Výsledky výzkumu a další informace nejen
z oblasti přístupových telekomunikačních sítí.
Access server ISSN 1214-9675
Server vznikl za podpory Grantové agentury ČR.
15. ročník
Dnešní datum: 24. 11. 2017  Hlavní stránka | Seznam rubrik | Ke stažení | Odkazy  

Doporučujeme
Knihu o FTTx

Matlab server - on-line výpočty a simulace

E-learning - on-line kurzy

Trainingpoint - školení z oblasti TELCO a ICT

Kontakt
KTT FEL ČVUT
Napište nám

Redakční rada - pokyny pro autory a recenzenty

Copyright

QoS

* Hodnocení kvality telefonního přenosu pomocí E-modelu

Vydáno dne 01. 12. 2004 (9199 přečtení)

S nástupem mobilních sítí, sítí nové generace (NGN), použitím účinných metod komprese hovorového signálu a přenosem Voice over IP je spjat rozvoj nových metod pro určování a měření kvalitativních parametrů telefonní sítě.

Kodeky využívající parametrické metody kódování (např. v mobilní síti GSM) vyžadují odlišné metody kvalitativního posuzování (VTQOS - Voice Transmission Quality of Service) stejně tak jako sítě, využívající odlišný způsob přepojování (VoP - Voice over IP, NGN – Next Generation Network).

Pro subjektivní hodnocení byla zavedena bodová stupnice MOS (Mean Opinion Score) 1 až 5, která se používá i pro objektivní měřicí metody (PSQM - Perceptual Speach Quality Measurement, PAMS - Perceptual Analysis Measurement System, doporučení ITU-T P.861, P.862).

E-model a faktor R

K posuzování kvality telefonní komunikace a pro potřeby plánování sítí byl vytvořen tzv. E-model (Ear), definovaný v doporučení ITU-T G.107 a ITU-T G.108. Výsledný faktor R (Rating), který nabývá hodnot od 0 do 100 (akceptovatelná hodnota 50 až 100), zohledňuje vliv šumu, hlasitosti, kvantizačního zkreslení, způsobu kódování, ozvěny, zpoždění atd.. Tab. 1 znázorňuje přiřazení hodnot R kvalitativní kategorii. Telefonní spoje s ohodnocením méně než 50 se nedoporučuje provozovat.

Rozsah faktoru R Jakost přenosu řeči
90 ≤ R < 100 Nejlepší
80 ≤ R < 90 Vysoká
70 ≤ R < 80 Střední
60 ≤ R < 70 Nízká
50 ≤ R < 60 Špatná

Tab. 1 Přiřazení hodnot R kvalitativní kategorii

Faktor R se stanovuje pro celý přenosový řetězec mezi akustickými rozhraními telefonní sítě, tzn. že zohledňuje nejen vlastní telefonní kanál, ale i koncové zařízení. Přenosový řetězec hodnocený faktorem R se zvýrazněnými nejdůležitějšími vlivy na kvalitu přenosu hovorového signálu ukazuje obr. 1.

E-model

Obr. 1 Znázornění hodnoceného přenosového řetězce s nejdůležitějšími vlivy na kvalitu

OLR (Overall Loudness Rating) - celková míra hlasitosti
RLR (Receive Loudness Rating) - míra hlasitosti v přijímacím směru
SLR (Send Loudness Rating) - míra hlasitosti ve vysílacím směru
STMR (Sidetone Masking Rating) - míra potlačení vlastního hovoru
T (Mean one-way Delay of the Echo Path) - zpoždění ozvěny (v jednom směru)
Ta (Absolute Delay) - celkové zpoždění
TELR (Talker Echo Loudness Rating) - míra hlasitosti ozvěny na straně hovořícího
Ie (Equipment Impairment Factor) - faktor zhoršení vlivem nízkorychlostních kodeků

Plán přenosových parametrů

E-model se zavádí i v souvislosti s novým plánem přenosových parametrů v ČR. Dříve byl pro sítě vypracován útlumový plán tak, aby účastníci mezi různými body sítě neměli podstatně rozdílné podmínky pro telefonní spojení. Podstatný parametr pro analogové sítě byl vztažný útlum RE (Reference Equivalent). Bylo předepsáno rozložení útlumu v analogové síti mezi mezinárodní úseky, tranzitní, místní a přípojná vedení. Pro přesnější popis byl zaveden korigovaný vztažný útlum CRE (Corrected RE). Význam vztažného útlumu klesal s digitalizací sítě a je zcela bezpředmětný v plně digitální síti ISDN, kde i na účastnických přípojkách probíhá digitální přenos a na úrovňové poměry mají vliv pouze koncová zařízení (analogové elektrické i akustické části telefonních přístrojů). Pro ně je zaveden parametr míra hlasitosti LR (Loudness Rating).

