TWI830293B - 網路電話呼叫延遲時間觀測方法、會談邊界控制器及電腦可讀媒體 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種適於應用在SBC環境，基於易於取得網路電話呼叫的RTCP封包之特性，且在不影響既有效能的情況下，擺脫各終端設備時間是否同步的困擾，以快速提升呼叫延遲數據可靠度的方法、SBC及電腦可讀媒體。本發明的實施方法係由(一)SR篩選子方法、(二)時間同步子方法、以及(三)呼叫延遲時間運算子方法所構成。
Description
本發明係關於一種基於RTCP(Real-time Transport Control Protocol，即時傳輸控制協定)且排除NTP(Network Time Protocol，網路時間協定)時間同步問題的由SBC(Session Border Controller，會談邊界控制器)執行的網路電話呼叫延遲時間觀測方法，特別係關於一種巧妙利用RTCP封包傳遞特性，以克服關鍵的時間戳記不同步的方法，藉以擺脫各設備對於NTP伺服器的依賴，並快速生成可靠度更高的延遲時間參考數據，而達到迅速提供每一通電話呼叫品質觀測結果的目的。
對於目前電話呼叫的服務品質，網路的延遲時間是常見的參考數據。通常的作法不外乎選擇適當的網路位置掛上量測儀器，再撥打若干電話，收取網路封包進行分析。在電話網路IP(Internet Protocol，網際網路協定)化的趨勢下，SBC剛好在一個重要關口的位置，所有網路電話呼叫都必須通過SBC。
所以無需大費周章，而且充份利用終端資源產出的RTCP封包，即為一個迅速有效的方式。
然而，目前還缺少能在實際網路中快速選擇有用的RTCP封包，且同時克服不算少見的時間同步問題，以最大化的提供可靠的呼叫延遲時間參考數據的技術。換言之，現有的各種計算網路電話呼叫延遲時間的應用方法並未務實的總結實際網路發生的情況，實非良善之設計，而亟待加以改良。
在電信網路IP化之後，用戶終端經由收容設備進入IP網路，所有話務伴隨的信令及媒體都會透過SBC傳遞甚至轉換，因此從SBC監控VoIP(Voice over IP，IP語音傳輸)服務品質是適當的選擇。但SBC畢竟不是測試儀器，所以選擇相對數量較少的RTCP封包以取得品質資訊，可以在不影響既有功能效率的情況下，兼顧提供網路服務品質的可參考數據。
IETF(Internet Engineering Task Force，網際網路工程任務組)的RFC3550(第3550號評論請求)說明了一種採用RTCP的呼叫延遲時間算法，然而在實際的運作環境中總有許多干擾因素，導致此算法賴以維持的NTP時間戳記(timestamp)未能同步，使得推算出來的數據失去可信度。
本專利從SBC的視角出發，提出一種能擺脫NTP時間戳記同步的困擾，又不影響SBC效能的網路電話呼叫延遲時間觀測方法，以增加SBC監測呼叫品質數據的可靠度。
為達成上述目的，本發明提供一種基於RTCP且排除NTP時間同步問題的網路電話呼叫延遲時間觀測方法，該方法包括：SR(Sender Report，發送端報告)篩選子方法、時間同步子方法，以及呼叫延遲時間運算子方法。
在SR篩選子方法中，SBC可在來往的每一RTCP封包中，根據RFC3550的定義，先檢查該RTCP封包的封包類型(Packet Type)欄位值是否為200(代表該RTCP封包為SR)，再檢查該RTCP封包的長度是否超過52個位元組(byte)，以確保該RTCP封包含有一個報告區塊(report block)的完整內容。
在時間同步子方法中，SBC每篩選一個RTCP SR封包出來後，先是以SBC目前的系統時間為準，運算轉換成符合RFC3550定義的NTP時間戳記值，然後替換掉這個SR的NTP時間戳記，接著根據這個SR的SSRC(Synchronization SouRCe，同步來源)欄位註記的識別碼(ID)作為分類的鍵值(key)，暫存目前這個SR的LSR(Last SR timestamp，上一個發送端報告的時間戳記)、DLSR(Delay since Last SR，自上一個發送端報告的延遲時間)、以及NTP時間戳記的欄位值，待該SR對應的網路電話呼叫結束後使用。
