浅谈VOIP通话带宽占用

VOIP通话带宽占用多少是一个我们经常被客户询问的问题。如果一个企业IP电话系统和终端电话都处在同一个网络的时候,这个问题其实影响没有那么大。夸张的说法是,每一通电话大概占用0.1兆的上下行带宽。当一个企业拥有多个分支机构的时候。同时每一个分支机构都采用专线来连接。我们这里的专线指的是MPLS.那分机通话的带宽会占用一定的网络资源。如果一个企业专线带宽并不是很多,那就必须慎重考虑这个问题。MPLS带宽不够会对VOIP通话的语音品质产生直接影响。具体的表现为通话断断续续。为了更好的解释编码占用带宽,我们以3CX作为SIP服务器举例。

Sip语音通话的构成

每通IP语音通话主要有两个部分组成。第1部分是sip协议信令层连接。第二部分是RTP语音流传输。第1部几乎不几乎不怎么占用带宽资源。它的作用主要是通话的建立。而第2部分的作用是承载语音流的传输。因此它占用比较多的带宽资源。选择不同的语音编码会占用不同的带宽资源。

优化带宽占用的设置方式

当SIP系统3CX部署在总部,而分支机构通过MPLS专线连接到总部的时候。分支机构内部的通话。在未经过优化之前也会占用到MPLS专线的带宽资源。只要通过了下面的设置>>分机>>指定分机>>选项>>


分支机构内部分机的RTP通话就会在分支机构局域网内部进行传输,就不会占用到MPLS/VPN专线的带宽资源。

通过上述的设定后,分支机构内部的通话。RTP语音流将会在分支机构内部的局域网传输,不会占用MPLS的带宽。两者前后对比可以看下图。从下图我们可以了解到RTP语音传输在设置前会通过专线经过总部的3CX。而设置后,RTP语音流将不会经过3CX。

常用语音编码的带宽占用情况

  • G.711:最多人使用的语音编码。占用的带宽资源大概在100k左右的上下行。
  • G.729:拥有专利的语音编码。属于商业授权.目前3cx系统采用的编码是正规g.729商业授权。市场上一些开源的系统并没有使用正规商业授权的729编码,因此音质并不怎么理想。g729编码会占用一定的CPU资源。占用的带宽资源大概在40K左右的上下行。

如果您还打算对带宽计算进行深一步的了解,还可以看看下面的内容。

为了保证通话质量良好,对网络要求如下:

项目 说明
丢包率(局域) 小于1%
丢包率(广域) 小于1%
时延 <150ms
抖动 <20ms

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由于IP系统是多业务系统,承载多种业务数据。因此在进行IP语音系统部署时,需着重考虑带宽占用对原有业务系统的影响,进行合理带宽规划。

语音带宽

  • 语音编解码带宽模型

Packet = RTP 头+ UDP 头+ IP 头+ Ethernet 头+ 有效载荷

假设VoIP采用G.711的编码方式, 64kbps的速率以及20ms 的打包周期,以太网帧头不带VLAN tag:

有效载荷= 打包周期(秒)*每秒的比特数= 0.02 64000 =1280 bit;

Packet = 96+64+160+304+1280=1904 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 1904 bits/packet = 95200 bit/s

各种语音编码的计算结果如下:

  • 不同编解码的带宽模型
语音编解码 速率 打包时长 实际带宽
G.711 不带VLAN tag 64kbit/s 20ms 95200 bit/s
带VLAN tag 64kbit/s 20ms 96800 bit/s
G.729 不带VLAN tag 8kbit/s 20ms 39200 bit/s
带VLAN tag 8kbit/s 20ms 40800 bit/s
G.723.1 不带VLAN tag 6.3kbit/s 30ms 27100 bit/s
5.3 kbit/s 30ms 26100 bit/s
带VLAN tag 6.3kbit/s 30ms 28167 bit/s
5.3 kbit/s 30ms 27167 bit/s
iLBC 不带VLAN tag 4kbit/s 20ms 15360 bit/s
带VLAN tag 4kbit/s 20ms 20480 bit/s
  • 话务模型
    • 语音话务模型
参数 描述
用户数 10000 UC用户数10000,话机用户数10000
话机在线用户p率 100% IPT默认话机在线100%
UC在线用户率 60%
Erl 0.1
平均呼叫时长 180秒
语音编解码 100Kbps 采用G.711算法
每呼叫平均信令数 12
每SIP信令大小(KByte) 0.8
冗余(Total/70%) 70%
  • 带宽计算公式

概念说明:

Erl: 忙时用户通话时间比

BHCA: 忙时试呼次数(Busy Hour Call Attempt)

CAPS:每秒建立呼叫数(Call Attempt per Second)

计算公式:

用户规模 = 话机用户数 + UC用户数*UC在线率

总话务量 = 用户规模*erl*3600

BHCA = 总话务量/呼叫时长

Caps = BHCA/3600 = 用户规模*Erl*3600 /平均呼叫时长/3600

呼叫信令的带宽(M)=语音通话CAPS *每呼叫SIP信令数*每SIP信令大小(KByte) *8/1000

点对点呼叫的带宽(M)=CAPS*通话时长(S) *语音编码占用带宽(Kbps)/1000

点对点视频的带宽=CAPS*通话时长(S) *视频编码占用带宽(Kbps)/1000

  • 语音带宽计算

按上述话务模型计算

每秒试呼数 Caps =(10000+10000*60%)*0.1*3600/180/3600=8.89

  • 语音带宽
业务 带宽计算 带宽(Mbps)
呼叫信令的带宽 8.89×12×0.8×8/1000 0.68
点对点呼叫的带宽 8.89×180×100Kbps/1000 160