專利名稱：監(jiān)控實時通信質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在至少包含兩個測試點的分組網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)控實時通信的方法、網(wǎng)絡(luò)單元和計算機程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域內(nèi)，ICMP回聲，更熟悉的如PING，是用于測量客戶機和目標(biāo)主機之間的因特網(wǎng)連接時延的工具(ICMP＝因特網(wǎng)控制報文協(xié)議，PING＝分組因特網(wǎng)探測器)。數(shù)據(jù)通信質(zhì)量進(jìn)一步通過測試消息來檢驗，所述測試消息類似于真實數(shù)據(jù)流且評估各個消息的時延、傳輸故障、再傳輸和未修正的錯誤。
隨著基于電信信道的分組使用的增加，對于諸如電話或視頻會議的對時延敏感度高的應(yīng)用還需要監(jiān)控分組化的實時連接的質(zhì)量。與數(shù)據(jù)傳輸相反，丟失或錯誤的分組由于時間限制不能被再傳輸，而被簡單地忽略掉。因而必須評估例如語音或圖像等內(nèi)容的退化。
典型地，可利用的評估工具利用諸如抖動、丟失和時延的基于分組的測量，根據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)或依照業(yè)務(wù)級協(xié)定(SLA)監(jiān)控和分析網(wǎng)絡(luò)級VoIP性能(VoIP＝基于網(wǎng)際協(xié)議的語音)。
US 2004/0062204 A1給出了用于端到端測量的傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的簡單概況，其中端到端也就是從一個終端到另一個終端。一些在市場上知名的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)利用所謂的“合成”IP電話，而其它系統(tǒng)利用所謂的“被動”方法(IP＝網(wǎng)際協(xié)議)。所有現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)都有相當(dāng)大的缺點，所述缺點使得難以有效測量分組網(wǎng)絡(luò)對流媒體質(zhì)量退化所起的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在分組網(wǎng)絡(luò)中提供實時通信的改進(jìn)的質(zhì)量監(jiān)控。
本發(fā)明的目的通過在包含至少兩個測試點的分組網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)控實時通信質(zhì)量的方法來完成，其中所述方法包含以下步驟接入分組流模式；在至少兩個測試點中的第一測試點注入所述分組流模式，在通過分組網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組流模式之后，在至少兩個測試點中的第二測試點接收退化的分組流模式，確定退化的分組流模式的特征，將退化的分組流模式的特征和在第一測試點注入的分組流模式的相應(yīng)特征進(jìn)行比較，并基于比較結(jié)果，評估關(guān)于因通過分組網(wǎng)絡(luò)的傳輸引起的質(zhì)量退化的數(shù)據(jù)。另外，本發(fā)明的目的也通過用于在分組網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)控實時通信質(zhì)量的分組網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)單元來完成，其中分組網(wǎng)絡(luò)包含至少兩個測試點，且其中網(wǎng)絡(luò)單元包含控制部件，所述控制部件適于觸發(fā)分組流模式的接入；啟動在至少兩個測試點中的第一測試點所述分組流模式的注入；在通過分組網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組流模式之后，啟動在至少兩個測試點中的第二測試點對退化的分組流模式的接收和對于退化分組流模式的特征的確定；控制對于退化分組流模式的特征和在第一測試點注入的分組流模式的相應(yīng)特征的比較，以及基于比較結(jié)果，控制關(guān)于質(zhì)量退化的數(shù)據(jù)的評估，其中質(zhì)量退化是由通過分組網(wǎng)絡(luò)的傳輸引起的。