VoIPについて

概要

音声をパケット化して通信するVoIP(Voice over Internet Protocol)についての情報をまとめます。

要点

• VoIP化のメリット
• 電話とネットワークで使用する配線を共通化して設備を減らすことができる
• 電話料金とネット料金を共通化できるので安くすることができる
• スマホやパソコンではアプリケーションと連携することができる
• VoIPでやりとりするデータ

VoIPを使うときの呼び出し音や通話中のデータを呼制御データと呼び、実際に話すときのデータを音声データと呼びます。

• RTP(Realtime Transport Protocol)プロトコル

RTPは音声や動画などのデータを送信するためのプロトコルで、UDPでありながら番号管理をしてリアルタイム処理を実現します。

• SIP(Session Initiation Protocol)

SIPはVoIPでの呼制御をするためのプロトコルで、以下の手順で端末間でのセッションの生成を行います。

1. ユーザはSIPサーバに対してINVITEメッセージを送信する
2. SIPサーバはデータベースから該当するIPを検索して通話要求を宛先に転送する
3. 応答を返して通話を開始する
• 音声の符号化

VoIPで使用するA/D変換は、アナログ信号をデジタル信号に変換することであり、標本化、量子化、符号化の3段階で処理をします。

1. 標本化

アナログ信号を数値化する事

2. 量子化

小数をどこかで切り上げて値を決定する事

3. 符号化

量子化で決めた値をディジタルデータにする事

• 計算問題例

160バイトの音声データに負荷されるヘッダはイーサネットヘッダが18バイト、IPヘッダが20バイト、UDPヘッダが8バイト、RTPヘッダが12バイトで、このパケットが20ミリ秒ごとに送出される。このパケットのデータサイズは218バイトで、このパケットを20ミリ秒ごとに送信する場合、1秒当たり50パケット送信する。この時必要な帯域は1通話当たり、87.2kバイト/秒　となる。

• IP電話の通信品質
IP電話を使う際、音声の品質を示す指標として以下のようなものがあります。
• MOS(Mean Opinion Score)値
評価者に音を聞かせて5段階で評価し、その平均値をMOS値と呼びます。
• R値
ノイズの影響を考慮した信号の大きさ、エコーや遅延などによる劣化から算出します。