专利名称：获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法
技术领域：
本发明涉及通信检测技术领域，尤其涉及一种获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法。
背景技术：
随着下一代网络(NGN)技术的不断成熟，在IP网上承载语音得到了越来越广泛的应用。如图1所示为NGN网络应用于语音服务的一个简单的组网图，只有一个软交换设备(Soft Switch)，实际组网可能有多个。其中，综合接入设备(IAD)、接入媒体网关(AMG)和中继媒体网关(TMG)等都是起媒体流转换的作用，即把用户(话机1、话机2和话机3)的语音信号编码成G.711，G.729或G.723.1等格式的能在IP上传输的语音帧，同时也把IP网络上的G.711，G.729或者G.723.1的语音帧解码成语音信号。
在NGN的商用过程中，语音质量是衡量设备性能的关键指标，为了定位并解决语音质量问题，常用的方法就是捕获媒体网关网口上的媒体流，利用转换软件把捕获的报文转换成语音文件进行语音质量的分析。如图2所示为传统的抓包组网示意图，其中MG1和MG2为要进行语音质量分析的媒体网关设备，可以是IAD、AMG或者TMG等；抓包工具是运行在计算机上的软件，可以是sniffer、ethereal、netxray或者netmonitor等。抓包的位置根据实际情况和是否方便来确定，抓包的步骤如下
(1)用户1和用户2打通电话进行通话；(2)测试者启动抓包工具进行抓包；(3)通话一段时间后，用户1和用户2挂机，测试者停止抓包；(4)测试者利用转换软件(如cap2wav)把捕获的报文转换成wav格式的波形文件；(5)测试者进行语音质量的分析。
现有技术采用捕获媒体网关网口上的媒体流分析语音质量的方法存在的主要缺点是捕获的报文是经过媒体网关编码以后的信号，所以只能对编码以后(或者说解码以前的)的语音进行分析，不能对编码以前的或解码以后的语音进行分析，也就是不能对脉冲编码调制(PCM)码流进行分析。这样，现有技术的语音分析方法分析的是分析工具解码以后的语音信号，而不是媒体网关解码后的语音信号，所以对语音质量的分析不准确。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术对语音质量分析不准确的不足，提供一种直接获取媒体网关脉冲编码调制码流对语音质量进行分析的方法，从而可对编码前或解码后的语音质量进行分析，使定位语音问题的手段更加丰富，使测试更准确。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为这种获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，将语音处理设备与媒体网关通过IP网络连接，该方法包括以下步骤A、媒体网关接收对应用户语音的脉冲编码调制码流，并对脉冲编码调制码流进行打包，通过IP网络发送给远端的语音处理设备；B、语音处理设备接收媒体网关发送来的报文，进行解包，得到脉冲编码调制码流，对脉冲编码调制码流进行保存和分析。
所述的步骤A中，对脉冲编码调制码流打包时，可在脉冲编码调制码流上增加用户数据报协议头、IP头和以太网头；所述的步骤B中，进行解包时，去掉以太网报文头、IP头和用户数据报协议头，得到脉冲编码调制码流。
所述的步骤A中可以首先增加实时传输协议头，然后再增加用户数据报协议头、IP头和以太网头；所述的步骤B中，语音处理设备先去掉以太网报文头、IP头和用户数据报协议头，得到实时传输协议报文，然后根据实时传输协议报文的序列号进行排序，并对IP网上丢失的报文进行补偿后，去掉实时传输协议头，得到脉冲编码调制码流。
所述的步骤A中，媒体网关先接收用户输入的配置命令，在煤体网关上配置远端语音处理设备的IP地址和用户数据报协议端口号，以及与用户电话端口对应的通道号，并根据用户输入的命令开始或停止发包；所述的步骤B中，语音处理设备先接收用户输入的配置命令，在语音处理设备上配置远端媒体网关的IP地址和用户数据报协议端口号，以及要保存的语音文件名和脉冲编码调制码流的净荷类型，并根据用户输入的命令启动或停止收包。保存的语音波形文件的编码类型可以为8比特或16比特A律脉冲编码调制、8比特或16比特μ律脉冲编码调制、8比特或16比特线性脉冲编码调制。
