Mérés laboratórium 4. - 3. mérés

1. Hasonlítsa össze a beszédkódolási és hangkódolási eljárásokat!

• A hangkódolás nagyobb sávszélességgel történik, mint a beszédkódolás. Példa: zenéhez jellemzően 44100 Hz-es mintavételezés (20-20000 Hz sávot kódolja).
• Beszéd kódolásához elegendő a 300-3400 Hz-es tartomány, így 8 kHz-es mintavételezés.

Nem vagyok benne biztos, hogy itt erre gondolnak. A G.728 leírása alapján kódoló típusokra lehet következtetni ("thsz16.pdf - Jelátviteli követelmények. Beszédkódolók" alapján):

• Hangkódolás (Hullámforma kódoló):
  • analóg jel alakjának megőrzése
  • jó minőség
  • nagy sebesség
  • átlátszóság
• Beszédkódolás (Vokóder):
  • adó oldalon: beszédből jellemző paraméterek kiszűrése
  • vevő oldalon: ezek alapján beszéd szintetizálás
  • kis sebesség
  • eredetire nem nagyon hasonlító hang
• Hibrid kódoló:
  • előbbiek keveréke
  • a G.728 is ilyen

2. Mik a beszédkódolási eljárások legfontosabb tulajdonságai?

• Kódolási késleltetés
• Igényelt sávszélesség
• Algoritmikus komplexitás
• A kódolás minősége
• Robosztusság (pl. érzékenység csomagvesztésre)
• Váltás különböző sávszélességű kódolási arányok között
• Hardver/szoftver támogatottság

3. Mi a MOS?

• MOS - Mean Opinion Score
• Kétféle teszt metódusból áll:
  • beszélgetési-vélemény alapú
  • hallgatási-vélemény alapú
• Legalább 30 fő értékeli az adott beszédkódoló hangminőségét 1-5-ös skálán. Az egyes véleményeket átlagolva kapjuk meg a MOS értéket. 4 vagy nagyobb értékre bírált hang megfelelőnek tekinthető.

4. - OLD - Mi a a PSQM, és mi az előnye a MOS-hoz képest?

• Perceptual Speech Quality Measure.
• A MOS nagyon szubjektív, nehéz elvégezni a teszteket, mert sok emberre van szükség - ezért találták ki a PSQM-et.
• A PSQM-nél pszichoakusztikus modellel számoljuk ki a rendszerbe beérkező és kimenő hangjelek különbségét.
• Ha a bemenő jel egyenlő a kimenővel, a különbség 0 lesz, a max. különbség értéke 6.5.
• Hiányzik néhány hibaforrás, pl. hangerővel kapcsolatos elváltozások, akadozó hang érzékelése és értékelése; ezért 1997-ben bevezették a PSQM+ szabványt.

5. Soroljon fel néhány csomagkapcsolt hálózati jellegzetességet, mely a hangátvitel szempontjából extra megfontolásokat igényel az áramkörkapcsolthoz képest!

• Nincs garantált sávszélesség, egyéb alkalmazások/folyamatok függvényében változhat az átvitel sebessége.
• Késleltetés is bármikor változhat, akár csomagonként is (függ az útba ejtett csomópontok számától, adatátviteli csatorna késleltetésétől, beszédkódolótól, háttérforgalomtól).
• Csomagok el is veszhetnek.

6. Soroljon fel 3 szabványosított beszédkódolási eljárást, és néhány szóval jellemezze azok legfontosabb tulajdonságait!

• G.711 (PCM - Pulse Code Modulation) - nemzetközileg elismert standard beszédkódolási eljárás, ehhez szokták hasonlítani a többit. 8 kHz mintavételezés 8 biten. Kétféle almodell: A-law (13 bites hangminták) és mu-law (14 bites kezdeti hangminták).
  • Előnyök:
    • Alacsony számításigény, egyszerű, kis komplexitású
    • kis késleltetés
    • jó hangminőség
  • Hátrányok:
    • nagy sávszéligény (64 kbps)

• G.721 (ADPCM - Adaptive Differential PCM) - nem a mintákat kódolja el, hanem azok különbségét (természetesen kezdő mintára szükség van a többi kiszámításához). Kis mintaértékkel operál, ezáltal pontosabban kvantál. A kvantálás finomságát adaptívan változtatja.
  • Előnyök:
    • egyszerű, kis komplexitású
    • jó minőségű hang
    • kis késleltetés
  • Hátrányok:
    • viszonylag nagy sávszéligényű (32 kbps)
    • fix kódolási sebesség

