Kvalita hlasového prenosu v prípade použitia VoWLAN ... - Utc.sk

AbstraktPráca bola koncipovaná na testovanie vplyvov šírenia elektromagnetických vĺn nakvalitu hlasového prenosu prenášaného cez bezdrôtové IP siete. V mojej práci som saprimárne zameral na šírenie vĺn v budovách a zastavanom prostredí. Merania som robilpre miesta z rôznymi silami signálu aby tam bol prvoradý vplyv tohto parametra a ďalejsom chcel zistiť aký vplyv budú mať iný pripojený účastníci. Tieto merania som nerobilv laboratórnych podmienkach ale skôr som sa snažil simulovať čo najreálnejšiepodmienky. Pri svojich meraniach som sa zameral na parametre, ktoré sú dôležite prehlasový prenos v reálnom čase. Medzi tieto parametre patria Packet lost, Jitter, Jitterdelay.I

ObsahÚVOD ........................................................................................................................................ 11. Bezdrôtové siete WIFI ........................................................................................................ 21.1 Princípy a využitie WIFI ............................................................................................ 21.2 Technológia WIFI ...................................................................................................... 21.3 Bezpečnosť vo WIFI .................................................................................................. 42. Prenos hlasu cez IP siete VoIP ........................................................................................... 52.1 Základy VoIP .............................................................................................................. 52.2 VoIP a iné siete na prenos hlasu ................................................................................. 52.3 Princípy VoIP ............................................................................................................. 62.4 VoWLAN ................................................................................................................... 73. Šírenie signálov v atmosfére a zastavanom prostredí ......................................................... 83.1 Budovy a zastavané územie: ....................................................................................... 83.1.1 Mobilný spoj ........................................................................................................... 103.1.2 Šírenie v polopriestore ............................................................................................ 123.1.3 Mechanizmy šírenia v zástavbe. ............................................................................. 123.1.4 Klasifikácia modelov šírenia vĺn v zástavbe .......................................................... 154. Základy merania kvality prenosu hlasu ............................................................................ 174.1 Kvalita služieb (Quality of Service – QoS): ............................................................. 174.1.1 QoS parametre: ....................................................................................................... 174.2 Metódy merania ........................................................................................................ 194.2.1 Subjektívne meracie metódy: ................................................................................. 194.2.2 Objektívne meracie metódy: ................................................................................... 234.3 Algoritmy merania kvality hlasového prenosu ......................................................... 244.3.1 Algoritmy pre intruzívne merania .......................................................................... 254.3.2 Algoritmy pre neintruzívne merania ....................................................................... 295. Praktická časť Bakalárskej Práce ..................................................................................... 325.1 Princíp merania ......................................................................................................... 325.2 Výsledky meraní ....................................................................................................... 346. Záver ................................................................................................................................. 36III

Zoznam obrázkovObrázok 1: Štruktúra WIFI siete .................................................................................... 3Obrázok 2: Štruktúra VoIP siete .................................................................................... 7Obrázok 3: Geometria mobilného spoja ...................................................................... 10Obrázok 4: Mechanizmus modelovania výkonovej bilancie rádiového prenosu v zástavbe...................................................................................................................................... 10Obrázok 5: Šírenie nad rovinnou zemou - dvojpaprskový model ............................... 13Obrázok 6: Šírenie v mestskej makrobunke, keď je anténa nad úrovňou okolitých striech...................................................................................................................................... 13Obrázok 7: Šírenie vĺn v mikrobuňke pomocou odrazov ............................................ 14Obrázok 8: Alternatívne cesty šírenia signálu v pikobuňke; A - cez okná a odraz odsusednej budovy; B - priechod cez poschodie a výťahovou šachtou ........................... 15Obrázok 9: Všeobecná štruktúra objektívnych metód merania kvality ....................... 24Obrázok 10: Schéma algoritmu MNB ......................................................................... 26Obrázok 11: Schéma algoritmu PSQM ........................................................................ 27Obrázok 12: Schéma algoritmu PAMS ........................................................................ 27Obrázok 13: Schéma algoritmu PSQM+ a PESQ ........................................................ 28Obrázok 14: Schéma algoritmu NIQA ........................................................................ 31Obrázok 15: Principiálna schéma merania zadania ..................................................... 33Obrázok 16: Graf závislosti hodnôt MOS od kvality WIFI signálu ............................ 34Obrázok 17: Graf závislosti Stratených paketov od kvality WIFI ............................... 34Obrázok 18: 3D graf závislosti hodnôt MOS od kvality WIFI signálu. ......................... iObrázok 19: 3D graf závislosti stratených paketov od kvality WIFI ............................. iObrázok 20: 3D graf závislosti zahodených paketov jitterom od kvality WIFI ............. iObrázok 21: 3D graf závislosti zmeškaných paketov od kvality WIFI ......................... iiObrázok 22: Rozloženie meracích miest ....................................................................... iiZoznam tabuliekTabuľka 1: Štandardy WIFITabuľka 2: Počúvacie kvalitatívne hodnotenieTabuľka 3: Počúvacie hodnotenie úsiliaTabuľka 4: Preferovaná miera hlasitostiTabuľka 5: Degradačná kategorická stupnicaTabuľka 6: porovnávacia kategorická stupnicaIV