且本發(fā)明的目的還通過計算機程序產(chǎn)品來完成，所述計算機程序產(chǎn)品用于在包含至少兩個測試點的分組網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)控實時通信質(zhì)量，當(dāng)所述分組網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)單元執(zhí)行所述計算機程序產(chǎn)品時，進(jìn)行以下步驟觸發(fā)分組流模式的接入；啟動在至少兩個測試點中的第一測試點所述分組流模式的注入；在通過分組網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組流模式之后，啟動在至少兩個測試點中的第二測試點對退化分組流模式的接收和對退化分組流模式的特征的確定；將退化分組流模式的特征和在第一測試點注入的分組流模式的相應(yīng)特征進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果，評估關(guān)于質(zhì)量退化的數(shù)據(jù)，所述質(zhì)量退化是由通過分組網(wǎng)絡(luò)的傳輸引起的。
本發(fā)明能夠簡單容易地量化分組網(wǎng)絡(luò)對通信質(zhì)量的影響，例如用于SLA的檢驗。
本發(fā)明的另一個優(yōu)勢在于減少了質(zhì)量監(jiān)控必需的帶寬。實時通信的參考信號不需要從發(fā)送機通過網(wǎng)絡(luò)傳送到接收機，也不需要所接收的分組重新回到評估場合(evaluation instance)?？商娲?，例如分組的的序列次序和到達(dá)時間的接收模式特征，而不是內(nèi)容被傳輸?shù)皆u估場合，這就足夠了。
本發(fā)明的方法實施在分組網(wǎng)絡(luò)的單元中，且它可以與例如用于校驗數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠渌鼫y量過程相結(jié)合。僅僅使用了分組網(wǎng)絡(luò)中的通用組件。由于避免了任何專用于處理通信的設(shè)備，例如語音或視頻編解碼器，所述方法能由提供分組傳輸?shù)娇蛻舻木W(wǎng)絡(luò)運營商應(yīng)用而不需要使用特定用途的設(shè)備。
本發(fā)明通過模擬語音或其它媒體傳輸特性來提供純數(shù)據(jù)測量的擴展。本發(fā)明可以借助純軟件擴展實施在分組網(wǎng)絡(luò)中而不需要調(diào)整硬件。
其它的優(yōu)點通過從屬權(quán)利要求描述的本發(fā)明的實施例來實現(xiàn)。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，測量在第二測試點接連到達(dá)的退化分組流模式的每個單分組的到達(dá)時間和/或在第二測試點接連到達(dá)的退化分組流模式的分組的到達(dá)順序。測量的分組到達(dá)時間和/或所測量的分組到達(dá)順序可以用作退化分組流模式的特征。這些值可以表示所有的使用特征，可選地，分組的其它附加值和參數(shù)也可以用作退化分組流模式的特征。
由于在分組網(wǎng)絡(luò)中使用大量不同的分組傳輸路徑，在第二測試點到達(dá)的分組流模式的混亂對于通過過所述網(wǎng)絡(luò)的每次分組傳輸來說可以是不同的。例如，在第一傳輸測試時，分組模式的大多數(shù)分組經(jīng)由相同的路徑傳輸。然而，在第二傳輸測試時，分組模式的每個分組經(jīng)由不同的路徑交換。為了相對可靠地判斷分組網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，必須編制統(tǒng)計資料。通常，只有在分組流模式穿越相同網(wǎng)絡(luò)被發(fā)送很多次之后，才能匯聚退化分組流模式的平均特征值。
因而，在優(yōu)選的實施例中，注入分組流模式、接收退化分組流模式和確定所述退化分組流模式特征的步驟被重復(fù)和周期地執(zhí)行。在第一測試點的積累的特征和后來的重復(fù)與相應(yīng)的原始分組流模式特征相比較。統(tǒng)計資料可以根據(jù)比較的結(jié)果來編制。統(tǒng)計資料能有助于發(fā)現(xiàn)可以被用于實時通信質(zhì)量預(yù)測的統(tǒng)計值，例如時間趨勢、峰值、均值或其它統(tǒng)計值。
根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例，比較結(jié)果被應(yīng)用到實時應(yīng)用的媒體流。這樣，當(dāng)對信號質(zhì)量退化進(jìn)行評估時，可以考慮實時應(yīng)用例如實時音頻或視頻的細(xì)節(jié)。例如，根據(jù)用戶是否打電話或收看視頻片斷，用戶可以感覺發(fā)源于分組網(wǎng)絡(luò)的分組抖動所造成的不同噪聲等級。雖然，在特定的抖動等級下，電話呼叫可能僅僅表現(xiàn)有些質(zhì)量退化但仍然可以理解，而視頻可能變得相當(dāng)難以理解。
