數據說(shuō)話(huà)——VoIP測試方法和測試數據分析
2005/01/28
經(jīng)過(guò)近一個(gè)季度的緊張測試，我們現在可以告訴您，什么才是一個(gè)完整的VoIP。而在這之前，我們的工程師面對VoIP的測試，還像那個(gè)第一個(gè)拿起刀叉面對螃蟹的人，充滿(mǎn)期待卻又誠惶誠恐。技術(shù)世界和我們的現實(shí)世界一樣，有理想的狀態(tài)，有復雜的環(huán)境，有妥協(xié)，也有令人興奮的亮點(diǎn)。
根據我們最早的測試技術(shù)安排，我們要測試目前的VoIP系統的組網(wǎng)能力，必須要架設一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，要檢查架設這樣一個(gè)VoIP網(wǎng)絡(luò )的所有部件是否已經(jīng)完全具備？其構成的網(wǎng)絡(luò )是否完整？那么搭建一個(gè)可以通話(huà)的VoIP系統是測試的第一步
我們按照VoIP組網(wǎng)的原理，構建了這樣一個(gè)基本網(wǎng)絡(luò )，其網(wǎng)絡(luò )結構如圖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)設備，本次測試正是針對這兩類(lèi)設備進(jìn)行，測試的主要內容也圍繞著(zhù)這兩類(lèi)設備展開(kāi)。測試從模擬話(huà)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(huà)機的被叫方。在這樣一個(gè)完整通話(huà)過(guò)程中，測試MG以及MGC的信令互操作性以及設備處理信令的能力。圖５是測試系統結構原理圖。
一、 測試設備的呼叫建立能力
我們采用了思博倫公司的Abacus5000型的IP電話(huà)測試議。通過(guò)模擬網(wǎng)絡(luò )中的模擬電話(huà)終端、IP電話(huà)終端、MGC、傳真終端等元素，以一個(gè)簡(jiǎn)單的測試結構，來(lái)測試被測的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)的飽和呼叫量。
飽和呼叫量可以用兩個(gè)參數來(lái)表示：忙時(shí)呼叫量（BHCA）或者每秒建立呼叫數量（CAPS）。BHCA是忙時(shí)呼叫量的縮寫(xiě)，主要測試內容為：在一小時(shí)之內，系統能建立通話(huà)連接的絕對數量值。測試結果是一個(gè)極端能力的反映，它反映了設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(huà)務(wù)量需求的企業(yè)，這個(gè)參數應該是一個(gè)最重要的參考指標。但我們感覺(jué)到，幸運的是，企業(yè)用戶(hù)的實(shí)際應用需求都遠遠低于測試設備所提供的能力。
我們建立100～300個(gè)用戶(hù)，讓他們每秒建立一個(gè)呼叫，呼叫持續一秒鐘，掛機后等待一秒鐘再進(jìn)行第二次呼叫。這樣的呼叫在數百條通路中同時(shí)進(jìn)行，以致我們都很擔心被測設備是否能挺過(guò)一小時(shí)。最后所有的被測設備都交出了很好的答卷，BHCA值最后體現為CAPS(每秒建立呼叫數量)，CAPS乘以3600就是BHCA了。
二、呼叫長(cháng)時(shí)保持能力
我們設計了一個(gè)呼叫測試。首先用被測設備搭建起一個(gè)完整的VoIP系統，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(huà)出來(lái)。
這樣的呼叫建立之后，保持一個(gè)小時(shí)，以驗證被測設備的工作穩定性。掉線(xiàn)是人們談到VoIP應用時(shí)常提到的一個(gè)問(wèn)題，呼叫保持能力的測試是希望驗證系統的穩定性和健壯性。
在更加嚴格的電信入網(wǎng)測試中，呼叫保持測試常常進(jìn)行24小時(shí)甚至更長(cháng)時(shí)間。而影響呼叫保持的因素很多，在VoIP應用中，網(wǎng)絡(luò )的客觀(guān)環(huán)境極為重要。在實(shí)際的Internet中，網(wǎng)絡(luò )數據包所經(jīng)過(guò)的路由并不由數據的發(fā)送和接收端決定，在網(wǎng)絡(luò )出現阻塞的時(shí)候就有出現斷線(xiàn)的可能。
共享數據網(wǎng)絡(luò )帶寬的VoIP系統就更容易出現這樣的問(wèn)題。內部的VoIP通話(huà)可以通過(guò)支持QoS機制的網(wǎng)絡(luò )交換設備來(lái)保證，而廣域網(wǎng)范圍的VoIP穩定性還需要依靠運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的支持和發(fā)展。根據我們使用的效果來(lái)看，Internet上的VoIP服務(wù)在不大的話(huà)務(wù)量情況下還是非常好的，甚至有優(yōu)于傳統電話(huà)質(zhì)量的表現。
