Субъективно-статистическая абонентская оценка качества речи

В настоящее время общепризнанно, что окончательная и наиболее полная оценка качества речевого обмена может быть получена только субъективно на основе двусторонних разговоров реальных абонентов ТфОП. Производящий такую оценку абонент будет непроизвольно учи­тывать все факторы, влияющие на качество речевого обмена.

Существует несколько методик проведения таких оценок. Из них ме­тодика, определенная в ГОСТ-Р 51061-97 «Системы низкоскоростной передачи речи по цифровым каналам. Параметры качества речи и методы измерений», представляется наиболее удобной для оценки качества передачи речи по мобильным сетям связи. Оценка производится по трем показателям - общему качеству речи, смысловой разборчивости, узнава­емости голоса собеседника и учитывает особенности низкоскоростных кодеков. При этом, что очень важно, достаточно четко определяет усло­вия отнесения качества оцениваемой речи к разным его градациям. Эта методика была заложена в типовую программу и методику сертификаци­онных испытаний радиооборудования системы стандарта GSM и много­кратно использована в НИИР при проведении испытаний различных се­тей мобильной связи. Опыт испытаний позволяет сделать несколько вы­водов относительно подобных оценок, а именно:

• при подведении итогов неподготовленные абоненты дают более вы­сокие оценки, чем лица, знакомые со спецификой испытаний;

• более достоверные результаты получаются в том случае, если уча­ствующие в опросе абоненты тщательно проинструктированы;

• для неподготовленных абонентов оценка качества по 5-балльной сис­теме обычно слишком сложна, очень многие используют только два ответа- «хорошо» и «плохо».

Отсюда можно сделать вывод, что оценку качества двустороннего обмена по 5-бачльной шкале целесообразно производить при неси­стематических испытаниях сетей при приемке или сертификации обо­рудования по небольшому числу соединений (30-50) группой из 4-6 подготовленных экспертов.

22. Оценка показателей качества передачи данных в сетях с коммутацией пакетов. Уровни приоритетов, уровни надежности, классы скорости. Качество передачи данных в классах сетей 3g.

Оценка качества передачи данных в сетях с коммутацией пакетов

Развитие технологий 2G/3G идет в направлении перехода от техноло­гий передачи данных с коммутацией каналов к технологиям передачи данных с коммутацией пакетов (Packet Switched Data Service(PSD)/General Packet Radio Service (GPRS)). Рассмотрим методы измерений пока­зателей и расчета параметров качества предоставления услуг передачи данных в сетях подвижной связи с коммутацией пакетов (GPRS/GPRS, UMTS).

Проверка показателей качества пакетной передачи данных может осуществляться испытательными центрами при добровольной сертифи­кации услуг, территориальными центрами надзорных органов при про­верке лицензионной деятельности операторов связи или специалистами операторов мобильной связи при проверке стабильности показателей ка­чества и разработке мероприятий для улучшения работы сети оператора мобильной связи.

Показатели качества пакетной передачи данных выбираются и кон­тролируются в соответствии с внутренними регламентирующими доку­ментами операторской компании. Параметры качества услуг пакетной передачи данных в сетях мобильной связи стандарта GSM определены в международных рекомендациях, однако до настоящего времени в Рос­сии отсутствуют нормативные документы на них и методики оценочных испытаний. Контролирующие органы только устанавливают рекомен­дуемые формы декларирования услуги и наименования показателей каче­ства. Типовая форма спецификации услуги приведена в прил. 3.

В рекомендациях Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии различные приложения, которые могут ис­пользовать передачу данных через сети GSM со службой GPRS (GSM/GPRS), характеризуются профилем качества обслуживания QoS (см. п. 3.3). Возможные значения параметров профиля качества QoS от­носятся к одному из следующих классов:

• к приоритету,

• задержке,

• надежности,

• пиковой пропускной способности,

• средней пропускной способности.

Комбинируя эти параметры, можно создать необходимое число про­филей QoS, удовлетворяющих конкретным классам приложений. Допол­нительные ограничения на реально предоставляемое качество обслужи­вания накладывают функциональные возможности используемых радио­телефонов, поддерживающих GPRS (количество каналов, схема кодирования).

Стандарт GSM/GPRS поддерживает 3 уровня приоритетов (высокий, нормальный и низкий), при помощи которых устанавливаются последо­вательности обслуживающих процедур в случае аварийных или сбойных ситуаций, а также при перегрузке в сети. Уровни приоритетов и их харак­теристики приведены в табл. 2.19.

