. Узкополосный кодек G.711 поддерживает ограниченные частоты в диапазоне 300–3400 Гц.
• G.722: этот широкополосный кодек обеспечивает высокую скорость передачи данных при высоких требованиях к полосе пропускания и поддерживает передачу голоса высокой четкости в диапазоне частот от 50 до 7000 Гц.
• G.722.2 (AMR-WB): этот широкополосный кодек VoIP может переключаться между битрейтом 48, 56 или 64 Кбит/с в зависимости от доступной полосы пропускания телефонной сети.
• G.729: G.729 обеспечивает качество узкополосного звука с низким битрейтом — всего 8 Кбит/с. Низкий битрейт означает, что этот кодек потребляет наименьшую пропускную способность из всех в этом списке, что делает его отличным вариантом для команд со многими пользователями, использующими одну и ту же сеть.
• Opus: сверхширокополосный кодек Opus поддерживает частоту от 50 до 20 000 Гц, а также удивительно высокую частоту дискретизации. Этот кодек также является гибким, с битрейтом в диапазоне от 6 до 510 Кбит/с и пропускной способностью, которая адаптируется к доступности сети. Opus — это бесплатный кодек с открытым исходным кодом, не требующий лицензионных отчислений.

Как правильно выбрать VoIP-кодек

Лучший кодек VoIP — это тот, который совместим с системой вашего оператора связи, обеспечивает оптимальное качество звука и соответствует вашим потребностям в полосе пропускания. Однако для осуществления вызова VoIP обе стороны должны использовать один и тот же кодек.

Большинство программ SIP и VoIP поддерживает несколько кодеков и автоматически выбирает лучший из них для каждого вызова, поэтому вам не нужно выбирать один кодек. При выборе провайдера VoIP ищите того, который предлагает G.711, G.722 и кодек Opus. Эти три кодека гарантируют, что каждый ваш звонок оптимизирует качество соединения и подключение.

Часто задаваемые вопросы о VoIP-кодеке

Ниже мы ответили на часто задаваемые вопросы о кодеках VoIP.