PAMS Perceptual Analysis MeasurementSystemMerací systém pre vnemovúanalýzuPAQM Perceptual Audio Quality Measure Meranie vnemovej zvukovejkvalityPDA Personal Data Asistent Vreckový počítačPESQ Perceptual Evaluation of SpeechQualityVnemové hodnotenie rečovejkvalityPLC Packet Loss Concealment Maskovanie straty paketovPSQM Perceptual Speech QualityMeasurementVnemové meranie rečovejkvalityPSQM+ Perceptual Speech QualityMeasurement+Modifikovaná verzia algoritmuPSQMPSTN Public Switched Telephone Verejná telefónna sieťNetworkPsyVoIPAlgoritmus pre neintruzívnemeraniaQoS Quality of Service Kvalita služby, ktorú vnímapoužívateľRTCP Real Time Transport ControlProtocolRiadiaci transportný protokolv reálnom časeRTP Real-Time Transport Protocol Transportný protokol pre prenosmultimédiíSIP Session Initiation Protocol Protokol inicializácie spojeniaSNR Signal to Noise Ratio Odstup signál - šumSSID Service Set Identifier Identifikátor bezdrôtovej sieteTKIP Temporal Key Integrity Protocol Časový kľúč integrity protokolUDP User Datagram Protocol Nespojovo orientovaný protokol,pracujúci RM OSI ISOUHF Ultra high Frequency Ultra vysoké frekvencieVoIP Voice over Internet Protokol Prenos hlaso cez IP protokolVoWLAN Voice over Wireless Local AreaNetworkPrenos hlaso cez bezdrôtovésieteVPN Virtual Private Network Virtuálna súkromná sieťWEP Wired Equivalent Privacy Súkromie ekvivalentné drôtovýmsieťamWIFI Wireless fidelity Bezdrôtové sieteWiMAXWorldwide Interoperability forMicrowave AccessCelosvetováprevádzkyschopnosť premikrovlnný prístupWPA Wi-Fi Protected Access Wi-Fi chránení prístupŽUŽilinská univerzitaVI

Zoznam symbolovSymbol Jednotka Význam symboluB [Hz] šírka prenášaného pásmad [m] vzdialenosť vysielacej antény od bodu príjmuF [-] šumové číslo prijímačaG P [-] zisk prijímacej antényG V [-] zisk vysielacej antényk [J/K] Boltzmannová konštantaL [dB] straty šírením v danom prostredíL (p) [dB] stredná hodnota strát daná pozíciou antény pP V [W] výkon na vstupe vysielacej antényT [K] teplota v KelvinochX (t) [dB] Náhodná časovo premenlivá zložka strát s nulovoustrednou hodnotou daná štatistickým rozloženímpomalých a rýchlych únikov v čase.VII

PoďakovanieTouto cestou si dovoľujem poďakovať vedúcemu bakalárskej práce Ing. PetroviPočtovi, PhD. za pomoc, informácie a cenné rady pri spracovávaní bakalárskej práce, akoi za poskytnutú literatúru.A tiež by som rád poďakoval spolužiačke Veronike Špulerovej za pomoc pri meranízadania mojej bakalárskej práce.Táto práca bola riešená v rámci výskumnej úlohy VEGA 1/0313/08 „Výskummetód detekcie kritických stavov v telekomunikačných sieťach z pohľadu kvalityhlasového prenosu“.VIII