在優(yōu)選實施例中，用在質(zhì)量監(jiān)控中的測試點都在時間上保持同步。于是分組流模式在規(guī)定的時間，更適合按照預(yù)定的進(jìn)度表，在第一測試點被注入。測量到達(dá)第二測試點的退化分組流模式的單個分組的到達(dá)時間。由于測試點的嚴(yán)格同步，可以非常精確地確定分組的時延。因此，信號質(zhì)量退化，尤其是由諸如分組時延或抖動的時間效應(yīng)引起的信號質(zhì)量退化可以被很好地評估。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，原始分組流模式被單向傳送，也就是說總是從第一測試點到第二測試點，或被雙向傳送，例如從第一測試點到第二測試點傳送且從第二測試點再返回到第一測試點。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，分組網(wǎng)絡(luò)的第一測試點和第二測試點是在等同的網(wǎng)絡(luò)單元上的預(yù)定測量點。例如，測試點可以實施在網(wǎng)絡(luò)的交換單元、POP、網(wǎng)關(guān)等中。這樣，被測量的信號退化只是所述分組網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)單元引起的。可以估計網(wǎng)絡(luò)和/或網(wǎng)絡(luò)的特定部分對質(zhì)量退化的影響。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，在實時通信終端之間端到端地執(zhí)行質(zhì)量監(jiān)控。分組流模式在第一終端被注入，通過交換單元和分組網(wǎng)絡(luò)被傳輸?shù)浇邮胀嘶纸M流模式的第二終端。所述分組的傳送經(jīng)過了兩個終端、交換單元、諸如HFC網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)段和所述分組網(wǎng)絡(luò)自身(HFC＝混合同軸電纜)。因此，端到端測量包括了所有的信號退化源。


本發(fā)明的這些和其它的特性與優(yōu)點在閱讀下文結(jié)合附圖的當(dāng)前優(yōu)選示范性實施例之后將更容易理解，附圖中圖1是用于在分組交換網(wǎng)絡(luò)中提供質(zhì)量監(jiān)控的系統(tǒng)的框圖。
圖2是描述關(guān)于質(zhì)量監(jiān)控的實時媒體信號處理的示意圖。
圖3是質(zhì)量監(jiān)控控制器的詳細(xì)視圖。
圖4表示質(zhì)量監(jiān)控的一個實施例的一種實現(xiàn)的簡化流程圖。
圖5是根據(jù)另一個實施例，用于在分組交換網(wǎng)絡(luò)中提供質(zhì)量監(jiān)控的系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式
圖1表示工作在分組傳輸協(xié)議如IP、UDP或RTP下工作的分組交換網(wǎng)絡(luò)1(UDP＝用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議；RTP＝實時協(xié)議)。網(wǎng)絡(luò)1包含路由器和交換機51、52，用于交換通過網(wǎng)絡(luò)1傳輸?shù)姆纸M；多個測試點3、4，位于分組網(wǎng)絡(luò)1的相關(guān)位置例如POP、交換機51、52；以及控制器10(POP＝存在的點，Point of Presence)。本說明書中，術(shù)語“探測器”和“測試點”意思相同且可互相交換使用。位于網(wǎng)絡(luò)交換機51、52的探測器3、4中的每一個都被連接到網(wǎng)關(guān)5、6，網(wǎng)關(guān)5、6提供分組網(wǎng)絡(luò)1和本地交換單元7、8之間的接口，例如用于交換電話或多媒體數(shù)據(jù)。用戶終端71到73、81到83連接到本地交換單元7、8，也可以構(gòu)成獨立網(wǎng)絡(luò)的一部分。
控制器10包含至少一個接口模塊101、控制質(zhì)量監(jiān)控的控制部件102和用于數(shù)據(jù)存儲的存儲器單元103，其中接口模塊101用于與發(fā)送機探測器3和接收機探測器4通信。為了便于說明，探測器表示為發(fā)送機和接收機，但是探測器可以同時承擔(dān)雙向測試的職責(zé)。
該方法利用了原始參考信號和在通過分組網(wǎng)絡(luò)后的退化信號的比較，代表“主動”方法，兩種信號都按照專用于應(yīng)用的分組表示。這樣，表征實時通信分組的傳輸特征成為可能。所述實時通信可以是多媒體或諸如VoIP的語音。
