DE102016100672A1

DE102016100672A1 - Method and system for checking transmission quality in a communication network

Info

Publication number: DE102016100672A1
Application number: DE102016100672.6A
Authority: DE
Inventors: Steffen Kessler
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2017-07-20

Abstract

Um Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität oder Übertragungsfehler in einem Kommunikationsnetzwerk zu erkennen und Hinweise auf die Ursache erkannter Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität oder Übertragungsfehler abzuleiten, sieht die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen der Übertragungsqualität einer Übertragung von einem ersten Netzwerkelement zu einem zweiten Netzwerkelement eines Kommunikationsnetzwerkes vor, umfassend das Bereitstellen eines vorgegebenen Prüf-Audiosignals im ersten Netzwerkelement, das Übertragen des Prüf-Audiosignals vom ersten Netzwerkelement zum zweiten Netzwerkelement, das Bereitstellen eines Referenz-Audiosignals in dem zweiten Netzwerkelement, und das Feststellen von Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität der Übertragung des Prüf-Audiosignals in Abhängigkeit des empfangenen Prüf-Audiosignals und des Referenz-Audiosignals.
Ferner sieht die Erfindung ein zur Durchführung des Verfahrens ausgebildetes Netzwerkelement und Kommunikationsnetzwerk vor. In order to detect degradation in transmission quality or transmission errors in a communication network and to derive indications of the cause of detected degradation in transmission quality or transmission errors, the invention provides a method for checking the transmission quality of a transmission from a first network element to a second network element of a communication network, comprising providing a predetermined test audio signal in the first network element, transmitting the test audio signal from the first network element to the second network element, providing a reference audio signal in the second network element, and determining impairment of the transmission quality of the transmission of the test audio signal in response to the received Test audio signal and the reference audio signal.
Furthermore, the invention provides a network element and communication network designed to carry out the method.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Kommunikationsnetzwerke und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Prüfen der Übertragungsqualität in einem Kommunikationsnetzwerk, zum Beispiel hinsichtlich einer zumindest teilweise über ein paketorientiertes Netzwerk verlaufenden Übertragung. The invention relates generally to communication networks, and more particularly to a method and system for testing transmission quality in a communication network, for example, with respect to a transmission that is at least partially over a packet-oriented network.

In heutigen Kommunikationssystemen werden zur Sprach- und Videokommunikation zunehmend paketorientierte Netzwerke eingesetzt. Hierauf basiert beispielsweise die IP-Telefonie, auch als VoIP (Voice over Internet Protocol) bezeichnet. Paketorientierte Netzwerke sind beispielsweise LANs (Local Area Network), WANs (Wide Area Network) oder auch das Internet. In today's communication systems, more and more packet-oriented networks are being used for voice and video communication. This is based, for example, IP telephony, also known as VoIP (Voice over Internet Protocol). Packet-oriented networks are for example LANs (Local Area Network), WANs (Wide Area Network) or even the Internet.

Bisher eingesetzte Netze wie ISDN (Integrated Services Digital Network) und IDN (Integriertes Text- und Datennetz) werden voraussichtlich in absehbarer Zeit abgeschaltet und durch IP-basierte Netze ersetzt werden. Previously deployed networks such as ISDN (Integrated Services Digital Network) and IDN (Integrated Text and Data Network) are expected to be shut down in the foreseeable future and replaced by IP-based networks.

Im ISDN und IDN gibt es eine synchrone Taktversorgung. Dadurch können die Endgeräte den Takt aus dem Empfangssignal ableiten und die Empfangssignale genau so ausgeben, wie sie am Endgerät auf der Gegenstelle gesendet wurden. Dies wird in den Endgeräten dadurch realisiert, dass der Takt für die beteiligten ICs auf den Netztakt synchronisiert wird, d.h. die Taktfrequenz durch den Netztakt vorgegeben wird. There is a synchronous clock supply in ISDN and IDN. As a result, the terminals can derive the clock from the received signal and output the received signals exactly as they were sent to the terminal on the remote station. This is realized in the terminals by synchronizing the clock for the participating ICs to the network clock, i. the clock frequency is specified by the network clock.

Bei Einsatz einer IP-basierten Übertragung ist bis heute keine synchrone Übertragung bzw. die Ableitung eines Takts aus den Empfangssignalen möglich. Das bedeutet, dass die Taktfrequenzen in den Endgeräten nicht synchronisiert sind, was zu Übertragungsfehlern führt. When using an IP-based transmission, no synchronous transmission or the derivation of a clock from the received signals is possible until today. This means that the clock frequencies in the terminals are not synchronized, resulting in transmission errors.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität oder Übertragungsfehler in einem Kommunikationsnetzwerk, welches zum Beispiel zumindest teilweise als paketorientiertes Netzwerk ausgebildet ist, erkannt werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Weg aufzuzeigen, wie Hinweise auf die Ursache erkannter Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität oder Übertragungsfehler abgeleitet werden können. It is the object of the present invention to show a way in which impairment of the transmission quality or transmission errors in a communication network, which is formed, for example, at least partially as a packet-oriented network, can be detected. Another object of the invention is to provide a way to derive indications as to the cause of detected impairments in transmission quality or transmission errors.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Ein Verfahren zum Prüfen der Übertragungsqualität einer Übertragung von einem ersten Netzwerkelement zu einem zweiten Netzwerkelement eines Kommunikationsnetzwerkes umfasst dementsprechend das Bereitstellen eines vorgegebenen Prüf-Audiosignals, das Übertragen des Prüf-Audiosignals vom ersten Netzwerkelement zum zweiten Netzwerkelement, das Bereitstellen eines Referenz-Audiosignals, und das Feststellen von Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität der Übertragung des Prüf-Audiosignals in Abhängigkeit des empfangenen Prüf-Audiosignals und des Referenz-Audiosignals. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Feststellen von Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität im zweiten Netzwerkelement erfolgen. A method for checking the transmission quality of a transmission from a first network element to a second network element of a communication network accordingly comprises providing a predetermined test audio signal, transmitting the test audio signal from the first network element to the second network element, providing a reference audio signal, and Detecting degradation in the transmission quality of the transmission of the test audio signal in response to the received test audio signal and the reference audio signal. In an advantageous embodiment of the method, it is possible to detect impairment of the transmission quality in the second network element.