ÚVODV mojej práci budem pracovať na prenose hlasu technológiou VoIP (Voice over IP)cez bezdrôtovú sieť WIFI ( Wireless Fidelity ). Spojenie týchto dvoch technológii sazačalo častejšie spomínať až v nedávnej minulosti nástupom lacných zariadení napripojenie sa k WIFI a masívnejším rozšírením voľne prístupných WIFI sieti ktoré začalizriaďovať samotné mestské samosprávy. Toto spojenie by mohlo v budúcnosti nahradiťklasické pevné telefónne siete a v spojení so štandardami 3G mobilných sieti aj klasickéhlasové hovory.Avšak technológia VoIP má kvalitatívne horšie parametre ako siete PSTN alebomobilné siete. Preto treba sa pri jej ďalšom vývoji zamerať na zlepšovanie týchtoparametrov aby sa aspoň priblížili ku klasickým telekomunikačným sieťam. Treba prísťna kompenzáciu oneskorenia a jitteru ktoré sú najväčšími rušiacimi parametrami vo VoIPprenose.Cieľom tejto práce bolo zdokumentovať vplyv kvality WIFI signálu na VoIP prenoshlasu v vnútorných priestoroch Žilinskej Univerzity. V prvej kapitole som sa zameral napopis bezdrôtových sieti a ich základných parametrov . V druhej kapitole som sa zameralna popis VoIP prenosu a jeho výhod a nevýhod. V tretej kapitole sa venujem šíreniurádiových vĺn v prostredí budov. V štvrtej kapitole preberám základy meraniaa hodnotenia kvality hlasového prenosu. V piatej časti opisujem samostatný experimenta výsledky mojich meraní.1

VOWLAN PRENOS HLASU1. BEZDRÔTOVÉ SIETE WIFI1.1 PRINCÍPY A VYUŽITIE WIFISiete WIFI ( Wireless Fidelity ) sa používajú na prepojenie počítačov v lokálnychsieťach, pripadne sa môžu použiť na prepojenie viacerých LAN sieti pri ktorých by bolopoužitie káblových rozvodov nepraktické alebo veľmi cenovo alebo technicky náročné.Dajú sa použiť aj vo stavbách kde nie je možné realizovať klasickú káblovú štruktúruv historických budovách pripadne v podnikoch kde je potrebná mobilita technikov ktorýsa potrebujú pripájať do podnikovej siete z rôznych miest podniku. V súčasnej dobe sarozmáha použitie bezdrôtových sieti či už v súkromných sieťach alebo komerčnýchsieťach. Táto technológia sa používa aj v mestách kde sa takto realizuje verejný prístup dointernetu na námestiach, letiskách, školách, kaviarňach prípadne iných verejnýchmiestach. Najväčší rozmach technológie začal keď sa začali implementovať WIFI modulydo lacných notebookov, PDA a mobilných telefónoch ktorý takýmto spôsobom získalimožnosť pripojenia sa do širokopásmových sieti s pripojením na internet. TechnológiaWIFI je založená na rádiovom prenose v pásme mikrovĺn ktoré bolo vyhradené prepoužitie v počítačových sieťach a medicíne.1.2 TECHNOLÓGIA WIFITato technológia bola štandardizovaná v Institute of Electrical and ElectronicsEngineers čo je inštitút pre štandardizáciu počítačových a sieťových štandardov.Postupom času sa vyvíjal aj štandard WIFI pod označením 802.11. Po dvoch rokochskúmania tohto štandardu odborníkmi vznikli dve revízie 802.11a a 802.11b. Prvýštandard pracuje v pásme 5GHz ktoré je u nás platené ale voľné v USA a má prenosovúrýchlosť 54Mb/s. Druhý štandard 802.11b ponúka prenosovú rýchlosť 11Mb/s nafrekvencii 2,4GHz ktoré je v Európe voľné prístupné. Preto v roku 2003 odbornícivyvinuli štandard 802.11g ktorý kombinuje prenosové pásmo zo štandardu 802.11b2,4GHz a dosahuje prenosovú rýchlosť 54Mb/s. V súčasnosti väčšina sieťových prvkovpodporuje oba štandardy 802.11b,g. V súčasnosti sa vyvíja najnovšia verzia tohtoštandardu pod označením 802.11n kde je pridaná technológia MIMO, ktorá umožňujerozšírenie dátovej priepustnosti a predlženia dosahu.2

