语音与数据集成网络的语音质量51377.docx

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1、语音与数据集成成网络的语音音质量大唐高鸿数据网网络技术股份份有限公司 Copyrright, 200551 目的MG3000-T做为中继继网关，处于于数据网络与与PSTN语语音网络之间间，承担信令令转换和语音音流转换的职职责。本文从从理论角度讨讨论语音与数数据集成网络络中影响语音音质量的因素素，以期对产产品的工程实施以以及客户宣传传提供理论依依据。同时提提出了如何评评价客户网络络质量的可行行性建议。2 影响语音质量的的变量影响语音质量的的变量概述：末端变量 网络变变量背景噪音电路噪音信号等级频率相关失真振幅裁剪延迟和抖动量化失真回音编解码器失真随机位误差时间裁剪（VAAD）突发误差（分组组丢失

2、）多个谈话者量化/编解码器器失真2.1 背景噪音背景噪音的例子子包括嘈杂的的办公室、热热闹的街道等等，背景噪音音一般在网络络规划和设计计的考虑范围围之外，因为为网络不会造造成这个问题题，发送方的的背景噪音影影响编解码器器和语音活动动探测（VAAD）系统的的工作。2.2 信号等级信号等级指的是是音频容量，模模拟电压或电电流以及以数数字字节表示示的PCM样样本的等级。一一般来说，信信号等级在转转换成数字形形式时保持不不变。然而，网网络元素可能能加入降低信信号等级的噪噪音，在模拟拟传送域中，信信号远程传送送导致信号变变弱，中继或或者再生设备备将放大依附附在期望信号号上的累积电电路噪音。如如果延音频通

3、通路的任何点点上的信号等等级过低或者者过高，那么么信号将变得得失真。2.3 振幅裁剪在一些设备或传传送媒介中，当当信号等级太太大而不能准准确表示时，将将会发生振幅幅裁剪，将信信号裁剪为可可以传送的等等级时，原始始波形将被裁裁剪。2.4 量化失真随时间和振幅连连续变化的模模拟信号转换换成时间和振振幅离散变化化的数字信号号时，将产生生量化失真。语语音数字化编编码是影响量量化失真的主主要因素。2.5 编解码器失真低位速率语音编编码算法都使使用有损耗的的压缩方案，编编解码器不仅仅影响语音信信号，也影响响非语音信号号，例如双音音多频（DTTMF）。2.6 时间裁剪语音活动探测（VVAD）系统统设计成可以

4、以节省带宽，并并在通话无声声期间消除背背景噪音。当当说话者开始始谈话时，VVAD系统需需要一定时间间来从语音抑抑制模式转换换到语音传送送模式，单词词或句子的开开头可能在这这个期间丢失失。2.7 多个谈话者MG3000-T32暂不牵涉到多多方通话，不不予考虑。2.8 电路噪音对于长距离模拟拟电路，电路路噪音是主要要影响因素，但但噪音介入时时，期望信号号可能非常弱弱。2.9 频率失真由于模拟电线对对于不同频率率的信号具有有不同的电传传送特性，所所以会发生频频率失真。传传真机和调制制解调器传送送需要考虑这这些现象的影影响，但语音音质量不会受受很大影响。2.10 延迟和抖动在分组语音网络络中，延迟和和

5、抖动是主要要的因素，对对于任何长距距离的通信都都需要考虑延延迟。另外，分分组语音网络络也需要考虑虑可变延迟和和抖动的影响响。2.11 回音回音是来自某一一方向的语音音信号反射或或渗漏到反方方向的结果。回回音影响的程程度与延迟和和回音信号的的等级有关。2.12 随机位误差因为不完善的电电线、有故障障的设备、虚虚弱的信号等等级或各种其其他原因，在在数字传送中中会产生随机机位误差，在在分组网络中中，单一的位位误差会破坏坏整个分组，通通常使用CRRC算法探测测位误差，以以保证分组的的数据完整性性。2.13 突发误差一般而言，突发发误差比位误误差具有较少少的破坏性，因因为仅仅是具具有误差的分分组需要重发

6、发，随机位误误差更加分散散，因此影响响更多的分组组以至于必须须重传这些分分组。在语音音网络中，将将会看到相反反的情况：突突发误差比随随机位误差更更具有破坏性性。3 改善语音质量3.1 固定延迟与可变变延迟在设计IP电话话网络时，延延迟是需要考考虑的重要因因素。分组语语音网络中的的延迟可以分分为固定延迟迟和可变延迟迟。ITU G.1114规范的的延迟说明ITU规范范围围（ms）实际使用的经验验范围（mss）描述01500200大多数用户可以以接受的范围围15040002003000可以接受的范围围400以上300以上不能接受的范围围固定延迟的内容容：编解码处理延迟迟，延迟随使使用的编码器器和处理

