涉及的基于Web的通信质量评估系统，硬件设备主要包括:Web服务器、两个 WebRTC终端的计算机设备，一台网络损伤仿真设备，以及用于构成局域网的路由设备。Web 服务器用于下发Web应用程序。WebRTC通信客户端必须运行于不同的计算机设备上以防止 相互干扰。网络损伤仿真设备被置于两台PC的默认网关，通过配置其参数可以在局域网内 模拟广域网的各种网络状况，如丢包、抖动、延时、乱序等，以仿真不同网络损伤条件下的 WebRTC通信情况;可以使用基于硬件或软件的网络损伤仿真设备，基于软件的仿真设备可 以运行在一般PC上。
[0022] 评估系统包括网络环境配置、媒体播放及录制、媒体评估三个部分，不仅适用于音 频通信质量评估，同样也适用于视频通信质量评估。
[0023] 网络环境配置部分，将硬件设备通过网线接入以太网，并通过IP地址配置在同一 个子网内，WebRTC两台终端PC的默认网关设为网络仿真设备的IP地址。
[0024]媒体播放及录制部分提供虚拟媒体采集设备功能，可以将事先媒体文件转换为麦 克风、摄像头媒体流格式，并被浏览器采集作为其媒体流输入;将接收端收到的媒体流自动 记录为媒体文件。
[0025]媒体评估部分用于对记录的媒体文件进行提取和对齐处理，然后运用客观评估算 法作质量评估，得到数据结果以客观地表示Web通信质量情况。
[0026] 1.网络环境配置 如图2所示，是本发明提供的基于Web的通信测试网络。该网络接入到同一子网内，主要 由Web服务器、两台Web通信客户端，以及一台网络损伤仿真设备构成。
[0027] Web服务器存储HTML和JavaScript脚本，并用作信令服务器，管理和协助建立 WebRTC通信。当客户端浏览器发起请求，Web服务器下传脚本给客户端，客户端建立网页并 通过信令交互建立点对点通信信道。两台客户端安装浏览器程序，作为WebRTC通信客户端。 网络损伤仿真设备，可控制不同的网络损伤参数如丢包、抖动、延时、乱序等，以模拟广域网 的不同网络状况。本实施例使用的是基于软件的网络损伤仿真设备，具体是在一台PC客户 端上运行软件或者基于Linux内核从光盘启动即可作为网络仿真仪;设置网络仿真仪的IP 地址为客户端的默认网关，使客户端发出的媒体数据均先经过网络仿真仪的处理再到达另 一客户端。设置方法有两种，具体如下： 1) 在"控制面板"下直接设置网络连接； 2) 在命令行模式下设置，首先使用命令route delete 0.0.0.0删除默认路由，然后使 用命令route add 0?0?0?0 mask 0?0?0?0 X.X.X.X，添加默认路由指向网络仿真仪。（其中 X.X.X.X是网络仿真仪IP地址） 对两个客户端分别做上述操作，更改默认路由表使网络仿真仪为默认网关。所有发向 不同网络段的数据均会经过网络仿真仪的处理，以测试不同网络状况对WebRTC通信质量的 影响。
[0028] 2.媒体播放及录制 本发明提供的WebRTC通信测试流程具体如下： (I) 系统设置 (II) 下载和安装测试软件，包括浏览器、录制软件、以及多媒体处理工具（用于记录、转 换数字音视频文件的开源工具）。
[0029] (12)设虚拟像头为默认摄像头。
[0030] (13)设内置"立体声混音"为默认录音设备。
[0031] (14)关闭系统声音和其它所有无关程序声音，发送端仅保留播放器声音，接收端 仅保留浏览器播放声音。
[0032] (2)测试步骤 (21)在网络仿真仪上设置网络带宽。
[0033] (22)建立Web通信，一个客户端作为发送端，另一客户端作为接收端。
[0034] (23)接收端打开录制软件开始录制。
[0035] (24)发送端播放媒体文件。
[0036] (25)媒体文件播放完毕，结束录制并保存。
[0037] (26)返回（21)，重设网络带宽并继续测试，从而得到在不同网络状况下web通信的 媒体文件。
[0038] 上述的测试过程只需修改网络仿真仪的可控参数，便可录制得到不同网络状况下 的媒体文件，实现了在不同网络状况下测试Web通信质量的目标，提高了测试系统和设备的 重复利用率。
[0039] 上述的测试过程，媒体文件由多个无损格式的媒体文件组成，结果具有较高的准 确性和有效性;采用内置媒体设备"立体声混音"为默认设备，保证了录制音频的高音质，减 少了现实环境中噪声的影响；发送端须关闭系统声音和其他无关程序声音，仅保留媒体播 放声音，避免其它程序声音的干扰，并且防止通信产生回声影响测试。
