CN100488216C - 一种ip电话语音质量的测试方法及测试仪 - Google Patents

一种ip电话语音质量的测试方法及测试仪 Download PDF

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Abstract

一种IP电话语音质量的测试方法及测试仪，将需要测试的两个IP电话机呼叫接通；将发送端的IP电话机的RJ21接口上的接收线连接到一测试仪的声卡的耳机口；将接收端的IP电话机的RJ21接口上的发送线连接到所述声卡的麦克风口；由耳机口发送参考语音到发送端的IP电话机，接收端的IP电话机收到语音后，由所述的麦克风口录制为降级语音，由测试仪根据参考语音和降级语音进行语音质量测试。测试仪可以借助现有设备，采用带有声卡的计算机即可，使用方便，测试时不需要额外的硬件，成本低，可以非常方便地实现对以太网电话机的语音测试。

Description

一种IP电话语音质量的测试方法及测试仪
技术领城
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种IP电话语音质量的测试方法及测试仪。
背景技术
由于IP(因特网协议)网络业已成为现代城域网的主流，在IP网络上运营传统的PSTN(公共电话交换网)业务具有投资少、回报率高、可运营和可管理等优点，NGN(下一代网络)就是为适应这种形式而快速发展起来的网络，它还为传统的三网融合提供了新的思路和手段，对于基于IP的NGN网络的各个部件的测试问题不同于以往的测试手段，是呈现在我们面前的新的挑战。
对于直接连接在IP网上的话机语音质量的测试方法，由于这样的话机数据链路层是以太网协议，所以也称Ephone，即以太网话机。如图1所示为以太网话机在NGN网络中的位置示意图。其中Ephone1和Ephone2就是以太网话机，直接连接到IP网络上；也可以由普通电话通过MG(媒体网关)连接到IP网络上实现IP通话，MG可以是IAD(综合接入设备)、TMG(中继媒体网关)、AMG(接入媒体网关)等网关，作用是起媒体流转换的作用，即把用户的语音信号编码成G.711，G.729或G.723.1等格式的能在IP上传输的语音帧，同时也把IP网络上的G.711，G.729或者G.723.1的语音帧解码成语音信号。对于Ephone来说，既实现媒体网关媒体流转换的功能，同时也起到传统电话的作用，即相当于图1中的MG和话机3的混合体，只是端口数一般只有一个，供一个用户使用。
在传统的PSTN网络上，由于程控交换机为每一个通话固定分配64kbps的带宽，所以语音质量是不存在任何问题的。由于IP网络是一种存储转发的机制，并且不象传统的PSTN网一样为通话的用户分配固定的带宽，另外对由模拟语音采样后的PCM(脉冲编码调制)码流进行G系列协议的打包或解包等等，都会导致语音质量的降低。既然Ehpone的作用是把用户的模拟话音转换成能在IP网络上传输的语音帧，或者相反把IP网络上传过来的语音帧转换成用户能听到的模拟语音，这样对语音质量的测量就显得很重要，因为这直接关系到用户的使用。
对于网关下带普通话机的语音质量测试的方法是用带有模拟用户接口即Z接口的语音质量测试仪取代主被叫两部话机进行测试，如图2所示为传统的端到端的语音测试方法组网示意图，其中MG1和MG2为要进行语音质量分析的媒体网关设备，可以是IAD、AMG或者TMG等；语音质量测试仪有两个模拟的电话接口端口1、端口2和网关相连，实际上相当于内置两部话机，测试步骤如下：
(1)按图2连接好线路；
(2)在语音质量测试仪上启动测试，选择端口1为主叫，拔打端口2的电话号码；
(3)通话后，从端口1向端口2发送一段预先准备好的标准语音，称作参考语音；
(4)端口2收到后实时保存语音，称作降级语音；
(5)播放结束后，语音质量测试仪启动PESQ(语音质量的感知评估)算法，比较参考语音和降级语音，得到PESQ值。
