IP承载网中影响IMS网络语音质量的参数研究

朱晓舒

【摘要】 IMS被认为是未来核心网的基石，可提供多种3/4G业务。IMS网络以IP分组交换网络为传输平台，影响语音质量的因素是由多个方面决定的，主要包括时延、丢包、抖动等。语音质量的好坏直接影响用户对运营商的选择，因此对IMS网络中影响语音质量的参数进行研究是十分重要的。

【关键词】 IMS 语音质量 抖动 延时 丢包 CE

一、引言

IP网络所提供的语音质量问题受到人们的普遍关注，对IP承载网中影响IMS网络语音质量的关键参数进行研究，及时掌握了解IMS网络的运行情况，有效提高网络的语音质量。

二、VOIP的语音质量测量方法

目前对VOIP语音质量评分的评价分为主观评价和客观评价。主观评价方法主要是MOS模型；客观评价方法主要有PSQM模型、PAMS模型、PESQ模型和E-Model等等。在ITU-T P.800中规定的平均主观值MOS，让一组人接听语音和评价语音的质量实现起来是非常困难和昂贵。现在有多种客观的方法来测量语音质量，诸如，PSQM /PSQM+，PESQ和PAMS，这几种测量方法的缺点是不是基于数据网络的，不能反映延时、抖动和丢包等数据网络特有的问题，没有考虑网络故障对用户感觉造成的影响。 国际电联的G.107标准提出了E-model，很好地实现了在数据网络中语音质量的评估。E模型考虑了延时、噪声、回音、编码器性能、丢包、抖动等网络损伤因素对语音质量的影响。

三、承载网中涉及语音质量参数的研究

1、抖动。抖动，也叫做延时的变化，是指在一个VoIP呼叫过程中所有发送的数据包到达的时间差异。在视频应用程序中，抖动表现为图像闪动，而在电话呼叫中，它表现的效果与丢包产生的效果相似，某些字词听不清楚或错误。抖动的大小取决于数据包通路时间的差异程度，差异程度越大，则抖动也越大。如果抖动值大于50ms，则平均主观值MOS值剧烈地降低，认为是极差的语音质量。为确保语音质量，IMS网络中端到端的抖动不能超过10ms。

2、时延。延时是指话音从发起者到接收者所经过的时间。延时会引起语音会话过程的空白，带来语音的变形和会话的中断。延时的时长在100～200ms之间开始被收听者所察觉。若延时达到200ms则开始有严重的会话中断。通过Ping测试，上海IMS CE到北京IMS CE的延迟为35ms，为确保语音质量，IMS网络中端到端的时延不能超过50ms。

3、丢包率。丢包是一个影响语音质量的关键因素。数据包发送端和接收端之间的数据包数目的差值即为传输丢失包数目。使用RTP传输语音数据包，没有重传机制，任何丢包和乱序都将影响语音的质量。当少量的丢包随机地分布时，人耳并不容易感觉到较差的语音质量。通过Ping测试，上海IMS CE到北京IMS CE的丢包率为0，为确保语音质量，IMS网络中端到端的丢包率不能超过1%。

4、OSPF协议。OSPF协议中涉及快速收敛的参数包括：Hello interval：hello interval 时间内没有收到hello报文就认为邻居不可达，广播网络和P2P网络的默认值是10s，为了更快地发现邻居变化，可设置为1s。Dead interval：dead interval 时间内没有收到hello报文就删掉邻居，默认值是Hello interval的4倍，可设置为4s。Spf-schedule-interval millisecond： 根据本地维护的链路状态数据库LSDB，运行OSPF协议的路由器通过SPF算法计算出以自己为根的最短路径树。通过调节SPF的计算间隔，增加路由计算的频度，从而加快路由的收敛。缺省情况下，SPF的计算的时间间隔5s，在IMS这种对路由收敛时间要求较高的环境中，可设置为100ms。Lsa-originate-interval： OSPF协议规定LSA的更新时间间隔5秒。在IMS网络中，结构相对稳定、对路由收敛时间要求较高，可以指定LSA的更新时间间隔为0来取消LSA的更新时间间隔，使得拓扑或者路由的变化可以立即通过LSA发布到网络中，从而加快网络中路由的收敛速度。Lsa-arrival-interval： OSPF协议规定LSA被接受的时间间隔为1秒。在IMS网络中，结构相对稳定、对路由收敛时间要求较高，可以指定LSA被接收的时间间隔为0来取消LSA被接收的时间间隔，使得拓扑或者路由的变化可以立即被感知到，从而加快路由的收敛。

5、BFD故障快速检测。BFD重点研究通用的故障检测机制，帮助网络以良好QoS实现语音、视频及其它点播业务的传输，为客户提供所需的高可靠性、高适用性VoIP及其它实时业务。为了提升网络性能，快速检测通信故障，更快地建立起备用通道，在IMS网络中启用BFD检测，可实现毫秒级切换。正常语音在500ms内切换，用户是感知不到的，可将BFD探测时间设置为100ms，一旦发现故障，马上切换，用户是感知不到的。

6、IP-FRR技术。快速重路由（FRR）技术在网络中指定备份路由，一旦检测到接口故障，在触发路由更新的同时，会触发IP FRR机制，该机制直接在接口板上处理，可以在很短的时间内，把流量倒换到备用接口上。通常路由收敛包括路由重新计算与路由状态广播等多个步骤，对于覆盖范围较大、结构复杂的网络，路由收敛时间较长，采用FRR可以实现快速切换，减少丢包，提高网络的可靠性。

四、结束语

本文首先对VOIP的语音质量测量方法进行了介绍，然后对IP承载网中可能影响IMS网络语音质量的参数进行深入研究。通过研究，有利于及时掌握了解IMS网络的运行情况，有效提高IMS网络的语音质量，加强对IMS网络的掌控力。