IP承載網(wǎng)中影響IMS網(wǎng)絡(luò)語音質(zhì)量的參數(shù)研究

朱曉舒

【摘要】 IMS被認(rèn)為是未來核心網(wǎng)的基石，可提供多種3/4G業(yè)務(wù)。IMS網(wǎng)絡(luò)以IP分組交換網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺，影響語音質(zhì)量的因素是由多個方面決定的，主要包括時延、丟包、抖動等。語音質(zhì)量的好壞直接影響用戶對運營商的選擇，因此對IMS網(wǎng)絡(luò)中影響語音質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行研究是十分重要的。

【關(guān)鍵詞】 IMS 語音質(zhì)量 抖動 延時 丟包 CE

一、引言

IP網(wǎng)絡(luò)所提供的語音質(zhì)量問題受到人們的普遍關(guān)注，對IP承載網(wǎng)中影響IMS網(wǎng)絡(luò)語音質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究，及時掌握了解IMS網(wǎng)絡(luò)的運行情況，有效提高網(wǎng)絡(luò)的語音質(zhì)量。

二、VOIP的語音質(zhì)量測量方法

目前對VOIP語音質(zhì)量評分的評價分為主觀評價和客觀評價。主觀評價方法主要是MOS模型；客觀評價方法主要有PSQM模型、PAMS模型、PESQ模型和E-Model等等。在ITU-T P.800中規(guī)定的平均主觀值MOS，讓一組人接聽語音和評價語音的質(zhì)量實現(xiàn)起來是非常困難和昂貴?，F(xiàn)在有多種客觀的方法來測量語音質(zhì)量，諸如，PSQM /PSQM+，PESQ和PAMS，這幾種測量方法的缺點是不是基于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的，不能反映延時、抖動和丟包等數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)特有的問題，沒有考慮網(wǎng)絡(luò)故障對用戶感覺造成的影響。 國際電聯(lián)的G.107標(biāo)準(zhǔn)提出了E-model，很好地實現(xiàn)了在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中語音質(zhì)量的評估。E模型考慮了延時、噪聲、回音、編碼器性能、丟包、抖動等網(wǎng)絡(luò)損傷因素對語音質(zhì)量的影響。

三、承載網(wǎng)中涉及語音質(zhì)量參數(shù)的研究

1、抖動。抖動，也叫做延時的變化，是指在一個VoIP呼叫過程中所有發(fā)送的數(shù)據(jù)包到達(dá)的時間差異。在視頻應(yīng)用程序中，抖動表現(xiàn)為圖像閃動，而在電話呼叫中，它表現(xiàn)的效果與丟包產(chǎn)生的效果相似，某些字詞聽不清楚或錯誤。抖動的大小取決于數(shù)據(jù)包通路時間的差異程度，差異程度越大，則抖動也越大。如果抖動值大于50ms，則平均主觀值MOS值劇烈地降低，認(rèn)為是極差的語音質(zhì)量。為確保語音質(zhì)量，IMS網(wǎng)絡(luò)中端到端的抖動不能超過10ms。

2、時延。延時是指話音從發(fā)起者到接收者所經(jīng)過的時間。延時會引起語音會話過程的空白，帶來語音的變形和會話的中斷。延時的時長在100～200ms之間開始被收聽者所察覺。若延時達(dá)到200ms則開始有嚴(yán)重的會話中斷。通過Ping測試，上海IMS CE到北京IMS CE的延遲為35ms，為確保語音質(zhì)量，IMS網(wǎng)絡(luò)中端到端的時延不能超過50ms。

3、丟包率。丟包是一個影響語音質(zhì)量的關(guān)鍵因素。數(shù)據(jù)包發(fā)送端和接收端之間的數(shù)據(jù)包數(shù)目的差值即為傳輸丟失包數(shù)目。使用RTP傳輸語音數(shù)據(jù)包，沒有重傳機制，任何丟包和亂序都將影響語音的質(zhì)量。當(dāng)少量的丟包隨機地分布時，人耳并不容易感覺到較差的語音質(zhì)量。通過Ping測試，上海IMS CE到北京IMS CE的丟包率為0，為確保語音質(zhì)量，IMS網(wǎng)絡(luò)中端到端的丟包率不能超過1%。