在呼叫延遲時間運算子方法中，SBC可以得知呼叫雙向的SSRC識別碼以及呼叫的結束時間點，因此在呼叫結束的當下，即可根據這兩個識別碼鍵值取得呼叫過程中暫存的NTP時間戳記、LSR、DLSR，據以計算出呼叫延遲時間。
此外，在一方面，本發明提供一種網路電話呼叫延遲時間觀測方法，由會談邊界控制器(簡稱SBC)執行，包括：當網路電話呼叫接通後，導入該網路電話呼叫之即時傳輸控制協定(RTCP)封包；檢查該即時傳輸控制協定封包是否符合預設條件；若該即時傳輸控制協定封包符合該預設條件，則以該會談邊
界控制器目前之系統時間取代該即時傳輸控制協定封包中之網路時間協定(NTP)時間戳記欄位值，再根據該即時傳輸控制協定封包產生暫存資料，以將該暫存資料存入資料暫存區；將該即時傳輸控制協定封包導回該會談邊界控制器原定之處理程序；以及當該網路電話呼叫結束時，根據該網路電話呼叫之各該即時傳輸控制協定封包之該暫存資料，計算該網路電話呼叫之平均呼叫延遲時間。
在一實施例中，該預設條件為：該即時傳輸控制協定封包之類型係發送端報告(SR)，且該即時傳輸控制協定封包之大小超過預設值。
在一實施例中，將該暫存資料存入該資料暫存區之該步驟包括：以各該即時傳輸控制協定封包之同步來源(SSRC)欄位所註記之同步來源識別碼為鍵值，將該即時傳輸控制協定封包之該暫存資料存入該資料暫存區。
在一實施例中，該網路電話呼叫延遲時間觀測方法復包括：根據該網路電話呼叫之唯一識別碼，取得該網路電話呼叫之各該即時傳輸控制協定封包之該同步來源識別碼；以及，以各該即時傳輸控制協定封包之該同步來源識別碼為鍵值，自該資料暫存區取得各該即時傳輸控制協定封包之該暫存資料，以計算該平均呼叫延遲時間。
在一實施例中，各該即時傳輸控制協定封包之該暫存資料包括該即時傳輸控制協定封包中之該網路時間協定時間戳記欄位值、自上一個發送端報告的延遲時間(DLSR)欄位值及上一個發送端報告的時間戳記(LSR)欄位值。
在一實施例中，各該即時傳輸控制協定封包係該網路電話呼叫之主叫端或被叫端所送出之發送端報告，且該平均呼叫延遲時間係第一數值與第二數值之和，其中，該第一數值與該第二數值分別係根據該被叫端與該主叫端所送出之該等即時傳輸控制協定封包之該等暫存資料而產生者。
在一實施例中，該第一數值與該第二數值分別係該被叫端與該主叫端所對應之該等暫存資料中，該網路時間協定時間戳記欄位值減去該自上一個發送端報告的延遲時間欄位值再減去該上一個發送端報告的時間戳記欄位值所得數值之平均值。
在一實施例中，該會談邊界控制器原定之該處理程序包括將該即時傳輸控制協定封包轉發至原定之接收端。
在另一方面，本發明提供一種會談邊界控制器(SBC)，用於執行上述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法。
在又一方面，本發明提供一種電腦可讀媒體，應用於會談邊界控制器(SBC)中，係儲存有指令，以執行上述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法。
110:固網終端
120:行動網路或其他固網的終端
200:會談邊界控制器
300:網路電話呼叫延遲時間觀測方法
310:SR篩選子方法
311~312:SR篩選子方法之步驟
320:時間同步子方法
321~322:時間同步子方法之步驟
330:呼叫延遲時間運算子方法
331~332:呼叫延遲時間運算子方法之步驟
340:資料暫存區
400:呼叫延遲時間運算子方法之呼叫延遲時間對照圖
圖1為本發明之一種網路電話呼叫延遲時間觀測方法之應用環境示意圖。
圖2為本發明之一種網路電話呼叫延遲時間觀測方法之組成架構圖。
圖3為本發明之SR篩選子方法與時間同步子方法連續進行的流程圖。