所述的媒体网关设置两个用户数据报协议端口，一个用来发送媒体网关编码前的本端用户的脉冲编码调制码流，一个用来发送媒体网关解码后的对端用户的脉冲编码调制码流；所述的语音处理设备设置两个用户数据报协议端口，一个用来接收媒体网关编码前的本端用户的脉冲编码调制码流，一个用来接收媒体网关解码后的对端用户的脉冲编码调制码流；媒体网关和语音处理设备上分别配置对应端口号，使语音处理设备能区别编码前和解码后的脉冲编码调制码流。媒体网关可以为综合接入设备、接入媒体网关或中继媒体网关。
本发明的有益效果为本发明媒体网关设备直接主动把编码以前的或者解码以后的PCM码流发送到远端的语音处理设备，远端语音处理设备采用在计算机上运行PCMRecv等抓包工具软件，把媒体流保存成语音文件，然后进行语音质量的分析。
在进行PCM码流的传送时，首先在媒体网关一侧进行打包，通过IP网络进行传送，然后在语音处理设备一侧解包，还原出PCM码流，这样可以对媒体网关内部编码以前的语音和解码以后的语音进行分析，是对现有测试方法的补充，使定位语音问题的手段更加丰富，使测试更准确。由于PCMRecv等抓包工具软件是基于windows系统开发的，所以在任何计算机上都可以安装，可以借助现有设备使用，实现非常方便。
图1为NGN简单组网图；图2为传统的抓包组网结构示意图；图3为本发明抓包组网结构示意图；图4为本发明获取媒体网关PCM码流分析的原理示意图；图5为本发明数据处理流程示意图。
具体实施例方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明本发明提供一种获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，将语音处理设备与媒体网关通过IP网络连接，利用语音处理设备获取媒体网关的脉冲编码调制码流进行保存和分析，由媒体网关接收对应用户语音的脉冲编码调制码流，并对脉冲编码调制码流进行打包，通过IP网络发送给远端的语音处理设备；语音处理设备接收媒体网关发送来的报文，进行解包，得到脉冲编码调制码流，对脉冲编码调制码流进行保存和分析。
如图3所示为本发明抓包组网结构示意图，本实施例中，语音处理设备以一装有PCMRecv抓包工具软件(PCMRecv即PCM Receiver，为在IP网上远程抓取媒体网关PCM码流的工具)的运行在安装有win98、win2000或者windows XP操作系统的计算机为例，媒体网关设备以IAD为例。语音处理设备与IAD之间通过IP网络相连，需保证语音处理设备与要抓包的IAD之间网络畅通，本例中话机1为主叫，话机2为被叫。
如图4所示为本发明获取媒体网关PCM码流分析的原理示意图，实现本发明的软件模块分IAD部分和语音处理设备部分，IAD部分包括命令行模块，PCM码流处理模块，实时传输协议(RTP)模块和发送模块；语音处理设备部分包括用户接口模块、语音文件保存模块、语音处理模块和套接字(Socket)模块。下面分别进行说明一、IAD部分的模块说明(1)命令行模块接收用户输入的命令，主要是用户配置远端语音处理设备的IP地址和UDP(用户数据报协议)端口号(其中UDP端口号有两个，一个是用来接收媒体网关编码前的本端用户的PCM码流的端口，一个是用来接收媒体网关解码后的对端用户的PCM码流的端口)、要抓包的与用户电话端口对应的通道号，同时接收开始和停止发包命令，然后把命令下发给RTP模块。
(2)RTP模块处理来自PCM码流处理模块来的对应用户语音的PCM码流，就是加上RTP头，填充RTP头里的各个信息，包含序列号、净荷类型、时间戳等等，因为有两路码流，所以它们的序列号和时间戳是分开编码的，净荷类型有A律和μ律两种。这个过程也称为打包，可设置每10毫秒处理一次，在命令行模块中进行设置，也可以20毫秒或30毫秒等时间处理一次。
(3)发送模块对RTP模块转发来的数据包加上UDP头、IP头和以太网头以后通过IP网络发送给远端的语音处理设备，其中UDP头里的UDP端口号和IP头里的目的IP地址为命令行模块输入的远端语音处理设备的UDP端口号和IP地址，对于编码前和解码后的PCM码流，各自填上相应的UDP端口号，这样语音处理设备就能把两路码流区别开了。