4、OSPF協(xié)議。OSPF協(xié)議中涉及快速收斂的參數(shù)包括：Hello interval：hello interval 時間內(nèi)沒有收到hello報文就認(rèn)為鄰居不可達(dá)，廣播網(wǎng)絡(luò)和P2P網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)值是10s，為了更快地發(fā)現(xiàn)鄰居變化，可設(shè)置為1s。Dead interval：dead interval 時間內(nèi)沒有收到hello報文就刪掉鄰居，默認(rèn)值是Hello interval的4倍，可設(shè)置為4s。Spf-schedule-interval millisecond： 根據(jù)本地維護(hù)的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫LSDB，運行OSPF協(xié)議的路由器通過SPF算法計算出以自己為根的最短路徑樹。通過調(diào)節(jié)SPF的計算間隔，增加路由計算的頻度，從而加快路由的收斂。缺省情況下，SPF的計算的時間間隔5s，在IMS這種對路由收斂時間要求較高的環(huán)境中，可設(shè)置為100ms。Lsa-originate-interval： OSPF協(xié)議規(guī)定LSA的更新時間間隔5秒。在IMS網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定、對路由收斂時間要求較高，可以指定LSA的更新時間間隔為0來取消LSA的更新時間間隔，使得拓?fù)浠蛘呗酚傻淖兓梢粤⒓赐ㄟ^LSA發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中，從而加快網(wǎng)絡(luò)中路由的收斂速度。Lsa-arrival-interval： OSPF協(xié)議規(guī)定LSA被接受的時間間隔為1秒。在IMS網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定、對路由收斂時間要求較高，可以指定LSA被接收的時間間隔為0來取消LSA被接收的時間間隔，使得拓?fù)浠蛘呗酚傻淖兓梢粤⒓幢桓兄?，從而加快路由的收斂?/p>

5、BFD故障快速檢測。BFD重點研究通用的故障檢測機制，幫助網(wǎng)絡(luò)以良好QoS實現(xiàn)語音、視頻及其它點播業(yè)務(wù)的傳輸，為客戶提供所需的高可靠性、高適用性VoIP及其它實時業(yè)務(wù)。為了提升網(wǎng)絡(luò)性能，快速檢測通信故障，更快地建立起備用通道，在IMS網(wǎng)絡(luò)中啟用BFD檢測，可實現(xiàn)毫秒級切換。正常語音在500ms內(nèi)切換，用戶是感知不到的，可將BFD探測時間設(shè)置為100ms，一旦發(fā)現(xiàn)故障，馬上切換，用戶是感知不到的。

6、IP-FRR技術(shù)?？焖僦芈酚桑‵RR）技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中指定備份路由，一旦檢測到接口故障，在觸發(fā)路由更新的同時，會觸發(fā)IP FRR機制，該機制直接在接口板上處理，可以在很短的時間內(nèi)，把流量倒換到備用接口上。通常路由收斂包括路由重新計算與路由狀態(tài)廣播等多個步驟，對于覆蓋范圍較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，路由收斂時間較長，采用FRR可以實現(xiàn)快速切換，減少丟包，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

四、結(jié)束語

本文首先對VOIP的語音質(zhì)量測量方法進(jìn)行了介紹，然后對IP承載網(wǎng)中可能影響IMS網(wǎng)絡(luò)語音質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行深入研究。通過研究，有利于及時掌握了解IMS網(wǎng)絡(luò)的運行情況，有效提高IMS網(wǎng)絡(luò)的語音質(zhì)量，加強對IMS網(wǎng)絡(luò)的掌控力。