Почему возникают проблемы с качеством IP-телефонии

На одном из последних ивентов мы вживую убедились, что многих волнует вопрос качества связи IP-телефонии. Поэтому запускаем небольшую серию статей на эту тему. Сегодня разбираем общие причины, из-за которых возникает эхо, пропадает сигнал, “проглатываются” слова и происходят прочие напасти.

О преимуществах связи через интернет не писал только ленивый. Но и в этой бочке есть свои ложки дегтя, которых можно избежать. Ниже описаны самые распространенные из них и простые способы решения общих проблем. Но сначала пошагово рассмотрим принцип, по которому работает цифровая ip телефония.

Как работает VoIP (Voice over Internet Protocol) — голосовая связь через интернет

1. Пользователь 1 говорит по SIP-телефону, компьютеру или другому устройству с Пользователем 2. Для этого может использоваться специальная программа и гарнитура с наушниками.
2. Его голос преобразуется в цифровой сигнал и разбивается на пакеты данных.
3. Они передаются через устройство, которое использует Пользователь 1, роутер и сервер провайдера.
4. Между устройством Пользователя 1 и Пользователя 2 происходит сеанс связи с помощью IP-телефонии.
5. Данные поступают на устройство Пользователя 2 и раскодируются. В результате чего он слышит обычный голос собеседника.
6. Пользователь 2 слушает, потом говорит, и этот процесс повторяется в обратном порядке.

Это очень упрощенное описание.

Более подробно о связи через интернет можно прочесть в статье “Простыми словами: Что такое SIP-телефония”.

“Путешествие” голоса по сети происходит за секунды и абсолютно незаметно для собеседников. Но на каждом из этих этапов могут произойти такие проблемы:

Используя SIP-телефонию, вы можете звонить прямо из браузера с помощью Ringostat Smart Phone. Для этого достаточно подключить нашу платформу.Это удобное расширение для звонков из Google Chrome + аналитический ассистент менеджера по продажам.

Читайте о нем в статье «Виртуальная АТС Ringostat 2.0: ассистент sales-менеджера и телефон в браузере».

Задержка

Чаще происходит на старых компьютерах во время кодирования аудио — т. е. в момент, когда звук голоса превращается в цифровой сигнал. Либо во время передачи данных через сеть пользователя. Возможности IP-телефонии обычно позволяют нейтрализовать последствия задержки. Но когда она превышает 250 мс, это начинает сказываться на качестве связи.

Основные причины задержки данных в сети

1. Задержка накопления или алгоритмическая задержка — происходит во время кодирования аудио. Ее величина определяется типом речевого кодека — технологии для сжатия голосовых данных. И может составлять от 0,125 мкс до миллисекунд.
2. Задержка обработки — случается во время кодирования и сбора данных, разбитых на пакеты, для передачи через сеть. Она зависит от времени работы процессора и алгоритма обработки, который применяется.
3. Сетевая задержка — вызывается физической средой и протоколами, которые используются для передачи голоса. Кроме того, ее может вызвать некорректная работа джиттер-буферов, о которых рассказано в следующем разделе.

Задержка вызывает целый ряд проблем. Она влияет не только на качество звонка, но и на понятность речи. Чем она дольше, тем сложнее говорить, ведь собеседники начинают перебивать друг друга. Также она может привести к появлению эха и наложению голосов друг на друга.

Дрожание сигнала или джиттер

Иногда передача пакета с закодированным звуком происходит неравномерно. В результате голос звучит прерывисто, слышатся щелчки и треск, слова проглатываются или наступают “провалы в тишину”. Все это известно телефонистам как джиттер.

Он случается, когда очередной пакет с данными не поступает вовремя или пакеты приходят в разной последовательности. Для борьбы с этим явлением у сервисов IP-телефонии используется так называемый джиттер-буфер. 

В случае задержки система ждет и в это время выдает то, что приняла и накопила раньше. Например, в Ringostat джиттер-буфер принимает пакеты и специально задерживает их передачу на 0,1 секунды. Это позволяет избежать “провалов” в раскодировании звуковых данных.

Иногда задержка все же превышает возможности джиттер-буфера. Если новые данные не поступили, и он опустел, то звук все равно будет прерываться.

Утеря данных

При ошибках в пакете или задержке данные могут потеряться, так и не дойдя до конечного пользователя. Это происходит при сжатии и/или передаче в оборудовании для IP-телефонии. Чаще всего виной тому перегруженная сеть или ненадежное соединение. В результате сигнал искажается.

Человеческое ухо воспринимает потерю пакета как искажение тембра голоса собеседника и пропадание звука. Считается, что ее можно заметить, только если потеряется 10-15% данных. Но эти показатели сильно зависят от алгоритмов сжатия и раскодировки.