圖4為本發明之呼叫延遲時間運算子方法的流程圖。
圖5為本發明之呼叫延遲時間的對照圖。
請參閱圖1-5，本發明的網路電話呼叫延遲時間觀測方法包含一套提升SBC呼叫品質數據可靠度且可以快速開發的方法300，並且不需要NTP伺服器即可達到RTCP封包時間同步的效果。方法300包括SR篩選子方法310、時間同步子方法320、以及呼叫延遲時間運算子方法330，現分述如下。
如圖1所示，其為本發明所運作的SBC 200與內外部網路環境介接示意圖。
SBC 200係設置在基於SIP(Session Initiation Protocol，會談發起協議)之VoIP網路的網路裝置。固網終端110(例如固網電話機)經由收容設備轉化進入寬頻接取的IP網路後，將所有話務導往SBC 200以進入NGN(Next Generation Network，次世代網路)之核心網路，再視通話號碼與其他固網或行動網路的終端120進行通話，反之亦然。
如圖2所示，其為本發明在SBC(例如SBC 200)內部的運行關係示意圖。
SBC先將接收到的RTCP封包交給SR篩選子方法310進行篩選，篩選通過的封包再交給時間同步子方法320進行同步處理，然後將封包內的必要資料擷取出來放在資料暫存區340內備用，如此周而復始。待SBC獲知對應的網路電話呼叫結束，則立刻通知呼叫延遲時間運算子方法330取得資料暫存區340內對應的暫存資料，迅速計算出該網路電話呼叫全程的平均延遲時間。
如圖3所示，其為本發明之SR篩選子方法310與時間同步子方法320之協同運作流程圖。
當網路電話呼叫接通後，大量的RTP(Real-time Transport Protocol，即時傳輸協定)封包與相對少量的RTCP封包流經SBC(例如SBC
200)，此時SBC將RTCP封包導入，先在步驟311檢查該RTCP封包的封包類型(Packet Type)欄位值是否為預設值(例如200)，若否，代表該RTCP封包的類型不是SR，則導回SBC原定的處理程序，若是，代表該RTCP封包的類型為SR，則在步驟312進一步檢查其封包大小是否超過另一預設值(例如52位元組，可自該RTCP封包的標頭(header)的長度(length)欄位取得該RTCP封包的大小)，也就是標頭、發送方資訊(sender info)與至少一個完整的報告區塊的總長度。同樣，若否則導回SBC原定的處理程序，若是則符合SR篩選條件，繼續交給時間同步子方法320處理。
在步驟321，取得SBC目前的系統時間，將該系統時間換算為符合RFC3550定義的NTP時間戳記的64位元(bit)時間格式。例如，SBC的系統時間通常自1970年起算，而RTCP的NTP時間戳記要求自1900年起算，因此需要換算。然後，用該換算的結果置換掉這個SR封包的NTP時間戳記欄位值。
在步驟322，取出這個SR封包的報告區塊中的LSR欄位值與DLSR欄位值，連同NTP時間戳記欄位值做為一組暫存資料而暫存在資料暫存區340備用。
完成步驟322的資料暫存後，則將該SR封包導回SBC原定的處理程序。上述之SBC原定處理程序包括將該SR封包轉發至其原定的接收端，該接收端即該網路電話呼叫的主叫端或被叫端。
每通網路電話呼叫在SBC內部有一個唯一的識別碼，且SBC可自該網路電話呼叫的主叫端與被叫端送出的SR封包的第一個報告區塊取得兩個關聯的RTCP SSRC識別碼(一個是主叫端至被叫端的SSRC識別碼，另一個是被叫端至主叫端的SSRC識別碼)。SBC可記錄該呼叫本身的唯一識別碼與
該呼叫的兩個SSRC識別碼之間的對應關係，並記錄各SSRC識別碼與資料暫存區340中各組暫存資料之間的對應關係，即可在資料暫存區340中以SSRC識別碼為鍵值而分辨並取得不同呼叫所屬的雙向暫存資料(即主叫端與被叫端送出的每個SR封包的LSR欄位值、DLSR欄位值、以及NTP時間戳記欄位值)。
如圖4所示，其為本發明之呼叫延遲時間運算子方法330的運作流程圖。