Pro dnešní sítě není postačující předepsání útlumových poměrů pomocí míry hlasitosti (OLR, SLR, RLR), ale jsou podstatné limity pro dobu zpoždění, míru ozvěn a použití nízkorychlostních kodeků. Pro komplexní hodnocení všech vlivů se používá právě faktor R.

Způsob výpočtu faktoru R

Základní podobu faktoru R vyjadřuje následující vztah:

R = R0 – Is – Id – Ie + A

R0 – výchozí hodnota odvozená z poměru signálu a šumu
Is – zhoršení způsobené lineárním zkreslením
Id – zhoršení způsobené zpožděním
Ie – zhoršení způsobené nelineárním zkreslením
A – faktor očekávání zohledňuje nižší nároky účastníků při jiných výhodách oproti konvenční síti (např. mobilita)

Pro potřeby praktických výpočtů a rozdělení faktoru R v jednotlivých částech sítě je účelné zavést celkové zhoršení Itot vztahem:

R=100-Itot+A

kde Itot zahrnuje všechny vlivy na zhoršení kvality:


Itot=Io+Iq+Idte+Idd+Ieeff


Io (Impairment Factor - noise and loudness rating) - faktor zhoršení vlivem šumu a odchylky míry hlasitosti
Iq (Impairment Factor - quantizing distortion) - faktor zhoršení vlivem kvantizačního zkreslení
Idte (Impairment Factor - talker echo) - faktor zhoršení vlivem ozvěny
Idd (Impairment Caused by too-long Absolute Delay) - faktor zhoršení vlivem zpoždění
Ieeff (Effective Equipment Impairment Factor) - faktor zhoršení vlivem nízkorychlostních kodeků zahrnující ztrátovost paketů

Výpočet pro konkrétní vstupní hodnoty lze provést pomocí modelu dostupného na webovém serveru http://matlab.feld.cvut.cz.

Ukážeme si několik typických případů, na kterých budeme demonstrovat vliv důležitých parametrů telefonního spoje na faktor R. Na obr. 2 je znázorněn vliv narůstající doby zpoždění pro telefonní spoj realizovaný klasickým digitálním PCM okruhem s přenosovou rychlostí 64 kbit/s v porovnání se spojem v GSM sítí s kodekem RPE-LTP s přenosovou rychlostí 13 kbit/s při započtení faktoru A=10 a v porovnání se spojem s nízkorychlostním kodekem P-MLQ podle doporučení ITU-T G.723.1 s přenosovou rychlostí 6,3 kbit/s. Na obr. 3 jsou pak stejné charakteristiky přepočtené na stupnici MOS.

 

R_time

Obr. 2 Vliv doby zpoždění na faktor R (PSTN 64 kbit/s – plná čára, GSM 13 kbit/s – čárkovaně, kodek G.723.1 6,3 kbit/s – tečkovaně)

MOS_time

Obr. 3 Vliv doby zpoždění na MOS (PSTN 64 kbit/s – plná čára, GSM 13 kbit/s – čárkovaně, kodek G.723.1 6,3 kbit/s – tečkovaně)

 

Obr. 4 a 5 ukazují obdobné závislosti pro proměnnou celkovou míru hlasitosti OLR při konstantní době zpoždění 10 ms (pozn. pro síť GSM a IP by bylo zpoždění v praxi vyšší). Je zřejmé, že optimální míra hlasitosti OLR je kolem hodnoty 7.