Эхо

То, что прекрасно в лесу, в случае с IP-телефонией — просто беда 🙂 Речь об эхо, которое становится заметно при задержке в 10 мс и больше. Различают такие виды эха при связи через интернет:

1. Акустическое — возникает в телефонной трубке, если собеседник держит ее вдалеке от головы или включил громкую связь. Также причиной может стать плохо спроектированная трубка. В этом случае микрофон абонента отражает обратно в линию звуки, идущие из наушника.
2. Гибридное — отличается от акустического тем, что возникает в точках перехода между некоторыми транками. Транк — это канал типа “точка-точка” между коммутатором и другим сетевым устройством. Например, гибридное эхо возникает, если клиент звонит с аналоговой АТС на цифровую. Или цифровая АТС перенаправляет звонок на аналоговую.
3. Возникающее при задержке данных. Его причины аналогичны причинам задержки, которые мы описали выше.

Чтобы избавиться от акустического эха, достаточно сделать меньше громкость в устройстве, которое транслирует звук. Для борьбы с другими его видами нужен эхокомпенсатор, он же эхоподавитель. Это специальная схема для устранения эхо-сигналов, которая встраивается производителями шлюзов в устройство передачи/приема аудио.

Эхокомпенсатор сравнивает голосовые данные, полученные из сети, с передаваемыми в сеть. В случае, если они аналогичны, он удаляет лишние данные с помощью цифрового фильтра. Но такая технология работает, только если задержка не превышает 30-200 мс.

Как избежать проблем с качеством связи в IP-телефонии

В этом плане очень важна корректная настройка сетевого оборудования. Но эта тема обширна, поэтому мы подробно коснемся ее в следующей статье. Пока же поговорим о более простых моментах, которые проще изначально предусмотреть и избежать многих проблем. Их особенно важно предусмотреть, если у вас офисная виртуальная АТС — и звонки играют в вашем бизнесе решающую роль.

Используйте устройства с функцией приоретизации данных

Такая функция называется QoS — Quality of Service. Она есть у определенных моделей роутеров и маршрутизаторов. QoS позволяет определять приоритет для различных видов трафика. Вы можете настроить так, что устройство будет анализировать трафик, выявлять в нем пакеты IP-телефонии и давать им “зеленый свет” в первую очередь. Почему это важно?

Часто для доступа в интернет и IP-телефонии используется один и тот же канал. Это приводит к следующему: в офисе кто-то спокойно слушает музыку или переписывается, а у сотрудника, говорящего с помощью IP-телефонии, резко падает качество соединения. Это связано с тем, что из-за нагрузки на канал пакеты данных с закодированным голосом не могут вовремя пройти. Но QoS позволяет определить, какой пакет важнее, и дает ему преимущество.

Ниже схема, на которой сравнивается передача данных устройством без QoS и с ним. В первом случае передача пакетов перебивается двумя менее важными типами данных. Во втором — IP-телефонии предоставлен приоритет.

Если проводить аналогию, то связь без QoS похожа на дорогу в час пик. Со скоплением сотен машин, которое не позволяет пропустить машину пожарных или скорую помощь. После настройки QoS голосовые данные получают более высокий приоритет по трафику, чем другие пакеты. А это особенно актуально в условиях медленной связи.

Не пользуйтесь Wi-Fi для связи

Если вы используете компьютер, подключенный к Wi-Fi, то рискуете столкнуться с ухудшением качества связи. Дело в том, что вряд ли маршрутизатор покрывает интернетом ваш офис на все 100%. Это происходит по нескольким причинам:

1. Подобные устройства обычно стоят дорого и требуют специальной настройки.
2. Wi-Fi изначально не предназначался для приложений, которые работают в режиме реального времени.
3. Офисные Wi-Fi сети просто забиты устройствами, которые мешают друг другу.

Если долго мучаться, возможно, у вас получится обеспечить офис связью по wi-fi. Но вряд ли это стоит затраченных нервных клеток. Лучше выбирайте проводной интернет — это более безопасно и обеспечит постоянное и качественное соединение.

Определите, что мешает связи

Также помехи случаются, когда другие девайсы препятствуют звонку. Тогда звонок сбивается, слышно жужжание, гул. В этом часто виноваты беспроводные устройства — смартфоны, флуоресцентные лампы, микроволновки и т. д. Но не спешите сразу их обвинять. Использование Wi-Fi вместо сетевого кабеля, о котором писалось выше, тоже может вызывать помехи.

Чтобы этого избежать, стоит начать использовать проводные устройства вместо беспроводных. Попробуйте выявить “виновника” плохой связи. Посмотрите, какое оборудование беспричинно отказывается работать. Выключите его и повторите звонок, чтобы убедиться, что именно оно является причиной плохой связи.

Надеемся, что эти простые рекомендации помогут вам улучшить качество связи. В следующей статье про IP-телефонию мы копнем глубже и поговорим о сетевых проблемах. Оставайтесь с нами.