SIP笔记-----语音质量分析

有关注语音的人，都可以经常在各种群，网站上看到线路商、呼叫中心供应商，各种广告，各种吹嘘，拼命推广线路多少多少稳定，并发能力多少多少高、语音质量多少优质，无延迟，无杂音。如果你搞语音，缺少这方面的知识，很容易被天花乱坠的广告所吸引，这里简单给大家介绍一下语音质量评测的标准以及方法。

目前比较常用的对语音的主观评定方法是使用MOS方法。根据P.830建议的要求，特定的发话者与听话者在特定的环境下，通过收集测试者在各种不同情景下的主观感受，根据P.830的分析法则得出该语音的品质。P.830对测试的要求非常严格，所有的操作都要严格地服从操作流程，对录音系统、语音采样、语音输入级别、听者级别、不同发话者(8男、8女、8儿童，至少在16人以上)、多发话者(多人同时讲话)、差错处理、不同语音编码方式的兼容性、过失、环境噪音、音乐等等，都做出了详细严格的规定。测试者的主观感受结果也被分为很多不同的范畴，如听者感受的网络质量结果、质量降级结果、比较结果等。做出语音质量的判别标准：5：最佳 4：好（4.5～4.0 ＝可收费电信级） 3：中级（4.0～3.5 ＝可通话通信级） 2：较差（3.5～2.5＝可建立连接级） 1：差。很显然，ＭＯＳ方法是一种模糊的评估方法，但是它能体现出使用者对IP语音质量的最直观的判断。

其实MOS方法主要注重的就是如下这3个元素：

（1）收听质量——指用户对呼叫过程中所听到的声音质量的评价。

（2）会话质量——指用户在整个通话过程中基于收听质量和会话能力而对呼叫作出的评价，包括回音和延迟等可能影响通话的相关问题。

（3）传输质量——指用于承载话音信号的网络连接的质量。传输质量测量是与细节呼叫质量测量相对的一种网络服务质量测量。

我们做语音难免遇到客户反馈，通话质量怎么这么差？说话延迟怎么这么高啊？笔者这里整理了一下常见遇到的问题：

1.语音失真不清晰。

2.语音延迟。

3.语音回声。

4.混乱语音。

5.声音断断续续。

其实这些总结起来，在排查以及我们评估上，笔者整理其实主要就只分如下几个方向：时延、抖动、丢包、回声、语音编码、是否有QoS机制、检测机制。

一、时延(Latency)

目前ITU G.114规范中建议 Latency < 150ms 算优质的语音质量，不过对于一个好的语音供应商来说，基本都可以把这个值控制到100ms以下，因为100ms以下的语音延迟会让用户察觉不到声音的停顿和间隔，大于100ms用户都会察觉到双方回复轻微的停顿。时延的主要因素可以参考如下几点：

1.1语音编码：

常用编码比较
语音编码名称	比特率（K bps）	MOS值	编码时延（ms）
G711	64	4.4	0.75
G729	8	4	10
G.723	5.3	3.6	30

这里可以清楚的看出来，G711的语音编码各方面都是最好的，不过很多供应商会心疼G711的带宽，经常会在协商的时候会把较为次之的G729放在前面，或者只提供G729的编码，所以我们在评估的时候可以看看供应商是否可以支持我们需要并发量G711编码的带宽。

1.2队列：

语音的净荷放置到IP包中后，要被设备转发到目的地，这些包会在设备的出接口队列中，等待被调度。转发设备不同的队列机制对IP包的处理有很大不同。可以通过合理的配置来减少语音包在队列中等待的时间，进而减少队列时延。

1.3内外部网络延时

一般供应商拥有的VOIP系统都不只是简简单单的单机设备，内部也会构成广域网链路的路由器交换机都会产生包化、队列、串行化的时延。而且到达同一目的的路径不同，其每个包的时延也不同，而这些时延对于用户来说是不可控的，我们所能测试到的一般都是外部与供应商的公网延时，所以我们可以在测试过程中，严格要求供应商提供给我们符合时延的线路。

