Erstellung eines Konzepts zur Analyse der Sprachqualität in Next Generation Networks

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Einführung

1.2 Motivation und Zielsetzung

2 Grundlagen

2.1 Netztechnologien für Sprachdienste

2.1.1 Klassische Telefonnetze

2.1.2 Netze der nächsten Generation – Next Generation Network

2.2 Protokolle

2.2.1 ATM (Asynchronous Transfer Mode)

2.2.2 SDH (Synchrone Digitale Hierarchie)

2.2.3 IPv4 (Internet Protocol Version 4)

2.2.4 IPv6 (Internet Protocol Version 6)

2.2.5 TCP (Transmission Control Protocol)

2.2.6 UDP (User Datagram Protocol)

2.2.7 RTP (Real Time Transport Protocol)

2.2.8 RTCP (Real-time control Protocol)

2.2.9 SIP (Session Initiation Protocol)

2.3 Sprachkodierung

2.3.1 PCM (Puls-Code-Modulation)

2.3.2 DPCM (Differenz-Puls-Code-Modulation)

2.3.3 LD-CELP (Low-Delay Code-Excited Linear-Predictive)

2.3.4 CS-ACELP (Conjugate Structure Algebraic Code-Excited Linear-Predictive)

2.4 Sprachqualität

2.5 Störfaktoren

2.5.1 Echo

2.5.2 Delay

2.5.3 Jitter

2.5.4 Packet loss

2.6 Messmodelle

2.6.1 MOS (Mean Opinion Score)

2.6.2 PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality)

2.6.3 E-Modell

2.6.4 R-Faktor

3 Konzept

3.1 Auswahl des Messverfahren

3.2 Evaluierung der Mess-Lösungen

3.2.1 VQmon

3.2.2 Zumara

3.2.3 Opera

3.2.4 Trafficlyser TraceSim VoIP

3.2.5 Alternative

3.2.6 Beurteilung

4 Systemkonzeptionierung

4.1 Technische Voraussetzung

4.2 Testumgebung

4.2.1 Messmethode

4.2.2 Messszenarien

4.2.3 Codecs

4.2.4 Auslastung

4.2.5 Messphasen

5 Fazit und Ausblick

Zielsetzung & Themen der Arbeit

Das Hauptziel dieser Diplomarbeit besteht in der Erstellung eines Konzepts zur Analyse der Sprachqualität in Next Generation Networks (NGN). Die Arbeit untersucht, wie Telekommunikationsunternehmen die Dienstgüte ihrer Netze unabhängig von spezifischen Monitoring-Systemen objektiv überwachen können, um Engpässe frühzeitig zu erkennen und die Netzoptimierung gezielt zu unterstützen.

• Grundlagen moderner Netztechnologien (NGN) und relevanter Übertragungsprotokolle (SIP, RTP, RTCP).
• Analyse technischer Störfaktoren wie Echo, Delay, Jitter und Paketverlust.
• Vergleich und Bewertung von Messmodellen (MOS, PESQ, E-Modell) zur Beurteilung der Sprachqualität.
• Evaluierung existierender Software-Lösungen zur Qualitätssicherung in VoIP-Umgebungen.
• Konzeption einer Systemlandschaft und geeigneter Messmethodik für die QSC AG.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Beschreibt die Bedeutung von Sprachqualität als Kommunikationsgut und die Notwendigkeit, neue Verfahren für moderne Next Generation Networks (NGN) zu entwickeln.

2 Grundlagen: Vermittelt technisches Wissen zu Netztechnologien, Protokollen wie SIP und RTP sowie Messmodellen und Störfaktoren, die die Sprachqualität beeinflussen.

3 Konzept: Erarbeitet ein systematisches Vorgehen zur Auswahl geeigneter Messverfahren und bewertet verschiedene Software-Lösungen zur Analyse der Sprachgüte.

4 Systemkonzeptionierung: Detailliert die praktische Implementierung einer Testumgebung, definiert Messszenarien und behandelt Anforderungen an Messphasen sowie Netzwerkauslastung.

5 Fazit und Ausblick: Resümiert die Ergebnisse der Arbeit und gibt Handlungsempfehlungen für Unternehmen hinsichtlich der Messstrategien und zukünftiger Netzherausforderungen.

Schlüsselwörter

Sprachqualität, NGN, VoIP, SIP, RTP, RTCP, Jitter, Delay, Paketverlust, MOS, PESQ, E-Modell, Messverfahren, Netzwerkoptimierung, QSC AG

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Konzepts zur objektiven Messung und Analyse der Sprachqualität in paketbasierten Next Generation Networks (NGN).

Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?

Die zentralen Felder umfassen die Netzwerktechnik, die Protokollstruktur von VoIP-Systemen, die physikalischen sowie logischen Störfaktoren in IP-Netzen und die Anwendung standardisierter Messmodelle.

Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?

Das primäre Ziel ist es, ein Konzept zu liefern, das es Betreibern wie der QSC AG ermöglicht, Sprachqualität in ihren Netzen objektiv zu bewerten, um Engpässe zu identifizieren und die Netzleistung zu optimieren.

Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?

Die Arbeit basiert auf einer fundierten Literaturanalyse technischer Standards sowie einer vergleichenden Analyse von Messmethoden und Software-Tools zur Überwachung von VoIP-Verbindungen.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen zu IP-Protokollen und Sprachkodierung, die Definition von Störgrößen, die Evaluierung spezifischer Messlösungen und die konkrete Systemkonzeptionierung für ein Test-Szenario.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren diese Arbeit?

Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Sprachqualität, VoIP-Protokolle, objektive Messmodelle, Jitter, Delay und Netzwerkauslastung geprägt.

Warum ist eine Zeitsynchronisation für die Delay-Messung so entscheidend?

Da Messungen im Backbone sehr präzise sein müssen, führt bereits eine geringe Asynchronität zwischen Sender und Empfänger bei der Paketlaufzeitberechnung zu verfälschten Ergebnissen, die keine verlässliche Aussage zulassen.

Welchen Vorteil bietet das E-Modell gegenüber dem PESQ-Verfahren?

Das E-Modell ist ein rechnergestütztes Modell, das aus verschiedenen Parametern wie Echo, Rauschen und Verzögerung den R-Faktor berechnet, während PESQ eher auf dem direkten Vergleich von Referenz- und Testsignalen basiert.

Wie lassen sich Jitter und Paketverlust in der Praxis berechnen?

Der Autor zeigt auf, wie durch das Auswerten von RTCP-Nachrichten oder durch direkte Paketanalysen mit Tools wie Wireshark die entsprechenden Werte für Laufzeitschwankungen und Verlustraten ermittelt werden können.