考慮網絡的語音質量

2019-11-03 09:18:14

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供稿：網友

思科系統中國有限公司業務拓展經理

　　大多數實施者理解在Internet上傳送語音和在PSTN上是不同的，他們的理解重點往往是與流量中數據類型相對的語音處理環境，或者是對網絡基礎設施的ip部分中的語音信令和語音負載流量使用服務質量（QoS）技術的需求。很少有人在他們的計劃中考慮到TDM-IP混合網絡的傳輸環境，并計算傳輸損耗來評估端到端的語音質量。

　　僅僅管理抖動和延遲是不夠的

　　從常規的設計觀點來看，VoIP網絡被傳統地看作是一個黑盒子。一般認為控制抖動到一個一致的包到達時間并減少端到端延遲在150毫秒以下對最終用戶來說是足夠了。語音質量是端到端來衡量的，而不管中間或端點是如何構成。然而，不管呼叫是發生在PSTN、IP網絡還是兩者的混合網絡，服務、清晰度和通話質量都會影響感覺到的質量。服務質量與業務問題緊密聯系在一起。然而，清晰度和通話質量取決于特定的語音網絡設計。在這方面，清晰度、延遲和回聲是關鍵。檢查引起最令人煩惱的語音損害問題的原因，對理解語音網絡設計如何影響語音質量是非常有幫助的。

　　回聲或許是最明顯的語音質量受損害現象，并且僅僅在TDM-IP混合的語音網絡中上升到干擾的程度。定性地說，回聲是說話者的聲音通過電話返回到其耳朵。技術上，回聲是由于網絡中的模擬或者尾電路部分的遠端發送回路泄漏回去到接收回路而引起的。

　　在大多數的PSTN環境中，回聲是存在的，但是回聲的發生在時間上是如此接近正在講話的人的聲音，以至于這只是簡單地造成適度的側音。當回聲衰減到足夠被聽到并通過網絡以過大的延遲來回穿越時，回聲就會被說話者察覺，語音質量就變得有問題。注意回聲雖然只能在網絡的模擬部分發生，但是IP網絡增加的延遲能夠導致回聲變成可察覺的。為了消除回聲干擾，可以在盡可能靠近回聲源的地方部署被稱為回聲抵消器的裝置。

　　語音網絡的IP部分過多的包延遲或包丟失可以引起對話聲音不清晰、不連貫或破碎。不同的丟包模型、用于修復丟失數據包的算法，以及使用的編碼/解碼（CODEC）類型，都會引起不同的語音質量。一個明顯的丟包模型要素的例子是連續的丟包通常會比隨機的丟包對語音質量的削弱程度更大。語音質量下降的根源是由于包到達的時間不一致或者包發送無序。這兩個因素造成終點的抖動緩存盡管已經接收了包但還是會丟棄，因為包到達太晚或是太快使得抖動緩存無法對其進行修復。

　　端到端網絡延遲過大時會影響語音質量。例如，當不能及時接收到期望的回復時，說話者可能會重復所說的話，這樣會與遠端延遲的回復碰撞，導致重復。大多數用戶察覺不到小于100毫秒的延遲，當延遲在100毫秒和300毫秒之間時可以察覺到對方回復的輕微猶豫。這種猶豫可以影響到每個聽者在一定程度上察覺到對話語氣的變化。超過300毫秒，延遲就會很明顯，用戶開始互相讓步以防中斷和對話質量難以忍受。

　　前端削波（clipping）—丟失說話人的第一個音節或單詞—可以由延遲和IP網絡中的靜音抑制機制的使用而引起。為了更有效地使用帶寬，VoIP網絡使用靜音抑制機制，例如靜音檢測（VAD）或者舒適噪音生成器（CNG）。

　　評估方法

　　給定影響語音質量的操作性因素，如何來評估端到端語音質量呢？有幾種標準方法來衡量語音質量。一個明顯的方法，平均評定得分法（Mean Opinion Score，MOS或ITU-T P.800）通過一個受控制的測試來獲得，在測試中，很多人互相打電話并評定語音質量。評價是直接參與到語音呼叫中的個人。MOS是從這群人的評價中來計算平均分數的（1～5分，5是最好，4被認為是長途電話質量）。MOS的缺點是耗時、高成本和不方便。

　　因此，語音質量的衡量通常是使用下列分析算法中的一種：感知話音質量測量法（Perceptual Speech Quality Measure，PSQM，ITU-T P.861，已過時），感知分析測量系統法（Perceptual Analysis Measurement System，PAMS）或感知話音評估法（Perceptual Evaluation of Speech，PESQ，ITU-T P.862）。這些衡量方法提供了客觀評定和定量測量語音清晰度所必需的度量標準。

　　傳輸損耗計劃

　　傳輸損耗計劃是指連接近端說話者和遠端聽者之間并且包括其間各節點上的再損耗的總體信號損耗計劃。按照電信行業協會（TIA）的規定，傳輸固定損耗計劃通過限定10dB的端到端損耗，試圖模擬一個隔開1米的說話者和聽者之間的正常對話情形。實際損耗通常是8～21dB之間的一個值，8～12dB范圍是長期目標。固定損耗計劃的目的是為了減少回聲和噪音來維持語音連接的質量（參見TIA TSB32-A）。傳輸計劃的基礎是E模型（ITU-T G.107），它用于計算和評估端到端連接的語音質量。

　　計劃新的或修正語音網絡的主要任務是收集必需的信息，包括必需的配置中不同網絡構件及其對端到端連接語音質量造成傳輸下降的影響。一些參數如丟包、失真、延遲、回聲、噪音等等，都會造成特定的降低傳輸質量的影響。

　　
摘自　網絡世界

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