因為在軟交換架構中，語(yǔ)音的業(yè)務(wù)數據和呼叫的控制信令是分離的。我們還用Abacus5000模擬了MG，測試了幾種MGC類(lèi)設備。在測試的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中，它們的呼叫保持測試表現都極為順利。
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速度，是考察一個(gè)呼叫建立的重要指標。我們的測試同樣展示了系統的呼叫建立時(shí)間。
三、通話(huà)語(yǔ)音質(zhì)量測試
話(huà)音質(zhì)量是人們對VoIP應用的一大關(guān)注點(diǎn)。以前懷疑VoIP的人們提的最多的還是話(huà)音質(zhì)量，而制約話(huà)音質(zhì)量的因素非常多，同時(shí)也非常復雜。圖6示出在一個(gè)復雜網(wǎng)絡(luò )中，影響VoIP語(yǔ)音質(zhì)量的幾乎所有的因素。
我們設計采用模擬電話(huà)的原因，是因為我們的耳朵其實(shí)都是模擬的，對嗎？我們只能接受模擬信號。
然后，我們根據ITU的P.861標準來(lái)播放一段語(yǔ)音信號，主叫方和被叫方都由呼叫模擬器Abacus5000來(lái)模擬。它會(huì )對比發(fā)出和接收到的那些模擬通路的音頻信號，然后給出一個(gè)標注的語(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(huà)質(zhì)量的標準，PSQM是一個(gè)客觀(guān)的采集數據比對值，而MOS是考慮主觀(guān)因素的參考值。
ITU-T建議的P．800標準提出了MOS（Mean Objection Score）的方法。即請40 ～ 60 位有代表性的人士來(lái)聽(tīng)一段相同的語(yǔ)音樣本，然后對該樣本經(jīng)過(guò)IP電話(huà)傳輸后的語(yǔ)音質(zhì)量進(jìn)行投票評價(jià)。隨著(zhù)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(guān)的定性測量。ITU-T在非常寬的聽(tīng)覺(jué)范圍內，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)量的判別標準：5為最佳； 4為好（4.5～4.0 ＝可收費電信級） ；3為中級（4.0～3.5＝可通話(huà)通信級） ；2為較差 （3.5～2.5＝可建立連接級） ；1為差。很顯然，MOS方法是一種模糊的評估方法，其測試結果很難對IP電話(huà)系統的改進(jìn)和不同IP電話(huà)設備之間性能的比較作出有實(shí)際意義的判別。因此ITU-T在標準建議P．861中又提出了PSQM（Perceptual Speech Quality Measurement）方法。
PSQM仍以MOS的5個(gè)級別作為客觀(guān)標準，所不同的是其對每一個(gè)級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P．861提出的PSQM方法，IP電話(huà)的測試開(kāi)始擺脫原始的人類(lèi)主觀(guān)評估，而開(kāi)始使用計算機產(chǎn)生的波形文件（Wave File），通過(guò)比較其通過(guò)IP電話(huà)網(wǎng)傳輸前后的變化計算出PSQM中相對應的級別及好壞程度。
我們測試的設備的MOS值，都在4.5以上；而PSQM值均在0.2到0.3之間。這都達到了電信級設備的評價(jià)標準。因為我們的測試環(huán)境相對單純，在今后我們還會(huì )開(kāi)展真實(shí)環(huán)境測試，讓大家更加了解VoIP的發(fā)展和現狀。
對語(yǔ)音質(zhì)量的判斷，還有很多參數可以體現。包括網(wǎng)絡(luò )延時(shí)、語(yǔ)音延遲、回聲、RTP數據禎丟失率等等。參測的所有近20臺設備都交出了令人滿(mǎn)意的答卷。
您可以在下面的文章中看到四套系統的數據表現，它們的成績(jì)可以說(shuō)都是令人滿(mǎn)意的。我們測試工程師有這么一句格言：設備的真實(shí)表現不可能比測試結果更好。您在實(shí)際使用中還可能遇到這樣和那樣的問(wèn)題，這不是我們在給您的應用潑冷水，而是希望告訴您，任何一套優(yōu)秀的系統，需要廠(chǎng)商和用戶(hù)的工程師們不斷努力才能表現得更出色。
在征集產(chǎn)品的過(guò)程中，很多廠(chǎng)商表達了對參與這次評測的興趣，但我們有選擇性地征集了四家廠(chǎng)商的近20款設備，它們構成了四套有著(zhù)自己鮮明特點(diǎn)的VoIP系統。我們的工程師在這次中國首次的媒體VoIP測試過(guò)程中也向廠(chǎng)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我們的支持表示感謝
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