VoLTE视频通话关键参数提取的方法及应用

2024年1月7日发(作者：)

2019年第6期技术交流VoLTE视频通话关键参数提取的方法及应用钟其柱袁罗耀满渊中国移动通信集团广东有限公司中山分公司袁广东省中山市528400冤摘要对日益成熟商用的手机VoLTE渊长期演进语音承载冤视频通话业务袁从测试的终端侧抓包获取相关音频尧视频码流数据袁通过对原始码流及相关通信协议信息的解码分析袁研究确定提取VoLTE视频通话关键参数的方法遥利用RTCP渊实时传输控制协议冤袁进行原始码流的串联分析袁实现音/视频编码尧音/视频码率尧音/视频丢包率尧音/视频时延尧视频分辨率和视频帧率等指标建立和评估遥为VoLTE视频通话业务的质量保障提供方法袁提升LTE渊长期演进技术冤网络新业务尧新技术的保障水平和质量遥关键词VoLTE渊长期演进语音承载冤曰视频通话曰关键参数0引言近年来袁通信网络技术由2G快速发展到4G阶究咱6暂遥这些客观评价方法模型建立了一系列的通用关键参数袁用以评估视频质量优劣遥实际应用中通过一定的方法获取到这些通用关键参数袁即可大致评估目标视频质量优劣遥段袁加上IP渊互联网协议冤技术更加广泛地在通信网基础通信业务延伸到综合信息服务遥而移动通信技术的快速发展袁尤其是采用了OFDM渊正交频分复用冤和MIMO渊多输入多输出冤作为其技术标准的LTE渊长期演进冤网络的商用成熟袁其高阶调制编码技术如64QAM渊64阶正交振幅调制冤带来的数据传输速率的显著提升和扁平化的系统架构带来的数据传输时延的大幅降低袁使得手机视频通话在4G时代得以正式实现商用袁运营商在对抗OTT渊过顶传送冤业务对传统电信业务影响时又增加一大利器咱2暂遥视频质量评价从方法上可以分为主观评价方法中使用和泛化咱1暂袁这促使通信业务构成发生转变袁从1流程与原理随着4G-LTE通信技术的快速发展袁视频通话1.1参数提取流程业务运营商之间的竞争日益激烈袁如何评估VoLTE视频通话业务的质量和保障业务的顺利开展袁成为运营商亟待解决的问题遥根据视频通话业务流程袁结合音频尧视频码流数据传输协议以及移动网相关信令业务袁可以针对视频通话业务提取相关关键参数袁用以评估业务服务质量遥参数提取算法流程如图1所示遥1.2数据采集在4G-LTE移动通信网络中袁所有的数据信息均采用IP化的数据包方式传输遥要想获取相关信息袁必须解析获取到的IP数据包遥VoLTE视频通话关键参数是基于手机抓包数据袁利用抓包程序Tcp-Dump渊一种网络数据采集分析工具冤抓取手机与网络之间传递的数据包遥由于数据采集点靠近用户终端袁故该方法采集的数据基本等同于终端接收解码的信息遥数据采集流程如图2所示遥和客观评价方法院前者凭感知者主观感受评价对象像质量咱3暂遥人眼是视觉感知的终端袁主观质量评价接近于人眼感知袁评价结果准确度较高袁但不易大规模使用或集成于实时系统遥因此袁目前应用广泛的视频质量评价方法主要视频质量客观评价方法咱4~5暂袁移动通信业务中更注重QoE渊体验质量冤的视频通话业务的体验质量评估研是基于不同参数模型的尧参考借鉴人眼视觉特性的的质量曰后者依据模型给出的量化指标衡量视频图