• GSM 06.10 - hang és kis sávszélességű adatkommunikációra használt az európai mobilhálózatokban. 13 kbps sebességen megy, 8 kHz mintavételezéssel. Lineáris predikciót használ. Létezik félsebességű változata (7 kbps, 5 kHz-es mintavételezéssel).
  • Előnyök:
    • egyszerű, viszonylag kis komplexitású (mobilokra tervezték, amelyek alacsony számítási kapacitással rendelkeznek/rendelkeztek)
    • kis sávszélesség-igény
    • kis késleltetés
    • nyílt forrás
  • Hátrányok:
    • a sávszélesség/hangminőség arányában a G729 felülmúlja

7. Mi a legfontosabb különbség az A-law és a mu-law kódolások között, melyiket hol használják a világon?

• mu-law: 14 bitesek a kezdeti hangminták, nagyobb dinamikatartomány, de alacsonyabb hangszint mellett durvább mintavételezést alkalmaz. USA-ban, Japánban használatos.
• A-law: 13 bitesek a kezdeti hangminták. Európában használják.

Mindkettőnél figyelembe véve a beszédhangerőt, az alacsonyabb szinteket sűrűbben, a magasakat ritkábban skálázva a logaritmikus skála alapján 8 bites mintákat kapunk.

http://www.voip-sip.org/g-711-u-law-or-a-law/

8. Mi az elve az ADPCM kódolónak?

• Nem a mintákat kódolja el, hanem azok különbségét (természetesen kezdő mintára szükség van a többi kiszámításához).
• Kis mintaértékekkel operál, ezáltal pontosabban kvantál.
• A kvantálás finomságát adaptívan változtatja.

9. Hasonlítsa össze a G.711 és GSM kódolási eljárásokat!

• G.711 - PCM, 8 kHz-es mintavételezés, 8 bites minták, 64 kbps sávszéligény, kisebb számításigény, nagyobb sávszéligény mint a GSM
• GSM - 8 khz mintavételezés, kisebb (13 kbps vagy 7 kbps half-ratenél) sávszéligény, kis számításigény, rosszabb MOS érték

10. Tipikusan milyen tartományban mozog a ma elterjedt VoIP beszédkódolók csomagolásból származó késleltetése?

• 10-30 ms között // ez nem biztos, saccra :)
• 0,125 ms (pl. G.711) - 30 ms (pl. G.723.1)

11. Tipikusan milyen tartományban mozog a ma elterjedt VoIP beszédkódolók sávszélessége?

• 4.75 kbps (AMR-NB) -> 64kbps (PCM)

12. Melyik a legelterjedtebb digitális beszédkódolási eljárás napjainkban?

• G.711 - PCM (alapértelmezett a H.323 szabványban)
• G.723.1 - IMTC VoIP - alapértelmezett alacsony sávszélesség-igényű kódoló a H.323 szabványban

13. Milyen hatása van a kódolás utáni csomagolás méretének a hangátvitelre? Indokolja állítását!

• A nagy csomagméret késlelteti az átvitelt, olyan, mintha növelnénk az átviteli buffer méretét.
• A végleges sávszélesség igény függ a kódolástól és az egy csomagban lévő minta időtartamától. Ez utóbbi jelentősen befolyásolja a sávszélességet. Ha rövid az időtartam, akkor nagyobb a sávszélesség igény, ha hosszú, akkor a rendszer késleltetése növekszik meg.

14. Mi az RTP protokoll, mi a szerepe az RTCP-nek?

• RTP: Real-Time Transport Protocol, valós idejű forgalom átvitelére használt protokol.
• RTCP: Real-Time Transport Control Protocol, felügyeli az átvitel minőségét és információt hordoz a résztvevőkről.

Az RTP-ről írok egy kicsit bővebben, hátha belekérdeznek zh-n. Általában UDP fölött használják. Első sorban multicasthoz készült, de működik unicast fölött is. Az RTP csomagok szállítják a valós idejű adatot, az RTCP csomagok felügyelik az átvitel minőségét, illetve információt hordoznak a résztvevőkről.

_Szolgáltatásai_:
- hasznos teher azonosítása
- sorszámozás
- időbélyegzés
- átvitel felügyelete

_Nem foglalkozik ezekkel_:
- szolgáltatás minőség, erőforrás foglalás, késleltetés
- helyes csomagsorrend
- nyugta

-- Olthyer - 2008.05.03.

