基于NGN网络语音质量测量的探讨

摘要　基于IP承载网络和软交换技术的下一代网络（NGN）有着很大的发展趋势，NGN网络的基本业务是语音业务，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NGN网络语音服务质量进行有效的分析和测量是十分重要的。

1、引言

　　随着IP网络及其应用的迅猛发展，NGN网络已被广泛认为是实现三网合一的大势所趋。NGN网络可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业务的综合的、开放的网络架构。语音质量测试是NGN网络测试的一个重要方面，为了增强NGN业务的市场竞争力，就必须确保其语音业务能达到传统长途电话所提供的语音质量。根据电信网络服务质量（QoS）的要求，对NGN网络语音数据和服务质量进行分析和测量是十分必要的。下面主要围绕着RTP协议和中国移动通信集团公司在语音质量测试方面的主要规范对NGN网络语音质量测量进行分析和探讨。

2、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包头格式如图1所示。

图1　RTP包头格式

　　上面每个域的意义及作用如下：

　　版本号（V）：2bit，这个域代表RTP的版本号，目前RTP采用的版本号是2。

　　间隙（P）：1bit，该位置1，则数据包包含一个或多个附加间隙位组，其中这部分不属于有效载荷。

　　扩展位（X）：1bit，该位置1，则在固定头后面根据指定格式设置一个扩展头。

　　CSRC计数器（CC）：4bit，这个域表示固定头后面的CSRC（Contributing Source）的数目。

　　标记位（M）：1bit，标记由Profile文件定义。允许重要事件如帧边界在数据包流中进行标记。

　　净荷类型（PT）：7bit，该域标识了RTP净荷的格式，它决定了应用程序如何对净荷解码。

　　序列号（Sequence Number）：16bit，发送方在每发送完一个RTP包后就将该域的值加一，接收方可以由该域检测包的丢失并恢复数据包序列。

　　时间戳（Timestamp）：32bit，该域记录了该包中数据的第一个字节的采样时刻。时间戳在媒体同步和抖动计算中是不可缺少的。

　　同步源（SSRC）：32bit，该标识符随机选择，旨在确保在同一个RTP会话中不存在两个同步源具有相同的SSRC标识符。

　　贡献源标志符（CSRC）：0～15项，每项32bit，用于识别该RTP数据包中的有效载荷的贡献源。

　　典型RTP包的传输流程如图2所示。

图2　RTP包传输流程

　　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。