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考慮網(wǎng)絡(luò)的語音質(zhì)量

思科系統(tǒng)中國有限公司業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理 2004/04/08

　大多數(shù)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(shù)據(jù)類型相對的語音處理環(huán)境，或者是對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的IP部分中的語音信令和語音負載流量使用服務(wù)質(zhì)量（QoS）技術(shù)的需求。很少有人在他們的計劃中考慮到TDM-IP混合網(wǎng)絡(luò)的傳輸環(huán)境，并計算傳輸損耗來評估端到端的語音質(zhì)量。

　　僅僅管理抖動和延遲是不夠的

　　從常規(guī)的設(shè)計觀點來看，VoIP網(wǎng)絡(luò)被傳統(tǒng)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(zhì)量是端到端來衡量的，而不管中間或端點是如何構(gòu)成。然而，不管呼叫是發(fā)生在PSTN、IP網(wǎng)絡(luò)還是兩者的混合網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)、清晰度和通話質(zhì)量都會影響感覺到的質(zhì)量。服務(wù)質(zhì)量與業(yè)務(wù)問題緊密聯(lián)系在一起。然而，清晰度和通話質(zhì)量取決于特定的語音網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。在這方面，清晰度、延遲和回聲是關(guān)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(wǎng)絡(luò)設(shè)計如何影響語音質(zhì)量是非常有幫助的。

　　回聲或許是最明顯的語音質(zhì)量受損害現(xiàn)象，并且僅僅在TDM-IP混合的語音網(wǎng)絡(luò)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(shù)上，回聲是由于網(wǎng)絡(luò)中的模擬或者尾電路部分的遠端發(fā)送回路泄漏回去到接收回路而引起的。


　　在大多數(shù)的PSTN環(huán)境中，回聲是存在的，但是回聲的發(fā)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(cè)音。當(dāng)回聲衰減到足夠被聽到并通過網(wǎng)絡(luò)以過大的延遲來回穿越時，回聲就會被說話者察覺，語音質(zhì)量就變得有問題。注意回聲雖然只能在網(wǎng)絡(luò)的模擬部分發(fā)生，但是IP網(wǎng)絡(luò)增加的延遲能夠?qū)е禄芈曌兂煽刹煊X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(wǎng)絡(luò)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(fù)丟失數(shù)據(jù)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(zhì)量。一個明顯的丟包模型要素的例子是連續(xù)的丟包通常會比隨機的丟包對語音質(zhì)量的削弱程度更大。語音質(zhì)量下降的根源是由于包到達的時間不一致或者包發(fā)送無序。這兩個因素造成終點的抖動緩存盡管已經(jīng)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(fù)。

　　端到端網(wǎng)絡(luò)延遲過大時會影響語音質(zhì)量。例如，當(dāng)不能及時接收到期望的回復(fù)時，說話者可能會重復(fù)所說的話，這樣會與遠端延遲的回復(fù)碰撞，導(dǎo)致重復(fù)。大多數(shù)用戶察覺不到小于100毫秒的延遲，當(dāng)延遲在100毫秒和300毫秒之間時可以察覺到對方回復(fù)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(zhì)量難以忍受。

　　前端削波（clipping）—丟失說話人的第一個音節(jié)或單詞—可以由延遲和IP網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(zhì)量的操作性因素，如何來評估端到端語音質(zhì)量呢？有幾種標準方法來衡量語音質(zhì)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(zhì)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(shù)的（1～5分，5是最好，4被認為是長途電話質(zhì)量）。MOS的缺點是耗時、高成本和不方便。

　　因此，語音質(zhì)量的衡量通常是使用下列分析算法中的一種：感知話音質(zhì)量測量法（Perceptual Speech Quality Measure，PSQM，ITU-T P.861，已過時），感知分析測量系統(tǒng)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(jié)點上的再損耗的總體信號損耗計劃。按照電信行業(yè)協(xié)會（TIA）的規(guī)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(zhì)量（參見TIA TSB32-A）。傳輸計劃的基礎(chǔ)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(zhì)量。

　　計劃新的或修正語音網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是收集必需的信息，包括必需的配置中不同網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件及其對端到端連接語音質(zhì)量造成傳輸下降的影響。一些參數(shù)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(zhì)量的影響。 　

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