VOWLAN PRENOS HLASUŠtandard IEEETabuľka 2: Štandardy WIFIVysielacia Prenosováfrekvencia rýchlosťDosah v budove802.11a 5GHz 54Mb/s 35m802.11b 2,4GHz 11Mb/s 38m802.11g 2,4GHz 54Mb/s 100m802.11n 2,4 alebo 5GHz 600Mb/s 300mPrenosové pásmo 2,4GHz sa delí v Európe na zväčša 13 kanálov. Aby sa vzájomnenerušili zvyknú sa v okolí používať kanály z rozstupom troch kanálov. V sieťach WIFI sapoužíva metóda CSMA/CA, lebo ako prenosové médium sa používa vzduch ktorýspoločný pre všetky WIFI relácie. Metóda CSMA/CA je založená na princípepredchádzania kolízii na spoločnom prenosovom médiu. Princípom pri tejto metóde je žeObrázok 1: Štruktúra WIFI sieteskôr ako klient začne vysielať tak počúva určitú náhodne určenú dobu či je prenosovémédium voľne na prenos, ak je médium voľné tak začne vysielať a čaká na úspešnépotvrdenie prenesenia paketu.Ak je však obsadené tak čaká kým skončí práve prebiehajúca relácia. Ak je prenosneúspešný, to znamená nepríde potvrdenie z prijímacej strany, tak sa náhodnevygenerovaný čas zdvojnásobí a potom sa opakuje vysielanie. Každým ďalšímneúspešným pokusom sa náhodný čas zvyšuje exponenciálne. Siete WIFI bežne obsahujú3

VOWLAN PRENOS HLASUdva základné sieťové prvky WIFI klient a prístupový bod AP. Prístupový bod AP vysielado okolia svoje sieťové meno SSID prostredníctvom paketov nazývaných „beacon“s konfigurovateľnou dobou opakovania. Pomocou SSID sa WIFI klient môže rozhodnúťku ktorému AP sa pripojí.1.3 BEZPEČNOSŤ VO WIFIAby sa nedalo ľahko pripojiť do súkromných WIFI sieti používa sa viacej spôsobovochrany prístupu do siete. Základným ochranným prvkom je potlačenie vysielania SSIDaby pri bežnom prehľadávaní sietí nebolo možné ju nájsť a pripojiť sa. Aby sa užívateľdokázal pripojiť musí poznať SSID AP na ktorý sa chce pripojiť. Druhým bezpečnostnýmprvkom vo WIFI sieťach je šifrovanie dát bol na to vyvinutý protokol WEP ktorýpoužíval 64-bitový neskôr 124-bitový prístupový kľúč. Avšak v dnešnej dobe sa dá tentoalgoritmus ľahko prelomiť ale napriek tomu sa využíva v domácich sieťach akoprostriedok proti náhodnému prístupu do siete cudzím užívateľom. Neskôr bol tentoalgoritmus nahradený algoritmom WPA ktorý mal byť prechodným riešením zlepšeniabezpečnosti bezdrôtových sieti, pokiaľ nevyšiel štandard WPA2 ktorý vyriešil nedostatkyWEP. Hlavným zlepšením WPA2 oproti WEP bolo zavedenie protokolu TKIP, ktorýdynamicky mení prístupové kľúče čo sa využívalo pri nabúraní sa do sieti chránenýchWEP. Na zabaranenie prístupu sa používa aj filtrovanie na základe MAC adries pripadneje možnosť použiť statické IP adresovanie kde povolíme iba tie IP adresy ktoré majúpridelené užívatelia v sieti. Pre zabezpečenie čo najväčšej miery zabezpečenia WIFI sietesa používajú aj iné bezpečnostné štandardy ako VPN alebo RADIUS a kombinácie týchtotechnológií.4