當SBC發現網路電話呼叫結束時，會在步驟331依據該呼叫的唯一識別碼找到關聯的兩個SSRC識別碼(SSRC1、SSRC2)，然後以之為鍵值，在資料暫存區340找到SSRC1及SSRC2分別對應的各組NTP時間戳記、LSR及DLSR欄位值，之後即可在步驟332據此計算出該呼叫的延遲時間。
如圖5所示，其為呼叫延遲時間運算子方法330之呼叫延遲時間對照圖400，其中，A為網路電話呼叫的主叫端，B為被叫端。
因為本發明採取在SBC介入置換NTP時間戳記的作法，所以原本被叫端B送出的SR註記的是主叫端A至被叫端B的延遲資訊(SSRC1資料區段)，由此變成了SBC至主叫端A的呼叫延遲時間；同理，原本主叫端A送出的SR註記的是被叫端B至主叫端A的延遲資訊(SSRC2資料區段)，由此變成了SBC至被叫端B的呼叫延遲時間。
若資料暫存區340中以SSRC1為鍵值的暫存資料有m組(m為正整數)，則SBC至主叫端A的呼叫延遲時間為
，其中，RTT代表往返時間(round-trip time)，NTP i 、DLSR i 及LSR i 分別為m組暫存資料中第i組的NTP時間戳記欄位值、DLSR欄位值及LSR欄位值。如圖5所示，RTT SSRC1 為封包自SBC開始，到達主叫端A，再從主叫端A到達SBC的平
均呼叫延遲時間。若資料暫存區340中以SSRC2為鍵值的暫存資料有n組(n為正整數)，則SBC至被叫端B的呼叫延遲時間為
，其中，NTP j 、DLSR j 及LSR j 分別為n組暫存資料中第j組的NTP時間戳記欄位值、DLSR欄位值及LSR欄位值。如圖5所示，RTT SSRC2 為封包自SBC開始，到達被叫端B，再從被叫端B到達SBC的平均呼叫延遲時間。因為每次置換NTP時間戳記的處理時間小至可以忽略(僅約數微秒(microsecond))，所以RTT average =RTT SSRC1+RTT SSRC2可以視為封包自主叫端A開始，到達被叫端B，再從被叫端B到達主叫端A的平均呼叫延遲時間。所以即使在主叫端A與被叫端B的NTP時間戳記完全同步的環境下，只採用原始RTCP SR算出來的平均呼叫延遲時間也一樣等於RTT average 。
在一實施例中，本發明提供一種會談邊界控制器。該會談邊界控制器可為電腦、伺服器或網路電子裝置，用於執行上述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法。
在另一實施例中，本發明提供一種電腦可讀媒體，例如記憶體、軟碟、硬碟或光碟。該電腦可讀媒體可儲存複數指令，且應用於會談邊界控制器中，該等指令可控制該會談邊界控制器，以執行上述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法。
本發明之網路電話呼叫延遲時間觀測技術，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：
本發明不需要NTP伺服器即可達到時間同步的效果，可結合SBC在電話網路所處位置的特性，為每一通呼叫提供即時可靠的品質數據。
本發明可完美克服通話終端設備生成NTP時間戳記的盲點，充分利用RTCP封包資料，又不影響SBC效能。
本發明提供了以SBC為視角的兩端網路延遲新觀點，也確保既有的平均呼叫延遲時間與本發明一致，可視實際需要選擇使用。
綜上所述，本發明不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性與進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
300:網路電話呼叫延遲時間觀測方法
310:SR篩選子方法
320:時間同步子方法
330:呼叫延遲時間運算子方法
340:資料暫存區
Claims (9)