Таблица 2.19. Уровни приоритета

Приоритет	Приоритет	Интерпретация
1	Высокий	Обязательства по обслуживанию должны иметь преимущество по отношению к классам 2 и 3
2	Нормальный	Обязательства по обслуживанию должны иметь преимущество по отношению к классу 3
3	Низкий	Обязательства по обслуживанию должны выполняться после классов 1 и2

В GSM/GPRS обеспечивается 5 классов надежности. Каждый класс определяет вероятность потери, дублирования или ошибочного измене­ния последовательности пакетов. Путем комбинации режимов GTP, LLC и RLC устанавливаются параметры производительности для каждого класса надежности. Фактически GSM/GPRS позволяет выбирать нужные характеристики надежности в очень широком диапазоне возможностей. Классы надежности и их характеристики приведены в табл. 2.20.

Таблица 2.20. Уровни надежности

Класс	Режим GTP	Режим кадров LLC	Режим защиты данных LLC	Режим блоков RLC	Тип трафика
1	СП	СП	3	СП	Трафик не в реальном времени (прило­жения, чувствительные к ошибкам), не­способный справиться с потерей данных
2	БП	СП	3	СП	Трафик не в реальном времени (прило­жения, чувствительные к ошибкам), способный справиться с редкими слу­чаями потери данных
3	БП	БП	3	СП	Трафик не в реальном времени (прило­жения, чувствительные к ошибкам), способный справиться с потерей дан­ных GMM/SM и SMS
4	БП	БП	3	БП	Трафик в реальном времени (приложе­ния, чувствительные к ошибкам), спо­собный справиться с потерей данных
5	БП	БП	НЗ	БП	Трафик в реальном времени (приложе­ния, нечувствительные к ошибкам), спо­собный справиться с потерей данных
Примечание. СП - с подтверждением; БП - без подтверждения; 3 - защищен­ный; Н - незащищенный

Стандарт GSM 02.60 определяет 4 класса задержки (от 1 до 4). При обработке пакетов маршрутизаторы GSM/GPRS вносят определенные за­держки в передачу данных. Эти задержки определяются имеющимися се­тевыми ресурсами, выделяемыми оператором для обслуживания кон­кретного трафика. Стандарт GSM/GPRS обеспечивает оптимизацию по четырем классам задержек, среди которых один класс - best effort («наи­большие усилия») [41] является обязательным. Задержки информации вне GSM/GPRS-сети в расчет не принимаются. Производительность определяется двумя согласуемыми параметра­ми: максимальной битовой скоростью и средней битовой скоростью. Эти скорости могут быть согласованы в единицах ТСН от I до 8. Например, 9,6 кбит/с - 8x9,6 кбит/с. Кроме того, может быть дифференцирована би­товая скорость в зависимости от типа линии («вверх» или «вниз»). Для этой цели используется параметр Mobile Station Multislot Capa­bility. Классы средней и пиковой скорости приведены соответственно в табл. 2.21 и 2.22.

Таблица 2.21. Класс средней скорости

Класс средней скорости	Средняя скорость, октет/с			Средняя скорость, бит/с
1	Best effort
2	100			0,22
3	200			0,44
4	500			1,11
5	1 000			2,2
6	2 000			4,4
7	5 000			11,1
8	10 000			22
9	20 000			44
10	50 000			111
11	100 000			220
12	200 000			440
13	500 000			1 110
14	1 000 000			2 200
15	2 000 000			4 400
16	5 000 000			11 100
17	10 000 000			22 000
18	20 000 000			44 000
19	50 000 000			111 000
Таблица 2.22. Класс пиковой скорости
Класс средней скорости	Пиковая скорость, октет/с			Пиковая скорость, кбит/с
1	1 000			8
2	2 000			16
3	4 000			32
4		8 000	64
5		16 000	128
6		32 000	256
7		64 000	512
8		128 000	1 024
9		256 000	2 048

Каждое приложение, которое требуется реализовать в сети GSM/GPRS, определяется составом услуг, параметрами производительности и качест­ва услуг. Одновременно может поддерживаться несколько профилей пе­редачи данных для каждого пользователя. Возможность запросить значе­ние каждого атрибута QoS, включая хранящиеся в HLR значения по умолчанию. Сеть должна согласовать каждый атрибут на уровне, со­ответствующем доступным ресурсам GPRS. Сеть должна всегда стре­миться предоставлять необходимые ресурсы для поддержки согласован­ного профиля QoS.

