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各种语音编码占用带宽计算

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1.语音数据包封装的实现与CODEC
不论在呼叫控制信令上采用何种协议，语音包的传输基本上都基于RTP
（real-time transport protocol RFC 1889／RFC 3350）协议在网络上传输。

这是一种为传输实时媒体流而由IETF制定的协议。

几乎所有的VoIP相关产品，都利用RTP收发语音信息。

语音包的结构如下所示，在IP层上封装后被送出到网络上，Payload部分的信息量多少取决于所采用的编码方式。

一般说来，在VoIP的世界里采用G.729编码的较多，而在运营商提供的IP
电话服务中则是G.711较多。

G.711是在ISDN网中也被使用的CODEC，音质较好，但与G.729相比信息量较多。

而G.729则是一种压缩率高且音质也较好的CODEC。

在传输一路语音信息时，G.711所需的带宽是64kbps，而G.729只需要8kbps。

两者一般都以20msec间隔（这个间隔可变）发送数据包，因此我们可以推算出实际的包大小。

语音信息是一种模拟信号，而将语音转换成数据包首先需要将模拟信号转换为数字信号（数-模转换）。

相信大家对此都有所了解，将模拟式的语音信息用数字式传输的过程大致如下图所示。

现有的电话交换网中采用的编码方式是G.711（PCM），在通话的两端必须采用同样的方式分别进行编码/解码操作才能实现语音通话，这里的编码/解码功能合称为CODEC(COder/DECoder)。

VoIP应用中常见的两种具有代表性的CODEC如下：
G.711（PCM方式：PCM＝脉码调制：Pulse Code Modulation）
@ 采样率：8kHz
@ 信息量：64kbps／channel
@ 理论延迟：0.125msec
@ 品质：MOS值4.10
G.729（CS-ACELP方式：Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction）
@ 采样率：8kHz
@ 信息量：8kbps／channel
@ 帧长：10msec
@ 理论延迟：15msec
@ 品质：MOS值3.9
接下来就以这两种CODEC为基础进行探讨。

光使用CODEC将语音信息数字化还不算是将语音数据包封装完成。

为了完成封包工作，VoIP终端内置了被称为DSP（Digital Signal Processor）的芯片。

简单地说，就是对模拟信号编码后产生的大量数字信息进行实时处理的芯片。

实际的封包过程，还需要使用RTP协议将语音数据包发送到网络上去。

RTP包中，包括载荷类别（CODEC的类别）、序列号（语音包的顺序）、时间戳（语音
包的发送间隔）等信息，接受方就以这些信息为基础将收到的数字信息还原为模拟的语音信号。

2.计算语音数据包的大小和所需带宽
实际的语音信息在IP层上封装后的数据包格式如下。

IP Header(20Byte)+UDP Header(8Byte)+RTP Header(12Byte)+Payload(净载部分，可变长)
将语音信息封装为IP包在3层以上就必然产生40Byte的额外开销，那么使用G.711/G.729 CODEC分别以20msec周期封装语音信息包的话，所生成的包长度如下。

G.711时
每秒送出的包为：1000／20msec ＝ 50pps
一路语音信息所需的带宽64kbps ＝50pps×Payload大小
Payload大小＝64000／50＝1280bit＝160byte
语音包的长度为200byte。

G.729时
每秒送出的包为：50pps
一路语音信息所需的带宽8kbps＝50pps×Payload大小
Payload大小＝ 8000／50 ＝160bit＝20byte
语音包的长度为60byte。

在实际应用中具体应该使用哪种CODEC呢？仅从语音通话业务的角度来看是用哪一种CODEC都没有问题的。

但是，如果需要利用传真服务或是与VoIP运营商互联的话，就必须使用G.711。

而拥有多处分支机构的企业，用于分支间互联的往往不会是与LAN等同的
10/100Mbps的线路。

多数分支甚至还在用128kbps的线路互联。

此时如果选择G.711的话，光是语音信息就有可能把可用带宽消耗光。

有些产品支持为不同的连接对象使用不同的CODEC。

利用这一功能，就可以做到在窄带连接上使用G.729，而在宽带连接上使用G.711。

如果采用这类产品，为了统一运用管理策略，可以考虑使用“分支间采用G.729；同一LAN内采用G.711”的设计。

但如果有需要在分支间使用传真服务，则必须在分支间也使用G.711。

此外，在进行带宽计算时，还必须考虑二层上的开销。

具体到采用以太网传输时，必须加上以太帧的开销。

以太网传输所需的额外开销包括
@ 前同步(Preamble)：7byte（为了通知帧发送开始而取同步的信号）
@ SFD：1byte（Start Frame Delimiter：数据帧开始部分）
@ 对端MAC地址：6byte
@ 源MAC地址：6byte
@ 协议：2byte（VLAN时包含于802.1q）
@802.1q：4byte（使用VLAN时）
@ FCS：4byte
下面再举两个实例。