基本上，質(zhì)量監(jiān)控包含兩個步驟。在第一步中，參考信號在分組中從網(wǎng)絡(luò)1的第一探測器3通過網(wǎng)絡(luò)1被傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)1的探測器4。記錄在第二探測器4接收到的信號分組的特征，例如到達(dá)時間和到達(dá)順序等。在第二步中，被發(fā)送和被接收的分組的比較關(guān)系允許提供在分組網(wǎng)絡(luò)1內(nèi)對分組實時通信退化的簡單量化。這樣，可以容易地監(jiān)督例如VoIP的分組傳輸?shù)馁|(zhì)量，以便于校驗SLA。
在比較中，將在第二探測器4接收到的退化信號分組的特征，例如分組順序和分組到達(dá)時間，與在第一探測器注入的原始信號分組的相應(yīng)特征，例如分組順序和分組發(fā)出時間，進(jìn)行對比。通過分組網(wǎng)絡(luò)1的傳輸可能引起例如分組不可忽視的混亂和丟失。
該比較結(jié)果可以被優(yōu)選地離線應(yīng)用到一個或更多通過分組網(wǎng)絡(luò)1的傳輸分組的應(yīng)用。從比較結(jié)果確定的相同混亂等級和丟失率可以應(yīng)用到實時應(yīng)用的分組。然后，退化的應(yīng)用信號可以被應(yīng)用到評估由用戶感受的實時傳輸退化的方法中。這樣，能快速測量關(guān)于多種不同應(yīng)用的分組網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，而不需要麻煩的每個特定應(yīng)用的再傳輸，也不需要大量的帶寬資源。
圖2是描述在根據(jù)圖1的系統(tǒng)中用于質(zhì)量監(jiān)控的實時媒體信號處理的示意圖。
首先，必須接入和注入分組流模式22。假定在分組網(wǎng)絡(luò)1中諸如VoIP電話呼叫的實時語音通信的質(zhì)量要被監(jiān)控。分組流模式22是媒體流模式20的分組表示。分組流模式22是這樣產(chǎn)生將媒體流模式20轉(zhuǎn)換成媒體流模式20的數(shù)字表示21，按照所用的分組傳輸協(xié)議對數(shù)字表示21進(jìn)行編碼、分組化和壓縮。
分組模式22對應(yīng)要被質(zhì)量監(jiān)控的實時通信的特征。媒體流模式20的分組表示與真實信號的分組表示就協(xié)議報頭、分組大小和傳輸速率來說具有相同的性質(zhì)。這些性質(zhì)取決于應(yīng)用，也取決于應(yīng)用的編碼、分組化和壓縮技術(shù)。在電話通信質(zhì)量監(jiān)控的情況下，例如每20毫秒發(fā)送具有160字節(jié)大小有效載荷的參考分組。
在測試之前，也就是在質(zhì)量監(jiān)控開始和分組流模式22被第一次傳輸之前，分組流模式22僅僅被預(yù)定一次。更適合地，媒體流模式20的確定和分組流模式22的生成由控制器10來處理?？蛇x地，這些步驟可以通過任何其它包含必要功能的適當(dāng)網(wǎng)絡(luò)單元來執(zhí)行，或通過網(wǎng)外專用單元、例如在一個或多個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)控制和/或支持質(zhì)量監(jiān)控的集中式控制服務(wù)器來執(zhí)行。然后，控制質(zhì)量監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)單元，也就是控制器10，接入分組流模式22并準(zhǔn)備將分組流模式22注入到網(wǎng)絡(luò)1中。
被確定的分組流模式22由控制器10作為參考文件分發(fā)到測試點3、4?？蛇x地，只有分組流模式22的特征被分發(fā)到托管測試點3、4的適當(dāng)網(wǎng)絡(luò)單元，而不需要內(nèi)容。這些特征可以包含分組順序或/和分組發(fā)送時間。
測試點3、4在存儲器中存儲接收到的原始分組流模式，且當(dāng)以后在需要它用于傳輸或比較用途時存取它。通常，更適合地，測試周期性地進(jìn)行多次，以在較長時間范圍內(nèi)監(jiān)控質(zhì)量。在所有測試分組傳輸時，相同分組流模式22被注入。
控制器10可以表示網(wǎng)絡(luò)1的專用單元或不屬于網(wǎng)絡(luò)1的獨立自治單元，或可以被集成到普通網(wǎng)絡(luò)單元中。在該優(yōu)選實施例中，控制器10控制質(zhì)量監(jiān)控并啟動與監(jiān)控相關(guān)的步驟。但也有可能不需要獨立的控制部件10來執(zhí)行質(zhì)量監(jiān)控。例如，網(wǎng)絡(luò)單元可以具有控制質(zhì)量監(jiān)控的所有能力和功能，所述網(wǎng)絡(luò)單元諸如與測試點或探測器相關(guān)的POP?？蛇x地，也有可能，諸如網(wǎng)絡(luò)1的交換單元或交換機的網(wǎng)絡(luò)單元控制質(zhì)量監(jiān)控，其中所述所述網(wǎng)絡(luò)單元與當(dāng)前執(zhí)行質(zhì)量監(jiān)控的測試點不相關(guān)。
