9 Phương pháp đo chất lượng dịch vụ thoại
9.3.2 Đánh giá chất lượng khách quan thụ động
Phương pháp đo thụ động (Objective Non-intrusive signal-based measuring) được phát triển để thực hiện việc việc đo kiểm trên lưu lượng thật với một nút đo duy nhất. So với phương pháp đo trước, việc kiểm tra thụ động thường đơn giản và có chi phí thấp hơn. Thiết bị đo chủ yếu dựa trên phần mềm, việc đo không sử dụng tài nguyên của mạng và thủ tục đo đơn giản.
Khác với phương pháp đo trước, phương pháp đo thụ thộng không sử dụng tín hiệu chuẩn cho trước trong việc phân tích tín hiệu và không làm ảnh hưởng đến lưu lượng đang truyền trong mạng. Phương pháp đo này có thể được áp dụng cho cả mạng chuyển mạch kênh cũng như chuyển mạch gói và nó xem xét các yếu tố như mất gói tin, jitter và trễ. Các tham số này quan trọng vì nó phản ánh năng lực của mạng IP. Tuy nhiên, các thông tin này không đủ vì không cho biết ý kiến của người sử dụng đối với chất lượng thoại.
Giữa những năm 90, các nghiên cứu về đo kiểm dịch vụ thoại thụ động đã được tập hợp thành một phương pháp đo và được đưa vào Khuyến nhị P.561 (in- service, non-intrusive measurement device, INMD).
Hình 35 – Phương pháp đánh giá khách quan thụ động
Mô hình hóa đường tiếng của người
Bộ phát hiện méo tiếng Mô hình thính giác Mô hình nhận thức tín hiệu đầu ra chất lượng thoại
9.3.2.1 INMD
INMD (In-service non-intrusive measurement device) được phát triển để phục vụ việc bảo dưỡng mạng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Mục đích của nó là xác định và phân tích các yếu tố có thể ảnh hưởng tới năng lực truyền dẫn của server thoại. Loại điều kiện trước khi thực hiện phương pháp được chia làm bốn lớp như Bảng 9 -9.
Bảng 9-9 – Các lớp điều kiện cho mô hình INMD
Lớp Yêu cầu
A Tuyến chuyển mạch kênh có trễ nhỏ gồm các thành phần analog và PCM 64kbps. Không có thiết bị triệt tiếng vọng.
B Mạng chuyển mạch kênh có trễ trung bình, có thiết bị triệt tiếng vọng. C Mạng chuyển mạch kênh có trễ lớn, có sử dụng thiết bị xử lý tín hiệu
như triệt tiếng vọng và nén thoại (mã hóa dạng sóng nhưng không phải và voice encoder).
D Mạng chuyển mạch kênh có trễ lớn, có sử dụng thiết bị xử lý tín hiệu như triệt tiếng vọng và nén thoại không tuyến tính và biến thiên theo thời gian (time variant).
Lớp D mới được bổ sung vào bảng phân loại của INMD và dùng chủ yếu cho các thiết bị INMD nối mạng IP. Thiết bị lớp D cần có các tính năng sau:
• Suy hao tiếng vọng thoại phải trong khoảng 6 đến 45dB.
• Trễ tiếng vọng thoại tối đa không quá 1000 ms. INMD yêu cầu các chức năng đo sau [17]:
• Đặc tính thoại và nhiễu (speech and noise characterisation):
o mức thoại
o mức nhiễu
o hệ số hoạt động thoại (speech activity factor)
• Đặc tính tiếng vọng:
o Trễ tuyến tiếng vọng thoại (vọng tại một hay nhiều điểm), và ít nhất một trong những chức năng sau:
o Suy hao tiếng vọng (echo loss)
o Suy hao tuyến tiếng vọng (echo path loss)
Biến thiên trễ gói và tỷ lệ mất gói là hai chức năng đo được bổ sung riêng cho INMD lớp D [13].
Các tham số đo của INMD có sự liên quan mật thiết đến các tham số của mô hinh E (sẽ được giới thiệu ở phần sau). INMD thường được đặt ở trung tâm mạng. Đối với đo kiểm chất lượng đầu cuối đến đầu cuối, điều này sẽ là một vấn đề vì lưu lượng mà INMD nhận được sẽ khác với chất lượng mà người sử dụng nhận được [22]. Hiện tại, INMD chủ yếu được sử dụng cho mạng có các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thoại đơn giản. Hiệu quả của INMD đối với các thiết bị phi tuyến như codec tốc độ thấp vẫn chưa rõ ràng [13]. Ngoài ra, phương pháp INMD có thể gây ngộ nhận vì nó đo các tham số một cách riêng rẽ và không xem xét tới ảnh hưởng của sự kết hợp các tham số này. Để khắc phục nhược điểm này, mô hình INMD được mở rộng thành phương pháp CCI.
9.3.2.2 CCI
Mô hình CCI (Call clarity index) giám sát chất lượng cuộc gọi bằng việc tìm ra và xếp hạng các mức không trùng khớp của trễ, tiếng vọng và nhiễu trong mạng. Phương pháp này kết nối các số liệu đo đạc được thành môt chỉ số chất lượng cuộc gọi duy nhất (call clarity). CCI sử dụng mô hình giác quan của người đã được điều chỉnh theo điểm số chất lượng theo đánh giá chủ quan [17]. Chỉ số thể hiện chất lượng đàm thoại của kết nối đang được xem xét theo đánh giá trung bình. Thuật toán CCI có thể được cài đặt trong thiết bị đo kiểm hoặc bên trong các phần tử mạng như bộ triệt tiếng vọng, bộ nâng chất lượng thoại hoặc thiết bị chuyển mạch.