Первоначально предполагалось использовать технологию GPRS для передачи данных в сетях GSM, характеризующихся изменяемой во вре­мени необходимой скоростью передачи. С этой целью технология GPRS унаследовала преимущества сетей с пакетной коммутацией и сетей пере­дачи данных, которые позволяют оптимально мультиплексировать ин­формацию, передаваемую несколькими пользователями по радиокана­лам. Услуги, предоставляемые в режиме реального времени, также могут быть встроены в GPRS, однако для этого необходимо дополнительно ре­шить вопрос о качестве передаваемой информации, так как пропускная способность сети с коммутацией пакетов не всегда позволяет обеспечить малую задержку, необходимую для подобного вида услуг. Типичными примерами таких услуг являются голосовая телефония и двусторонняя передача видеоизображения (видеотелефония).

Для достижения приемлемого качества речи при ее маршрутизации через сети с пакетной коммутацией были разработаны новые схемы ко­дирования информации, новые методы пакетизации и алгоритмы эффек­тивного управления радиоресурсами. Привлекательность концепции пе­редачи речи через GPRS (см. п. 2.7.6) объясняется тем. что использование пакетной передачи данных позволяет существенно увеличить статисти­ческую пропускную способность радиоинтерфейса. Это увеличение дос­тигается в результате мультиплексирования нескольких источников речи, которая представляет собой сочетание звуков и пауз.

Расчет показателей качества передачи данных с учетом классов предоставления услуг (Качество передачи данных в классах сетей 3G)

Представленные ниже определения классов услуг высокоскоростной передачи данных и параметров качества их предоставления (DQ) отно­сятся как к сетям с коммутацией каналов, так и к сетям с коммутацией пакетов. Таким образом, определения различных классов услуг передачи данных являются идентичными вне зависимости от того, какая техноло­гия используется для высокоскоростной передачи данных в сетях GSM/GPRS или UMTS. Продолжительность сеанса передачи/вызова для каждого отдельного класса услуги передачи данных определена стандар­том ETSI TS 102 250-5. Следует иметь в виду, что качество предоставления услуг передачи данных зависит ото всех этапов осуществления вызова или сеанса пере­дачи. Для проведения тестовых испытаний качества предоставления ус­луг желательно разбиение процесса определения качества на отдельные и независимые этапы и участки измерений. Однако для окончательного определения QoS они должны быть приведены к общему процессу обес­печения соединения или сеанса передачи. Классы передачи данных для сетей 3G определены стандартом ETSI TS 123 107, разработанным в соответствии со спецификацией TR 23.907 группы 3GPP, и приведены в табл. 2.25.

Таблица 2.25. Классы передачи данных дли сетей 3G

Класс	Классы обмена
обмена	Диалоговый	Потоковый	Интерак­тивный	Фоновый
Основ-	Сохранение времен-	Сохранение	Режим с	Получатель не
ные	ных соотношении	временных	запросом	ожидает полу-
харак-	(изменений) между	соотношении	ответа.	чения данных
терис-	элементами инфор-	(изменений)	Сохра-	в пределах оп-
тики	мационного потока.	между эле-	нение	ределенного
	Диалоговый режим	ментами ин-	содержа-	времени.
	(постоянная и не-	формацион-	ния	Сохранение
	большая задержка)	ного потока		содержания
Пример	Передача речи	Передача	Про-	Фоновая за-
приме-		потока видео	смотр	грузка элек-
нения			Web-	тронной почты
			сайтов

Качество передачи данных в диалоговом классе Data Quality (DQ-CSD/DQ-PSD) характеризует качество сквозной передачи данных услуги диалогового класса и соответствующей высокоскоростной дуплексной передаче данных в режиме, практически близком к режиму реального времени. Показатель рассчитывается исходя из следующих условий:

• качество передачи данных между конечными пользователями опре­деляется путем измерения средней пропускной способности сети при передаче данных в обоих направлениях в режиме негарантированной передачи;

• текущие измерения величины пропускной способности сети при пе­редаче данных должны быть обработаны и усреднены по продолжи­тельности вызова/сеанса передачи и представлены в битах в секунду;

• должно быть произведено определение:

■ минимальной пропускной способности для 10 % общей продол­жительности вызовов/сеансов передачи данных;

■ максимальной пропускной способности для 10% общей продолжительности вызовов/сеансов передачи данных и ее наихудшее значение;

■ максимальной задержки, имевшей место в течение всего времени вызова/сеанса обмена при передаче данных.