通信連接9建立在探測器3、4之間，其中探測器3用作發(fā)送機而探測器4用作接收機。由分組流模式2 2構(gòu)成的參考信號從發(fā)送機3通過網(wǎng)絡(luò)1傳輸?shù)浇邮諜C4。
在分組網(wǎng)絡(luò)1中，分組流模式22中的分組可以經(jīng)由多個不同路徑9a、9b和9c通過連接9被傳送。可能地，在第一測試點3注入的原始分組流模式的一些分組經(jīng)由第一路徑9a通過分組網(wǎng)絡(luò)1傳輸，一些經(jīng)由第二路徑9b傳輸，而剩余的分組則經(jīng)由另一個路徑9c傳輸。這樣，到達(dá)第二測試點4的分組順序可能與在第一測試點3注入的分組的順序不同。
同樣，盡管分組流模式22的分組在第一測試點3以規(guī)則時間注入，例如每20毫秒一個分組，但是到達(dá)第二測試點4的分組的時間間隔可能明顯不同。例如，第一路徑9a的分組首先到達(dá)，然后是混雜有第二路徑9b一些分組的第三路徑9c的分組，最后是成批的第二路徑9b的分組。這樣，原始分組流模式22被改變成不同的分組流模式23，在對時延敏感的實時應(yīng)用中導(dǎo)致造成信號的退化。
雖然隨參考分組22傳輸?shù)挠行лd荷是相對無關(guān)的，因為它無論如何都能夠在評估設(shè)施用其它內(nèi)容離線替代，但是參考分組22的協(xié)議報頭是重要的，因為通常它們具有用于分組交換和分組處理的結(jié)果。例如，協(xié)議報頭遵守IP、UDP或RTP標(biāo)準(zhǔn)。
在接收機4上，收到來自網(wǎng)絡(luò)1的退化信號23。接收到的參考分組23，即所謂測試分組的順序被接收機4記錄且所述測試分組23擁有時間標(biāo)記。測試分組23的報頭通常包含信息片斷，所述信息片斷允許確定參考分組模式是否被互換、丟失或是否所述分組模式經(jīng)受了其它改變。
遭受比特錯誤的測試分組23通過校驗和來檢測。如果它們不能被修復(fù)就被丟棄。與按照TCP發(fā)送的分組相反，其中缺陷分組被重新請求，按照UDP發(fā)送的錯誤分組被簡單地丟棄。此外，錯誤分組的不同處理對退化分組流模式的結(jié)果特征也是起作用的，其中錯誤分組的不同處理對于網(wǎng)絡(luò)中使用的協(xié)議來說是特定的。
傳送點對、發(fā)送機3和接收機4之間的協(xié)議控制測試的開始、結(jié)束和參數(shù)。所述測試被連續(xù)地、周期性地或按請求執(zhí)行。此外，所述測試可以雙向或單向執(zhí)行。
在優(yōu)選實施例中，參考分組22被發(fā)送機3根據(jù)具有高精度的播出進(jìn)度表(playout schedule)傳送，而它們在接收機4上被接收且隨同精確的接收時間一起被記錄。
在下一步中，模擬實時通信的傳輸質(zhì)量是可能的。
測試的評估，也就是參考信號和被接收信號的分析，可以發(fā)生在探測器3、4中，也可以發(fā)生在控制器10中。由于參考信號22是預(yù)定信號，可以在任一探測器3、4得到，且不必被通過網(wǎng)絡(luò)1發(fā)送。甚至接收到的信號23也不需要從接收機4發(fā)送到諸如控制器10的評估場合，因為接收的信號23可以通過應(yīng)用存儲在接收機4中的接收分組23的時間標(biāo)記和順序號的模式從參考信號22重構(gòu)。
為了節(jié)省傳輸容量，優(yōu)選地，僅僅向評估場合發(fā)送關(guān)于退化分組流23的記錄特征的信息，而不是發(fā)送需要較大帶寬的退化測試信號。這是完全可能的，因為從參考信號22和退化分組流23的特征可以重構(gòu)原始測試信號23。
優(yōu)選地，重構(gòu)可以通過應(yīng)用參數(shù)來完成，所述參數(shù)表征了諸如VoIP電話終端的特定裝置的工作或?qū)嵤┓绞降奶卣鳌?br> 測試分組23被離線填充媒體內(nèi)容。例如，使得數(shù)字化和分組化的電話通信分組與在接收機4上收到的測試分組23具有一樣的模式，也就是說，實時電話通信的分組具有與在接收機4上收到的測試分組23一樣的次序且像已被丟失的測試分組23一樣刪除電話通信的相同分組。
將最初注入的分組流模式22的特征和退化的接收分組流模式23的特征相比較。比較結(jié)果然后被傳送到專用質(zhì)量分析，所述過程將產(chǎn)生一些簡單說明質(zhì)量的值。
有許多標(biāo)準(zhǔn)化方法來評估用戶感受的退化實時傳輸?shù)馁|(zhì)量。對于電話，可以利用例如PESQ(PESQ＝語音質(zhì)量的感知評估)的感知模型。PESQ通過比較輸入測試信號和信號輸出來測量端到端的語音質(zhì)量，且有效地跨越電話網(wǎng)絡(luò)類型的范圍，包括PSTN、移動和VoIP(PSTN＝公共交換電話網(wǎng))。它測量諸如噪聲、信號衰落和模型前端削波失真效應(yīng)，并預(yù)測感知的語音質(zhì)量。
