Расчёт потребности в пропускной способности необходимой для передачи аудио с устройствами Barix

Одним из первых вопросов, возникающих у людей после знакомства с оборудованием Barix, является вопрос о требуемой пропускной способности. В этом документе мы объясним вам, как рассчитать полный битрейт (bit rate), который потребуется для передачи различных типов аудио сигналов по сети, используя оборудование Barix.

Полный битрейт (Total bit rate) равен аудио битрейт (Audio bit Rate) плюс “Overhead” (дополнительная служебная информация, передаваемая с каждым информационным пакетом), который определяется технологией передачи данных в IP сетях [OSI модель].

Для тестирования использовался Instreamer 100 (со стандартной прошивкой) сконфигурированный сначала в RAW UDP и потом в RTP, а также Exstreamer 1000 (с прошивкой STL).

Структуру пакетов Ethernet можно посмотреть в Википедии по ссылке  [Ethernet]
Полный Ethernet Overhead на один пакет составляет is 300 бит.

Структуру пакетов IP можно посмотреть в Википедии по ссылке [Ip пакет]
Полный IP Overhead на один пакет составляет is 160 бит.

Структуру пакетов UDP можно посмотреть в Википедии по ссылке [UDP пакет]

Полный UDP Overhead на один пакет составляет is 64 бит.

Полный размер Overhead на 1 составит Ethernet Overhead + IP Overhead + UDP Overhead = 524 бит

Аудио битрейт (Bit rate) выражается в бит/сек (bit/sec) , а «Overhead» (служебная информация) выражается в bit/packet. Так что нам потребуется перевести параметр «Overhead» (bit/packet) в «Overhead» (bit/sec). Для этого нам необходимо знать количество пакетов в секунду (packet/sec), которое определяется форматом аудио и может измеряться программой Network Protocol Analyzer, например, Wireshark .

Параметры Audio Data для различных форматов аудио, частота сэмплирования (sampling frequency) и качество (средняя MP3 битрейт), рассчитывались с Barix Instreamer и взяты из его инструкции по эксплуатации (firmware V3.10 – page 18 - [Barix документация]).

Для MPEG1/2 Layer3 (MP3) bit rate
Следующий интервал bit Rate поддерживается модулем IPAM100 при кодировании аудио
28kbps (MPEG2@16KHz mono) - 192kbps (MPEG1@48KHz stereo)

А при декодировании IPAM100 и IPAM300 интервал:

Структуру пакетов UDP можно посмотреть в Википедии по ссылке
Total RTP Overhead на 1 пакет составляет 128 bit (включая также MP3 MPA в RTP пакете, который имеет дополнительные 32 bit в заголовке).

Total Bit of Overhead на пакет = Ethernet Overhead + IP Overhead + UDP Overhead + RTP Overhead = 652 bit

Цифры для Audio Data, аналогичны указанным выше, так как протокол передачи не влияет на битрейт аудио.

Overhead/sec = Overhead/Packet x Packet/sec
Total Bit Rate (Kbit/sec) = Audio Data Rate (Kbit/sec) + Overhead/sec (Kbit/sec)
(1 Kbit = 1000 bit)

Audio Format	Audio Data Rate (Kbit/sec)	Packet/sec (Wireshark)	Overhead (bit)	Total Bit Rate (Kbit/sec)
MPEG1 48KHz quality 0, stereo	88	41.7	652	115.2
MPEG1 48KHz quality 4, stereo	144	41.7	652	171.2
MPEG1 48KHz quality 7, stereo	192	41.7	652	219.2
MPEG1 48KHz quality 4, mono	96	41.7	652	123.2
MPEG1 44.1KHz quality 0, mono	65	38.3	652	90
MPEG1 44.1KHz quality 4, mono	90	38.3	652	114.97
MPEG1 44.1KHz quality 7, mono	140	38.3	652	164.97
MPEG2 16KHz quality 0, mono	28	27.8	652	46.12
MPEG2 16KHz quality 4, mono	44	27.8	652	62.12
MPEG2 16KHz quality 7, mono	64	27.8	652	82.12

Audio Format (STL)	Audio Data Rate (Kbit/sec)	Packet/sec (Wireshark)	Overhead (bit)1	Total Bit Rate (Mbit/sec)2
ALaw 8 Khz, mono	64	50	620	0.09
PCM MSB 16 bit 8 KHz mono	128	50	620	0.16
PCM MSB 16 bit 11.025 KHz mono	176.4	50	620	0.2
PCM MSB 16 bit 12 KHz mono	192	50	620	0.22
PCM MSB 16 bit 16 KHz mono	256	50	620	0.29
PCM MSB 16 bit 22.050 KHz mono	352.8	50	620	0.38
PCM MSB 16 bit 24 KHz mono	384	50	620	0.41
PCM MSB 16 bit 32 KHz mono	512	50	620	0.54
PCM MSB 16 bit 44.1 KHz mono	705.6	70	620	0.75
PCM MSB 16 bit 48 KHz mono	768	75	620	0.81
PCM MSB 16 bit 8 KHz stereo	256	50	620	0.29
PCM MSB 16 bit 11.025 KHz stereo	352.8	50	620	0.38
PCM MSB 16 bit 12 KHz stereo	384	50	620	0.41
PCM MSB 16 bit 16 KHz stereo	512	50	620	0.54
PCM MSB 16 bit 22.050 KHz stereo	705.6	70	620	0.75
PCM MSB 16 bit 24 KHz stereo	768	75	620	0.81
PCM MSB 16 bit 32 KHz stereo	1024	100	620	1.08
PCM MSB 16 bit 44.1 KHz stereo	1411.2	137	620	1.5
PCM MSB 16 bit 48 KHz stereo	1536	150	620	1.63

1 -в PCM и A/uLaw режимах вещания, не используется MPA wrapper.
2 - 1 Mbit = 1000 Kbit.