语音质量的测试有主观和客观的方法，主观方法就是用人耳听，按照MOS(平均评价得分)值的5分制的标准给出评价，最高5分，最低1分，分数越高表示语音质量越好；由于成本高，需要很多人、周期长，所以较少采用；目前使用最广的是客观测试方法中的PESQ(语音质量的感知评估)，PESQ是从PSQM(感知语音质量测量)发展而来的，评价语音质量比PSQM精确。PESQ的基本原理是对原始语音和降价语音进行比较，原始语音是在良好的实验环境下精心设计后录制的一段8秒左右的语音，也称为参考语音文件，降级语音就是原始语音经过了网络设备后到达目的地后录制的语音，PESQ算法通过一个模拟人类听觉的关键特性的系统把这两个语音文件分成很多小的片断进行听觉转换，根据各个小段间的相似性，得出这个通话的PESQ值。它的范围是-1到4.5，为了与MOS值对应，用一个专门的算法把这个结果转换到1到5的范围。
现有技术是通过带有模拟电话接口的语音质量测试仪测试端到端的网关之间的语音质量，采用这种方法的缺点是：设备必须提供模拟电话接口，对于Ephone设备，由于模拟话机和网关功能合一，不能提供模拟电话接口而不能进行测试。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术无法对以太网电话机进行语音质量测试的不足，提供一种IP电话语音质量测试方法和测试仪，从而实现对以太网电话机的语音质量测试。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
这种IP电话语音质量的测试方法，包括以下步骤：将需要测试的两个IP电话机呼叫接通；将发送端的IP电话机的RJ21接口上的接收线连接到一测试仪的声卡的耳机口；将接收端的IP电话机的RJ21接口上的发送线连接到声卡的麦克风口；由耳机口发送参考语音到发送端的IP电话机，接收端的IP电话机收到语音后，由麦克风口录制为降级语音，由测试仪根据参考语音和降级语音进行语音质量测试。
IP电话可以为以太网电话机，或通过媒体网关连接到IP网络的普通电话机。语音质量测试可以采用语音质量的感知评估或感知语音质量测量方法进行测试计算。测试仪可以采有一台装有至少一块声卡的计算机。所发送语音的波形文件可以采用16比特线性脉冲编码调制编码、16比特A率脉冲编码调制编码、16比特μ率脉冲编码调制编码；或采用8比特线性脉冲编码调制编码、8比特A率脉冲编码调制编码、8比特μ率脉冲编码调制编码。
相应的一种IP电话语音质量测试仪，包括至少一块声卡，以及声卡接口模块、波形文件发送模块、波形文件接收模块、语音质量测试模块和用户接口模块；声卡接口模块与声卡、波形文件发送模块和波形文件接收模块连接，接收波形文件发送模块传递过来的参考语音，往声卡的耳机口上放音；同时从声卡的麦克风口接收降级语音，传递给波形文件接收模块保存；波形文件发送模块还与用户接口模块连接，在收到开始测试的命令后进行参考语音文件的发送，把波形文件的内容传递给所述声卡接口模块；波形文件接收模块还与用户接口模块连接，接收到开始测试命令后，开始接收声卡接口模块上的语音数据，保存到用户接口模块指定的降级语音文件中；用户接口模块接收用户输入的命令，把这些命令送给相应的模块进行处理，并将语音质量测试模块计算出来的值显示给用户；语音质量测试模块与用户接口模块、波形文件发送模块和波形文件接收模块连接，收到波形文件发送模块的指令后，根据参考语音文件和降级语音文件进行语音质量的计算，计算结束后送用户接口模块进行显示。
测试仪可以为一台装有至少一块声卡的计算机。语音质量测试模块可以采用语音质量的感知评估测试模块或感知语音质量测量模块。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种IP电话机语音质量的测试方法和测试仪，实现了对IP电话机的语音质量测试，是对现有测试方法的补充，克服了现有技术无法进行Ephone话机语音质量测试的不足。由于测试软件是基于windows系统开发的，所以在任何计算机上都可以安装，测试仪可以借助现有设备，采用带有声卡的计算机即可，使用方便。测试时除需要计算机声卡和两个电缆外，不需要额外的硬件，成本低。这样，对IP电话机的语音测试可以非常方便地实现。
附图说明
图1为以太网话机在NGN网络中的位置示意图；
图2为传统的端到端的语音测试方法组网示意图；
图3为本发明测试时以太网电话机与计算机声卡的连线示意图；