技术交流2019年第6期图1参数提取算法流程图2数据采集流程a冤采集数据时袁将主被叫手机关闭VoLTE功能之外的数据连接后袁分别通过数据线连接到电脑遥b冤电脑通过ADB渊安卓调试网桥冤袁执行手机上的TcpDump程序进行抓包袁然后主被叫进行VoLTE视频通话拨测遥c冤拨测完后袁停止Tcpdump程序袁并通过数据线把数据包文件传输到电脑上保存遥1.3解码参数获取数据采集后袁需要对原始码流进行解码复原袁提取目标信息遥VoLTE视频质量的损伤主要来源于两个部分遥一部分是为了适应网络的需求袁对视频音频进行压缩编码袁但解码后无法完全恢复原始视频袁从而产生的视频质量模糊等现象曰另一方面是网络的不稳定性产生的传输误码袁从而导致视频质量失真等现象遥通过上述VoLTE视频通话流程分析以及手工解码分析上一步获取的数据包数据袁可以得到VoLTE视频通话关键参数及其获取方法遥VoLTE视频关键指标提取办法见表1遥可以看到袁采用SIP渊会话初始协议冤的指标参数是通过直接编码方式进行传输的袁通过直接解码SIP协议数据包袁可以获得VoLTE视频通话的音频编码方式尧视频编码方式尧视频分辨率等参数遥而对于采用RTCP协议传输的信息袁基本都是需要先解码参数并获得参数值袁再通过统计计算得到指标值遥RTCP协议部分参数的提取分为串联参数的解码和统计指标所需要参数的解码两部分内容遥1冤信令串联信令串联可以解决目标用户的数据归集和前后匹配问题袁使得不同用户相同业务尧不同业务相同用户的相关码流信息得以正确区分开来遥根据URL

2019年第6期技术交流表1VoLTE视频关键指标提取办法获取方法解码Update200OK消息中的AudioMediaType渊音频媒体类型冤解码RTP消息中的FTbits渊帧类型比特冤统计RTCP消息中音频流的丢包数与发包数的比值统计RTCP消息中音频流的关联LSR渊上一个发送端报告冤与DLSR渊自上一个发送端报告以来的时延冤时间戳的差值解码Update200OK消息中的VideoMediaType渊视频媒体类型冤解码Update200OK消息中的VideoMediaType统计RTCP消息中视频流的发包数大小除以时长统计RTP消息中视频流不重复Timestamp渊时间戳冤个数除以时长统计RTCP消息中视频流的丢包数与发包数的比值统计RTCP消息中视频流的关联LSR与DLSR时间戳的差值参数指标音频编码音频码率音频丢包率音频时延视频编码视频分辨率视频码率视频帧率视频丢包率视频时延来源协议SIPRTP渊实时传输协议冤RTCP渊实时传输控制协议冤RTCPSIPSIPRTCPRTPRTCPRTCP渊统一资源定位符冤中的track1关联上下文中Rtsp建立连接的DESCRIBEaccept消息信令可以实现信令串联遥如袁client_port=19008-19009表示客户端选择了19008和19009两个端口来进行RTP和RTCP包的收发遥后续将通过这两个端口来判断袁启动相应的协议解码流程遥根据端口和上文的DESCRIBEaccept消息信令袁识别RTP数据包携带的用户数据渊负载冤是音频还是视频遥这决定的后续的解码参数值进入音频指标统计还是进入视频指标统计遥2冤信令解码信令解码可以从原始二进制码流数据中复原应用层数据操作袁得以识别用户在业务使用过程中浏览网页尧观看视频尧畅听音乐等具体应用行为遥音频和视频信息的解码过程主要根据RTCP标准协议来进行相关信息的抽取和复原遥如院VoLTE视频通话的音频码率是通过编码方式放入RTP消息中的FTbits中进行传输的袁可支持通话中码率变化袁对RTP消息中的FTbits进行解码即可得音频码率指标曰而视频码率参数是根据RTSP识别RTPpayload类型袁查找视频RTP袁获取RTSP协议的Reply数据包携带发送的RTP包的初始序列号及时间戳等相关信息进行计算处理得出的遥2效果分析原始码流串联解码流程如图3所示遥a冤首先判断数据包是否为RTSP协议袁如果是2.1指标逻辑实现则对包进行解码袁获取VoLTE视频通话的有关参数遥如果不是袁则继续判断是否已经获取了RTP和RTCP协议端口袁如果是袁则进入RTP尧RTCP包解码曰如果否袁则读取下一个数据包袁直至找到RTSP协议包遥b冤根据地址IP尧端口Port和协议类型渊RTSP尧RTP尧RTCP冤串联用户通话遥c冤最后判断用户通话是否结束袁如果结束袁则统计计算指标值袁并输出该次VoLTE视频通话的关键参数和指标值遥d冤变量归0袁进入下一次VoLTE通话识别和解码获取参数过程遥直至用户停止算法遥VoLTE视频通话关键参数指标计算公式汇总见表2遥计算指标流程就是将上述解码过程获得的部分参数袁根据上表所示公式将指标值计算出来遥

