利用質(zhì)量管理覆蓋系統(tǒng)應(yīng)對(duì)VoIP的QoS問(wèn)題

2008/04/08

圖1：IP網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)示意圖。

　　IP話機(jī)和無(wú)線手機(jī)內(nèi)的智能提供了用戶體驗(yàn)最可靠和最直觀的指示，因?yàn)樗亲罱咏脩舻谋O(jiān)控點(diǎn)，分組和內(nèi)容受損數(shù)據(jù)都在此接入。在IP話機(jī)情況下，很容易通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)獲得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。有各種協(xié)議可實(shí)現(xiàn)此目的 (見(jiàn)本文末尾的補(bǔ)充說(shuō)明：“用于編譯IP網(wǎng)絡(luò)上用戶體驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的協(xié)議”)。在手機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合，質(zhì)量衡量指標(biāo)可當(dāng)作數(shù)據(jù)發(fā)送，而且在目前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)上傳送時(shí)只需很小的帶寬。

　　PSTN的設(shè)計(jì)使得普通老式電話服務(wù)(POTS)電話機(jī)無(wú)法提供質(zhì)量報(bào)告，因?yàn)檫@種設(shè)備沒(méi)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)通道。在大多數(shù)情況下這并非必須，因?yàn)?kHz POTS語(yǔ)音信道具有延時(shí)固定的專用帶寬。但這并不是說(shuō)這種環(huán)境下沒(méi)有問(wèn)題；只是沒(méi)有辦法收集用戶服務(wù)質(zhì)量體驗(yàn)的衡量數(shù)據(jù)。在很大程度上POTS是一種“開(kāi)/關(guān)”設(shè)備，或者工作，或者不工作。

　　在目前的通信領(lǐng)域內(nèi)，一部話機(jī)呼叫另一部話機(jī)需要經(jīng)過(guò)多個(gè)網(wǎng)關(guān)。例如，一個(gè)先進(jìn)數(shù)字家庭的IP電話可能要撥打到遙遠(yuǎn)而質(zhì)樸的鄉(xiāng)村。所有這些復(fù)雜的連接都要涉及多種網(wǎng)關(guān)。有時(shí)，這些網(wǎng)關(guān)需要完成將PSTN中的傳統(tǒng)電話交換技術(shù)轉(zhuǎn)換為IP技術(shù)的復(fù)雜任務(wù)。在這種情況，PSTN和IP連接都將被有效終結(jié)，網(wǎng)關(guān)處于理想的位置，可報(bào)告兩個(gè)方向的語(yǔ)音質(zhì)量。

　　隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，有許多語(yǔ)音編碼技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。這一發(fā)展過(guò)程目前仍在繼續(xù)，有許多新的編解碼器仍在開(kāi)發(fā)中。當(dāng)一個(gè)特定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的用戶想同另一個(gè)也許是不同無(wú)線、寬帶甚至PSTN網(wǎng)絡(luò)用戶通話時(shí)，可能就需要代碼轉(zhuǎn)換。這一轉(zhuǎn)換過(guò)程需要將語(yǔ)音數(shù)據(jù)包先分割然后再重組。這是網(wǎng)絡(luò)中另一處可借助免打擾方式實(shí)施質(zhì)量監(jiān)控的地方。

　　上述用戶質(zhì)量監(jiān)控功能需要免打擾技術(shù)，這種技術(shù)本身不會(huì)過(guò)多地影響用戶體驗(yàn)，也不會(huì)給端點(diǎn)設(shè)備增加處理負(fù)擔(dān)。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)是實(shí)現(xiàn)這種可擴(kuò)展處理功能的最常用技術(shù)。由于DSP的可編程性和靈活性，它非常適合目前通信基礎(chǔ)設(shè)施正在發(fā)生的變化。隨著新編解碼器的推出以及為了滿足新應(yīng)用需求而做的各種特性和功能開(kāi)發(fā)，DSP的靈活性將得以很好地利用。

質(zhì)量管理系統(tǒng)

