Usłyszeć śpiew kanarka

Aby zapewnić stałą, wysoką jakość połączeń telefonicznych, w tak zmiennym środowisku sieci pakietowych, najlepiej jest prowadzić stały monitoring parametrów i jakości.

Analitycy z Frost & Sullivan szacują wartość narzędzi do monitorowania parametrów sieci VoIP na 50,7 mln USD w 2004 r. Ofertę rynkową stanowią m.in. ClearSight Analyzer, Fluke OptiView VoIP, WildPackets EtherPeek VX, Agilent DNA MX, BrixMon, Viola NetAlly VoIP Assessment.

Urządzenia monitorujące VoIP mierzą i przedstawiają uzyskane wyniki według różnych metod i skal. Poniżej przedstawiamy różne techniki badania jakości głosu. Ich znajomość jest przydatna w interpretowaniu wyników pomiaru VoIP.

Ocena jakości głosu

Istnieje kilka metod mierzących jakość transmitowanego głosu. Metody polegające na bezpośrednim pomiarze parametrów sygnału (zniekształcenia częstotliwości, mocy, opóźnienia) nie sprawdzają się w przypadku rozmów telefonicznych. Ucho ludzkie ma bowiem swoją specyfikę i np. jego czułość zależy od częstotliwości nadawanego dźwięku. Dlatego w ocenie należy koniecznie uwzględnić "czynnik ludzki" - specyfikę aparatu słuchu.

Jedną z takich metod jest MOS (Mean Opinion Score - ITU-T P.800). Polega ona na przeprowadzaniu testów, w których duża liczba osób wykonuje pomiędzy sobą połączenia telefoniczne i ocenia jakość uzyskanego głosu. Wyniki dla każdego połączenia wystawiane są na podstawie subiektywnej oceny rozmówcy, w skali pięciostopniowej (zob. tab.). MOS jest średnim wynikiem uzyskanym z dużej liczby wystawionych przez słuchaczy ocen. Jakość MOS może być wyznaczany dla dwóch przypadków: odsłuchu - MOS-LQ (MOS - Listning Quality) oraz rozmowy MOS-CQ (MOS - Conversional Quality). Wadą tej metody są: czasochłonność oceny, koszty oraz konieczność zaangażowania większej liczby rozmówców. Ocena MOS jest bardzo często wykorzystywana do opisu jakości danego rozwiązania VOIP.

Ze względu na niedogodności pomiarów MOS stosuje się automatyczne, bardziej analityczne metody pomiarowe. Następnie z uzyskanych przy ich pomocy wyników oszacowuje się odpowiadającą im wartość MOS.

PSQM - Perceptual Speech Quality Measurement (ITU-T P.861) jest obiektywną metodą pomiaru jakości sygnału mowy. Zastosowano w niej algorytmy mające symulować percepcję ucha ludzkiego. Algorytmom PSQM jest poddawany zarówno sygnał wejściowy, wzorcowy, jak i sygnał uzyskany na wyjściu. Rezultatem jest wartość PSQM, określająca różnicę pomiędzy sygnałem wejściowym a wyjściowym, od 0 (sygnały identyczne) do 6,5 (nierozpoznawalne). Metoda ta jest jedną z najczęściej wykorzystywanych zarówno w tradycyjnej telefonii, jak i pakietowej. Obydwa sygnały przed badaniem są ze sobą synchronizowane. Nie uwzględnia więc ona opóźnień, jitter ani strat pakietów. Aby uwzględnić straty pakietów, zmodyfikowano stosowane algorytmy - metoda PSQM+.

PAMS - Perceptual Analysis Measurement System porównuje sygnały źródłowe i uzyskane podobnie jak PSQM, lecz wykorzystuje inny model ludzkiej percepcji dźwięków. Uzyskane wyniki z przedziału 0-5 odpowiadają ocenie MOS. Nie są uwzględniane opóźnienia i jitter.

PESQ - Perceptual Evaluation of Speech Quality (ITU-T P.862) nadaje się dobrze do testowania sieci VoIP. Uwzględnia bowiem czynniki degradujące sygnał, powodowane przez sieć transmisyjną: straty pakietów, przekłamania bitów. Nie bada natomiast strat pakietów i echa. PESQ może być wykorzystywany do doboru kodeków oraz monitorowania danej sieci telefonicznej.

Opisane powyżej metody nie umożliwiają oceny jakości w czasie rzeczywistym. Organizacja ITU-T w zaleceniu G.107 zdefiniowała tzw. E-model, będący analitycznym modelem jakości głosu, służącym do planowania sieci VoIP. Jego niewątpliwą zaletą jest możliwość przeprowadzania oceny na bieżąco.

Monitoring sieci

Protokół RTCP XR (RTP Control Protocol Extended Reports) - IETF RFC 3611 pozwala mierzyć jakość oraz tworzyć statystyki ruchu VoIP. Wyniki mogą być przedstawiane w postaci współczynnika R. W określonych odstępach czasu przesyłane są odpowiednie komunikaty, pozwalające sondować metryki jakości połączenia pomiędzy elementami VoIP. Badany jest poziom sygnału do szumu, liczba straconych, porzuconych pakietów, opóźnienia, jitter. Wyniki gromadzone są przez analizator sieci lub pobierane z urządzeń poprzez SNMP. Pozwala to ustalić przyczynę pogorszenia jakości. Protokół może być instalowany w telefonach IP oraz bramach. Nie wymaga dekodowania strumieni głosu i umożliwia współpracę z szyfrowaną transmisją protokołu Secure RTP.

<hr size=1 noshade>E-model definiuje współczynnik R określający różne czynniki sieciowe degradujące jakość VoIP

Jest on obliczany jako funkcja opóźnienia, strata pakietów, szum tła, echo, zniekształcenia powodowane kodekiem:

R=R₀-I_s-I_e-I_d+A

R₀ - określa głośność, porównanie sygnału do szumu

I_s - czynniki degradujące jakość, występujące symultanicznie z mową, np. zmiana głośności, zniekształcenia kwantyzacji

I_e - wpływ stosowanego wyposażenia, np. kodeki o niskiej jakości

I_d - degradacja jakości spowodowana opóźnieniami

A - współczynnik akceptacji przez użytkownika gorszych parametrów sieci, w zamian za pozostałe korzyści, np. mobilność, usługi dodane.

Współ. R przyjmuje wartości od 0-100. Jest on często wykorzystywany przy wyznaczaniu jakości połączeń VoIP.<hr size=1 noshade>