技术交流表2VoLTE视频通话关键指标计算指标渊RTP冤VoLTE视频码率计算公式VoLTE视频码率=RTCP视频流发包数/timeVoLTE音频丢包率=VoLTE音频RTCP丢包数/VoLTE音频应该收RTCP包数VoLTE音频时延=Average渊RTCP音频流LSR-RTCP音频流DLSR冤VoLTE视频帧率=Count渊RTP_Timestamp冤数/time指标意义视频清晰度与否的关键参考2019年第6期VoLTE音频丢包率音频信息是否有吞字尧断续的关键参考VoLTE音频时延音频信息是否有延迟影响画面流畅度袁与画面流畅度成正比院帧率越大袁画面越流畅曰帧率越小袁画面越有跳动感遥VoLTE视频帧率VoLTE视频丢包率VoLTE视频丢包率=VoLTE视频RTCP丢包数/视频是否完整与丢包率成反比袁丢包率越高袁视VoLTE视频应该收RTCP包数VoLTE视频时延=Average渊RTCP视频流LSR-RTCP视频流DLSR冤频花屏尧马赛克现象越严重视频是否有延迟的重要参考VoLTE视频时延表3序号通话时长/s音频编码音频码率音频丢包率音频时延视频编码视频分辨率视频码率视频帧率视频丢包率视频时延122AMR-WB23.850.0023.35H.264VGA52125730.040.0052.35214AMR-WB23.850.0023.23H.264VGA52122530.040.0049.23332AMR-WB23.850.0025.67H.264VGA52163330.030.0068.67关键指标统计411AMR-WB23.850.0145.56H.264VGA21768112.100.63341.5659AMR-WB23.850.0252.03H.264VGA2653719.650.6952.0365AMR-WB23.850.0462.69H.264VGA00.000.0070.69718AMR-WB23.850.0034.73H.264VGA37572220.950.4134.73819AMR-WB23.850.0031.10H.264VGA31885528.980.0531.10计算结果和结论经过算法处理袁可以得到VoLTE视频通话过程中的一些关键参数指标值袁关键指标统计见表3遥对这些关键参数的研究提取袁可以更方便地进一步研究VoLTE视频通话用户感知和网络质量的关系袁有较重要的意义遥2.23结束语本文主要研究了一种从手机终端的VoLTE视频通话数据流包渊包括SIP尧RTP和RTCP协议数据包冤消息中提取VoLTE视频通话评估QoS指标参数的方法遥通过程序实现本方法后袁不用恢复原始视频就可以获取VoLTE视频通话的视频参数以及网络指标袁从而减少了数据处理量袁并使自动化处理成为可能遥同时袁本方法改变了以往手工提取参数的方式袁提高了VoLTE视频通话关键参数的提取效率和准确性袁进而为VoLTE视频通话自动化质量分析奠定了基础袁也为VoLTE视频通话业务的全面推广商

2019年第6期技术交流图3原始码流串联解码向咱J暂.通信学报袁2012袁33渊4冤院107-114.5朱宏袁蒋刚毅袁王晓东袁等.一种基于人眼视觉特性的视频质量评价算法咱J暂.计算机辅助设计与图形学学报袁2014袁26渊5冤院776-781.6何玲.视频通话体验质量评估研究咱D暂.西安院西安电子科技大学袁2017.用提前做好了业务网络性能质量的评估保障遥参考文献1234孔令夷.IP网演进对通信业务发展的影响咱J暂.企业经济袁2013渊8冤院30-37.张远晶袁吴宏建袁毕然.OTT业务对传统电信业务的影响分析咱J暂.电信网技术袁2015渊4冤院40-43.佟雨兵袁胡薇薇袁杨东凯袁等.视频质量评价方法综述咱J暂.计算机辅助设计与图形学学报袁2006袁18渊5冤院735-741.杨付正袁万帅.网络视频质量评估技术研究现状及发展动钟其柱渊1985要冤袁男袁硕士袁高级工程师袁主要研究方向为移动通信的质量评估与优化遥收稿日期院2019-02-17