NGB对承载网QoS的要求与EOC应用问题.doc

NGB对承载网QoS的要求

IP话音的信令、控制和媒体流主要封装在IP数据包中，利用IP网络来承载IP话音的多媒体信息流，因此IP话音业务的质量直接受到IP网络的影响。描述承载网性能指标的参数主要有带宽、时延、时延抖动、丢包率等，其中带宽是一个基本要求，必须满足规划的带宽要求。根据通信行业标准YD/T1071－2000《IP电话网关设备技术要求》，网络质量可以分为以下三级：
网络等级单
向时延（ms）
包丢失率
抖动（ms）
良好（自定义）
≤40
≤0.1
≤10
较差
≤100
≤1％
≤20
恶劣
≤400
≤5％
≤60

表1网络质量等级定义

对于
IP电话质量的评价采用MOS（主观平均评分）值评价，评测方法在ITU－TP.800中定义。实际中可以采用PESQ（语音质量的知觉评估）客观测试方法，在ITU－TP.862（PESQ）中定义。MOS值的定义如下表所示：
级别MOS值
MOS值
用户满意度
优
4.0～5.0
很好，听得清楚，延迟很小，交流流畅。
良
3.5～4.0
稍差，听得清楚，延迟小，交流欠缺顺畅，有点杂音。
中
3.0～3.5
还可以，听不太清，有一定延迟，可以交流。
差
1.5～3.0
勉强，听不太清，延迟较大，交流重复多次。劣0～1.5
劣
0～1.5
极差，听不懂，延迟大，交流不通畅。
表2话音质量等级定义

经过试验测试，对不同网络质量下的VoIP业务表现总结如下表所示：
业务类型
良好网络业务表现
较差网络业务
亚劣网络业务表现
话音
G.711a/u
优
良
中
G.729a
良
良
差
消息类

可用
可用
可用
表3 IP话音业务对网络质量的要求

如果须要支持基于G.711透传方式传真和Modem业务，必须要求承载网的质量达到良好（网络时延≤40ms，时延抖动≤10ms，丢包率≤0.1％），话音、视频、二次拨号等业务质量主观评价可到良以上，其中G.711的话音业务质量可达到优。

如果不须要支持基于G.711透传方式传真和Modem业务，承载网质量在较差的条件下（网络时延≤100ms，时延抖动≤20ms，丢包率≤1％），话音、视频、二次拨号等业务质量主观评价可到良，基本满足运营须要
对于NGB的语音质量的检测，实际上可以参考NGN的参数。ITU-T发布了一项新的建议Q.3911：NGN语音业务监测参数，该标准由中国电信主导制定。Q.3911定义了NGN中反映语音业务质量需要检测的指标，填补了业界对NGN语音业务监测需求的空缺。Q.3911主要从以下三个方面明确定义了NGN语音业务质量监测参数。
——会话控制性能。会话控制指NGN网络中语音业务呼叫、会话、挂机过程中的信令控制，包括用户注册、呼叫建立、结束呼叫等控制过程。会话控制的性能将直接影响语音业务的质量，也间接反映了网络中存在的问题。Q.3911针对会话控制的用户注册、呼叫建立、结束呼叫三个阶段，详细定义了注册成功率、注册延时和注册失败率等11个语言业务质量监测参数。
——通话时的话音质量。话音质量包括抖动、延迟、丢包以及主观或客观测定的话音评分等方面。通话时的话音质量将直接影响用户的使用感受，严重的话音质量问题还将影响整个网络的运作。特别是在NGN网络中，承载话音的IP协议采用尽力而为的机制，话音包较易出现丢包、延迟等现象。Q.3911定义了时延、丢包率、抖动等5个反映话音质量的语音业务质量监测参数。
——语音编码方式。由于不同语音编码的采样率和算法不同，所以采用不同语音编码后的话音音质也不同。例如，采用G.711对模拟话音编码，音质要明显好于采用G.729编码。所以，语音编码方式是影响语音业务质量的一方面。另外，网络中存在的编码转换也将影响语音业务质量。Q.3911根据目前普遍应用的语音编码方式，定义了G.711应用率、G.729应用率和编码转换率等6个语音业务监测参数。
 NGN网络中语音数据的传输流程
VoIP（Voice over IP）业务是NGN网络中最普遍的应用，它是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理[1]。在NGN网络中VoIP业务是以RTP数据流的方式进行传输的，因此NGN网络的语音服务质量测试主要是针对RTP业务流进行端到端的QoS性能测试的。RTP由两个紧密链接部分组成。
　　（1）实时传输协议（RTP，Real-time Transport Protocol）。RTP传送具有实时属性的数据，本身不提供任何保证实时传送数据和服务质量的能力，而是通过提供净荷类型指示、序列号、时间戳、同步源标识符等信息，在接收端根据这些信息来重新恢复正确的数据。RTP本身只保证实时数据的传输，并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。
　　（2）实施传输控制协议（RTCP，Real-time Control Protocol）。RTCP协议是RTP协议的控制部分，用于实时监控数据传输质量，为系统提供拥塞控制和流控制，同时可以在会议业务中传送与会者的信息。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包，包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。
RTP是利用混合器和翻译器完成实时数据的传输的。
　　（1）混合器（Mixers）。接收来自一个或多个发送方的RTP包，并把它们组合成一个新的RTP包继续转发。这种组合数据块将有一个新的SSRC标识，具有新标识的特别发送方被作为特别信源加入到RTP数据块中。因为来自不同特别发送方的数据块可能非同步到达，所以混合器就对这些输入源进行时间判断，然后形成混合流自己的时间。
　　（2）翻译器。翻译器只改变数据块内容，而并不把媒体流组合在一起。翻译器只是对单个媒体流进行操作，可能进行编码转换或者协议翻译。典型的例子是多媒体会议中不同端系统之间的视频编解码转换器，以及在多媒体应用跨越内部网防火墙时的过滤器。翻译器是形成RTP包完整同步源定义符的中间系统。
　　一个RTP会话包括传给指定目的地的所有通信量，发送方可能包括多个。从同一个同步源发出的RTP分组序列称为流，一个RTP会话可能包含多个RTP流。一个RTP分组在服务器端发送出去的时候总是要指定属于哪个会话和流，在接收时也需要进行两级分用，即会话分用和流分用。只有当RTP使用同步源标识和分组类型把同一个流中的分组组合起来，才能够使用序列号和时间戳对分组进行排序和正确回放。