　　除了在端點(diǎn)收集的質(zhì)量數(shù)據(jù)外，還可在網(wǎng)絡(luò)中部署探測(cè)裝置以收集和分析各種質(zhì)量數(shù)據(jù)。歷史上，這些質(zhì)量數(shù)據(jù)常用于查錯(cuò)。在網(wǎng)絡(luò)中策略性部署的有源或無(wú)源探測(cè)裝置可用來(lái)捕獲查錯(cuò)所需的數(shù)據(jù)。目前，這些探測(cè)裝置可以做成軟件被嵌入到端點(diǎn)內(nèi)，從而支持更全面和更實(shí)時(shí)的故障隔離，并以經(jīng)濟(jì)和可擴(kuò)展的方式監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)邊緣的性能。另外，當(dāng)檢測(cè)到某些故障時(shí)，可將專門的探測(cè)代理下載進(jìn)端點(diǎn)。

　　無(wú)論是從端點(diǎn)還是從網(wǎng)絡(luò)探測(cè)裝置的角度看，設(shè)備供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都可以從多種協(xié)議中選取某種協(xié)議來(lái)報(bào)告質(zhì)量數(shù)據(jù)。為此目的，目前正在開(kāi)發(fā)新的標(biāo)準(zhǔn)，而現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)也在升級(jí)。另外，用于IP網(wǎng)絡(luò)的新型質(zhì)量管理覆蓋系統(tǒng)正在迅速發(fā)展，它能從智能端點(diǎn)收集實(shí)時(shí)語(yǔ)音或視頻服務(wù)的質(zhì)量信息。這類質(zhì)量管理覆蓋系統(tǒng)可對(duì)通話質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行專家分析，并且可被集成進(jìn)基于現(xiàn)有SNMP的管理架構(gòu)內(nèi)。這些覆蓋質(zhì)量系統(tǒng)可以幫助服務(wù)供應(yīng)商提前確認(rèn)用戶體驗(yàn)質(zhì)量的下降并采取補(bǔ)救措施。

圖2：在IP網(wǎng)絡(luò)上使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)覆蓋質(zhì)量管理系統(tǒng), 嵌入式軟件代理可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)控。

　　圖2顯示了如何在IP網(wǎng)絡(luò)上使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)覆蓋質(zhì)量管理系統(tǒng)。圖中顯示了嵌入式軟件探測(cè)裝置，如IP話機(jī)中的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)VQMon代理，它們可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通話質(zhì)量。這些代理可生成RTCP XR消息，這些消息每5到10秒就進(jìn)行交換以提供質(zhì)量反饋，并對(duì)質(zhì)量進(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)估，因?yàn)槊總�(gè)端點(diǎn)都可整合其他端點(diǎn)提供的服務(wù)質(zhì)量信息(如回波水平)。在通話結(jié)束時(shí)，SIP QoS 報(bào)告將被發(fā)送至通話質(zhì)量管理系統(tǒng)(如圖2所示Telchemy公司的SQmediator)。屆時(shí)，語(yǔ)音質(zhì)量管理器就可通過(guò)SNMP向網(wǎng)絡(luò)管理器提供全面的總結(jié)和分析。

　　目前，可被覆蓋到IP網(wǎng)絡(luò)上的許多質(zhì)量架構(gòu)能力業(yè)已存在。如前所述，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)得到開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證，可以幫助端點(diǎn)有規(guī)律地監(jiān)控并準(zhǔn)確報(bào)告質(zhì)量數(shù)據(jù)。基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)了覆蓋式質(zhì)量架構(gòu)的可擴(kuò)展性，而可擴(kuò)展性是快速擴(kuò)展IP網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵特性。

　　另外，這種質(zhì)量架構(gòu)必須能夠迅速響應(yīng)不斷變化的條件。實(shí)時(shí)查詢端點(diǎn)可以確定故障或服務(wù)劣化的根源，并啟動(dòng)糾錯(cuò)行為以便迅速緩解劣化狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)中的中間點(diǎn)可以收集和管理端點(diǎn)生成的質(zhì)量數(shù)據(jù)。當(dāng)然，這種架構(gòu)的部署必須具有成本效益，而且對(duì)端點(diǎn)性能的影響可以忽略不計(jì)。