图4为本发明测试仪的基本软件框图；
图5为本发明测试Ephone之间语音质量的测试组网图；
图6为本发明测试Ephone和普通话机之间语音质量的测试组网图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
本发明提供一种IP电话的语音质量测试方法，实现对网关功能和普通话机合一的Ephone的语音质量测试，计算出PESQ值(这里语音质量以PESQ为例，进行PESQ计算的波形文件以16比特线性PCM编码为例，测试仪采用安装测试软件并至少带有一块声卡的计算机)。
利用本方案对Ephone进行语音质量测试，需要结合计算机声卡来实现，如图3是实际测试时Ephone与计算机声卡的连线图，图中Ephone的以太网接口直接连接IP网，RJ21接口就是普通电话手柄的接口，有四根线，图中标记为1-4，线1和2为接收线，即连接到普通话机手柄的受话口处的线，这里连接到声卡的耳机口，相当于声卡的发送线；线3和4为发送线，即连接到普通话机手柄的耳机处的线，这里连接到声卡的麦克风口，相当于声卡的接收线。如此连接后就可以测试Ephone1和Ephone2之间的语音质量，其中Ephone1发送语音文件，Ephone2接收语音文件。
本发明测试仪采用安装有一块声卡的计算机，如图4所示为本发明系统的基本软件框图，实现本发明的软件模块有用户接口模块、波形文件发送模块、波形文件接收模块、PESQ计算模块和声卡接口模块，下面分别进行说明：
(1)用户接口模块：接收用户输入的要发送的波形文件名、要录制的波形文件名、发送的次数、测试开始和结束命令等信息，把这些信息送给相应的模块进行处理，另外，把PESQ计算模块计算出来的PESQ值显示给用户；
(2)波形文件发送模块：接收用户接口模块的发送文件名信息，在收到开始测试的命令后进行文件的发送，实际上是把波形文件的内容传递给声卡接口模块，当一遍发送结束后，调用PESQ计算模块进行PESQ值的计算，当不满足发送次数的要求时，继续发送，重复前面的操作；
(3)波形文件接收模块：接收到用户接口模块的启动测试命令后，开始接收声卡接口模块上的语音数据，保存到用户接口模块指定的要录制的波形文件中，即降级语音文件；
(4)PESQ计算模块：收到波形文件发送模块的指令后进行PESQ的计算，即对降级文件和参考文件进行比较得出PESQ值，计算结束后送用户接口模块进行显示；
(5)声卡接口模块：接收波形文件发送模块传递过来的语音数据，放到声卡的波形输出缓冲区，相当于是往耳机接口上放音；同时从声卡的麦克风接口缓冲区接收数据，传递给波形文件接收模块保存。
处理过程如下：
首先用户接口模块接收用户的命令，得到要发送的参考语音文件、要录制的降级语音文件、发送的次数，然后启动测试；波形文件发送模块和波形文件接收模块同时运行，波形文件发送模块读取参考语音文件，把读到的数据送给声卡接口模块往声卡耳机接口上送，而波形文件接收模块把声卡接口模块从声卡的麦克风口读到的数据写到指定的降级文件中；当波形文件发送模块检测到了参考语音文件的末尾时，调用PESQ算法模块，根据参考语音文件和波形接收文件保存的降级语音文件进行PESQ的计算，计算结束后，把结果送给用户接口模块显示；然后波形文件发送模块检查用户输入的测试次数，如果发送次数还没有达到用户的要求，继续以上步骤。
下面以具体的使用为例，介绍本发明的使用：
1、利用测试仪测试两个Ephone话机之间的语音质量
如图5所示为测试Ephone之间语音质量的测试组网图，测试仪采用安装有windows XP或者windows 2000的计算机，计算机上运行测试软件，预先准备好两根一端是RJ21接口，另一端是声卡接口的电缆，测试步骤如下：
(1)用Ephone1呼叫Ephone2，成功通话后，进入步骤(2)；
(2)拔掉Ephone1的话机手柄，用准备好的电缆一端连接Ephone1的RJ21接口，另一端连接计算机声卡的耳机口，其中RJ21接口用的是线1和线2；
(3)拔掉Ephone2的话机手柄，用准备好的另一电缆一端连接Ephone2的RJ21接口，另一端连接计算机声卡的麦克风口，其中RJ21接口用的是线3和线4；