- 一種網路電話呼叫延遲時間觀測方法，由會談邊界控制器執行，包括：當網路電話呼叫接通後，導入該網路電話呼叫之即時傳輸控制協定封包；檢查該即時傳輸控制協定封包是否符合預設條件，其中，若該即時傳輸控制協定封包符合該預設條件，則以該會談邊界控制器目前之系統時間取代該即時傳輸控制協定封包中之網路時間協定時間戳記欄位值，再根據該即時傳輸控制協定封包產生暫存資料，以將該暫存資料存入資料暫存區，及將該即時傳輸控制協定封包導回該會談邊界控制器原定之處理程序；以及當該網路電話呼叫結束時，根據該網路電話呼叫之各該即時傳輸控制協定封包之該暫存資料，計算該網路電話呼叫之平均呼叫延遲時間，其中，各該即時傳輸控制協定封包係該網路電話呼叫之主叫端或被叫端所送出之發送端報告，且該平均呼叫延遲時間係第一數值與第二數值之和，其中，該第一數值與該第二數值分別係根據該被叫端與該主叫端所送出之該等即時傳輸控制協定封包之該等暫存資料而產生者。
- 如請求項1所述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法，其中，該預設條件為：該即時傳輸控制協定封包之類型係發送端報告，且該即時傳輸控制協定封包之大小超過預設值。
- 如請求項1所述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法，其中，將該暫存資料存入該資料暫存區之該步驟包括：以各該即時傳輸控制協定封包之同步來源欄位所註記之同步來源識別碼為鍵值，將該即時傳輸控制協定封包之該暫存資料存入該資料暫存區。
- 如請求項3所述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法，復包括：根據該網路電話呼叫之唯一識別碼，取得該網路電話呼叫之各該即時傳輸控制協定封包之該同步來源識別碼；以及以各該即時傳輸控制協定封包之該同步來源識別碼為鍵值，自該資料暫存區取得各該即時傳輸控制協定封包之該暫存資料，以計算該平均呼叫延遲時間。
- 如請求項1所述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法，其中，各該即時傳輸控制協定封包之該暫存資料包括該即時傳輸控制協定封包中之該網路時間協定時間戳記欄位值、自上一個發送端報告的延遲時間欄位值及上一個發送端報告的時間戳記欄位值。
- 如請求項5所述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法，其中，該第一數值與該第二數值分別係該被叫端與該主叫端所對應之該等暫存資料中，該網路時間協定時間戳記欄位值減去該自上一個發送端報告的延遲時間欄位值再減去該上一個發送端報告的時間戳記欄位值所得數值之平均值。
- 如請求項1所述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法，其中，該會談邊界控制器原定之該處理程序包括將該即時傳輸控制協定封包轉發至原定之接收端。
- 一種會談邊界控制器，用於執行如請求項1至7之任一者所述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法。
- 一種電腦可讀媒體，應用於會談邊界控制器中，係儲存有指令，以執行如請求項1至7之任一者所述之網路電話呼叫延遲時間觀測方法。
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2022
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130329595A1 (en) * | 2011-02-22 | 2013-12-12 | Voipfuture Gmbh | Voip quality measurement enhancements using the internet control message protocol |
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