被动式语音质量测试的主要参数
　　（1）时延（Delay），当一个数据包发送时，发送端在RTP报文头上增加一个时间戳；当在另一端被接收时，接收端同样记下接收包的时间戳；计算这两个时间戳之差可以得到这个数据包在网络中的通路时间，即时延。
　　（2）抖动（Jitter），语音信号在发送端经过压缩打包后在网络中传输时，由于数据包传送的路径可能不同，因此不同的数据包到达接收端的时间也可能不同，计算连续语音包端到端时延的差值，即抖动值。
　　（3）丢包（Packet Loss），是影响语音质量的又一个关键因素。数据包发送端和接收端之间的数据包数目的差值即为网络传输丢失包数目。当少量的丢包且是随机地分布时，人耳并不容易感觉到较差的语音质量，当丢包数量变大时，语音质量也就相应的变差。
　　（4）R系数，ITU-T的G.107标准提出了E-Model的模型，这种模型考虑了时延、抖动、丢包、回音、编码器性能等网络损伤因素对有噪语音质量的影响[4，5]。根据RTP包提供的信息，在计算出时延、抖动、丢包等参数后，根据E模型提供的算法就可以求出相应的R值。R值的范围是0～100，0是最差的，100是最好的。
　　（5）MOS值，MOS模型是主观评价方法，根据E模型MOS值是通过R值计算得到的。MOS值是1～5之间的数，1是最差的，5是最好的[6]。R和MOS值的关系式如下所示：

下图给出了用户满意等级与R系数和MOS值的范围对应关系

图　用户满意度等级与R值和MOS值的范围对应表

　　对实时的语音和视频业务来说，业务数据端到端的时延最为关键，从仿真结果图6和图7可以看出时延对R系数和MOS值的影响：随着时延的增加，R系数和MOS值都降低，即语音质量变差。当时延大于150ms时，语音质量下降的比较厉害。

图　时延对R值的影响

图　时延对MOS值的影响
　　从仿真结果中同时可以看出R系数和MOS值的最大值分别是94和4.4左右，并且R系数和MOS值的对应关系和图所列出的内容基本是一致的。

因此，对于语音来说，150ms的延迟是最大的。

在国内的EOC应用中，存在下面的一些问题：
1、许多的EOC应用场景，或者是用于宽带上网，或是视频采用IPQAM的方式来传输，因此对EOC的延迟、抖动没有要求。所以，现在的应用是不能完全反映我们在以后的NGB中对EOC的需求的。

2、对EOC的应用评价，不能仅仅从数量上来评判。而是要从实际的应用场景上来评判。我们的应用场景是什么？我们有什么杨的需求？这些，应该像HINOC标准的建立一样，先要建立一个模型，然后来进行评判。建议科技司或规划院找一些合适的人来参与模型的建立。没有需求就没有评判的标准，没有模型就没有进行评判的根据。没有评判的体系就没有正确的评判。