　　即使質(zhì)量架構(gòu)的每一部分都可獲得，搭建一個(gè)處理語(yǔ)音質(zhì)量的架構(gòu)也非一朝一夕之功。規(guī)章制度和私密性問(wèn)題以及運(yùn)營(yíng)商間不愿共享質(zhì)量數(shù)據(jù)等問(wèn)題都將延緩該進(jìn)程。例如，RTCP-XR內(nèi)報(bào)告的哪些參數(shù)確實(shí)被認(rèn)為是私密的，不能被共享？另外，運(yùn)營(yíng)商A是否允許將質(zhì)量數(shù)據(jù)從他用戶的IP話機(jī)發(fā)送到運(yùn)營(yíng)商B的IP話機(jī)？或者運(yùn)營(yíng)商B是否愿意將質(zhì)量數(shù)據(jù)從其會(huì)話邊界控制器或網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)傳送至運(yùn)營(yíng)商C的IP話機(jī)？這些問(wèn)題都未可知，它們當(dāng)然會(huì)對(duì)任一種質(zhì)量架構(gòu)的部署速度產(chǎn)生影響。

　　盡管如此，IP的本質(zhì)以及對(duì)更高用戶體驗(yàn)質(zhì)量的渴望已經(jīng)成為推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)步以解決這些質(zhì)量問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)力。這種趨勢(shì)很可能得到進(jìn)一步加強(qiáng)。一旦時(shí)機(jī)成熟，同一個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)將能同時(shí)支持語(yǔ)音和視頻通信。

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Sidebar：

用于編譯IP網(wǎng)絡(luò)上用戶體驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的協(xié)議

RTCP語(yǔ)音質(zhì)量報(bào)告

　　1. RTCP-XR(VoIP衡量指標(biāo))或“XR”已在RFC-3611內(nèi)定義，它包括分組丟失率、分組丟棄率、突發(fā)包密度和時(shí)長(zhǎng)、包間隙密度和時(shí)長(zhǎng)、環(huán)路延時(shí)、末端系統(tǒng)延時(shí)、信號(hào)電平、噪聲電平、殘留回波反射損耗、MOS收聽(tīng)質(zhì)量、MOS通話質(zhì)量和抖動(dòng)信息。例如，TI的PIQUA質(zhì)量技術(shù)就利用了Telchemy公司可以提供MOS分值的VQMon。VQMON為精確測(cè)量MOS分值提供了良好的方法。

　　2. 目前因特網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)正在開(kāi)發(fā)RTCP HR或“高分辨率”，其目的是根據(jù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中一些應(yīng)用要求，增加用于報(bào)告更高分辨率衡量數(shù)據(jù)的新模塊類型，從而強(qiáng)化現(xiàn)有RTCP XR性能。

會(huì)話初始化協(xié)議(SIP)

　　SIP是可以提供通話結(jié)束后質(zhì)量報(bào)告的眾多協(xié)議之一。借助SIP，語(yǔ)音質(zhì)量信息可在每次通話后被裝入呼叫服務(wù)器用于離線分析和報(bào)告生成。

實(shí)時(shí)流媒體協(xié)議(RTSP)

　　RTSP是一種診斷協(xié)議，遠(yuǎn)程客戶可以利用該協(xié)議設(shè)置和配置一個(gè)或多個(gè)包括所有可用系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)和診斷的選擇性收集在內(nèi)的診斷流程。診斷流程一旦設(shè)好置后，診斷數(shù)據(jù)流就被送至客戶那里按要求進(jìn)行收集、處理和轉(zhuǎn)發(fā)�？梢岳肧ETUP、PLAY、PAUSE、TEARDOWN、GET_PARAMETER和SET_PARAMETER等標(biāo)準(zhǔn)的RTSP方法對(duì)診斷數(shù)據(jù)流進(jìn)行創(chuàng)建和配置。

其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

基于信令的報(bào)告：

H.248.30——Megaco擴(kuò)展

H.460.9 Annex B——H.323擴(kuò)展

強(qiáng)制執(zhí)行RTCP XR的標(biāo)準(zhǔn)：

G.799.1——VoIP 中繼網(wǎng)關(guān)規(guī)范

PacketCable 1.5——美國(guó)電纜行業(yè)規(guī)范

作者：Alan Clark博士

Telchemy公司創(chuàng)辦者兼首席執(zhí)行官

Frank Fruth

DSP系統(tǒng)部門多媒體應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)總監(jiān)

John Warner

高密度產(chǎn)品經(jīng)理

德州儀器公司

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