专利名称：一种端到端语音时延的测试装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种网络通信技术，尤其涉及一种端到端语音时延的测试装置和方法。
背景技术：
随着NGN(下一代网络)技术的逐渐成熟和广泛应用，以前在PSTN(公共交换电话网)网络中并不被十分关注的语音质量问题逐渐突显出来，在很多情况下甚至已经成为产品能否成功商用的重要因素。因此，语音质量测试也就成为NGN相关产品的一项重要测试内容。
端到端的语音质量是通信网络QoS(服务质量)的重要测试指标，在各种入网测试以及其它测试中，运营商最关注的也是端到端的语音质量。比如对于NGN网络来说，端到端的语音质量受到网关编码解码、静音压缩、增益变化、环境噪声、承载网丢包、抖动、时延等等各种因素的影响。
衡量语音质量的主要因素有清晰度、时延、回声等。因为目前的IP分组网的固有特性和低比特语音编解码器的使用，使得VoIP语音的端到端时延要比电路交换网中的时延大得多，组成成分也复杂得多。语音时延引起的一个主要问题就是回声。根据ITU-T的数据，当单向的端到端的时延小于25ms时，即声音在50ms内返回时，说话者将不会感觉到回声。因此，如果单向端到端时延大于25ms，就需要使用回声抑制设备来消除回声。否则说话者会感觉到较明显的回声。此外，太大的时延还会引起语音重叠。因此，语音时延问题是VoIP网络中的最关注问题之一。
目前，对时延的测量基本都是通过专用的语音质量测量仪器来进行的，比如现有的一种常用的测试语音质量的设备，其结构包括与被测试设备相连普通电话端口，其本身具有一套操作系统(目前常用的是Windows操作系统)，用于运行专用软件，执行具体的测试任务。利用该测试语音质量的设备的一般步骤是将其通过普通电话端口与被测语音设备相连；运行专用软件，人工建立测试环境；人工选择配置所用的物理端口，配置主被叫号码，创建测试任务表；测试执行；查看测试结果。
然而，在上述测试过程中，需要人工操作，因此，测试效率较低；上述测试语音质量的设备及其测试设备价格都很高；使用操作相对复杂；而且只能进行单路语音质量测试。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种端到端语音时延自动测试的装置和方法，解决测试效率低的问题，同时降低了成本，且操作简单，可同时对多路通话进行语音时延测试。
本发明是通过下述技术方案实现的，提供一种端到端语音时延测试的装置，包括语音卡和控制单元；语音卡与控制单元相连，所述控制单元用于向所述语音卡发送控制命令，所述语音卡根据所接收的控制命令进行模拟电话操作，并根据语音卡模拟的电话操作进行语音时延的测试。
所述语音卡至少包括两个端口，且两个端口通过有线或无线经不同的网关与IP网相连。
在所述的两个端口中，第一端口为信号发送端，第二端口为信号接收端。
所述装置还包括客户端，客户端与控制单元相连，用来向控制单元发送控制命令，所述的命令包括令控制单元执行端到端语音时延测试操作的命令。
本发明还提供了一种端到端语音时延测试的方法，包括步骤A、控制单元通知语音卡的信号发送端向信号接收端发送特定频谱特征的信号，并记录发送信号的发送时间；B、控制单元通知语音卡的信号接收端进行接收信号的检测，并记录确认收到发送端所发送的特定频谱特征的信号的接收时间；C、控制单元根据记录的发送时间和接收时间计算语音时延。
所述的步骤A之前还包括在信号发送端和信号接收端之间建立连接。
所述的在信号发送端和信号接收端之间建立连接步骤进一步包括信号发送端摘机；控制单元检测信号发送端的信号音；若信号音是拨号音，则拨打信号接收端，否则，返回失败消息，结束本次操作；控制单元分别检测信号发送端和信号接收端的信号音；若信号接收端的信号音为振铃音且发信号送端的信号音为回铃音，则信号接收端摘机，否则，返回失败消息，结束本次操作。
所述的步骤B包括获取并记录信号接收端接收并确认为特定频谱特征信号所需要的确认时间。
所述步骤C是指语音时延等于接收时间减去发送时间后，再减去确认特定频谱特征信号所需要的时间。
本发明的端到端语音时延测试的方法还包括客户端向控制单元发送控制命令，所述的命令包括令控制单元执行端到端语音时延测试操作的命令。
控制单元通过多线程的机制控制语音卡同时对多路通话进行语音时延的测试。
所述的特定频谱特征的信号为一组区别于人声或环境噪声信号特征的信号。
本发明利用语音卡可模拟电话操作的特性，通过控制单元控制语音卡的端口模拟电话操作，在信号发送端发送特定频谱特征的信号，同时记录发送时间，在接收端记录确认接收到特定频谱特征的信号的接收时间，从而方便地实现了语音时延的测试，由于可由控制单元进行操作，且控制单元还提供了命令接口，用户可通过命令通过控制单元进行语音时延测试，因此，实现了语音时延的自动化测试，提高了测试效率，节约了人力成本。另外，本发明的装置成本低，且操作简单方便。