Ferner umfasst ein Netzwerkelement zum Einsatz in einem Kommunikationsnetzwerk, welches zum Prüfen der Übertragungsqualität einer Übertragung von einem weiteren Netzwerkelement des Kommunikationsnetzwerkes ausgebildet ist, dementsprechend Mittel zum Empfangen eines Prüf-Audiosignals von dem weiteren Netzwerkelement, Mittel zum Bereitstellen eines Referenz-Audiosignals, und eine Auswerteeinheit, welche dazu ausgebildet ist, Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität der Übertragung des Prüf-Audiosignals in Abhängigkeit des empfangenen Prüf-Audiosignals und des Referenz-Audiosignals festzustellen. Furthermore, a network element for use in a communication network, which is designed to check the transmission quality of a transmission from a further network element of the communication network, accordingly comprises means for receiving a test audio signal from the further network element, means for providing a reference audio signal, and an evaluation unit , which is designed to detect impairments in the transmission quality of the transmission of the test audio signal in dependence on the received test audio signal and the reference audio signal.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to some embodiments in conjunction with the drawings. Show it:

1 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems, 1 schematically a preferred embodiment of a communication system according to the invention,

2 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, in dem in 1 dargestellten Kommunikationssystem einsetzbaren Netzwerkelementes, welches als Teilnehmerendgerät ausgebildet ist, 2 schematically a preferred embodiment of an inventive, in the in 1 illustrated communication system usable network element, which is designed as a subscriber terminal,

3 ein erster beispielhafter Signalverlauf eines aus einem empfangenen Prüf-Audiosignal und einem Referenz-Audiosignal erzeugten Mischsignals, welcher keinen Hinweis auf einen Übertragungsfehler gibt, 3 a first exemplary signal waveform of a mixed signal generated from a received test audio signal and a reference audio signal, which gives no indication of a transmission error,

4 ein zweiter beispielhafter Signalverlauf eines aus einem empfangenen Prüf-Audiosignal und einem Referenz-Audiosignal erzeugten Mischsignals, welcher auf einen Unterschied der sender- und empfangsseitigen zur A/D- bzw. D/A-Wandlung eingesetzten Taktfrequenzen hinweist, 4 a second exemplary waveform of a mixed signal generated from a received test audio signal and a reference audio signal, which indicates a difference of the transmitter and receiver side used for A / D or D / A conversion clock frequencies,

5 ein dritter beispielhafter Signalverlauf eines aus einem empfangenen Prüf-Audiosignal und einem Referenz-Audiosignal erzeugten Mischsignals, welcher zusätzlich auf einen Paketverlust hinweist. 5 a third exemplary waveform of one generated from a received test audio signal and a reference audio signal Mixed signal, which additionally indicates a loss of packet.

Das in 1 dargestellte Kommunikationsnetzwerk 10 ist beispielhaft zumindest teilweise als paketorientiertes Netzwerk ausgebildet. Im dargestellten Beispiel umfasst es ein LAN 320, welches an das Internet 310 angeschlossen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Kommunikationsnetzwerk 10 ferner ein Festnetz 210 und ein Mobilfunknetz 220, wobei das Festnetz 210 über ein entsprechendes Gateway 215 und das Mobilfunknetz 220 über einen Session Border Controller (SBC) 225 an das Internet angebunden sind, wobei das Gateway 215 insbesondere als VoIP-Gateway ausgebildet ist. This in 1 illustrated communication network 10 is exemplified at least partially as a packet-oriented network. In the example shown, it includes a LAN 320 which is connected to the internet 310 connected. In the illustrated embodiment, the communication network includes 10 furthermore a landline 210 and a mobile network 220 , where the landline 210 via a corresponding gateway 215 and the mobile network 220 via a session border controller (SBC) 225 connected to the Internet, the gateway 215 is designed in particular as a VoIP gateway.

Beispielhaft sind vier als Teilnehmerendgeräte ausgebildete Netzwerkelemente 110, 120, 130 und 140 dargestellt, wobei beispielsweise das Netzwerkelement 110 als analoges Telekommunikationsendgerät, das Netzwerkelement 120 als Mobiltelefon, sowie die Netzwerkelemente 130 und 140 als VoIP-fähige Telekommunikationsendgeräte ausgebildet sind. By way of example, four network elements designed as user terminals are shown 110 . 120 . 130 and 140 where, for example, the network element 110 as an analog telecommunication terminal, the network element 120 as a mobile phone, as well as the network elements 130 and 140 are designed as VoIP-enabled telecommunications terminal equipment.

Selbstverständlich umfasst das Kommunikationsnetzwerk 10 typischerweise eine Vielzahl weiterer, nicht dargestellter Endgeräte. Ferner umfassen das Internet 310, das LAN 320, sowie das Festnetz 210 und das Mobilfunknetz 220, eine Vielzahl nicht dargestellter Netzwerkelemente. Of course, the communication network includes 10 typically a variety of other, not shown terminals. Further, the Internet include 310 , the LAN 320 , as well as the landline 210 and the mobile network 220 , a variety of unrepresented network elements.