实例1：以太帧带VLAN Tag
@ Preamble：7byte
@ SFD：1byte
@ 对端MAC地址：6byte
@ 源MAC地址：6byte
@ 802.1q：4byte（使用VLAN时）
@ FCS：4byte
根据实例1的计算可知，在使用VLAN功能的以太网上，每个三层的数据包需要加上28byte的开销。

实例2：不带VLAN Tag的以太帧
@ Preamble：7byte
@ SFD：1byte
@ 对端MAC地址：6byte
@ 源MAC地址：6byte
@ 协议类别：2byte
@ FCS：4byte
根据实例2的计算可知，无VLAN环境下，每个3层包在以太网上需要的额外开销是26byte。

最后来简单计算一下不同CODEC下所需的实际带宽。

计算的前提是RTP包送出间隔为20msec且2层上不使用VLAN，此时每个包需要附加还必须加上40Byte（3层以上的开销）+26Byte（2层的开销）=66Byte的额外开销。

而每一秒钟共产生50个包（50pps），因此除了净载的语音信息（64kbps）外开销部分所占用的带宽是66Byte×8×50=26.4kbps。

由此得出G.711在实际传输中需要占用90.4kbps的带宽，而在实际的网络设计中一般都是按照每路通话100kbps来进行估算的。

G.729所占的带宽是34.4kbps，虽然加上额外开销后它所需的带宽仍远低于G.711，但考虑到消耗带宽中包头的开销和净载分别占用的比例，不免令人觉得有些遗憾。

这样，就需要采用包头压缩等技术来进一步提高带宽的利用效率了
Codec BR NEB
G.711 64 Kbps 87.2 Kbps
G.729 8 Kbps 31.2 Kbps
G.723.1 6.4 Kbps 21.9 Kbps
G.723.1 5.3 Kbps 20.8 Kbps
G.726 32 Kbps 55.2 Kbps
G.726 24 Kbps 47.2 Kbps
G.728 16 Kbps 31.5 Kbps
iLBC 15 Kbps 27.7 Kbps
BR = Bit rate
NEB = Nominal Ethernet Bandwidth (one direction)
根据我的使用经验，
8K的G.729加上IP封装后达到32K,
为了防封杀，还有的用户使用IP Sec设备将语音做成VPN，这样G.729加上IP封装，再加上VPN会达到60多K。

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语音编码算法AMR NB , AMR WB 和AMR WB+的区别

语音编码算法AMR NB , AMR WB 和AMR WB+的区别

AMR NB的语音带宽范围：300－3400Hz，8KHz采样AMR WB的语音带宽范围： 50－7000Hz，16KHz采样AMR-WB+的采样速率是在16～48 kHz之间。

这使得它的语音带宽更宽(24 kHz)AMR WB与AMR NB的不同之处在于AMR WB在16k取样率的运作,两个频率带50~6400Hz 和6400~7000Hz 进行编码，用来降低复杂度，将位算法集中到更重要的频率区。

低频带使用ACELP算法进行编码。

添加几个特征来达到一个高的主观质量。

线性预测（LP）算法是在每隔20ms 的帧要进行一次线性预测算法，每5ms搜索一次自适应码本。

这个过程是在12.8Kbs 速率下进行的.高频带是在解码器端使用低带和随机激励的参数重建的, 目的是调整与在声音基础上的低频有关的高频带. 高频带的声频通过使用由低带LP 过滤器产生的LP 滤波器进行重建.下面来看看AMR WB+，AMR WB+不像现有编码器仅采用单一算法，而是对处理语音和音效分别采用ACELP(Algebraic Code Excited Linear Prediction)编码技术和变换码激励(TCX)编码技术，这种混合模式能提供比AMR WB同更好的音频质量。

对于单声道编码, AMR WB+采用混合的ACELP／TCX编码模型。

AMR WB+编解码器能接受单声道或立体声的输入信号，采样频率在16～48 kHz之间。

单声道信号可分解成2个频带：一个是低频信号，采样率低至12．8 kHz，即AMR WB的内部频率；另一个则是高频信号，含有6．4 kHz以上的所有频率。

混合的ACELP/ TCX编码模型应用于低频信号，并利用一种频宽延伸(BWE)法对高频信号进行编码，撷取出能代表频谱封包与增益的参数，信号经过量化后再传送至解码器。

解码器会使用外推法求算出高频信号的结构。

每个子帧都进行增益校正与运算，然后再进行传输，藉此确保低频带与高频带之间6．4 kHz 衔接处的连续性。

有关语音传输速率、信道编码速率、信道总速率的专题

有关语音传输速率、信道编码速率、信道总速率的专题

GSM系统的语音编码采用了规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LEP编码器，Regular Pulse Excited Long Term Prediction ），RPE-LEP编码器结合了波形编码和声码器两种技术，编码速率低且话音质量高。

原始语音信号是连续的模拟信号，经抽样、量化、编码等过程数字化之后，再送入RPE-LEP编码器，每20ms取样一次，每次输出260bit，所以语音传输全速率信道的速率为260bit/20ms=13kbit/s。

将每20ms取样输出的260bit的语音信号分成两部分，一部分是对差错敏感的，共182bit，如果这部分比特发生错误将严重影响语音质量；另一部分是对差错不敏感的，共78bit。