[0040] 3.媒体评估 该部分主要包括录制文件处理和媒体评估。录制文件处理用于删除手动录制过程带来 的时延，提取出与播放文件相对应的媒体段直接作为评估算法的输入。
[0041] 本发明提供的音视频处理模块，通过计算机编程提取媒体流，获得与播放文件匹 配的等长文件。方法如下： 1)编程提取录制文件的每一帧，计算每一帧的特征值(如音频采样点数据的绝对值、每 帧图像的像素均值等）。
[0042] 2)利用正常媒体流的特征值与冗余媒体流的特征值存在的不同，提取出与播放文 件相对应的媒体段重新写入新的媒体文件。
[0043] 本发明运用客观语音质量评估算法和客观图像评价标准，对原始播放文件和提取 后的媒体文件进行对比评估，得到数据结果来客观地表征Web通信质量。其中语音评估算法 以输出为-〇. 5到4.5的M0S分为标准，视频评估以输出PSNR为标准。
[0044]使用本发明提出的改进方法得到的Web通信质量评估结果如表1所示。改进前，Web 音频通信在带宽低于65kb/s左右时，通信质量迅速下降，且低于60kb/s时便会发生通信自 动中断的现象。经测试，当带宽低于70kb/s时，将比特率调整为lOkb/s或6kb/s通信质量改 善效果较好。改进后，Web音频通信不仅质量上得到了较大的提高，并且对低带宽的适应能 力拓展到了 40kb/以下。
[0045]表1. Web音频通信质量改进结果
【主权项】
1. 一种基于Web的音频通信质量评估方法，其特征在于，先修改编码的比特率，再建立 Web通信；构建基于Web的通信质量评估系统，对不同网络状况下的Web通信进行媒体评估， 以测试该方法对Web音频通信质量的改进效果； 所述修改编码比特率的方法是指，本发明针对Web音频通信在带宽较低时质量迅速下 降的问题，通过修改通信中默认编码方式的比特率设置以测试不同编码性能对Web通信质 量的影响，研究其通信的最优状态； 所述建立Web通信的方式为:两个客户端分别通过浏览器访问Web服务器，Web服务器控 制客户端的浏览器使用WebSocket连接Web服务器，并通过Web服务器实现两个客户端的自 动建立； 所述基于Web的通信质量评估系统包括网络损伤仿真设备、Web服务器和至少两个客户 端;其中不同客户端间通过网络损伤仿真设备连接，Web服务器分别与各客户端通信连接； 所述基于Web的通信质量评估系统进行媒体评估的具体过程为： 两个客户端建立通信，其中一个客户端进行媒体播放，另一个客户端录制和保存媒体 文件，并对其进行评估，评估方式采用客观评估算法对录制和保存的媒体文件进行质量评 估，得到数据结果来客观地表示Web通信质量。2. 根据权利要求1所述的基于Web的音频通信质量改进方法，其特征在于，在Web通信机 制的基础上，提出限制编码比特率设置的方法，改善了低带宽下基于Web的音频通信质量， 解决了 Web通信质量存在的不足。3. 根据权利要求1所述的基于Web的通信质量评估系统，其特征在于，在完全可控的环 境下，实现了基于Web的通信质量评估;使用网络损伤仿真设备，在局域网内模拟广域网测 试环境，实现了在各种不同的网络状况下对Web通信进行测试，简化了网络环境硬件配置， 提高了设备的重复使用率。4. 根据权利要求1所述的基于Web的通信质量评估系统，其特征在于，采用多个不同的 媒体文件作为输入，结果具有较高的准确性；同时通过自动化部分流程，减少了测试人员手 工操作的工作量，提高了测试效率;不仅适用于音频通信质量评估，同样也适用于视频通信 质量评估。
【专利摘要】本发明提出了一种基于Web的音频通信质量改进方法，修改编码比特率相关信息，提高了低带宽时Web音频通信质量，解决了Web通信质量存在的不足；本发明构建了基于Web的通信质量评估系统，解决了在局域网内如何测试不同网络状况下的Web通信情况问题，极大地降低了测试系统的复杂度，增加了网络的可控因素，提高了网络环境的灵活性；本发明在接收端录制媒体文件，并运用客观评估算法对其评估，最后用得到的数据客观地表示通信质量，增强了评估结果的客观性和易用性。
【IPC分类】H04L1/00, H04L29/06, H04L12/24
【公开号】CN105721217
【申请号】CN201610114443
【发明人】齐洁, 康显桂
【申请人】中山大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年3月1日