In 2 ist schematisch der Aufbau des in 1 dargestellten Teilnehmerendgerätes 130 dargestellt, welches als VoIP-fähiges Telekommunikationsendgerät ausgebildet ist, und im dargestellten Ausführungsbeispiel einen digitalen Signalprozessor 134 umfasst, welcher mit einer Schnittstelle 131 zum Anschließen eines Mikrofons, einer Schnittstelle 132 zum Anschließen eines Lautsprechers, sowie einer Ethernet-Schnittstelle 133 zum Anschließen an ein IP-basiertes Netzwerk verbunden ist. Zusätzlich umfasst das Netzwerkelement 130 eine Prüfsignalquelle 135 zum Bereitstellen eines Audiosignals, wobei dieses vom digitalen Signalprozessor 134 als Prüf-Audiosignal zu einem weiteren Netzwerkelement übertragen oder als Referenz-Audiosignal genutzt werden kann. In 2 is schematically the structure of in 1 shown subscriber terminal 130 represented, which is designed as a VoIP-enabled telecommunications terminal, and in the illustrated embodiment, a digital signal processor 134 includes, which with an interface 131 for connecting a microphone, an interface 132 for connecting a loudspeaker, as well as an Ethernet interface 133 connected to an IP-based network. In addition, the network element includes 130 a test signal source 135 for providing an audio signal, this being from the digital signal processor 134 as a test audio signal can be transmitted to another network element or used as a reference audio signal.

Das Netzwerkelement 130 umfasst ferner eine Auswerteeinheit 137, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines von einem weiteren Netzwerkelement empfangenen Prüf-Audiosignals und eines Referenz-Audiosignals Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität der Übertragung des empfangenen Prüf-Audiosignals festzustellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Prüf-Audiosignal über die Ethernet-Schnittstelle 133 empfangen, insbesondere in Form einer VoIP-Datenübertragung. Das Netzwerkelement 130 ist ferner vorzugsweise dazu ausgebildet, das bereitgestellte Referenz-Audiosignal als Prüf-Audiosignal zu einem weiteren Netzwerkelement des Kommunikationsnetzwerkes zu übertragen. The network element 130 further comprises an evaluation unit 137 which is designed to detect impairments in the transmission quality of the transmission of the received test audio signal as a function of a test audio signal received from a further network element and a reference audio signal. In the illustrated embodiment, the test audio signal via the Ethernet interface 133 received, in particular in the form of a VoIP data transmission. The network element 130 is further preferably designed to transmit the provided reference audio signal as a test audio signal to another network element of the communication network.

Das weitere Netzwerkelement, welches das Prüf-Audiosignal zum Netzwerkelement 130 überträgt, kann in gleicher Weise wie das Netzwerkelement 130 aufgebaut sein, es kann aber auch nur dazu ausgebildet ein, ein Prüf-Audiosignal bereitzustellen und zu senden, ohne über eine Auswerteeinheit zu verfügen. The further network element which transmits the test audio signal to the network element 130 transmits, in the same way as the network element 130 However, it may also be designed only to provide and send a test audio signal without having an evaluation unit.

Das Verfahren zum Prüfen der Übertragungsqualität einer Übertragung von einem ersten Netzwerkelement zu einem zweiten Netzwerkelement eines Kommunikationsnetzwerkes sieht vor, dass ein vorgegebenes Prüf-Audiosignal bereitgestellt wird, das Prüf-Audiosignal vom ersten Netzwerkelement zum zweiten Netzwerkelement übertragen wird und Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität der Übertragung des Prüf-Audiosignals oder Übertragungsfehler in Abhängigkeit des empfangenen Prüf-Audiosignals und eines bereitgestellten Referenz-Audiosignals festgestellt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität im zweiten Netzwerkelement festgestellt. Das in 2 dargestellte Netzwerkelement 130 kann in dem Verfahren beispielsweise als erstes oder als zweites Netzwerkelement eingesetzt werden. The method for checking the transmission quality of a transmission from a first network element to a second network element of a communication network provides that a predetermined test audio signal is transmitted, the test audio signal is transmitted from the first network element to the second network element and impairments of the transmission quality of the transmission of the test Audio signal or transmission error depending on the received test audio signal and a provided reference audio signal. In the illustrated embodiment, the impairments of the transmission quality in the second network element are detected. This in 2 shown network element 130 can be used in the method, for example as a first or as a second network element.

Als erstes oder zweites Netzwerkelement kann auch beispielsweise eines der weiteren in 1 dargestellten Netzwerkelemente oder auch ein in 1 nicht dargestelltes Netzwerkelement, welches an eines der in 1 dargestellten Netzwerke 210, 220, 310 bzw. 320 angeschlossen ist oder innerhalb eines der Netzwerke 210, 220, 310 bzw. 320 angeordnet ist, eingesetzt werden. As a first or second network element, for example, one of the other in 1 shown network elements or a in 1 not shown network element which is connected to one of in 1 illustrated networks 210 . 220 . 310 respectively. 320 is connected or within one of the networks 210 . 220 . 310 respectively. 320 is arranged to be used.

Es sei angemerkt, dass das Verfahren mit Vorteil auch vorsehen kann, dass die Übertragung zwischen dem ersten und zweiten Netzwerkelement nicht, auch nicht teilweise, über ein paketorientiertes Netzwerk erfolgt, sondern beispielsweise ausschließlich über das Festnetz 210 erfolgt. It should be noted that the method can also advantageously provide that the transmission between the first and second network element does not take place, even partially, via a packet-oriented network, but for example exclusively via the fixed network 210 he follows.

Das erste und/oder das zweite Netzwerkelement kann jeweils den Endpunkt einer Übertragungsstrecke zur Übertragung des Prüf-Audiosignals bilden. Die Übertragung des Prüf-Audiosignals von dem ersten Netzwerkelement zu dem zweiten Netzwerkelement kann aber auch einen Übertragungsabschnitt einer Übertragung des Prüf-Audiosignals zwischen zwei Netzwerkelementen bilden, von denen zumindest eines nicht das erste oder zweite Netzwerkelement, sondern ein weiteres Netzwerkelement ist. The first and / or the second network element can each form the end point of a transmission path for transmission of the test audio signal. However, the transmission of the test audio signal from the first network element to the second network element may also form a transmission section of a transmission of the test audio signal between two network elements, of which at least one is not the first or second network element, but another network element.