PESQ的非常有名的計算結(jié)果是MOS值(MOS＝平均意見評分)。MOS用來測量聽眾在電話上聽到的音頻質(zhì)量。它直接表示語音質(zhì)量。大多數(shù)得分可分成下面的類別1＝惡劣；2＝差；3＝一般；4＝好；5＝極好?！伴L途電話質(zhì)量”聲音通常具有與至少為4的MOS得分有關(guān)。G.711開始于固有的MOS值4.4，而執(zhí)行顯著壓縮的G.729具有固有MOS值4.1。當(dāng)然，如果存在分組丟失、過度時延等，VoIP網(wǎng)絡(luò)的MOS得分將進(jìn)一步減少。
圖3表示專用控制器30的詳細(xì)視圖?？刂破?0包含接口模塊301，用于與網(wǎng)絡(luò)單元相關(guān)的測試點3、4接收數(shù)據(jù)并從控制器30發(fā)送數(shù)據(jù)到測試點3、4。例如，控制器30發(fā)送預(yù)定的媒體流模式22到發(fā)送機探測器3，從接收機探測器4接收有關(guān)退化媒體流模式23的特征的信息，處理比較和評估步驟，以及發(fā)送關(guān)于評估處理結(jié)果的信息到其它諸如操作員工作站的網(wǎng)絡(luò)單元用于進(jìn)一步處理。另外，控制器30包含用于控制質(zhì)量監(jiān)控的控制部件302，而控制部件302又包含比較模塊304和評估模塊305。此外，控制器30還包含用于存儲數(shù)據(jù)和軟件的存儲器303。
控制部件302控制了控制器30和測試點3、4之間的信息流、在控制器30的不同單元內(nèi)301-305之間的或者與控制器30相關(guān)的信息流，并且執(zhí)行通常的處理和計算任務(wù)。控制部件302包含至少一個處理部件，優(yōu)選地處理用于質(zhì)量監(jiān)控的計算機程序產(chǎn)品的步驟，其中計算機程序產(chǎn)品被存儲在存儲器303中。這樣，控制部件302控制比較模塊304和評估模塊305的運行。
比較模塊304分析退化媒體流模式23和原始媒體流模式22。它比較兩模式的特征并確定由通過網(wǎng)絡(luò)1的傳輸引起的對原始媒體流模式22的改變。
例如，參考信號包含三個分組A、B、C，這三個分組在第一測試點3以A、B、C的次序注入到網(wǎng)絡(luò)1中。分組B比分組A晚20毫秒發(fā)送，而分組C比分組B晚20毫秒發(fā)送。由于通信網(wǎng)絡(luò)1的傳輸誤差，接收機4僅僅以C、A的次序收到分組A和C。當(dāng)比較退化分組流模式的C、A分組的特征與原始分組流模式的分組A、B、C的特征時，比較模塊304確定分組B已經(jīng)丟失且第一和最后一個分組順序已經(jīng)交換了。另外，比較模塊304確定接收到的分組A對于分組C有60毫秒的時延。
比較模塊304可以保存比較結(jié)果。優(yōu)選地，執(zhí)行多次測試操作且比較模塊304比較所有的測試操作。最后，它可以計算統(tǒng)計值。在下一步中，比較模塊304發(fā)送比較結(jié)果到評估模塊305。
評估模塊305應(yīng)用比較結(jié)果到實時專用媒體流模式，也就是說，調(diào)整真實媒體流模式以使得它遵守分析的比較結(jié)果。與前述的例子有關(guān)，特征模式C、A被應(yīng)用到真實媒體流模式，例如具有分組形式A、B、C的電話呼叫。僅僅電話呼叫的第一和第三分組被保存和交換而第二分組被刪除。于是，退化的電話呼叫可以被解碼和數(shù)字化，并最終借助諸如PESQ的質(zhì)量評估工具來分析。
評估模塊305的功能是非常強大的它能模擬任意的遵守不同協(xié)議的很多應(yīng)用信號，例如音頻信號(如VoIP、MPEG1音頻第三層)、視頻信號(如MPEG4、AVI)等等(MPEG＝活動圖像專家組；AVI＝音視頻交替)。另外，可以模擬不同接收機的行為，例如PSTN電話、VoIP軟電話或VoIP硬電話。用于不同模擬所需的數(shù)據(jù)可以存儲在控制器30的存儲器303中并能從存儲器303中檢索到。
圖4表示質(zhì)量監(jiān)控的一個實施例的一種實現(xiàn)的簡化流程圖。在步驟401中確定媒體流模式。在接下來的步驟402中，所確定的媒體流模式按照使用的傳輸協(xié)議被數(shù)字化、編碼和分組，這樣在步驟403中得到分組流模式。在步驟404中，所述分組流模式在分組網(wǎng)絡(luò)的第一測試點被接入和注入。
在接下來的步驟405中，在網(wǎng)絡(luò)的第二測試點接收退化形式的注入的分組流模式。在步驟406中，測量所述退化分組流模式并在步驟407記錄所述退化分組流模式的特征，也就是已接收分組的接收時間和順序。退化分組流模式的特征與最初注入分組流的相應(yīng)特征相比較。404到407的步驟可以被重復(fù)N次408，直到退化等級的統(tǒng)計資料409達(dá)到希望的精度。
編制的統(tǒng)計資料409被應(yīng)用到實時應(yīng)用，這樣模擬真實的退化專用分組流模式410。然后，退化專用分組流模式可以被解碼和數(shù)字化411。這樣，從退化分組流模式重構(gòu)被用戶感知的媒體流模式412。最后，在步驟413中評估通過分組網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的專用分組流模式的、被用戶體驗的質(zhì)量惡化。所述質(zhì)量退化借助于諸如PESQ的質(zhì)量評估工具來分析。