图1示出了计算时延的原理图；图2示出了本发明的端到端的语音时延测试的装置示意图；图3示出了本发明的实施例的端到端语音时延测试的流程图。
具体实施例方式
为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。
语音时延是指声音信号从信号发送端发出到信号接收端接到这个信号所经过的延迟时间。端到端语音时延可以分成两个部分，即固定时延和可变时延。其中固定时延包括语音编解码时延和打包时延。固定时延取决于所采用的语音压缩算法和打包数据量。可变时延包括网络排队与缓存时延、串行传输时延，网关去抖动时延等。可变时延取决于设备的端口速率、网络负载状况、网络路径、设备对QOS的支持和处理方式等。
本发明的基本思想是通过控制单元控制语音卡的两个端口(信号发送端和信号接收端)进行通话，信号发送端向信号接收端发送一个具有特定频谱特征的信号，在信号接收端接收并检测该特定频频谱特证的信号，然后根据发送时间和接收时间计算得出端到端的时延。
下面介绍时延计算的基本原理，如图1所示，图1中T1、T2、T3为三个时间点，其中，在T1时刻，发送端开始向发送端发送具有特定频谱特征的信号λ，经过一段时间Δ后，在T2时刻接收端开始收到信号λ，由于收到此信号后还需要一段时间的确认过程，假设到T3时刻确认是发送端所发送的信号λ。所述特定的频谱特征的信号λ为一组区别于人声或环境噪声信号特征的信号，如一组正弦波、一组三角波或一组脉冲。
我们所要计算的时延值即为Δ＝T2-T1——公式1而实际上，在T2时刻，还无法确认所收到的信号就是信号λ，所以我们无法确定T2这个时间点。对于特定的λ信号，由于处理装置及信号均相同，因此，从T2到T3这段对接收信号的确认时间是已知量，并且是不变的，所述的λ信号的确认时间就等于发送端所发送的λ信号的持续时间。现将λ信号的确认时间记为C。当信号λ得到确认后，记录确认信号λ的时间点T3。
那么很容易得出T3-T2＝C，即T2＝T3-C，把T2代入公式1，即可得到Δ＝T3-T1-C——公式2根据公式2，记录信号发送端开始发送信号的发送时间点T1，并记录在信号接收端确认出λ信号时的接收时间点T3，就可以计算出发送端到接收端的时延值Δ。
根据本发明，如图2所示，本发明的端到端的语音时延自动测试装置包括客户端1、控制单元2、语音卡3、媒体网关4和5、IP网6。
客户端1在远端通过网络或在本地通过线缆与控制单元2相连，用于通过控制单元2控制语音卡3自动进行语音时延等网络参数的测试。
控制单元2分别与语音卡3和客户端1相连，用来接收客户端1的命令，并根据所接收命令控制语音卡3模拟电话操作，如控制语音卡3进行摘机、挂机、拨号、信号音检测等操作。
语音卡3是一种模拟电话机的装置，其通常被安装在PC机上，通过编程控制其行为，这样就为实现自动化控制提供了可能性。语音卡3与控制单元2相连，接受控制单元2的指令，以实现模拟电话操作。语音卡3有多个端口，每个端口可通过有线(如通过电话线)或无线与媒体网关4或媒体网关5相连，然后再连接到IP网上。在本实施例中，使用两个端口分别与媒体网关4和媒体网关5相连，其中一个端口称作信号发送端，另一端口称作信号接收端。
从信号发送端发出的特定频谱特征的信号通过有线(如电话线)或无线、媒体网关4(或媒体网关5)、IP网、媒体网关5(或媒体网关4)路由到信号接收端。
下面结合图3介绍本发明测试语音时延的方法。如图3所示，在步骤31中，控制单元2向语音卡3的信号发送端发出摘机命令，若摘机成功，在步骤32中，控制单元2检测信号发送端的信号音，在步骤321中，若摘机不成功，则返回失败信息，停止本次操作，在步骤33中，控制单元2判断是否拨号音，若是，在步骤34中，则命令信号发送端向信号接收端拨号，否则在步骤331中，返回错误信息，结束本次操作；在步骤35中，控制单元2分别检测信号发送端和信号接收端的信号音，在步骤36中，若信号发送端为回铃音且信号接收端为振铃音，在步骤37中，则命令信号接收端摘机；否则在步骤361中，返回失败信息，结束本次操作；在步骤371中，判断摘机是否成功，若成功，这时，信号发送端与信号接收端之间的通话就建立起来了，若摘机不成功，在步骤372中，则返回失败信息，停止本次操作。