1.4串行化延时

接口队列中的语音IP包，被送离设备前会放置到接口的物理队列当中，如果物理队列中有一个较大分组，还在发送状态，则语音分组必须等待这个较大的分组发送完毕后才能发送，这个等待的时间就是串行化时延。比如一个时钟速率为64kbps的链路要发送一个1600Bytes大小的FTP分组，则串行化产生的时延会达到200ms（1600×8/64000×1000）。这对于后面等待的语音包来说已经是很大的时延了。

二、抖动

变化的时延被称作抖动（Jitter），抖动大多起源于网络中的队列或缓冲，尤其是在低速链路时。而且抖动的产生是随机的，比如你无法预测在语音包前的数据包的大小，既便你使用LLQ（低延迟队列），如果大数据包正在传输过程中，当语音分组到达时，它还是要等待数据分组被发送完。而在低速的链路中，语音数据混传时，抖动是不可避免的。通常使用LFI（链路分段和交叉）将大包拆小，来减少大包对时延的影响。

三、丢包率

丢包（Packet Loss）是影响语音质量的重要的因素，当丢包超过一定的比率时，语音质量会变的不可接收，听者会听到，含混、爆破似的声音，在VOIP通话时，接收方的编解码器能够接受一定程度的丢包律，一旦检测到有分组丢失，接收方的编码器就会对丢失时间内的波形进行推算。绝大多数的编解码器都能接受随机5％的丢包率，而不会明显影响通话的质量。这里说随机是因为如果这5％的包是连续丢失的，也会对语音质量造成很大问题。

四、语音处理技术

一般voip供应商，线路商为了节省资源，都会对线路做一些适当的优化，比如VAD静音检测过滤，产生舒适噪音，但是这些技术如果做的不够完善的话，经常会造成丢失通话的第一句语音，或者在不适当的情景产生舒适噪音，影响通话的质量，所以这一方面也可以多多考察评估供应商的技术处理水平。

五、语音回声

在大多数的PSTN环境中，回声是存在的，但是回声的产生时间是如此接近正在讲话的人的声音，以至于给人的感觉,这只是简单适度的侧音，就像我们平常说话时，我们通过颚骨听到自己的声音，这样的侧音对我们来说是习惯的。但当回声通过网络以过大的延迟返回时，回声不利的影响就会被说话者察觉，语音质量就变得有问题了。注意回声虽然只能在网络的模拟部分产生，但是IP网络累积的延迟能够导致回声从合适的侧音变成令人困扰的语音质量问题。为了消除回声干扰，可以在尽可能靠近回声源的地方部署被称为回声抑制器的装置。回音抑制( Echo Cancellation Algorithm)其定义由ITU-T G.168给出。回音抑制的功能是用相位补偿的方法抵消串入远端发送信号中的远端接收信号。其目标是消除时延超过25毫秒的回声，因为当回音超过25毫秒时，说话方就能够听到反射回来、滞后的自己的声音。回声总是在听到回声的对端产生回声的问题大部分是有PSTN的接入设备导致，所以尽量使用带回声的处理接入设备，杜绝回声的产生如果遇到回声，不使用带扬声器的终端测试，使用耳麦软电话测试。一般来说，回声是从终端或者接入设备传入，因此必须从接入或者终端方解决回声问题。

排查：网上有非常多的排查工具和方式，比如：Wireshak、ngrep等工具，不过这些工具都无法批量的对语音进行质检分析，只能进行抽样性的检测，对大量的语音实时进行监控，是一个非常大的难题，如果有更好的意见和方法或者和笔者一起进行探讨。这里，笔者的目的仅是一个学习分享。有错误之处，望谅解或者联系笔者指出！

参考资料：

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NjU0NTIwNQ==&mid=2656445245&idx=1&sn=dd137576ba3c2032277c2b5478e89296&chksm=84658567b3120c71e09071076b3c0386272a48bd3fa85455cec951268bad8078242843d67373&mpshare=1&scene=23&srcid=12278zrZhEs1v7AKxfLcSosR#rd

http://www.voidcn.com/article/p-aaqmbkeq-qt.html

https://zh.wikipedia.org/zh/%E6%8A%96%E5%8A%A8

http://www.h3c.com/cn/d_201104/713013_97665_0.htm

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