15. Milyen információkat hordoz az RTP csomag fejléce?

   0		       1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |V=2|P|X|  CC	|M|	  PT		|		 sorszám  |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |			    időbélyeg				  |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |	      szinkronizációs forrás (SSRC)azonosító		  |
  +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
  |	       közreműködő forrás (CSRC) azonosító		  |
  |			      ....				  |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Verzió (V): Az RTP verziója.
• Kitöltés (Padding - P)
• Kiterjesztés (Extension - X): A fix fejléc után következik pontosan egy fejléc kiterjesztés.
• Közreműködő forrásszámláló (CSRC count - CC): A fix fejléc után következő közreműködő forrás azonosítók száma.
• Jelző (Marker - M)
• Hasznos teher típusa (Payload Type - PT): Azonosítja a hasznos teher típusát.
• Sorszám: Egyesével növekszik, a csomagvesztés észlelését segíti.
• Időbélyeg: A mintavételezés időbélyege, monoton és lineárisan növekvő órától származik.
• Szinkronizációs forrás (SSRC) azonosító: Azonosítja a forrást szinkronizáció céljából.
• Közreműködő forrás (CSRC) azonosító: Azonosítja az adatfolyamhoz tartozó közreműködő forrásokat.

16. Mi a jelzésprotokollok feladata távközlő hálózatokban?

• A hívás lefolytatásához szükséges menedzsment feladatok elvégzése, hívó és hívott felek azonosítása, mindkét oldal értesítése, hangadat fogadására való felkészítése, számos egyéb ezekhez hasonló feladatok ellátása.

17. Mi a média-átviteli protokollok feladata a távközlő hálózatokban?

• A hasznos adatok (hanginformáció) átvitelére használatosak.

18. Mik a legfontosabb különbségek a SIP és H323 között?

• A H323 a hagyományos áramkörkapcsolt alkalmazások logikájával operált, azokhoz való összekapcsolhatóságot helyezte előtérbe.
• A SIP inkább az internettel való könnyebb integrálhatóságot tartotta szem előtt.

19. Mi a SIP URI? Hogyan épül fel?

• A kliensek azonosítása un. SIP URI segítségével történik, melynek tipikus alakja nev@IP, ahol a nev a telefonkészülék neve az IP cím pedig a telefonközpont IP címe. Megjegyzendő, hogy a központ lehet a készülékbe is beépítve, ekkor az IP cím is a készüléket azonosítja. Az IP cím helyén állhat domain név is, abban az esetben, hogy a DNS szerver ezt a domain nevet a megfelelő IP címre tudja cserélni. (segédlet 13. oldal)
• Megjegyzés: Az URI hardveresen a telefonhoz tartozó kagylóhoz van hozzárendelve, mert van olyan készülék, aminek több kagylója is lehet.

20. Soroljon fel 3 SIP üzenettípust, röviden vázolja célukat!

• INVITE: összeköttetés kezdeményezése, felhasználható médiumok
• ACK: hívásfelépítés megerősítése
• OPTIONS: szolgáltató által támogatott szolgáltatások
• REGISTER: cím bejegyzése a szerverbe, a felhasználó ezzel jelzi, hogy hol van
• BYE: összeköttetés lezárása, kapcsolat bontása
• CANCEL: ha egy helyről válasz érkezett a kérésünkre, ezzel törölhetjük a többi, felesleges kérést

21. Mire jó a SIP Trying üzenet?

• Akkor kapjuk, ha a válasz több mint 200 ms múlva érkezne meg. Ha például hívást kezdeményezünk proxyn keresztül, akkor a proxy ezt küldi vissza, amíg a kapcsolatot próbálja felépíteni.

22. Ismertessen néhány SIP felhasználó ügynök (user agent) implementáció típust!

• softphone program, számítógépen
• PBX-ben
• (IP-)telefonban
• DSL / egyéb kábeles berendezésben

23. Soroljon fel 3 SIP szerver típust, ismertesse feladatukat!

• proxy szerver: hívás felépítésében kisegítő/közvetítő szerepet lát el
• redirect szerver: továbbítás a feladata, címfeloldásra location szervert használ
• location szerver: felhasználók aktuális helyének tárolására
• registrar szerver: ügynökök regisztrációjára

24. Vázoljon fel egy SIP kapcsolat-felépítési folyamatot (proxy vagy egyéb szerverek nélkül)

Hiba a bélyegkép létrehozásakor: Nem lehet a bélyegképet a célhelyre menteni

Ábra javítva, kiegészítve -- Gyuri - 2010.02.21.

25. Mi az SDP, mi a szerepe a SIP kommunikációban?

Session Description Protocol. A SIP üzenet formátumát definiálja.

Mérésen megnéztuk ezt is, és nem egészen a formátumot definiálja szerintem.Ez a protokoll lényegében egy megegyezés a két VoIP-os fél kozott.SDP uzenet formájában kozli az egyik fél, hogy milyen kodekeket támogat, melyik porton várja a választ... A másik fél szintén SDP uzenet formájában kozli a választását a kodeket illetoen...(Egy eszkoz tobb kodeket is támogat általában.)

SDP - Session Description Protocol

A protokol segítségével cserélnek információkat a kapcsolatban résztvevő felek. Ilyen információk pl. a kapcsolatot, multimédiás tartalmat leíró paraméterek.

-- Gyuri - 2010.02.21.