在步骤373中，控制单元2命令信号发送端向信号接收端发送一段特定频谱特征的音频信号，所述特定频谱特征的信号λ为一组区别于人声或环境噪声信号特征的信号，如一组正弦波、一组三角波或一组脉冲；在步骤38中，并记录开始的发送时间，记为T1，此信号经过有线或无线送到媒体网关4(媒体网关5)，媒体网关4(媒体网关5)将声音转化为IP报文送到IP网，然后根据IP网的路由协议经IP网的一些结点到达媒体网关5(媒体网关4)，当媒体网关5(媒体网关4)收到由媒体网关4(媒体网关5)发来的报文后，将其还原为音频信号，并通过有线或无线送达信号接收端。控制单元2检测信号接收端所接收的信号，在步骤39中，当确认所接收的信号就是信号发送端发送的特定频谱的音频信号λ时，并记录接收到特定频谱信号的接收时间，记为T3，对于相同的处理装置及信号，确定特定频谱信号的时间C是一定值，因此，在步骤40中，根据公式(2)计算时延Δ。
控制单元2对时延结果进行分析，并将分析结果反馈给客户端1。控制单元2命令信号发送端和信号接收端挂机，并释放呼叫。
上述过程可通过预先设计好的脚本来自动执行完成。通过专用的测试执行工具，可以连续执行若干测试用例脚本，这样就能够根据特定的任务实现多次的自动测试，以便后续的处理工作，从而提高了测试效率。
由于语音卡上有多个端口，并且在PC机上可以同时安装多块语音卡，这样就可以将多个端口通过有线或无线接到媒体网关上，再接到IP网上，控制单元通过控制语音卡的各个端口模拟电话操作，通过多线程的机制可方便地实现同时对多路通话进行语音时延的测试。
虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种端到端语音时延测试的装置，其特征在于，包括语音卡和控制单元；语音卡与控制单元相连，所述控制单元用于向语音卡发送控制命令，所述语音卡根据所接收的控制命令进行模拟电话操作，并根据语音卡模拟的电话操作进行语音时延的测试。
2.根据权利要求1所述的端到端语音时延测试的装置，其特征在于，所述语音卡至少包括两个端口，且两个端口通过有线或无线经不同的网关与IP网相连。
3.根据权利要求2所述的端到端语音时延测试的装置，其特征在于，在所述的两个端口中，第一个端口为信号发送端，第二个端口为信号接收端。
4.根据权利要求1所述的端到端语音时延测试的装置，其特征在于，所述装置还包括客户端，客户端与控制单元相连，用来向控制单元发送控制命令，所述控制命令包括命令控制单元执行端到端语音时延测试操作的命令。
5.一种端到端语音时延测试的方法，其特征在于，包括步骤A、控制单元通知语音卡的信号发送端向信号接收端发送特定频谱特征的信号，并记录发送信号的发送时间；B、控制单元通知语音卡的信号接收端进行接收信号的检测，并记录确认收到发送端所发送的特定频谱特征的信号的接收时间；C、控制单元根据记录的发送时间和接收时间计算语音时延。
6.根据权利要求5所述的端到端语音时延测试的方法，其特征在于，所述的步骤A之前还包括在信号发送端和信号接收端之间建立连接。
7.根据权利要求6所述的端到端语音时延测试的方法，其特征在于，所述的在信号发送端和信号接收端之间建立连接步骤进一步包括信号发送端摘机；控制单元检测信号发送端的信号音；若信号音是拨号音，则拨打信号接收端，否则，返回失败消息，结束本次操作；控制单元分别检测信号发送端和信号接收端的信号音；若信号接收端的信号音为振铃音且发信号送端的信号音为回铃音，则信号接收端摘机，否则，返回失败消息，结束本次操作。
8.根据权利要求5所述的端到端语音时延测试的方法，其特征在于，所述的步骤B包括获取并记录信号接收端接收并确认为特定频谱特征信号所需要的时间。
9.根据权利要求5所述的端到端语音时延测试的方法，其特征在于，所述步骤C中所述的计算语音时延的方法是指用接收时间减去发送时间，再减去确认特定频谱特征信号所需要的时间。
10.根据权利要求5所述的端到端语音时延测试的方法，其特征在于，还包括客户端向控制单元发送控制命令，所述的命令包括命令控制单元执行端到端语音时延测试操作的命令。
11.根据权利要求5所述的端到端语音时延测试的方法，其特征在于，还包括控制单元通过多线程的机制控制语音卡同时对多路通话进行语音时延的测试。
12.根据权利要求5至11其中任一权利要求所述的端到端语音时延测试的方法，其特征在于，所述的特定频谱特征的信号为一组区别于人声或环境噪声信号特征的信号。
全文摘要
本发明公开了一种端到端语音时延测试的装置，包括语音卡和控制单元。语音卡与控制单元相连，所述控制单元用于向语音卡发送控制命令，使所述语音卡进行模拟电话操作，从而进行语音时延的测试，所述语音卡包括多个端口，其中至少两个端口通过有线或无线经不同的网关与IP网相连，其中一个端口为信号发送端，另一个为信号接收端。在信号发送端向信号接收端发送特定频谱特征的信号，根据发送时间和接收时间计算语音时延。通过本发明的方法可实现语音时延的自动化测试，从而提高了测试效率，节约人力成本。另外，本发明的设置成本低，且操作简单方便。
文档编号H04L12/26GK1747502SQ20041007885
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者宋永刚 申请人:华为技术有限公司