淺談時(shí)延對會議視頻QoS的影響

劉 銳

會議視頻業(yè)務(wù)是通過通信傳輸媒體，將靜態(tài)的或動態(tài)的圖像、語言、文字、圖片發(fā)送到不同地理位置的用戶，服務(wù)質(zhì)量 (QoS)是滿足會議視頻需求的核心。影響QoS的參數(shù)包括時(shí)延、抖動、丟包率等，其中時(shí)延對于實(shí)時(shí)語音和視頻業(yè)務(wù)影響最大。

1 不同業(yè)務(wù)對時(shí)延的要求

時(shí)延指數(shù)據(jù)包從網(wǎng)絡(luò)入口點(diǎn)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)出口點(diǎn)所需要的傳輸時(shí)間。時(shí)延分為固定時(shí)延和可變時(shí)延。

1．固定時(shí)延主要包括編解碼、處理和傳輸時(shí)延。編解碼時(shí)延是由壓縮時(shí)延+解壓縮時(shí)延×每幀中的數(shù)據(jù)塊+算法時(shí)延構(gòu)成。處理時(shí)延是指信號經(jīng)過光—電—光設(shè)備時(shí)所需的時(shí)間。傳輸時(shí)延主要是傳輸通道造成的鏈路時(shí)延。

2．可變時(shí)延包括路由交換設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)和去抖時(shí)延。轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延與路由交換設(shè)備的端口轉(zhuǎn)發(fā)線速處理能力有關(guān)。去抖時(shí)延是數(shù)據(jù)報(bào)文經(jīng)傳輸后帶來時(shí)延抖動，通常在接收側(cè)會設(shè)置抖動緩沖區(qū)來吸收抖動。

根據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，可以將用戶業(yè)務(wù)劃分為會話類、交互類、流媒體類和后臺類4種。這4種業(yè)務(wù)對時(shí)延及丟包率的需求是不同的，如圖1所示。

圖1 QoS指標(biāo)要求

語音和視頻會話屬于會話類，對延遲具有較高的要求，一般要求不大于50 ms，允許一定的分組丟失率。單向的語音消息和視頻消息業(yè)務(wù)不屬于實(shí)時(shí)會話，對時(shí)延要求不高，且允許一定的分組丟失率。語音流和視頻流業(yè)務(wù)雖然不屬實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，允許較大的延遲，但是對服務(wù)質(zhì)量有較高的要求，對分組丟失率要求高。比較而言，傳真業(yè)務(wù)少量丟包和較大的延遲基本不影響用戶使用。信令和控制信息屬于交互類業(yè)務(wù)，對時(shí)延要求最高，其次是電子商務(wù)和網(wǎng)絡(luò)游戲。而對于后臺類業(yè)務(wù)，如Web瀏覽、文件傳送、靜態(tài)圖像和即時(shí)消息等業(yè)務(wù)，對時(shí)延要求最低。

2 典型案例

2.1 故障現(xiàn)象

某次召開全國視頻會議，北京—鷹潭段傳輸鏈路出現(xiàn)30 s的2次閃斷，廣州會場圖像突然出現(xiàn)馬賽克和定格現(xiàn)象，會議出現(xiàn)6 min中斷。機(jī)房維護(hù)人員將視頻01、03倒入備用通道02、04后，會議才正常進(jìn)行。

2.2 處理過程

2.2.1 會議層面

1．在MCU上進(jìn)行觀察，CDR日志中也可以查看相關(guān)信息和告警，均無相關(guān)信息和告警。

2．將北京MCU和廣州局MCU做自環(huán)，測試MUC均正常。

3．觀察終端是否可以立刻重新連接，可以，說明設(shè)備本身沒有問題，應(yīng)該排查網(wǎng)絡(luò)。否則通過計(jì)算機(jī)或終端Ping問題點(diǎn)，不能Ping通為網(wǎng)絡(luò)故障;能Ping通，需要做進(jìn)一步的測試。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)層面

排查網(wǎng)絡(luò)問題時(shí)，首先應(yīng)收集必要的網(wǎng)絡(luò)資料，如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、線路情況和設(shè)備布置等。同時(shí)進(jìn)行一些簡單的測試。

1．排查承載會議視頻的2 Mb/s所在的SDH設(shè)備，以及下行2 Mb/s所用的配線架，均無問題。排除傳輸鏈路斷點(diǎn)問題。

2．查找鏈路誤碼，無誤碼。排除誤碼問題。

3．查找視頻01、02、03、04傳輸鏈路，其中01、03是同一徑路，為北京—天津—上?！贾荨獜V州;02、04是另一條徑路，為北京—鄭州—武漢—廣州。

對這4條2 Mb/s電路進(jìn)行時(shí)延測試，結(jié)果:01為105.5 ms，02為48.75 ms，03為96 ms，04為40.5 ms。顯然02、04時(shí)延低。因此停機(jī)要點(diǎn)將01、03調(diào)整傳輸徑路02、04后，會議視頻恢復(fù)正常。