R_OLR

Obr. 4 Vliv míry hlasitosti na faktor R (PSTN 64 kbit/s – plná čára, GSM 13 kbit/s – čárkovaně, kodek G.723.1 6,3 kbit/s – tečkovaně) pro zpoždění 10 ms

MOS_OLR

Obr. 5 Vliv míry hlasitosti na MOS (PSTN 64 kbit/s – plná čára, GSM 13 kbit/s – čárkovaně, kodek G.723.1 6,3 kbit/s – tečkovaně) pro zpoždění 10 ms

 

Na obr. 6 je znázorněn vliv míry hlasitosti na straně hovořícího na faktor R při klasickém kódování PCM (ITU-T G.711) při různých dobách zpoždění. Při větších dobách zpoždění (od přibližně 15 až 20 ms) nepostačuje potlačení pomocí vidlice a telefonní okruhy je nutno vybavovat obvody pro potlačení ozvěn, které TELR dokáží zvýšit až na 65 dB.

R_TELR

Obr. 6 Vliv míry hlasitosti ozvěn na faktor R pro PCM kódování 64 kbit/s pro různé doby zpoždění (10 ms - plná čára, 50 ms – čárkovaně, 100 ms – tečkovaná čára)

Je zřejmé, že zpoždění při přenosu a použití nízkorychlostních kodeků jsou zásadní rizikové faktory snižující kvalitu přenosu hovorového signálu v sítích nové generace. Je potřeba nastavit parametry sítě tak, aby byla zachována vyhovující hodnota faktoru R (nejlépe vyšší než 60) i při spolupráci sítí různého typu a propojení privátních sítí.

Příspěvek vznikl v rámci projektu „Specifikace kvalitativních kritérií a optimalizace prostředků pro vysokorychlostní přístupové sítě“ v programu „Informační společnost“ Tématického programu II (TP2) Národního programu výzkumu.

 

Odkazy

[1]    Doporučení ITU-T G.107 (03-2003). The E-Model, a computational model for use in transmission planning.
[2]    Doporučení ITU-T G.108 (09-1999). Application of the E-model: A planning guide.
[3]    Doporučení ITU-T G.108.1 (05-2000). Guidance for assessing conversational speech transmission quality effects not covered by the E-model.
[4]    Doporučení ITU-T G.108.2 (01-2003). Transmission planning aspects of echo cancellers.
[5]    Doporučení ITU-T G.109 (09-1999). Definition of categories of speech transmission duality.
[6]    Doporučení ITU-T G.113 (02-2001). Transmission impairments due to speech processing.



Autor:        J. Vodrážka
Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL

Informační e-mail Vytisknout článek
Projekty a aktuality
01.03.2012: PROJEKT
Výzkum a vývoj nového komunikačního systému s vícekanálovým přístupem a mezivrstvovou spoluprací pro průmyslové aplikace TA02011015

01.01.2012: PROJEKT
Vývoj adaptabilních datových a procesních systémů pro vysokorychlostní, bezpečnou a spolehlivou komunikaci v extrémních podmínkách VG20122014095

09.10.2010: PROJEKT
Výzkum a vývoj datového modulu 10 Gbit/s pro optické a mikrovlnné bezdrátové spoje, FR-TI2/621

09.01.2010: PROJEKT
Sítě s femtobuňkami rozšířené o řízení interference a koordinaci informací pro bezproblémovou konektivitu, FP7-ICT-2009-4 248891

09.11.2008: PROJEKT
Ochrana člověka a techniky před vysokofrekvenčním zářením, FI-IM5/202

20.06.2008: Schválení
Radou pro výzkum a vývoj jako recenzovaný časopis

01.04.2007: PROJEKT
Pokročilá optimalizace návrhu komunikačních systémů pomocí neuronových sítí, GA102/07/1503

01.07.2006: Doplnění sekce pro registrované

12.04.2005: Zavedeno recenzování článků

30.03.2005: Výzkumný záměr
Výzkum perspektivních informačních a komunikačních technologií MSM6840770014

29.11.2004: Přiděleno ISSN

04.11.2004: Spuštění nové podoby Access serveru

18.10.2004: PROJEKT
Optimalizace přenosu dat rychlostí 10 Gbit/s, GA102/04/0773

04.09.2004: PROJEKT
Specifikace kvalitativních kritérií a optimalizace prostředků pro vysokorychlostní přístupové sítě, NPV 1ET300750402

04.06.2004: PROJEKT
Omezující faktory při širokopásmovém přenosu signálu po metalických párech a vzájemná koexistence s dalšími systémy, GA102/03/0434

Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

NAVRCHOLU.cz

Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.