Für den Fall, dass das erste Netzwerkelement den Endpunkt einer Übertragungsstrecke zur Übertragung des Prüf-Audiosignals bildet, ist vorteilhaft vorgesehen, dass das vorgegebene Prüf-Audiosignal im ersten Netzwerkelement bereitgestellt wird. In the event that the first network element forms the end point of a transmission path for transmission of the test audio signal, it is advantageously provided that the predetermined test audio signal is provided in the first network element.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass das Referenz-Audiosignal im zweiten Netzwerkelement bereitgestellt wird, beispielsweise mittels der in 2 dargestellten Prüfsignalquelle 135. In diesem Fall kann ferner das Feststellen von Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität der Übertragung des Prüf-Audiosignals vorteilhaft im zweiten Netzwerkelement erfolgen, beispielsweise mittels der in 2 dargestellten Auswerteeinheit 137. In an advantageous embodiment of the method can also be provided that the reference audio signal is provided in the second network element, for example by means of in 2 illustrated test signal source 135 , In this case, the detection of impairments in the transmission quality of the transmission of the test audio signal can also be advantageously carried out in the second network element, for example by means of the in 2 represented evaluation unit 137 ,

Als Referenz-Audiosignal kann jedoch beispielsweise auch ein vom ersten Netzwerkelement empfangenes Prüf-Audiosignal eingesetzt werden, welches das erste Netzwerkelement von einem weiteren Netzwerkelement empfängt, wobei das erste Netzwerkelement das empfangene Prüf-Audiosignal an das zweite Netzwerkelement weiterleitet. However, as a reference audio signal, for example, a test audio signal received by the first network element can also be used, which receives the first network element from a further network element, wherein the first network element forwards the received test audio signal to the second network element.

Vorteilhaft kann mit dem beschriebenen Verfahren somit eine Verbindungsstrecke zwischen zwei Netzwerkelementen abschnittsweise auf Beeinträchtigungen geprüft werden, wobei der jeweilige zu prüfende Abschnitt durch das erste und zweite Netzwerkelement begrenzt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Prüf-Audiosignal über mehrere Netzwerke übertragen wird, die von unterschiedlichen Providern verwaltet werden. Advantageously, with the method described, a connection path between two network elements can thus be tested in sections for impairments, the respective section to be tested being delimited by the first and second network elements. This is particularly advantageous when the test audio signal is transmitted over multiple networks managed by different providers.

Das Prüf-Audiosignal kann somit vorteilhaft an mehreren Punkten entlang einer Übertragungsstrecke aufgezeichnet und analysiert werden. Auf diese Weise können Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität in Abhängigkeit von an verschiedenen Messpunkten durchgeführten Aufzeichnungen des Prüf-Audiosignals ermittelt werden, wobei die Messpunkte jeweils durch das erste und zweite Netzwerkelement gebildet werden. The test audio signal can thus advantageously be recorded and analyzed at several points along a transmission path. In this way, impairments in the transmission quality can be determined as a function of recordings of the test audio signal carried out at different measuring points, the measuring points being formed by the first and second network elements.

Zum Feststellen von Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität bzw. von Übertragungsfehlern sieht das Verfahren besonders vorteilhaft vor, das empfangene Prüf-Audiosignal und das Referenz-Audiosignal zum Erzeugen eines Mischsignals zu mischen und den Signalverlauf des erzeugten Mischsignals auszuwerten. Zu diesem Zweck umfasst das Netzwerkelement 130 vorteilhaft einen Signalmischer 136 zum Erzeugen eines Mischsignals aus dem empfangenen Prüf-Audiosignal und dem Referenz-Audiosignal. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der digitale Signalprozessor 134 zu diesem Zweck zwei Schnittstellen 134a und 134b auf, wobei an der Schnittstelle 134a das empfangene Prüf-Audiosignal und an der Schnittstelle 134b das Referenz-Audiosignal bereitgestellt werden. Die Schnittstellen 134a und 134b sind jeweils sowohl mit einem Eingang des Signalmischers 136 verbunden, sowie direkt mit der Auswerteeinheit 137. Ferner ist der Ausgang des Signalmischers 136 mit der Auswerteeinheit 137 verbunden, so dass der Auswerteeinheit 137 im dargestellten Ausführungsbeispiel das empfangene Prüf-Audiosignal, das Referenz-Audiosignal, sowie das durch den Signalmischer 136 erzeugte Mischsignal zugeführt werden. To determine impairment of the transmission quality or transmission errors, the method provides particularly advantageous to mix the received test audio signal and the reference audio signal to generate a mixed signal and to evaluate the waveform of the generated mixed signal. For this purpose, the network element comprises 130 advantageously a signal mixer 136 for generating a mixed signal from the received test audio signal and the reference audio signal. In the in 2 illustrated embodiment, the digital signal processor 134 for this purpose two interfaces 134a and 134b on, being at the interface 134a the received test audio signal and at the interface 134b the reference audio signal can be provided. The interfaces 134a and 134b are each with both an input of the signal mixer 136 connected, as well as directly with the evaluation unit 137 , Further, the output of the signal mixer 136 with the evaluation unit 137 connected, so that the evaluation unit 137 in the illustrated embodiment, the received test audio signal, the reference audio signal, as well as by the signal mixer 136 generated mixed signal can be supplied.

Das durch den Signalmischer 136 durchgeführte Mischen ist vorzugsweise ein additives oder subtraktives Zusammenführen der Signale. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Netzwerkelementes 130 ist der Signalmischer als Signaladdierer ausgebildet. That through the signal mixer 136 performed mixing is preferably an additive or subtractive merging of the signals. In the in 2 illustrated embodiment of a network element 130 the signal mixer is designed as a signal adder.