Определение параметра DQ может быть проведено с использованием следующих выражений:

DQ (прием абонентом А) = пропускная способность [бит/с],

DQ (прием абонентом В) = пропускная способность [бит/с] (2.46)

При расчетах необходимо учитывать следующие особенности и до­пущения:

• началом передачи конкретной последовательности данных необхо­димо считать обмен кадрами заранее определенного образца данных между терминальными устройствами DTE абонентов А и В для дан­ного вызова/сеанса передачи;

• соединение считается завершившимся и обеспечившим передачу образца данных после проведения расчета по определению средней пропускной способности при передаче образца данных для данного вызова/сеанса передачи.

Рассмотрим показатель качество передачи данных между пользова­телями для услуг передачи данных потокового класса в сети мобильной связи с коммутацией каналов (DQ-CSD), который относится к передаче данных в одном направлении («вверх» или «вниз») в режиме, близком к режиму передачи данных в реальном масштабе времени (например, при передаче видеосигналов).

При определении показателя DQ-CSD должно быть произведено оп­ределение:

• минимальной пропускной способности для 10 % общей продолжи­тельности вызовов/сеансов передачи данных;

• максимальной пропускной способности для 10 % общей продолжи­тельности вызовов/сеансов передачи данных и ее наихудшее значение;

• максимальной задержки, имевшей место в течение всего времени вы­зова/сеанса обмена при передаче данных.

Следует иметь в виду, что для услуг потокового класса рассматрива­ется только направление по линии «вниз», однако если при данном при­менении услуги будет иметь место и передача данных по линии «вверх», то это должно быть учтено при приеме данных, принимаемых абонентом В.

DQ-CSD определяется измерением пропускной способности переда­чи данных на линии «вниз» в режиме негарантированной передачи. Из­мерения пропускной способности передачи данных должны быть обработаны и усреднены по продолжительности вызова/сеанса передачи и пред­ставлены в битах в секунду. Определение параметра DQ для потокового класса может быть проведено с использованием выражения

При расчетах необходимо учитывать следующие особенности и до­пущения:

• началом передачи конкретной последовательности данных необхо­димо считать момент начала передачи кадров заранее определенного индексированного образца данных от абонента В к абоненту А для данного вызова/сеанса передачи;

• соединение считается завершившимся и обеспечившим передачу об­разца данных после проведения расчета по определению средней пропускной способности при передаче образца данных для данного вызова/сеанса передачи.

Показатель качество передачи данных между конечными пользова­телями в интерактивном классе (DQ-CSD) определяется пугем измере­ния интервала времени, необходимого для загрузки в абонентское уст­ройство DTE абонента А определенных файлов с фиксированным объ­емом данных, которые запрашиваются абонентом А посредством посылки запроса на сервер передачи данных. Этот параметр относится к дуплексной передаче данных в режиме без обеспечения гарантий на время передачи (on a best effort basis). Определение параметра DQ для интерак­тивного класса находится по формуле

где t₁ - момент времени, когда абонентское устройство DTE абонента А посылает запрос на передачу данных; t₂ - момент времени, когда абонент А получает запрошенный полный и неповрежденный файл (файлы).

При расчетах необходимо учитывать следующие особенности и до­пущения;

• началом передачи конкретного запроса необходимо считать момент начала передачи абонентским устройством DTE абонента А запроса на передачу данных;

• окончанием загрузки файла(файлов) следует считать момент, когда абонентское устройство DTE абонента А приняло неповрежденный файл (файлы).

Качество передачи данных между пользователями для услуг переда­чи данных фонового класса в сети мобильной связи с коммутацией кана­лов (DQ-CSD) определяется путем измерения времени, необходимого для загрузки в абонентское устройство DTE абонента А файлов с фиксиро­ванным объемом данных, когда это запрашивается абонентом А посред­ством передачи запроса на оконечный сервер. Этот показатель качества передачи данных фонового класса не относится к классу передачи дан­ных в реальном масштабе времени (однако при тестовых испытаниях та­кой показатель QoS, как время передачи, также измеряется).

Определение параметра DQ для фонового класса может быть прове­дено с использованием выражения

где t₁ - момент времени, когда абонентское устройство DTE абонента А посылает запрос на передачу данных; t₂ - момент времени, когда абонент А получает полный неповрежденный файл (файлы).

При расчетах необходимо учитывать следующие особенности и до­пущения:

• абонентское устройство DTE абонента А уже подключено к серверу передачи данных в процессе процедуры установления вызова (соединения);

• началом передачи конкретного запроса необходимо считать момент начала передачи абонентским устройством DTE абонента А запроса на передачу данных;

• окончанием загрузки файла(файлов) следует считать момент, когда абонентское устройство DTE абонента А приняло неповрежденный файл( файлы).

L