3、EOC的情况调查和评估，需要模型。建立实际的测试规范或是确定实际的指标，也是需要模型的。有了NGB我们知道需要什么样的带宽了，20M===40M。那么，要传输视频，我们需要什么样的延迟和抖动？所以，模型的建立是以后建立测试规范的关键。是进行正确评判的基础。
数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一的编码进行传输和交换，所有业务在网络中都将成为统一的“0”或“1”的比特流。
数字化是趋势，广电网络只有实现数字化才有可能与已经数字化的INTERNET网络、电信网络互通互联。

光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输高质量，成为三网业务的理想平台。

NGB预期标志性成果，一是丰富的业务形态。下一代广播电视网将提供以高清、互动、宽带和推送播存为特征的丰富类型业务，业务形态包括音视频业务、信息类业务、娱乐类业务、应用类业务、休闲类业务、教育类业务等。

二是自主创新的网络架构。NGB的网络架构分为核心网、城域网、接入网和家庭网四个网络层次，核心网采用成熟先进的技术体制和相应的传输与交换设备，以自主创新的大规模接入汇聚路由器（ACR）作为城域网边缘接入节点，构建由独特的业务质量保障机制和安全访问模式支撑的高性能接入网，可实现对用户业务、流量等进行精细化管控与结算，支持全域性、一体化的网络与业务管理要求。接入层的基本形态为光纤加同轴电缆的树形或星型结构（也支持传统的无源光网络PON或五类线入户方式），同轴电缆双向接入支持多种先进成熟的应用技术，推动自主知识产权的HINOC技术的开发应用，能为每个家庭用户提供100Mbps可扩展接入速率。在NGB的边缘接入网络中，也支持无线宽带或超宽带接入方式。

最重要的是统一的TCP/IP协议的普遍采用，将使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。人类首次具有统一的为三大网都能接受的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基础。

这点非常重要，只有实现在IP基础上互通互联，才有可能实现三王融合。

融合不是在三个网络上可以进行语音、视频和数据业务。而是要在不同的网络中传输其它网络的业务。

但现在的广电网络还是一个两层结构的网络，不是一个七层结构的网络。广电技术人员还在为是RF还是IP争论，是采用IPTV还是IPQAM争论，令人痛心。

为什么说广电是一个两层的网络？

我们来看ISO的七层协议。这个七层协议是网络通信和互动的基本框架。
1、物理层是最底层。但，确实一个开放的系统。可以是基带的传输，可以是QAM调制来传输，可以是任何的介质。
2、链路层可以理解为数据通道。在生存期内，说法两端可以进行一次或多次的通信。可以进行数据的检错等操作，可以将TS刘解析为视频。这里的问题就来了。在IPTV中，连接的两端是互动进行通信的，但在IPQAM中，连接的两端只是从前端到终端有信息流，从终端到前端，只是点播的信令。然后，就什么都没有了。没有了互动过程。
3、网络层。在广电系统中，根本就没有网络层的概念。我们所有的CMMB、地面数字电视、IPQAM都没有这个概念。他们在链路层就将图像解析出来了，不需要网络层。这就是广播的概念，不是通信和互动的概念。是一种实际线路的广播，没有虚电路等概念在内。
4、传输层。广电和IPQAM没有这个概念。
5、会话层。广电和IPQAM没有这个概念。
6、表示层。广电和IPQAM没有这个概念。
7、应用层。广电和IPQAM没有这个概念。
好了，到目前为止，我们知道IPQAM只是一个广播的概念，点播的信令是从另外一个信令通道来发送的，并不能在同一个技术框架下来进行，没有网络、传输、回话、表示和应用。就是将TS流传输到机顶盒，解析为视频，到此结束。这样的技术框架能满足NGB的需求吗？显然是不可能的。
可能有人说，我们也可以在TS流上来传输IP数据，这是没有问题的，所谓的IP-OVER-TS。实际上在IPQAM中，就是先传输IP数据到IPQAM设备上在改为QAM来传输的。问题不是可以或不可以，而是如何在前端<------>机顶盒上建立类似于OSI的框架结构和功能。
更为关键的是IPQAM这个设备能否实现在前端<------>机顶盒上建立类似于OSI的框架结构和功能。显然，IPQAN是不可能实现的。为什么？因为IPQAM本身就只是一个单向的广播设备。在这个设备上是不可能建立交互的，交互的信令是从另外一个系统，或是CMTS或是其它的什么东西来实现。在这里，IPQAM是一个只能单向传输的设备。

软件技术的发展使得三大网络及其终端都通过软件变更，最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。

这个就是终端的问题了，既然是三网融合，那么，不同网络的终端就可以与其它网络的服务进行连接。

比如手机可以看互联网，也可以看电视。电脑可以看电视、可以进行其它的电信业务。电视机可以上网可以进行电信业务。也就是三屏合一。

周欣 

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