(4)启动测试软件进行测试；
(5)测试完成后记录PESQ值。
以上测试的是从Ephone1到Ephone2的语音质量，如果要测试从Ephone2到Ephone1的语音质量，只要掉换两个电缆，把Ephone2接到耳机口，把Ephone1接到麦克风口即可，测试步骤同上。
2、利用测试仪测试Ephone和普通话机之间的语音质量
如图6所示为测试Ephone和普通话机之间语音质量的测试组网图，与图5不同的是，Ephone2由媒体网关MG和普通话机代替，测试步骤同上。
本发明实现了对Ephone话机进行语音质量的测试，是对现有测试方法的补充。由于测试软件是基于windows系统开发的，所以在任何计算机上都可以安装，可以借助现有设备使用，使用方便。测试时除需要计算机声卡和两个电缆外，不需要额外的硬件，成本低。
本发明计算机中可以有多块声卡，并且可以同时进行多个通话的语音质量测试；不仅可以进行PESQ的计算，还可以进行PSQM的计算；用于发送的波形文件还可以支持16比特的PCM A率编码、PCM μ率编码；8比特的线性PCM编码、PCM A率编码、PCM μ率编码等。本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (8)

1、一种IP电话语音质量的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
将需要测试的两个IP电话机呼叫接通；
将发送端的IP电话机的RJ21接口上的接收线连接到一测试仪的声卡的耳机口；将接收端的IP电话机的RJ21接口上的发送线连接到所述声卡的麦克风口；
由所述的耳机口发送参考语音到发送端的IP电话机，接收端的IP电话机收到语音后，由所述的麦克风口录制为降级语音，由所述的测试仪根据参考语音和降级语音进行语音质量测试。
2、根据权利要求1所述的IP电话语音质量的测试方法，其特征在于：所述的IP电话为以太网电话机，或通过媒体网关连接到IP网络的普通电话机。
3、根据权利要求1所述的IP电话语音质量的测试方法，其特征在于：所述的语音质量测试采用语音质量的感知评估或感知语音质量测量方法进行测试计算。
4、根据权利要求1、2或3所述的IP电话语音质量的测试方法，其特征在于：所述的测试仪为一台装有至少一块声卡的计算机。
5、根据权利要求4所述的IP电话语音质量的测试方法，其特征在于：所发送语音的波形文件采用16比特线性脉冲编码调制编码、16比特A率脉冲编码调制编码、16比特μ率脉冲编码调制编码；或采用8比特线性脉冲编码调制编码、8比特A率脉冲编码调制编码、8比特μ率脉冲编码调制编码。
6、一种IP电话语音质量测试仪，其特征在于：包括至少一块声卡，以及声卡接口模块、波形文件发送模块、波形文件接收模块、语音质量测试模块和用户接口模块；
所述的声卡接口模块与声卡、波形文件发送模块和波形文件接收模块连接，接收波形文件发送模块传递过来的参考语音，往声卡的耳机口上放音；同时从声卡的麦克风口接收降级语音，传递给波形文件接收模块保存；
所述的波形文件发送模块还与用户接口模块连接，在收到开始测试的命令后进行参考语音文件的发送，把波形文件的内容传递给所述声卡接口模块；
所述的波形文件接收模块还与用户接口模块连接，接收到开始测试命令后，开始接收声卡接口模块上的语音数据，保存到用户接口模块指定的降级语音文件中；
所述的用户接口模块接收用户输入的命令，把这些命令送给相应的模块进行处理，并将语音质量测试模块计算出来的值显示给用户；
所述的语音质量测试模块与用户接口模块、波形文件发送模块和波形文件接收模块连接，收到波形文件发送模块的指令后，根据参考语音文件和降级语音文件进行语音质量的计算，计算结束后送用户接口模块进行显示。
7、根据权利要求6所述的IP电话语音质量测试仪，其特征在于：所述的测试仪为一台装有至少一块声卡的计算机。
8、根据权利要求6或7所述的IP电话语音质量测试仪，其特征在于：所述的语音质量测试模块采用语音质量的感知评估测试模块或感知语音质量测量模块。
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