VOWLAN PRENOS HLASU2. PRENOS HLASU CEZ IP2.1 ZÁKLADY VOIPSIETE VOIPVoIP je technológia na prenos hlasu cez siete využívajúce protokol IP na prenos dát.Protokol IP je založený na prenose paketov cez nehomogénne siete pozostávajúcez viacerých prenosových technológií. Táto technológia tvorí najväčšiu sieť na sveteInternet. Táto sieť spája všetky počítače a dnes už aj veľa prenosných zariadenía mobilov. Preto bolo len otázkou času kedy vznikne požiadavka na prenos hlasuv reálnom čase cez túto sieť. Na vyriešenie tohto problému bol vyvinutý štandard VoIPktorý bol založený na základoch siete hlasového protokolu navrhnutého pre Americkúarmádnu sieť ARPANET. Táto technológia je zväčša prevádzkovaná na voľne šíriteľnýchštandardoch. Štandard VoIP funguje na princípe prenosu paketov v reálnom čas. Avšakštandardné IP siete fungovali na nespojovo orientovanom potvrdzovanom prenose ponáhodnej ceste v sieti čo mu zabezpečovalo flexibilitu sietea prakticky úplnú dostupnosť v každom čase. V prípade že sa v sieti zablokovala jednacesta smerovače našli náhradnú trasu a komunikácia pokračovala ďalej. IP protokoldovoľoval taktiež napojenie na hoci akú inú sieť či už spojovo alebo nespojovoorientovanú, čiže akoby ju včlenil do svojej siete. Tieto možnosti mali však veľaparametrov a vlastností ktoré pri prenose dát síce veľmi nevadili ale na prenos dátv reálnom čase sú nepostačujúce priam neprípustné. Týmito parametrami a vlastnosťamiboli oneskorenie a chvenie tzv. „jitter“ čo je rozstup paketov na konci vedenia a eštek tomu prípadná strata paketov. Tieto problémy sa pri prenose dát riešili zásobníkmia opakovaním stratených paketov. Tieto postupy však zväčšovali oneskorenie a to je preprenos v reálnom čase neprípustné.2.2 VOIP A INÉ SIETE NA PRENOS HLASUKeďže VoIP malo nahradiť klasické telefónne siete muselo sa priblížiť parametromktoré dosahovali PSTN siete, ktoré boli spojovo orientované. Ich výhodou v tomto smerebola metóda rezervácie prenosových kapacít. Spočiatku to boli priamo fyzické prenosové5

VOWLAN PRENOS HLASUcesty a neskôr virtuálne prenosové kanály. Tento princíp spravovania sieťovýchprostriedkov bol však neekonomický lebo jeden prenosový kanál bol vyhradený jednémuhovoru bez ohľadu na to či sa prenášali informácie alebo bolo ticho a s postupnýmnárastom klientov bolo treba pridávať nové vedenia a aj tak sa nedali takéto sietedimenzovať na špičkové zaťaženie siete. Tento problém riešili siete typu IP avšak maliiné problémy spôsobené prenosom v reálnom čase. Tieto odborníci začali riešiť pomocouUDP štandardu. Štandard UDP ktorý uskutočňoval prenos paketov bez potvrdzovaniaa tak skrátil dobu výsledného prenosu. Avšak IP protokol nemal vyriešenú možnosťkvalitu nepotvrdzovaného prenosu. Preto vznikol štandard RTP- protokol prenosuv reálnom čase ako nadstavba UDP. Tento protokol zabezpečuje prenos multimediálnychdát v reálnom čase a spolupracuje s protokolom RSVP ktorý zabezpečuje rezerváciusieťových prostriedkov. Pomocou týchto protokolov sa snažíme znížiť oneskoreniea chvenie na čo najmenšiu úroveň. VoIP používa dva základne signalizačné protokoly:SIP a H.323. Protokol SIP bol vyvinutí skupinou IETF a je to otvorený protokol ktorý mádefinované len najzákladnejšie pravidla pre nadviazanie spojenia a zvyšok si definuje sámvýrobca zariadenia preto sa často stáva že zariadenia od rôznych výrobcov podporujúcetento štandard sú nekompatibilné a ťažko sa nadväzuje ich spolupráca v jednej sieti.Protokol H.323 bol vyvinutý skupinou ITU-T a na rozdiel od SIP má pevne stanovenépravidlá pre jednotlivé funkcie a algoritmy ktoré sa používajú na kódovanie obrazua zvuku. Toto však zabezpečuje kompatibilitu medzi zariadeniami od rôznych výrobcov.2.3 PRINCÍPY VOIPAko je jasne z názvu tak VoIP sa prenáša pomocou IP paketov ktoré tvorí hlavičkaa užitočné údaje. Aby bolo čo najlepšie využitie prenášaných paketov tak sa používakódovanie podľa určitých algoritmov na kódovanie zvuku a obrazu. Na kódovanie zvukusa používajú kodeky rady G (G.711, G.722, G.723, G.726, G.729, …) a na kódovanievidea sa používajú kodeky rady H (H.263, H.263+, H.264, ...). Základnú štruktúru VoIPsiete tvoria dve koncové zariadenia a prenosové médium. Avšak v praxi sa používajúďalšie zariadenia na zabezpečenie rozširujúcich funkcií VoIP hovoru (Proxy server).6