選擇的質(zhì)量分析算法取決于要進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。例如，音頻信號會需要與視頻信號不同的分析算法。該分析的結(jié)果可以用于檢驗網(wǎng)絡(luò)運營商和網(wǎng)絡(luò)用戶之間的SLA。
圖5是本發(fā)明的另一個實施例。根據(jù)如圖1所示的實施例的方法提供了限于分組網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量評估。它考慮了由抖動、錯誤順序和分組丟失引起的質(zhì)量退化。在終端或其它網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備中的進(jìn)一步影響必須單獨測量。這可以通過端到端或增量測量來實現(xiàn)。端到端測量的原理如圖5所示。
根據(jù)圖5，發(fā)送機探測器3被集成在終端71中和/或由終端71表示，而接收機探測器4被集成在終端82中和/或由終端82表示。優(yōu)選地，終端71、82是能處理分組的VoIP終端。參考分組從終端71內(nèi)的發(fā)送機探測器3穿越分組網(wǎng)絡(luò)1被發(fā)送到終端82內(nèi)的接收機探測器4。這樣，信號退化和質(zhì)量測量并不局限于分組網(wǎng)絡(luò)，還能評估與網(wǎng)絡(luò)1相關(guān)的單元對實時通信質(zhì)量退化的影響，其中與網(wǎng)絡(luò)1相關(guān)的單元例如網(wǎng)關(guān)5與6、本地交換單元7與8、分組交換單元51到52以及作為測試點的終端71與82自身。
這些通信單元有許多影響信號質(zhì)量的途徑。例如，VoIP終端通常使用數(shù)字緩沖器，在所述緩沖器中分組被保存直到聚集了特定數(shù)目的分組?；蛘?，一些VoIP電話非常極端地拒絕到達(dá)分組流的許多分組。
在優(yōu)選的實施例中，有用的是，不僅在從第一測試點3到第二測試點4方向傳送分組流，而且同樣在相反的方向即從第二測試點4到第一測試點3方向傳送分組流。雙向?qū)崟r應(yīng)用，例如在使用電話終端71的Alice和使用電話終端82的Bob之間的VoIP電話呼叫，可能受到取決于分組傳輸方向的分組傳輸效應(yīng)的影響。
例如，源自Alice的分組可能首先到達(dá)第一制造商的分組交換單元51并被其交換，而源自Bob的分組可能首先到達(dá)第二制造商的分組交換單元52并被其交換。每一個制造商都實施了被制造商指定算法控制的交換決策過程。由于不同的算法，分組的交換可能不同。于是來自Alice的分組可能在路徑509a上通過網(wǎng)絡(luò)1傳輸而來自Bob的分組可能在路徑509b上被傳輸，從而導(dǎo)致不同的到達(dá)時間和到達(dá)順序的特征。
權(quán)利要求
1.一種在包含至少兩個測試點(3、4)的分組網(wǎng)絡(luò)(1)中監(jiān)控實時通信(9、509)質(zhì)量的方法，其特征在于，所述方法包含下列步驟接入分組流模式(22)；在第一測試點(3、4)注入所述分組流模式(22)；在通過所述分組網(wǎng)絡(luò)(1)傳輸所述分組流模式(22)之后，在第二測試點(3、4)接收退化分組流模式(23)并確定所述退化分組流模式(23)的特征；將所述退化分組流模式(23)的特征與在所述第一測試點(3、4)注入的所述分組流模式(22)的相應(yīng)特征進(jìn)行比較；以及基于比較結(jié)果，評估關(guān)于質(zhì)量退化的數(shù)據(jù)，所述質(zhì)量退化是由通過所述分組網(wǎng)絡(luò)(1)的傳輸引起的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述方法包含其它步驟測量所述退化分組流模式(23)的分組的到達(dá)時間數(shù)據(jù)和/或到達(dá)順序數(shù)據(jù)；以及采用測量的值作為所述退化分組流模式(23)的特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述方法包含其它步驟重復(fù)一次或多次下列步驟注入所述分組流模式(22)、接收所述退化分組流模式(23)、確定所述退化分組流模式(23)的特征，將所述退化分組流模式(23)的特征與在所述第一測試點(3、4)注入的所述分組流模式(22)的相應(yīng)特征進(jìn)行比較；以及編制與比較結(jié)果有關(guān)的統(tǒng)計資料用于實時通信(9、509)的質(zhì)量預(yù)測。