Hình 36 – Mô hình CCI
Mô hình CCI gồm ba bước:
INMD Giả thiết Mô hình suy hao và nhiễu Mô hình nhận thức tiếng vọng và trễ tham số INMD tham số mạng xuyên suốt điểm số chất lượng đàm thoại dự báo điểm số chất lượng chủ quan trung bình
1. Giả thiết: ước lượng các tham số của mạng và người sử dụng không đo được bằng INMD. Với các ước tính này, người ta có thể xây dựng mô hình hoàn thiện của hệ thống cần đo kiểm.
2. Mô hình suy hao và nhiễu: đưa yếu tố giác quan của con người như phản ứng tần số và nhiễu trong kết nối. Bước này cũng xem xét hiệu ứng của side tone, che nhiễu (noise masking) và tiếng ồn bên ngoài (room noise). 3. Mô hình giác quan tiếng vọng và trễ: sử dụng một thuật toán tính toán phức tạp để bổ sung hiệu ứng của tiếng vọng và trễ vào kết nối đầu ra cuối cùng.
Nhiêu giá trị CCI sẽ được sử dụng để đảm bảo tính chính xác của phép tính thống kê. Giá trị trung bình này được coi là phản ánh tất cả các yếu tố tác động đến chất lượng thoại một cách chính xác [22].
9.3.2.3 PsyVoIP
PsyVoIP được phát triển bởi PsyTechnics với mục đích tạo ra một mô hình tương tự như INMD nhưng cho hệ thống VoIP. Mô hình PsyVoIP là phương pháp đo thụ động cho phép đánh giá chất lượng thoại cho từng cuộc gọi, liên tục giám sát cuộc gọi và xác định chất lượng dịch vụ theo nhận định của người sử dụng. Mô hình PsyVoIP có thể được cài đặt tại bất kỳ điểm nào trên tuyến kết nối VoIP.
Hình 37 – Mô hình PsyVoIP
Mô hình gồm các bước sau:
• Bắt giữ: bắt giữ các gói tin cần thiết cho việc phân tích.
• Xác dịnh cuộc gọi: kiểm tra xem gói tin thuộc cuộc gọi nào.
• Tiền xử lý: trích xuất các thông tin cần thiết từ mỗi gói tin trước khi loại bỏ nó.
• Sắp xếp lại: sắp xếp các gói tin bị sai thứ tự.
• VAD: phân biệt khoảng lặng và tín hiệu thoại trong quá trình đàm thoại. Bắt giữ Xác định cuộc gọi Tiền xử lý Sắp xếp lại VAD Trích xuất tham số Xác định MOS
• Trích xuất tham số: trích xuất các tham số cần thiết cho việc tính toán điểm số chất lượng.
• Ước lượng MOS: khi đã thu thập đủ thông tin, mô hình tính toán điểm số chất lượng cuối cùng để từ đó suy ra giá trị MOS.
9.3.2.4 P.563
Khuyến nghị ITU-T P.563 (single-sided speech quality measure) [23] cho phép ước lượng suy giảm chất lượng thoại do mạng. Mô hình đánh giá phân tích tín hiệu đầu ra từ mạng đang được xem xét. Việc đánh giá này dựa trên mô hình phần phát âm của người và cảm nhận của người đối với suy giảm chất lượng của tín hiệu thoại.
Hình 38 – Mô hình P.563
Việc đánh giá chất lượng thoại theo Khuyến nghị P.563 gồm một số bước sau (xem Hình 38). Trước khi tiến hành đánh giá chất lượng tín hiệu thoại, cần thực hiện bước tiền xử lý. Các bước quan trọng trong khâu tiền xử lý là:
• Lọc IRS
• Điều chỉnh mức thoại
• VAD
Ở bước hai, các tham số liên quan đến méo tín hiệu và phần thoại sẽ được phân tích từ phần tín hiệu thoại. Ba khối phân tích sẽ làm nhiệm vụ phân loại tín hiệu và độ méo của nó. Các loại méo tín hiệu được định nghĩa là:
• Tiếng nói không tự nhiên
• Chất lượng thoại tối thiểu
• Tiếng không tự nhiên như tiếng bíp
• Rất nhiễu
• Nhiễu môi trường xung quanh
• Đứt quãng
• Mất tiếng
Sau quá trình phân tích, bước cuối cùng xác định loại méo tín hiệu chính và tính ra được MOS.
Một ưu thế của P.563 so với các phương pháp khác là không cần đặt ra bất kỳ giả thiết nào đối với hệ thống đang được đánh giá hoặc đối với loại méo tín hiệu nào có thể xảy ra trong một kịch bản kiểm tra.
P.563 cũng cân nhắc cả ảnh hưởng của cả những yếu tố ảnh hưởng ở mức gói tin (mất gói, jitter) và yếu tố ảnh hưởng ở mức tín hiệu thoại như nhiễu, mất tiếng và méo do mã hóa thoại. Mô hình méo tín hiệu được sử dụng không phụ thuộc vào ứng dụng thoại hay mạng đang và sẽ được sử dụng.