(4)PCM码流处理模块接收DSP(数字信号处理器)芯片上报的PCM码流，编码前的PCM码流和解码后的PCM码流是分别上报的，可以在命令行模块中设置10毫秒上报一次，也可以设置20毫秒或30毫秒等时间上报一次，但这个时间必需与打包处理的时间一致。DSP芯片的不同串口对应不同的用户使用，所以必须有一个参数对这个串口或者通道进行限定，在命令行模块接收的与用户电话端口对应的通道号就是这个参数。接收到PCM码流后转发给RTP模块。
二、语音处理设备的模块说明(1)用户接口模块与用户进行交互，接收用户输入的远端的IAD的IP地址和IAD要发送编码前的PCM码流的UDP端口号和解码后PCM码流的UDP端口号、要保存的语音文件的文件名(分编码前和解码后的两个文件)、PCM码流的净荷类型(A律或μ律等)，同时接收用户的启动收包和停止收包命令。
(2)语音文件保存模块根据用户输入的要保存的文件名和净荷类型，把从语音处理模块接收到的报文进行保存和处理。
(3)语音处理模块把套接字(socket)模块接收的远端IAD的报文根据RTP的序列号进行排序，对IP网上丢失的报文进行补偿后，去掉RTP头，转发给语音文件保存模块。
(4)套接字(Socket)模块接收远端IAD的报文，按UDP端口号区分编码前的PCM码流和解码后的PCM码流，并转发给语音处理模块，这里会自动去掉IAD加上的以太网报文头、IP报文头和UDP报文头，剩下的就是经过IAD的RTP模块处理后的RTP报文了。
如图5所示为本发明数据处理流程示意图，一个用户PCM码流报文在各个模块之间处理的过程如下1、首先是IAD的PCM码流模块接收用户的PCM码流，这个称为语音净荷，格式如下|语音净荷|2、IAD的RTP模块增加RTP头后的报文格式为|RTP头|语音净荷|3、IAD发送模块增加以太网报文头、IP报文头和UDP报文头，格式为|以太网头|IP头|UDP头|RTP头|语音净荷|4、然后是语音处理设备的处理，首先是socket模块去掉以太网头、IP头和UDP头，之后格式为|RTP头|语音净荷|5、然后是语音处理模块去掉RTP报文头，格式为|语音净荷|如图3所示，本实施例保存PCM码流的文件格式以8比特单声道PCM A律语音文件为例，本例中话机1为主叫，话机2为被叫，测试步骤如下1、连接好线路后，从语音处理设备上Ping IAD1的IP地址，能成功，则说明线路接通；2、语音处理设备上启动PCMRecv工具，并设置IAD1的IP地址和接收编码前PCM码流的UDP端口号和要保存的文件名，接收解码后PCM码流的UDP端口号和要保存的文件，PCM码流是A律还是μ律，启动收包；3、在IAD1上设置远端语音处理设备的IP地址、用于接收编码前PCM码流的UDP端口号，和用于接收解码后PCM码流的UDP端口号，对于本例来说，编码前的PCM码流对应的是用户1的语音，解码后的PCM码流对应的是IAD1收到的解码以后的用户2的语音，另外还有与话机1对应的IAD1上的通道号，用以区别IAD1下面多个话机；4、用户1拨用户2的号码进行通话；5、通话一段时间后，挂机；6、停止语音处理设备的收包，停止IAD1向语音处理设备发送PCM码流；7、对生成的语音文件进行保存分析。
本实施例利用语音处理设备远端抓取主叫IAD1编码前和解码后的媒体流。如果要对被叫IAD2抓包，只需要更改语音处理设备的远端IP和UDP端口号，在IAD2上设置语音处理设备的IP地址和UDP端口号，启动发送功能即可，测试步骤同上。
由于PCMRecv是基于windows系统开发的，所以在任何计算机上都可以安装，可以借助现有设备使用，非常方便。本发明可以对煤体网关内部编码以前的语音和解码以后的语音进行分析，是对现有测试方法的补充，使定位语音问题的手段更加丰富。
当然除支持保存成8比特A律PCM语音文件格式外，还能够保存成8比特μ律PCM、线性PCM语音文件，16比特的A律、μ律和线性PCM等文件格式；媒体网关设备除IAD以外，也可以是AMG或TMG。在进行打包发送时，可以加上RTP头，也可以不加；也可以加上TCP头、IP头、以太网头，只要媒体网关和语音处理设备之间协商一致即可。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。
权利要求