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述方法包含其它步驟將所述比較結(jié)果應(yīng)用到實時應(yīng)用的媒體流；以及評估與所述實時應(yīng)用特有的質(zhì)量退化有關(guān)的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述方法包含其它步驟在所述第一測試點(3、4)、在規(guī)定的時間注入所述分組流模式(22)；在所述第二測試點(3、4)接收所述退化分組流模式(23)，其中所述第一測試點(3、4)與所述第二測試點(3、4)在時間上同步，并且確定所述退化分組流模式(23)的到達(dá)時間數(shù)據(jù)；基于所述到達(dá)時間數(shù)據(jù)，評估關(guān)于質(zhì)量退化的數(shù)據(jù)，特別是分組時延、抖動和其它時間效應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述方法包含其它步驟單向或雙向地發(fā)送所述分組流模式(22)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述分組網(wǎng)絡(luò)(1)的所述第一測試點(3、4)和所述第二測試點(3、4)是在等同的網(wǎng)絡(luò)單元(51、52)中預(yù)定的測量點。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在實時通信(509)的終端(71、82)之間，端到端地執(zhí)行所述質(zhì)量監(jiān)控。
9.一種分組網(wǎng)絡(luò)(1)的網(wǎng)絡(luò)單元(10、30、51到56、71、82)，用于在所述分組網(wǎng)絡(luò)(1)中監(jiān)控實時通信(9、509)的質(zhì)量，所述分組網(wǎng)絡(luò)(1)包含至少兩個測試點(3、4)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)單元(10、30、51到56、71、82)包含控制部件(102)，所述控制部件(102)適于觸發(fā)分組流模式(22)的接入；啟動在第一測試點(3、4)所述分組流模式(22)的注入；在所述分組流模式(22)通過所述分組網(wǎng)絡(luò)(1)傳送之后，啟動在第二測試點(3、4)退化分組流模式(23)的接收和對于所述退化分組流模式(23)的特征的確定；并且控制所述退化分組流模式(23)的特征與所述第一測試點(3、4)注入的所述分組流模式(22)的相應(yīng)特征之間的比較，并基于比較結(jié)果控制對關(guān)于質(zhì)量退化的數(shù)據(jù)的評估，所述質(zhì)量退化是由通過所述分組網(wǎng)絡(luò)(1)的傳輸引起的。
10.一種計算機程序產(chǎn)品，用于在至少包含兩個測試點(3、4)的分組網(wǎng)絡(luò)(1)中監(jiān)控實時通信(9、509)的質(zhì)量，其特征在于，當(dāng)所述計算機程序產(chǎn)品被分組網(wǎng)絡(luò)(1)的網(wǎng)絡(luò)單元執(zhí)行時進(jìn)行下列步驟觸發(fā)分組流模式(22)的接入；啟動在第一測試點(3、4)所述分組流模式(22)的注入；在所述分組流模式(22)通過所述分組網(wǎng)絡(luò)(1)傳送之后，啟動在第二測試點(3、4)退化分組流模式(23)的接收和對所述退化分組流模式(23)的特征的確定；將所述退化分組流模式(23)的特征與所述第一測試點(3、4)注入的所述分組流模式(22)的相應(yīng)特征進(jìn)行比較；及基于比較結(jié)果，評估關(guān)于質(zhì)量退化的數(shù)據(jù)，所述質(zhì)量退化是由通過所述分組網(wǎng)絡(luò)(1)的傳輸引起的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在至少包含兩個測試點(3、4)的分組網(wǎng)絡(luò)(1)中監(jiān)控實時通信(9、509)的方法、網(wǎng)絡(luò)單元和計算機程序產(chǎn)品。在第一測試點(3)接入和注入分組流模式(22)。在分組流模式(22)通過分組網(wǎng)絡(luò)(1)傳輸之后，在第二測試點(4)接收退化分組流模式(23)。確定退化分組流模式(23)的特征并將其與第一測試點(3)注入的分組流模式(22)的相應(yīng)特征進(jìn)行比較?；诒容^結(jié)果，評估關(guān)于質(zhì)量退化的數(shù)據(jù)，所述質(zhì)量退化是由通過分組網(wǎng)絡(luò)(1)的傳輸引起的。
文檔編號H04L12/24GK1980161SQ20061016335
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者B·克洛茨, U·阿克曼 申請人:阿爾卡特公司