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數(shù)據(jù)說(shuō)話——VoIP測(cè)試方法和測(cè)試數(shù)據(jù)分析

2005/01/28

  經(jīng)過(guò)近一個(gè)季度的緊張測(cè)試,我們現(xiàn)在可以告訴您,什么才是一個(gè)完整的VoIP。而在這之前,我們的工程師面對(duì)VoIP的測(cè)試,還像那個(gè)第一個(gè)拿起刀叉面對(duì)螃蟹的人,充滿期待卻又誠(chéng)惶誠(chéng)恐。技術(shù)世界和我們的現(xiàn)實(shí)世界一樣,有理想的狀態(tài),有復(fù)雜的環(huán)境,有妥協(xié),也有令人興奮的亮點(diǎn)。

  根據(jù)我們最早的測(cè)試技術(shù)安排,我們要測(cè)試目前的VoIP系統(tǒng)的組網(wǎng)能力,必須要架設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò),要檢查架設(shè)這樣一個(gè)VoIP網(wǎng)絡(luò)的所有部件是否已經(jīng)完全具備?其構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)是否完整?那么搭建一個(gè)可以通話的VoIP系統(tǒng)是測(cè)試的第一步

  我們按照VoIP組網(wǎng)的原理,構(gòu)建了這樣一個(gè)基本網(wǎng)絡(luò),其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。我們用軟交換的概念來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備,在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上,MG(媒體網(wǎng)關(guān))和MGC(媒體網(wǎng)關(guān)控制器)是關(guān)鍵的VoIP網(wǎng)絡(luò)元素。這些網(wǎng)絡(luò)元素可以是支持H.323、MGCP、H.248或者SIP的實(shí)體。本文中提到的MG和MGC不具體指某一個(gè)設(shè)備,本次測(cè)試正是針對(duì)這兩類(lèi)設(shè)備進(jìn)行,測(cè)試的主要內(nèi)容也圍繞著這兩類(lèi)設(shè)備展開(kāi)。測(cè)試從模擬話音開(kāi)始,然后延伸到PSTN網(wǎng)絡(luò),再到IP網(wǎng)絡(luò),最后回到模擬話機(jī)的被叫方。在這樣一個(gè)完整通話過(guò)程中,測(cè)試MG以及MGC的信令互操作性以及設(shè)備處理信令的能力。圖5是測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。

一、 測(cè)試設(shè)備的呼叫建立能力


  我們采用了思博倫公司的Abacus5000型的IP電話測(cè)試議。通過(guò)模擬網(wǎng)絡(luò)中的模擬電話終端、IP電話終端、MGC、傳真終端等元素,以一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試結(jié)構(gòu),來(lái)測(cè)試被測(cè)的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)的飽和呼叫量。

  飽和呼叫量可以用兩個(gè)參數(shù)來(lái)表示:忙時(shí)呼叫量(BHCA)或者每秒建立呼叫數(shù)量(CAPS)。BHCA是忙時(shí)呼叫量的縮寫(xiě),主要測(cè)試內(nèi)容為:在一小時(shí)之內(nèi),系統(tǒng)能建立通話連接的絕對(duì)數(shù)量值。測(cè)試結(jié)果是一個(gè)極端能力的反映,它反映了設(shè)備的軟件和硬件的綜合性能。如果您的企業(yè)是一個(gè)有巨大話務(wù)量需求的企業(yè),這個(gè)參數(shù)應(yīng)該是一個(gè)最重要的參考指標(biāo)。但我們感覺(jué)到,幸運(yùn)的是,企業(yè)用戶的實(shí)際應(yīng)用需求都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于測(cè)試設(shè)備所提供的能力。

  我們建立100~300個(gè)用戶,讓他們每秒建立一個(gè)呼叫,呼叫持續(xù)一秒鐘,掛機(jī)后等待一秒鐘再進(jìn)行第二次呼叫。這樣的呼叫在數(shù)百條通路中同時(shí)進(jìn)行,以致我們都很擔(dān)心被測(cè)設(shè)備是否能挺過(guò)一小時(shí)。最后所有的被測(cè)設(shè)備都交出了很好的答卷,BHCA值最后體現(xiàn)為CAPS(每秒建立呼叫數(shù)量),CAPS乘以3600就是BHCA了。