VOWLAN PRENOS HLASUObrázok 2: Štruktúra VoIP siete2.4 VOWLANV súčasnosti sa začalo rozširovať používanie mobilných telefónov vo veľkom počte.Lenže tieto technológie sú finančne náročné a ľudia sa snažia prispôsobovať možnostipočítačových technológií aby ich mohli používať na mobilnú komunikáciu. TechnológiaIP sieti má veľký potenciál aj v súčasnej dobe a postupne sa budú tieto siete viac a viacpoužívať na hlasovú komunikáciu. Lebo v súčasnej dobe sa ľudia snažia telefonovať čonajlacnejšie v čom im internet ako najrozľahlejšia sieť na svete poskytuje najväčšiemožnosti a s pomocou bezdrôtových technológií sa táto sieť dá použiť na mobilnúkomunikáciu pomocou hlasu aj obrazu súčasne. Avšak spojenie IP sieti a bezdrôtovýchsieti ma v súčasnej technologickej úrovni WIFI technológií je komplikované veľkýmihodnotami oneskorenia ktoré je nepriaznivým parametrom pri prenose hlasu v reálnomčase. Ďalším nevhodným parametrom pri použití WIFI na VoIP prenos je malý dosahantén AP pri ktorom je potrebné časté prechody medzi vysielačmi, avšak tento parameterby sa dal zlepšiť použitím výkonnejších antén prípadne použitím technológie 802.16 snázvom WiMAX (World Interoprability For Microwave Access) ktorá má dosah do50KM na priamu viditeľnosť. Pričom by sa odstránil problém s častým prechodom medzivysielačmi. Avšak tento štandard je v súčasnosti prevádzaný v licencovanom pásme3,5GHz. Čo sa týka parametru oneskorenia tam je situácia zložitejšia a najvhodnejšieriešenie sa v súčasnej dobe hľadá.7

VOWLAN PRENOS HLASU3. ŠÍRENIE SIGNÁLOVV ATMOSFÉREA ZASTAVANOM PROSTREDÍ3.1 BUDOVY A ZASTAVANÉ ÚZEMIE:Šírenie tu bude zabezpečovať najmä prízemná priestorová vlna v pásme decimetrovýchvĺn UHF. Dôvodom sú veľmi vhodné vlastnosti elektromagnetických vĺn pre daný typtýchto frekvencií:• Relatívne malé straty• Dobrá schopnosť odrážať sa, ohýbať sa a prenikať prekážkami v zástavbe• Vlnové dĺžky umožňujú konštruovanie relatívne malých antén vhodných premobilné terminály.Prízemná priestorová vlna sa môže šíriť buď priamo pri priamej optickej viditeľnostimedzi dvoma anténami alebo s odrazom, ohybom a rozptylom na prekážkach. Tietojednotlivé mechanizmy šírenia sa uplatňujú predovšetkým podľa typu prostredia,v ktorom sa prízemná priestorová vlna nachádza. Podľa tohto kritéria môžeme hovoriťo vlne šíriacej sa vo voľnom priestore, polopriestore nad rovinnou zemou, nad členitýmterénom, nad terénom s rastlinami a vlne šíriacej sa v mestskej zástavbe, kde odrazy,ohyby a rozptyl vlny spôsobujú prekážky vytvorené ľudskou rukou. Avšak v reálnomsvete sú vplyvy jednotlivých prostredí neoddeliteľné a vzájomne sa kombinujú ( napríkladšírenie v zástavbe postavenej na nerovnom teréne s rastlinami), otázka modelovaniašírenia sa viac menej rieši samostatne. V tejto práci sa budeme zaoberať malýmivzdialenosťami spojov rádovo maximálne desiatky metrov je možné zanedbať ďalšie javypri šírení vĺn v prízemných vrstvách atmosféry, ako sú troposférická refrakcia, útlmhydrometeromi, útlm atmosférických plynov.Predmetom nášho skúmania je tá časť rádiokomunikačného reťazca medzi vysielačoma prijímačom, ktorá predstavuje premenu elektromagnetickej energie vedenej (napájacímkáblom) na energiu vyžiarenú pomocou antény, jej prenos vo forme elektromagnetickejvlny daným prenosovým prostredím a tiež spätnou transformáciou vlny vyžiarenej na8