2.3 案例分析

圖像質(zhì)量劣化是經(jīng)常遇到的情況，主要考慮3個(gè)原因:①網(wǎng)絡(luò)硬件鏈路出現(xiàn)故障引發(fā)丟包;②網(wǎng)絡(luò)擁塞引發(fā)丟包;③冗余路由引起傳輸時(shí)延過大。

由于承載這4條2 Mb/s鏈路的SDH設(shè)備和波分設(shè)備沒有故障，也沒有誤碼，所以不是由前2個(gè)原因引起。而當(dāng)測試這4條鏈路傳輸時(shí)延不一樣，再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，就可以判斷是由于冗余路由引起的時(shí)延過大。

一個(gè)典型的視頻語音對話是由發(fā)送端對信號進(jìn)行抽樣、量化和壓縮編碼后，按照固定長度分組送入網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳送;接收端從收到的數(shù)據(jù)包中恢復(fù)出信號，由解碼器將其還原，送入終端。因此產(chǎn)生的時(shí)延在發(fā)送端、傳輸側(cè)及接收端，其中發(fā)送端和接收端產(chǎn)生的時(shí)延為編解碼時(shí)延、處理時(shí)延及可變時(shí)延。對于本案例，這4條2 Mb/s鏈路使用的壓縮編解碼和算法，以及傳輸設(shè)備都是一樣的，因此編解碼時(shí)延、處理時(shí)延應(yīng)該是一致的。可變時(shí)延為微秒級，忽略不計(jì)。因此，在傳輸側(cè)產(chǎn)生的時(shí)延主要是傳輸時(shí)延。傳輸時(shí)延的計(jì)算公式為

式中:Tc為光纖中的傳輸時(shí)延，等于光纜長度×光在光纖中的傳播速度 (經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)光在光纖中的傳播速度每公里約0.005 ms);Ts為SDH單站設(shè)備中的傳輸時(shí)延，即路由建立后SDH業(yè)務(wù)信號通過每個(gè)SDH站點(diǎn)的時(shí)間;Ns為SDH站點(diǎn)數(shù)，Tw為波分設(shè)備的時(shí)延，Nw為波分站點(diǎn)數(shù)，即每個(gè)背靠背波分節(jié)點(diǎn)的傳輸時(shí)延。下面分別計(jì)算鏈路01與02的傳輸時(shí)延。

1.鏈路01。鐵路光纜都是沿著鐵路軌道線路架設(shè)的，鏈路01長度約為3268km，Tc=16.34ms，Ts=0.3ms，Ns=40，Tw=0.05ms，Nw=35，因此01的傳輸時(shí)延

2.鏈路02。采用同樣的傳輸設(shè)備，鏈路02距離約為 2294km，Tc=11.47ms，Ts=0.3ms，Ns=25，Tw=0.05msNw=16，因此02的傳輸時(shí)延

以上計(jì)算的數(shù)據(jù)為單向數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)交互類的傳輸時(shí)延應(yīng)乘以2，所以傳輸時(shí)延01為91.68 ms，02為53.94 ms。與儀表測試數(shù)據(jù) (環(huán)回測試)基本相符。由此可見，冗余路由、距離長和轉(zhuǎn)接站多造成了01鏈路傳輸時(shí)延過大。

設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)包有1條路徑，每個(gè)session(終端用戶與交互系統(tǒng)通信的時(shí)間間隔)可能有2條以上的路徑。數(shù)據(jù)包走不同的路徑，到達(dá)目的地時(shí)可能出現(xiàn)時(shí)間差，造成包錯序，嚴(yán)重時(shí)數(shù)據(jù)包丟失。視頻會話端到端的時(shí)延高于50 ms，視頻畫面就會出現(xiàn)馬賽克、抖動、停頓等現(xiàn)象。而語音通信端到端的時(shí)延超過250 ms時(shí)才會出現(xiàn)無聲、斷音，影響通話質(zhì)量，實(shí)際上延遲超過250 ms也沒有太大影響，只是有些不太習(xí)慣。當(dāng)然不同的設(shè)備響應(yīng)時(shí)間是不一樣的，優(yōu)異的設(shè)備可以盡可能保證畫面和語音的完整。

3 結(jié)束語

從對本典型案例的分析可知，會議視頻這類業(yè)務(wù)對時(shí)延的要求最高，在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)選取優(yōu)異的終端設(shè)備。承載網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，尤其是會議視頻系統(tǒng)部署時(shí)，一定要合理考慮帶寬、傳輸徑路，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞、傳輸節(jié)點(diǎn)過多、傳輸距離過長等因素?，F(xiàn)階段，無法對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大的改動，只能以適宜的傳輸徑路去應(yīng)對現(xiàn)有會議視頻要求。

(責(zé)任編輯:諸 紅)