二、呼叫長(zhǎng)時(shí)保持能力

  我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)呼叫測(cè)試。首先用被測(cè)設(shè)備搭建起一個(gè)完整的VoIP系統(tǒng),從模擬的語(yǔ)音開(kāi)始,通過(guò)媒體網(wǎng)關(guān),再通過(guò)媒體網(wǎng)關(guān)控制器到另一個(gè)媒體網(wǎng)關(guān),最后從被叫方的一部模擬電話出來(lái)。


  這樣的呼叫建立之后,保持一個(gè)小時(shí),以驗(yàn)證被測(cè)設(shè)備的工作穩(wěn)定性。掉線是人們談到VoIP應(yīng)用時(shí)常提到的一個(gè)問(wèn)題,呼叫保持能力的測(cè)試是希望驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和健壯性。

  在更加嚴(yán)格的電信入網(wǎng)測(cè)試中,呼叫保持測(cè)試常常進(jìn)行24小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。而影響呼叫保持的因素很多,在VoIP應(yīng)用中,網(wǎng)絡(luò)的客觀環(huán)境極為重要。在實(shí)際的Internet中,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包所經(jīng)過(guò)的路由并不由數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收端決定,在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)阻塞的時(shí)候就有出現(xiàn)斷線的可能。

  共享數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬的VoIP系統(tǒng)就更容易出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。內(nèi)部的VoIP通話可以通過(guò)支持QoS機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備來(lái)保證,而廣域網(wǎng)范圍的VoIP穩(wěn)定性還需要依靠運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的支持和發(fā)展。根據(jù)我們使用的效果來(lái)看,Internet上的VoIP服務(wù)在不大的話務(wù)量情況下還是非常好的,甚至有優(yōu)于傳統(tǒng)電話質(zhì)量的表現(xiàn)。

  因?yàn)樵谲浗粨Q架構(gòu)中,語(yǔ)音的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和呼叫的控制信令是分離的。我們還用Abacus5000模擬了MG,測(cè)試了幾種MGC類(lèi)設(shè)備。在測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,它們的呼叫保持測(cè)試表現(xiàn)都極為順利。

  另外,VoIP呼叫的建立首先是一個(gè)呼叫信令的交互過(guò)程。網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)關(guān)和控制器之間的信令交互響應(yīng)速度,是考察一個(gè)呼叫建立的重要指標(biāo)。我們的測(cè)試同樣展示了系統(tǒng)的呼叫建立時(shí)間。

三、通話語(yǔ)音質(zhì)量測(cè)試

  話音質(zhì)量是人們對(duì)VoIP應(yīng)用的一大關(guān)注點(diǎn)。以前懷疑VoIP的人們提的最多的還是話音質(zhì)量,而制約話音質(zhì)量的因素非常多,同時(shí)也非常復(fù)雜。圖6示出在一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中,影響VoIP語(yǔ)音質(zhì)量的幾乎所有的因素。

  我們?cè)O(shè)計(jì)采用模擬電話的原因,是因?yàn)槲覀兊亩淦鋵?shí)都是模擬的,對(duì)嗎?我們只能接受模擬信號(hào)。


  然后,我們根據(jù)ITU的P.861標(biāo)準(zhǔn)來(lái)播放一段語(yǔ)音信號(hào),主叫方和被叫方都由呼叫模擬器Abacus5000來(lái)模擬。它會(huì)對(duì)比發(fā)出和接收到的那些模擬通路的音頻信號(hào),然后給出一個(gè)標(biāo)注的語(yǔ)音質(zhì)量值。

  單純考察語(yǔ)音質(zhì)量,我們采用PSQM值和MOS值。這是通信行業(yè)判斷通話質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),PSQM是一個(gè)客觀的采集數(shù)據(jù)比對(duì)值,而MOS是考慮主觀因素的參考值。