VOWLAN PRENOS HLASUvlnu vedenú. Pre modelovanie bezdrôtového prenosu sú určené nielen druhy spojova vlastnosti prenosového prostredia ale aj typ a umiestnenie antén. Pre popis takzvanéhopokrytia, to je v základnom pojatí úroveň signálu generovaného základnou (vysielacou)anténou v danom bode pozorovania, existujú dve možnosti. Úroveň signálu popíšeme akointenzitu elektrického poľa v danom mieste alebo ako výkonovú úroveň prijatúreferenčnou anténou. Ako referenčnú anténa sa typicky volí ideálne všesmerová(izotropická) anténa s jednotkovým ziskom (0dB). Pre zobrazenie pokrytia sa výkonováúroveň signálu používa veľmi často, a to bez toho aby sa údaje o referenčnej prijímacejanténe explicitne opakovali.Niekoľko základných vzťahov pre šírenie vlny v ideálnych podmienkach voľnéhopriestoru:Efektívna hodnota intenzity elektrického poľa v bode pozorovania: 30 Výkon prijatý prijímacou anténou:Odstup signál šum: Straty voľným priestorom 1 32,44 20 log log P V – výkon na vstupe vysielacej antényG V – zisk vysielacej antényd – vzdialenosť vysielacej antény od bodu príjmuG P – zisk prijímacej antényL – straty šírením v danom prostredík – Boltzmannová konštantaT – teplota v KelvinochB – šírka prenášaného pásma9

VOWLAN PRENOS HLASUF – šumové číslo prijímača3.1.1 Mobilný spojPredpokladáme pozemný spoj kde je anténa základňovej stanice pevne umiestnená,zatiaľ čo je anténa prenosného zariadenia je pohyblivá.Obrázok 3: Geometria mobilného spojaSignál šíriaci sa medzi pevnou a prenosnou anténou v mestskom prostredí je tlmenýObrázok 4: Mechanizmus modelovania výkonovej bilancie rádiového prenosu vzástavbea mení sa pôsobením rôznych fyzikálnych mechanizmov.Na oboch koncoch sa uplatňuje zisk antén, ktorým je nutné vynásobiť výkonovúúroveň prijímaného signálu. Na prijímacej strane nastupuje aditívny šum, spôsobenýinterferenciami a šumom prijímača. Vlastný útlm šírenia daným prostredím jepredstavovaný tromi multiplikativními zložkami:Straty šírením (path lost) – útlm závislý hlavne na dĺžke spoja a type prostredia. Tátočasovo nepremenná zložka predstavuje strednú hodnotu signálu v danom bodepozorovania a jeho okolí. Hodnota je daná priemerom veľkého počtu meraní okamžitej10

VOWLAN PRENOS HLASUhodnoty úrovne signálu uskutočnených v dostatočne dlhom časovom intervale na plocheo priemere rádovo niekoľko vlnových dĺžok.Pomalé úniky (shadowing) – útlm spôsobený zatienením spoja (terén, stavby, rastliny,ľudia atď.) pri pohybe prenosnej antény. Ku kolísaniu úrovne signálu dochádza z hľadiskavlnovej dĺžky „pomaly“ to znamená pri zmene polohy o rádovo minimálne desiatkyvlnových dĺžok. Hĺbka týchto únikov to znamená pokles úrovne signálu voči základnémupriebehu, môže byť veľmi veľká napríklad až desiatky decibelov, podľa konkrétnejsituácie. Pomalé úniky vykazujú logaritmicko-normálne rozloženie v čase s nulovoustrednou hodnotou.Rýchle úniky (Rayleigh fading) – spôsobujú veľmi rýchle a hlboké kolísanie úrovnesignálu. Sú spôsobené predovšetkým viaccestným šírením signálu a doplerovskýmposuvom, ktorý vzniká v dôsledku pohybu mobilnej antény a okolitých objektov.Elektromagnetická energia sa medzi pevnou a pohyblivou anténou šíri tiež pomocouodrazu po veľa rôznych dráhach. Vďaka všesmerovej mobilnej anténe dochádza priviaccestnom šírení k fázovému sčítaniu veľkého množstva rôzne odrazených lúčovz rôznych smerov od rôznych objektov. Tým je vytvorené v priestore akési stojaté vlnenies minimami vzdialenými asi polovicu vlnovej dĺžky. Oneskorenie odrazených lúčov môžebyť veľké. (desiatky ms) podľa vzdialenosti objektov, od ktorých sa odráža. Dôležitouvlastnosťou rýchlych únikov je taktiež skutočnosť, že sú silne premenné v čase, čo jespôsobené ako pohybom užívateľa tak stálou zmenou prenosovým prostredím. Svojoupovahou sú v širokopásmových prenosoch rýchle úniky frekvenčne selektívne, toznamená hĺbka úniku v danom okamihu a miest nie je z hľadiska prenosového pásmakonštantná. Rýchle úniky vykazujú reyleighovo rozloženie v čase s nulovou strednouhodnotou. Pri priamej viditeľnosti medzi pevnou a mobilnou anténou, keď je priamy lúčdominantný, potom ide o zvláštni prípad Reyleighoveho rozloženia – Riceovhorozloženia.Priebehy odpovedajú narastajúcej vzdialenosti mobilnej antény od pevnej v prostredímestskej makrobunky, kedy je pevná anténa na úrovni okolitej zástavby.Na základe vyššie popísaných fyzikálnych princípov môžeme celkový útlm (straty)šírením po istej idealizácií uvažovať ako súčet dvoch zložiek:Celkové straty šírením pre mobilnú anténu v mieste p a čase t: , L (p) – stredná hodnota strát daná pozíciou antény p11