Es sei angemerkt, dass das Senden des Prüf-Audiosignals, das Aufzeichnen eines empfangenen Prüf-Audiosignals, das Mischen eines empfangenen oder aufgezeichneten Prüf-Audiosignals, sowie die Analyse, d.h. das Feststellen von Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität der Übertragung des Prüf-Audiosignals oder das Feststellen eines Übertragungsfehlers durch ein mobiles Testgerät, welches beispielsweise als Laptop ausgebildet ist, durchgeführt werden kann. Es sei ferner angemerkt, dass das erste oder zweite Netzwerkelement durch das mobile Testgerät gebildet sein kann. It should be noted that the transmission of the test audio signal, the recording of a received test audio signal, the mixing of a received or recorded test audio signal, as well as the analysis, i. the detection of impairment of the transmission quality of the transmission of the test audio signal or the detection of a transmission error by a mobile test device, which is designed for example as a laptop, can be performed. It should also be noted that the first or second network element may be formed by the mobile test device.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird das Prüf-Audiosignal und das Referenz-Audiosignal jeweils durch einen Sinuston vorgegebener gleicher Frequenz gebildet. Die Prüfsignalquelle 135 kann dementsprechend vorteilhaft als Sinusgenerator ausgebildet sein oder als Speicher, in welchem eine vorgegebene Audio-Datei gespeichert ist, beispielsweise in Form einer WAV-Datei. In a particularly advantageous embodiment of the method, the test audio signal and the reference audio signal are each formed by a sine tone of predetermined same frequency. The test signal source 135 Accordingly, it can advantageously be embodied as a sine-wave generator or as a memory in which a predetermined audio file is stored, for example in the form of a WAV file.

Um Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität, die zu Übertragungsfehlern im Testbetrieb, d.h. bei der Übertragung des Prüf-Audiosignals, geführt haben oder zu Übertragungsfehlern im Normalbetrieb des jeweiligen Netzwerkelementes führen können, zu identifizieren, wird somit ein vorher festgelegtes Signal, wie zum Beispiel ein Sinussignal einer vorgegebenen Frequenz, beispielsweise 800 Hz, von einem Endgerät zu einer Gegenstelle gesendet. An der Gegenstelle wird das Empfangssignal aufgezeichnet. Für die Analyse wird anschließend vorteilhaft das Referenz- und das Empfangssignal gemischt. Die Analyse kann beispielsweise in der Auswerteeinheit 137 des Netzwerkelementes 130 erfolgen. Die Analyse sowie das Erzeugen des Mischsignals kann aber auch in Abhängigkeit eines aufgezeichneten Empfangs-Audiosignals und eines Referenz-Audiosignals in einer separaten Vorrichtung erfolgen, welcher die entsprechenden aufgezeichneten Signale auf geeignete Weise zur Verfügung gestellt werden. In order to identify impairments in the transmission quality, which have led to transmission errors in test mode, ie in the transmission of the test audio signal, or can lead to transmission errors during normal operation of the respective network element, thus a predetermined signal, such as a sinusoidal signal of a predetermined Frequency, for example, 800 Hz, sent from a terminal to a remote site. At the remote station, the received signal is recorded. For the analysis, the reference and the received signal are then advantageously mixed. The analysis can be done, for example, in the evaluation unit 137 of the network element 130 respectively. However, the analysis as well as the generation of the mixed signal can also take place in dependence on a recorded receive audio signal and a reference audio signal in a separate device, which records the corresponding ones Signals are provided in a suitable manner.

Es sei angemerkt, dass das Verfahren auch automatisch ablaufen kann, beispielsweise gesteuert durch einen zentralen Test-Server, wobei automatisch der Aufbau einer Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Netzwerkelement und das Übertragen des Prüf-Audiosignals vom ersten Netzwerkelement zum zweiten Netzwerkelement bewirkt wird. In dieser Ausführungsform des Verfahrens kann die Analyse, d.h. das Feststellen von Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität in Abhängigkeit des im zweiten Netzwerkelement empfangenen Prüf-Audiosignals und des im zweiten Netzwerkelement bereitgestellten Referenz-Audiosignals, beispielsweise im zweiten Netzwerkelement erfolgen, wobei das Analyseergebnis vorzugsweise zum zentralen Test-Server übertragen wird, oder es kann in Abhängigkeit eines aufgezeichneten Empfangs-Audiosignals und eines Referenz-Audiosignals im zentralen Test-Server erfolgen. Es sei ferner angemerkt, dass die Funktion des beschriebenen Test-Servers auch durch ein mobiles Testgerät, wie beispielsweise ein Laptop bereitgestellt werden kann. It should be noted that the method can also run automatically, for example under the control of a central test server, automatically establishing a connection between the first and second network element and transmitting the test audio signal from the first network element to the second network element. In this embodiment of the method, the analysis, i. the determination of impairments of the transmission quality as a function of the test audio signal received in the second network element and of the reference audio signal provided in the second network element, for example in the second network element, the analysis result preferably being transmitted to the central test server, or it can be dependent on a recorded receive audio signal and a reference audio signal in the central test server. It should also be noted that the function of the described test server can also be provided by a mobile test device, such as a laptop.