1.一种获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，其特征在于将语音处理设备与媒体网关通过IP网络连接，该方法包括以下步骤A、媒体网关接收对应用户语音的脉冲编码调制码流，并对脉冲编码调制码流进行打包，通过IP网络发送给远端的语音处理设备；B、语音处理设备接收媒体网关发送来的报文，进行解包，得到脉冲编码调制码流，对脉冲编码调制码流进行保存和分析。
2.根据权利要求1所述的获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，其特征在于所述的步骤A中，对脉冲编码调制码流打包时，在脉冲编码调制码流上增加用户数据报协议头、IP头和以太网头；所述的步骤B中，进行解包时，去掉以太网报文头、IP头和用户数据报协议头，得到脉冲编码调制码流。
3.根据权利要求2所述的获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，其特征在于所述的步骤A中首先增加实时传输协议头，然后再增加用户数据报协议头、IP头和以太网头；所述的步骤B中，语音处理设备先去掉以太网报文头、IP头和用户数据报协议头，得到实时传输协议报文，然后根据实时传输协议报文的序列号进行排序，并对IP网上丢失的报文进行补偿后，去掉实时传输协议头，得到脉冲编码调制码流。
4.根据权利要求3所述的获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，其特征在于所述的步骤A中，媒体网关先接收用户输入的配置命令，在媒体网关上配置远端语音处理设备的IP地址和用户数据报协议端口号，以及与用户电话端口对应的通道号，并根据用户输入的命令开始或停止发包。
5.根据权利要求3所述的获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，其特征在于所述的步骤B中，语音处理设备先接收用户输入的配置命令，在语音处理设备上配置远端媒体网关的IP地址和用户数据报协议端口号，以及要保存的语音文件名和脉冲编码调制码流的净荷类型，并根据用户输入的命令启动或停止收包。
6.根据权利要求5所述的获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，其特征在于保存的语音波形文件的编码类型为8比特或16比特A律脉冲编码调制、8比特或16比特μ律脉冲编码调制、8比特或16比特线性脉冲编码调制。
7.根据权利要求4或5所述的获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，其特征在于所述的媒体网关设置两个用户数据报协议端口，一个用来发送媒体网关编码前的本端用户的脉冲编码调制码流，一个用来发送媒体网关解码后的对端用户的脉冲编码调制码流；所述的语音处理设备设置两个用户数据报协议端口，一个用来接收媒体网关编码前的本端用户的脉冲编码调制码流，一个用来接收媒体网关解码后的对端用户的脉冲编码调制码流；媒体网关和语音处理设备上分别配置对应端口号，使语音处理设备能区别编码前和解码后的脉冲编码调制码流。
8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，其特征在于所述的媒体网关为综合接入设备、接入媒体网关或中继媒体网关。
全文摘要
一种涉及通信检测技术领域的获取媒体网关脉冲编码调制码流进行语音质量分析的方法，将语音处理设备与媒体网关通过IP网络连接，利用语音处理设备获取媒体网关的脉冲编码调制码流进行保存和分析，步骤包括媒体网关接收对应用户语音的脉冲编码调制码流，并对脉冲编码调制码流进行打包，通过IP网络发送给远端的语音处理设备；语音处理设备接收媒体网关发送来的报文，进行拆包，得到脉冲编码调制码流，对脉冲编码调制码流进行保存和分析。本发明克服了现有技术对语音质量分析不准确的不足，可对编码前或解码后的语音质量进行分析，使定位语音问题的手段更加丰富，使测试更准确。
文档编号H04L12/26GK1725793SQ20041006958
公开日2006年1月25日 申请日期2004年7月20日 优先权日2004年7月20日
发明者关方, 张科 申请人:华为技术有限公司