7、器的的速度不同而而变化，未压压缩的编码解解码器，比如如G.7111不存在任何何编码延迟。分组延迟，编码码或压缩语音音时装载一个个分组并且加加上各种IPP/UDP/RTP头所所需要的时间间。串行延迟，一个个IP分组到到达外部网络络接口所需的的固定延迟时时间。它与接接口上的时钟钟频率直接相相关。传播延迟，单一一的数据位从从数字连接的的一方到另一一方所需要的的时间。传播播延迟通常接接近光速，中中间设备的使使用会增加传传播时延的时时间。可变延迟的内容容：队列/缓冲延迟迟，排在输出出队列前边的的帧导致到达达路由器或者者交换机的语语音帧产生延延迟，该延迟迟是变化的延延迟，依赖于于线速和队列列状态。变化化的

8、延迟被称称做为抖动，抖抖动大多产生生在低速度链链路中，因为为在低速链路路的队列里，甚甚至一个单一一的分组也能能显著影响语语音数据被传传输之前在队队列中等待的的时间。3.2 语音起伏波动和和中断最常见的语音质质量问题之一一是语音起伏伏波动和中断断，通常，分分组丢失、队队列问题和语语音活动检测测（VAD）会会导致语音起起伏波动和中中断。分组丢失是导致致语音质量的的最普通原因因，绝大多数数的语音编码码解码器能够够接受5%的的随机分组的的损失而不会会明显影响音音质。不过，这这要假定5%的分组不是是同时丢失，而而是随机分布布的丢失。在在语音与数据据集成的网络络中，工程上上应该保证只只能允许一定定数量的呼

9、叫叫通过有限带带宽的链路。队列问题能够很很明显的影响响抖动，如果果端到端存在在太多的抖动动，就会产生生音质问题。实实际上，大量量的抖动比少少量的分组丢丢失更糟，因因为绝大多数数编码解码器器能够弥补少少量的分组丢丢失。弥补抖抖动的唯一办办法是增加缓缓冲区容量，但但是一旦缓冲冲容量增加，语语音流会在缓缓冲区中被延延迟更长的时时间。端到端端的延迟超过过200毫秒秒，呼叫双方方会觉得对话话不再是交互互式的，而变变得断续。使用语音活动检检测（VADD）可以获取取额外的带宽宽资源，但VVAD会影响响音质。在静静音过去后，语语音网关必须须检测正常语语音的开始，并并重新开始传传送语音分组组。如果语音音网关没有

10、及及时检测正常常语音的开始始，那么谈话话就会被删除除一段，造成成头一个音节节的丢失。因因此，大多数数情况下用户宁宁愿不使用VVAD。丢包率和抖动对对网络的影响响网络等级包丢失率抖动优01ms一般3%20ms较差5%60ms3.3 媒体编码的选择择编解码技术及所所需带宽编解码技术语音压缩率(kkbit/ss)语音质量等级实测结果(kbbit/s)G.711a/u64优90.4G.729a/b8良34.4G.723.116.3接近良22.9从上表可以看出出，语音质量量高的编码技技术，需要的的带宽就大，如如果带宽占用用的小，语音音质量就会有有一定的下降降。所以，选选择使用哪一一种语音编解解码要根据客

11、客户的实际网网络条件和需需要达到的语语音质量来决决定。根据大大多少客户使使用的经验看看，推荐客户户使用G.7729编码。3.4 回声问题回声是最难解决决的语音质量量问题，也是是最常遇见的的问题。大多多数回声是电电信号混合回回声或声学回回声中的一种种，电信号混混合回声仅仅仅存在于模拟拟线路中，全全数字的网络络不会受混合合回声的影响响，与此类似似的，串音也也是发生在模模拟线路中。声声学回声通常常发生在电话话机和PC电电话等扬声器器电话这样的的端点上。目目前专业的回回声消除芯片片厂家的专用用芯片能够更更为有效的解解决此类问题题。我们设备的处理理能力：最大大支持1288ms的处理理（目前业界界最大的处

12、理理能力）。4 测试方法与内容容网络问题对语音音质量的影响响集中在丢包包、时延、抖抖动和带宽这这几个方面，如如果有条件，建建议在部署IIP语音系统统之前，对IIP网络环境境做一个全面面的测试。这这样能够更好好的保证今后后业务顺利的的开展。PSTN网中继媒体网关MG3000-TIP网总部（深圳）分支（北京）PSTN网中继媒体网关MG3000-T网络模拟器4.1 丢包测试丢包率()效果确认03520注意：丢包率可可以用ETHHEREALL软件来验证证效果。4.2 时延测试时延（MS）效果确认080150300注意：时延可以以用PINGG命令分析得得到结论。4.3 抖动测试抖动（MS）效果确认02060120注意：时延可以以用ETHEEREAL软软件分析得到到结论。