Bei der Übertragung des Prüf-Audiosignals kann in unterschiedlichen Netzwerkelementen eine A/D- und eine D/A-Wandlung des Signals erfolgen, wobei diese Wandlung jeweils mit Taktfrequenzen erfolgt, die durch Quarze erzeugt werden, die in den für die Wandlung eingesetzten ICs angeordnet sind. Dabei kann die A/D-Wandlung im ersten Netzwerkelement und die D/A-Wandlung im zweiten Netzwerkelement erfolgen. Die A/D- oder D/A-Wandlung kann aber auch in einem weiteren Netzwerkelement entlang des Übertragungsweges erfolgen, wenn zum Beispiel ein an das Festnetz 210 angeschlossenes analoges Teilnehmerendgerät an der Kommunikation beteiligt ist und eine Wandlung im Gateway 215 erfolgt. During the transmission of the test audio signal, A / D and D / A conversion of the signal can take place in different network elements, this conversion taking place in each case with clock frequencies generated by quartz arranged in the ICs used for the conversion are. In this case, the A / D conversion in the first network element and the D / A conversion can take place in the second network element. However, the A / D or D / A conversion can also take place in another network element along the transmission path, for example, one to the fixed network 210 connected analog subscriber terminal is involved in the communication and a conversion in the gateway 215 he follows.

Wenn das Ergebnis der Mischung, wie in 3 schematisch dargestellt, ein Signal 400 ist, welches gleichmäßig in Amplitude ohne Phasenverschiebung ist, d.h. die Einhüllende 400e im Wesentlichen konstant ist, liegen keine Übertragungsfehler vor und die Quarze der an der A/D- bzw. D/A-Wandlung beteiligten ICs sind synchron, d.h. weisen eine im Wesentlichen gleiche Taktfrequenz und keine andere Beeinträchtigung auf. If the result of the mixture, as in 3 shown schematically, a signal 400 which is uniform in amplitude without phase shift, ie the envelope 400e is substantially constant, there are no transmission errors, and the crystals of the ICs involved in the A / D and D / A conversion are synchronous, ie have a substantially equal clock frequency and no other degradation.

In den 3, 4 und 5 ist jeweils schematisch und idealisiert der Signalpegel des Mischsignals in Abhängigkeit der Zeit dargestellt, wobei Signalpegel und Zeit jeweils in willkürlichen Einheiten angegeben sind. In the 3 . 4 and 5 is shown schematically and idealized the signal level of the mixed signal as a function of time, wherein signal level and time are each given in arbitrary units.

Driften die beiden Taktfrequenzen auseinander, so dass sich die Taktfrequenzen voneinander unterscheiden, so ergibt sich als Mischsignal ein sich kontinuierlich änderndes Signal, da dadurch die vorgegebene Frequenz des Prüf-Audiosignals oder des Referenz-Audiosignals nicht korrekt wiedergegeben wird. Es ergibt sich dann ein Mischsignal 410 wie es in 4 dargestellt ist, welches eine Schwebung aufweist. Um auch kleine Unterschiede in den Taktfrequenzen erkennen zu können, muss die Messung gegebenenfalls über einen längeren Zeitraum, beispielsweise über mehrere Minuten oder auch Stunden durchgeführt werden. If the two clock frequencies drift apart, so that the clock frequencies differ from one another, the result is a continuously changing signal as a mixed signal, since thereby the predetermined frequency of the test audio signal or of the reference audio signal is not reproduced correctly. It then results in a mixed signal 410 as it is in 4 is shown, which has a beating. In order to be able to recognize even small differences in the clock frequencies, the measurement may need to be carried out over a longer period, for example over several minutes or even hours.

Der Betragsverlauf der Einhüllenden 410e gibt die sogenannte Schwebungsfrequenz f_e wieder, wobei f_e gegeben ist durch f_e = |f₁ – f₂|, wobei f₁ und f₂ die Frequenzen der Signale bezeichnen, aus denen das Mischsignal erzeugt wird, d.h. des Prüf-Audiosignals und des Referenz-Audiosignals. Im fehlerfreien Fall gilt beispielsweise f₁ = f₂ = 800 Hz. The amount history of the envelope 410e represents the so-called beat frequency f _e , where f _{e is} given by f _e = | f ₁ -f ₂ |, where f ₁ and f ₂ denote the frequencies of the signals from which the composite signal is generated, ie the test audio signal and of the reference audio signal. In the error-free case, for example, f ₁ = f ₂ = 800 Hz.

In dem in 4 dargestellten Beispiel sei die Schwebungsperiode T_e = 240,5 Sekunden. Wird beispielsweise als Codec G.711 verwendet, beträgt die Abtastung 8000 pro Sekunde. Für eine Wellenlänge des Prüf- bzw. Referenz-Audiosignal ergeben sich daraus 10 Abtastungen pro Wellenlänge. Der anteilige Unterschied der Frequenzen der Signale, aus denen das Mischsignal erzeugt wird, entspricht dem anteiligen Unterschied der Taktfrequenzen. Hieraus lässt sich der anteilige Unterschied d_T der Taktfrequenzen wie folgt berechnen: d_T = |f₁ – f₂|/f₁ In the in 4 As shown, the beating period T _e = 240.5 seconds. For example, if G.711 is used as the codec, the sample is 8000 per second. For a wavelength of the test or reference audio signal, this results in 10 samples per wavelength. The proportional difference of the frequencies of the signals from which the mixing signal is generated corresponds to the proportionate difference of the clock frequencies. From this the proportional difference d _{T of} the clock frequencies can be calculated as follows: d _T = | f ₁ -f ₂ | / f ₁

Mit f₁ ≈ 800 Hz ergibt sich d_T ≈ f_e/800 Hz = (1/T_e)/800 Hz = (1/240,5 Sekunden)/800 Hz = 5,197·10^–6 With f ₁ ≈ 800 Hz results d _T ≈ f _e / 800 Hz = (1 / T _e ) / 800 Hz = (1 / 240.5 seconds) / 800 Hz = 5.197 × 10 ^-6

Das Verfahren ermöglicht somit vorteilhaft, dass durch das Auswerten des Mischsignals ein Unterschied der im ersten und zweiten Netzwerkelement zur A/D- oder D/A-Wandlung eingesetzten Taktfrequenzen erkannt wird, wobei insbesondere ein Maß für den Unterschied der Taktfrequenzen ermittelt wird. The method thus advantageously makes it possible to detect a difference of the clock frequencies used in the first and second network element for A / D or D / A conversion by evaluating the mixed signal, wherein in particular a measure of the difference of the clock frequencies is determined.