  ITU-T建議的P.800標(biāo)準(zhǔn)提出了MOS(Mean Objection Score)的方法。即請(qǐng)40 ~ 60 位有代表性的人士來(lái)聽(tīng)一段相同的語(yǔ)音樣本,然后對(duì)該樣本經(jīng)過(guò)IP電話傳輸后的語(yǔ)音質(zhì)量進(jìn)行投票評(píng)價(jià)。隨著語(yǔ)音因語(yǔ)言、年齡、性別的變化,得分亦被賦予不同的意義。這是一種純粹主觀的定性測(cè)量。ITU-T在非常寬的聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi),選取不同年齡、性別和語(yǔ)言組別的相同得分,作出語(yǔ)音質(zhì)量的判別標(biāo)準(zhǔn):5為最佳; 4為好(4.5~4.0 =可收費(fèi)電信級(jí)) ;3為中級(jí)(4.0~3.5=可通話通信級(jí)) ;2為較差 (3.5~2.5=可建立連接級(jí)) ;1為差。很顯然,MOS方法是一種模糊的評(píng)估方法,其測(cè)試結(jié)果很難對(duì)IP電話系統(tǒng)的改進(jìn)和不同IP電話設(shè)備之間性能的比較作出有實(shí)際意義的判別。因此ITU-T在標(biāo)準(zhǔn)建議P.861中又提出了PSQM(Perceptual Speech Quality Measurement)方法。

  PSQM仍以MOS的5個(gè)級(jí)別作為客觀標(biāo)準(zhǔn),所不同的是其對(duì)每一個(gè)級(jí)別都以百分比的方式作出了“差”/“最差”(%PoW,Percent Poor or Worse)和“好/最好”(%GoB,Percent Good or Better)的進(jìn)一步描述。根據(jù)P.861提出的PSQM方法,IP電話的測(cè)試開(kāi)始擺脫原始的人類(lèi)主觀評(píng)估,而開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的波形文件(Wave File),通過(guò)比較其通過(guò)IP電話網(wǎng)傳輸前后的變化計(jì)算出PSQM中相對(duì)應(yīng)的級(jí)別及好壞程度。

  我們測(cè)試的設(shè)備的MOS值,都在4.5以上;而PSQM值均在0.2到0.3之間。這都達(dá)到了電信級(jí)設(shè)備的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)槲覀兊臏y(cè)試環(huán)境相對(duì)單純,在今后我們還會(huì)開(kāi)展真實(shí)環(huán)境測(cè)試,讓大家更加了解VoIP的發(fā)展和現(xiàn)狀。

  對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的判斷,還有很多參數(shù)可以體現(xiàn)。包括網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、語(yǔ)音延遲、回聲、RTP數(shù)據(jù)禎丟失率等等。參測(cè)的所有近20臺(tái)設(shè)備都交出了令人滿意的答卷。

  您可以在下面的文章中看到四套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表現(xiàn),它們的成績(jī)可以說(shuō)都是令人滿意的。我們測(cè)試工程師有這么一句格言:設(shè)備的真實(shí)表現(xiàn)不可能比測(cè)試結(jié)果更好。您在實(shí)際使用中還可能遇到這樣和那樣的問(wèn)題,這不是我們?cè)诮o您的應(yīng)用潑冷水,而是希望告訴您,任何一套優(yōu)秀的系統(tǒng),需要廠商和用戶的工程師們不斷努力才能表現(xiàn)得更出色。

  在征集產(chǎn)品的過(guò)程中,很多廠商表達(dá)了對(duì)參與這次評(píng)測(cè)的興趣,但我們有選擇性地征集了四家廠商的近20款設(shè)備,它們構(gòu)成了四套有著自己鮮明特點(diǎn)的VoIP系統(tǒng)。我們的工程師在這次中國(guó)首次的媒體VoIP測(cè)試過(guò)程中也向廠商的技術(shù)人員學(xué)到了很多東西。在此我們向北京共業(yè)科技有限公司、港灣網(wǎng)絡(luò)公司、蘇迪思公司、中興通訊有限公司和思博倫公司對(duì)我們的支持表示感謝

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