然后，再对重要部分的182bit 进行分类：最重要的50bit和次重要的132bit，对最重要的50bit加上3个奇偶校验比特，次重要的132bit 再加上4个尾比特。

然后，对这50+3+132+4=189bit进行R=1/2的卷积编码，此时，速率变为[（50+3+132+4）x2+78]/20ms=22.8kbit/s作为信道编码速率。

时隙的格式（普通突发脉冲序列）（见下图）在GSM的TDMA中，帧被定义为每个载频中所包含的8个连续的时隙，相当于FDMA系统中的一个频道。

在每个时隙中，信号以突发脉冲系列（burst）的形式发送。

TDMA帧号是以3.5小时（2715648个TDMA 帧）为周期循环编号的。

每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms，每个时隙含156.25bit个突发脉冲码元，时隙时长为0.577ms。

GSM规范定义了两种不同的复帧结构，即含26帧、持续时间为120ms和含51帧、持续时间为235.385ms。

26帧的复帧包括26个TDMA 帧，持续时间为120ms，51个这样的复帧组成一个超帧。

这种复帧用于携带TCH （和SACCH加FACCH），用于语音信道及其随路控制信道，其中24个突发序列用于业务，2个突发序列用于信令。

通信网音频编码汇总

通信网音频编码汇总

音频编码汇总PCMU(G.711U)类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：64Kbps(90.4)特性：PCMU和PCMA都能提供较好的语音质量，但是它们占用的带宽较高，需要64kbps。

优点：语音质量优缺点：占用的带宽较高应用领域：voip版税方式：Free备注：PCMU and PCMA都能够达到CD音质，但是它们消耗的带宽也最多(64kbps)。

如果网络带宽比较低，可以选用低比特速率的编码方法，如G.723或G.729，这两种编码的方法也能达到传统长途电话的音质，但是需要很少的带宽（G723需要5.3/6.3kbps，G729需要8kbps）。

如果带宽足够并且需要更好的语音质量，就使用PCMU 和 PCMA，甚至可以使用宽带的编码方法G722(64kbps)，这可以提供有高保真度的音质。

PCMA(G.711A)类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：64Kbps(90.4)特性：PCMU和PCMA都能提供较好的语音质量，但是它们占用的带宽较高，需要64kbps。

优点：语音质量优缺点：占用的带宽较高应用领域：voip版税方式：Free备注：PCMU and PCMA都能够达到CD音质，但是它们消耗的带宽也最多(64kbps)。

如果网络带宽比较低，可以选用低比特速率的编码方法，如G.723或G.729，这两种编码的方法也能达到传统长途电话的音质，但是需要很少的带宽（G723需要5.3/6.3kbps，G729需要8kbps）。

如果带宽足够并且需要更好的语音质量，就使用PCMU 和 PCMA，甚至可以使用宽带的编码方法G722(64kbps)，这可以提供有高保真度的音质。

ADPCM(自适应差分PCM)类型：Audio制定者：ITU-T所需频宽：32Kbps特性：ADPCM(adaptive difference pulse code modulation)综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性，是一种性能比较好的波形编码。

带宽计算

带宽计算

1、带宽计算（1）带宽计算方法有效语音载荷在IP网中的带宽占用描述如下：IP 网中的带宽占用值按下式执行：Packet = RTP 头+ UDP 头+ IP 头+ Ethernet 头+ 有效载荷其中，已知的参数如下：RTP 头= 96 bit (12 byte)；UDP 头= 64 bit (8 byte)；IP 头= 160 bit (20 byte)；Ethernet 头= 112 bit (14 byte)假设V oIP采用G.711的编码方式，在64kbps 和20ms 的打包周期：有效载荷= 打包周期(秒)*每秒的比特数= 0.02 * 64000 =1280 bit；Packet = 96+64+160+112+1280=1712 bits。

假设打包周期=20ms，则每秒50 个包(packet)，因此：每一线用户所需要带宽= 50 packets/seconds * 1712 bits/packet = 85600 bps =83.6 Kbps 计算结果（2）IP电话广域网带宽分配方法在总局与省局之间的广域网，省局与市局之间的广域网，IP电话将承载内部长途电话，为IP电话分配的带宽大小，主要取决于以下几个因素：忙时话务量、呼损、语音编解码算法占用带宽类型等。

忙时话务量：假设忙时内部长途电话次数23次，总通话时间3976秒，那么忙时话务量= 3976秒/ 3600秒= 1.1爱尔兰呼损：假设忙时内部长途电话拨打25次，其中接通23次，那么呼损=（25-23）/ 25 = 8%IP电话通道数：在上述忙时话务量和呼损的假设下，根据爱尔兰B话务量模型计算，可得：V oIP通道数= 3参考链接：/calculator/erlb/IP电话带宽：在上述忙时话务量、呼损、话务量模型的假设下，再假设采用G.729编解码算法，20ms打包，在PPP广域网链路上，则：IP电话带宽=IP电话通道数*IP语音流带宽=3*26.4(kbps) =79.2kbps计算结果：。