Aus dem Mischsignal lassen sich ferner leicht die Zeitpunkte ermitteln, an denen durch Übertragungsfehler verursachte Änderungen aufgetreten sind. Dies ist beispielhaft in 5 dargestellt. Vorzugsweise wird das Prüf-Audiosignal zumindest abschnittsweise mittels VoIP übertragen. Der Signalverlauf des in 5 dargestellten Mischsignals 420 weist einen Phasensprung 420p auf, welcher beispielsweise durch einen Paketverlust bei einer VoIP-Übertragung verursacht wird. Furthermore, it is easy to determine from the mixed signal the times at which changes caused by transmission errors have occurred. This is exemplary in 5 shown. Preferably, the test audio signal is at least partially transmitted by means of VoIP. The waveform of in 5 shown mixed signal 420 indicates a phase jump 420p which is caused, for example, by a packet loss in a VoIP transmission.

Somit sieht das Verfahren ferner vorteilhaft vor, dass durch das Auswerten des Mischsignals ein Paketverlust erkannt wird. Thus, the method also advantageously provides that packet loss is detected by evaluating the mixed signal.

Auch durch die direkte Analyse des Empfangssignals lassen sich Rückschlüsse auf den Übertragungsfehler ziehen, zum Beispiel kann ein Paketverlust bei einer VoIP-Übertragung auch aus dem sich ergebenden Phasensprung im Empfangssignal geschlussfolgert werden. Im Mischsignal ist der Phasensprung 420p jedoch sehr viel leichter erkennbar. Aus dem gemischten Signal lassen sich somit verschiedene Übertragungsfehler auf einfache Weise ableiten. Also by the direct analysis of the received signal conclusions can be drawn on the transmission error, for example, a packet loss in a VoIP transmission can also be deduced from the resulting phase jump in the received signal. In the mixed signal is the phase jump 420p but much easier to recognize. From the mixed signal thus different transmission errors can be derived in a simple manner.

Da bei Erkennen eines Phasensprungs unter Umständen keine sichere Aussage darüber getroffen werden kann, ob der Phasenversatz gegebenenfalls größer als eine Periode des jeweiligen Prüf-Audiosignals ist, ist vorteilhaft vorgesehen, das beschriebene Verfahren für unterschiedliche Prüf-Audiosignale und jeweils korrespondierende Referenz-Audiosignale zu wiederholen. Insbesondere ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Prüf-Audiosignal und das Referenz-Audiosignal jeweils durch einen Sinuston vorgegebener gleicher Frequenz gebildet ist, wobei das Verfahren wiederholt durchgeführt wird und bei jeder Wiederholung jeweils die vorgegebene gleiche Frequenz variiert wird. Beispielsweise werden nacheinander für das Prüf-Audiosignal und das Referenz-Audiosignal jeweils Sinustöne im Sprachband von 300 Hz bis 3400 Hz mit unterschiedlichen Frequenzen und gleichem Frequenzabstand eingesetzt, zum Beispiel 400 Hz, 800 Hz, 1200 Hz, ..., 3200 Hz. Since, upon detection of a phase jump, under certain circumstances no reliable statement can be made as to whether the phase offset is possibly greater than one period of the respective test audio signal, it is advantageously provided to repeat the described method for different test audio signals and respectively corresponding reference audio signals , In particular, it is advantageously provided that the test audio signal and the reference audio signal are each formed by a sinusoidal predetermined same frequency, the method is carried out repeatedly and each time the predetermined same frequency is varied at each repetition. For example, sine tones in the voice band from 300 Hz to 3400 Hz with different frequencies and the same frequency spacing are used one after the other for the test audio signal and the reference audio signal, for example 400 Hz, 800 Hz, 1200 Hz,..., 3200 Hz.

Das Verfahren sieht somit vorteilhaft vor, dass Beeinträchtigungen der Übertragungsqualität der Übertragung des Prüf-Audiosignals durch Erkennen von Amplitudenänderungen und/oder Phasensprüngen der Einhüllenden des Mischsignals erkannt werden. The method thus advantageously provides that impairments in the transmission quality of the transmission of the test audio signal are detected by detecting amplitude changes and / or phase jumps of the envelope of the mixed signal.

Mit dem beschriebenen Verfahren lässt sich somit die fehlerfreie Übertragung der Signale und Fehler nachweisen. Das Verfahren ermöglicht auch Rückschlüsse auf die Fehlerursache zum Beispiel in der IP-Übertragung (Paketverlust, Jitter oder Delay). Weiterhin lassen sich die Taktunterschiede in den Endgeräten bzw. Gateways mit dem Verfahren nachweisen und die Taktdifferenz berechnen. Durch weitere Aufzeichnungen an verschiedenen Messpunkten entlang der Übertragungsstecke können Übertragungsfehler sowie deren Art vorteilhaft einzelnen Komponenten oder Übertragungsabschnitten zugeordnet werden. With the described method, the error-free transmission of the signals and errors can thus be detected. The method also makes it possible to draw conclusions about the cause of the error, for example in IP transmission (packet loss, jitter or delay). Furthermore, the clock differences in the terminals or gateways can be detected with the method and calculate the clock difference. By further recordings at different measuring points along the transmission links, transmission errors and their type can advantageously be assigned to individual components or transmission sections.

Insbesondere bei der Übertragung von Sprachsignalen wird in der Regel eine Echokompensation durchgeführt, um Echo oder Halleffekte bei gleichzeitigem Senden und Empfangen von Signalen, beispielsweise aufgrund von Rückkopplungen oder Übersprechen, zu unterdrücken oder zu beseitigen. Es können beispielsweise spezielle Filter zur Echounterdrückung eingesetzt werden oder eine Subtraktion eines geschätzten Echosignals durchgeführt werden, beispielsweise mittels eines Signalprozessors. In particular, in the transmission of speech signals echo cancellation is usually performed to suppress or eliminate echo or Hall effects in the simultaneous transmission and reception of signals, for example due to feedback or crosstalk. For example, special filters for echo suppression can be used or a subtraction of an estimated echo signal can be carried out, for example by means of a signal processor.

Bei der Übertragung von Sprache kann ferner eine Sprechpausenerkennung (VAD; Voice Activity Detection) eingesetzt werden, um beispielsweise während Sprechpausen unnötige Kodierung und Übertragung von inhaltsleeren Datenpaketen in IP-Telefonie-Anwendungen zu vermeiden. Um jedoch den Eindruck eines Verbindungsabbruchs zu verhindern, ist es üblich, zur Füllung von Sprachpausen im Rahmen der digitalen Signalverarbeitung ein sogenanntes Komfortrauschen (Comfort Noise) künstlich zu erzeugen. Voice transmission may also use Voice Activity Detection (VAD) to prevent unnecessary coding and transmission of depleted data packets in IP telephony applications, for example during pauses in speech. However, in order to prevent the impression of a disconnection, it is customary to artificially generate a so-called comfort noise for the filling of speech pauses in the context of digital signal processing.

Sollen hingegen keine Sprachsignale, sondern digitale Daten übertragen werden, führen die oben beschriebenen Maßnahmen wie Echokompensation und Komfortrauschen zu Übertragungsfehlern und müssen daher abgeschaltet werden. Zu diesem Zweck erfolgt eine entsprechende Signalisierung vor der Datenübertragung. Eine Faxübertragung gemäß dem G3-Faxstandard wird dem Empfänger durch den Sender beispielsweise durch Senden eines Signals der Frequenz 1100 Hz signalisiert. If, on the other hand, it is not intended to transmit voice signals but digital data, the measures described above, such as echo compensation and comfort noise, lead to transmission errors and must therefore be switched off. For this purpose, a corresponding signaling takes place before the data transmission. Fax transmission according to the G3 fax standard is signaled to the receiver by the transmitter, for example by sending a signal of frequency 1100 Hz.

Falls diese Abschaltung nicht korrekt funktioniert, kann dies durch das oben beschriebene Verfahren erkannt werden, indem vor Übertragen des Prüf-Audiosignals eine entsprechende Signalisierung durchgeführt wird. If this shutdown does not work properly, this can be detected by the method described above by signaling before transmitting the test audio signal.

Claims

Method for checking the transmission quality of a transmission from a first network element ( 110 . 120 . 130 . 140 ) to a second network element ( 110 . 120 . 130 . 140 ) of a communication network ( 10 a) providing a predetermined test audio signal, b) transmitting the test audio signal from the first network element to the second network element, c) providing a reference audio signal, and d) detecting impairments in the transmission quality of the transmission of the test Audio signal in response to the received from the second network element test audio signal and the reference audio signal.

The method of claim 1, wherein the predetermined test audio signal is provided in the first network element.

Method according to one of claims 1 or 2, wherein the reference audio signal is provided in the second network element, and wherein the determination of impairments of the transmission quality of the transmission of the test audio signal in the second network element takes place.

The method of any one of the preceding claims, wherein the transmission of the test audio signal from the first network element to the second network element forms a transmission portion of a transmission of the test audio signal between two network elements.

Method according to one of the preceding claims, wherein in step d) the received test audio signal and the reference audio signal for generating a mixed signal ( 400 . 410 . 420 ) and the waveform of the generated composite signal ( 400 . 410 . 420 ) is evaluated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the test audio signal and the reference audio signal are each a sine tone of predetermined same frequency.

The method of claim 6, wherein steps a) to d) are performed repeatedly, wherein in each case the predetermined same frequency is varied.

Method according to one of claims 5 to 7, wherein impairments of the transmission quality of the transmission of the test audio signal by detecting amplitude changes and / or phase jumps ( 420p ) of the envelope ( 400e . 410e ) of the mixed signal ( 400 . 410 . 420 ) be recognized.

Method according to one of the preceding claims, wherein the test audio signal is transmitted at least in sections via a packet-oriented network, in particular by means of VoIP.

Method according to one of claims 5 to 9, wherein by evaluating the mixed signal ( 400 . 410 . 420 ) a difference of the clock frequencies used in the first and second network element for A / D or D / A conversion is detected, in particular, a measure of the difference of the clock frequencies is determined.

Method according to one of claims 5 to 10, wherein by evaluating the mixed signal ( 400 . 410 . 420 ) a packet loss is detected.

Method according to one of the preceding claims, wherein the first and / or second network element is a subscriber terminal.

Network element ( 110 . 120 . 130 . 140 ) for use in a communications network ( 10 ) adapted to check the transmission quality of a transmission from another network element ( 110 . 120 . 130 . 140 ) of the communication network ( 10 ), comprising - means ( 133 ) for receiving a test audio signal from the further network element, - means ( 135 ) for providing a reference audio signal, and - an evaluation unit ( 137 ), which is adapted to determine impairments in the transmission quality of the transmission of the test audio signal in response to the received test audio signal and the reference audio signal.

Network element ( 110 . 120 . 130 . 140 ) according to claim 13, configured to supply the provided reference audio signal as a test audio signal to a further network element ( 110 . 120 . 130 . 140 ) of the communication network ( 10 ) transferred to.

Network element according to one of Claims 13 or 14, comprising a signal mixer ( 136 ) for generating a mixed signal ( 400 . 410 . 420 ) from the received test audio signal and the reference audio signal.

Communication network ( 10 ) comprising at least one network element ( 110 . 120 . 130 . 140 ) according to any one of claims 13 to 15.