VOWLAN PRENOS HLASUX (t) – Náhodná časovo premenlivá zložka strát s nulovou strednou hodnotou danáštatistickým rozložením pomalých a rýchlych únikov v čase.Pre model prenosového kanálu ako náhodný časový priebeh úrovne signálu jeťažiskovo časovo premenná zložka X (t) , ktorú tvoria rýchle a pomalé úniky. Pre ichpredpovede nie je potrebné poznať konkrétnu situáciu a geometriu daného spoja. Prestochastické modely úniku stačí len rámcová klasifikácia prostredia a usporiadania spoja,ktorá určuje príslušné štatistické rozloženie úniku v čase. Zložka L (p) je plne určenávzájomným umiestnením pevnej a mobilnej antény. Predikciou tu teda nie je mienenémodelovanie prenosového kanálu ako stochastickej časovej závislosti, ale fyzikálnemodelovanie šírenia vlny (signálu) v priestore v danom prenosovom prostredí.Pri popise mobilného spoja hrajú kľúčovú úlohu taktiež použité antény. U mobilnýchantén je významná nielen ich účinnosť ale aj zmena parametrov s ohľadom na spôsobdržania antény užívateľom. Zmena umiestnenia antény vzhľadom k telu užívateľa môžeznamenať zmenu výkonovej bilancie spoja o veľa dB.3.1.2 Šírenie v polopriestoreU mobilného spoja sa vždy jedná o šírenie nad zemou, ktorú vzhľadom k uvažovanýmrozmerom buniek považujeme za rovinnú. Odmyslíme si zástavbu či terénne nerovnosti,ide o klasické šírenie v polopriestore, kde je možné použiť ako východisko pre ďalšiemodely.Výpočet šírenia vlny v polopriestore pomocou dvojlúčového modelu, kde je metódougeometrickej optiky pričítaný príspevok lúča priameho a lúča odrazeného od zeme.3.1.3 Mechanizmy šírenia v zástavbe.Ako už bolo uvedené vyššie, vlna šíriaca sa v zástavbe vytvára interakcies prekážkami, to je predovšetkým samotnou zástavbou. Hovoríme o odraze, prípadnerozptyle vlny, difrakcií vlny na hranách či prechode cez prekážku.12

VOWLAN PRENOS HLASUObrázok 5: Šírenie nad rovinnou zemou - dvojpaprskový modelJednotlivé mechanizmy šírenia sa uplatňuje najmä podľa typu okolitého prostrediaa umiestenia oboch antén mobilného rádiového spoja. Zanedbáme tu prípad nerovnéhoterénu a uvedieme základné zákonitosti pri šírení vlny v zástavbe.Ak je pevná anténa základňovej stanice umiestnená nad úroveň okolitých prekážok toje nad úrovňou striech zástavby a mobilná anténa užívateľa je na úrovni ulice je prineexistencie priamej optickej viditeľnosti medzi anténami (čo je v praxi stáli prípad)dominujúcim mechanizmom difrakcie na hranách striech a odrazov od objektovv blízkosti mobilnej antény. Hovoríme o makrobuňkeObrázok 6: Šírenie v mestskej makrobunke, keď je anténa nad úrovňou okolitýchstriechAk je zástavba pravidelná (homogénna ), je spádová krivka (pokles úrovne signálu zovzdialenosťou ) podobná do všetkých smerov od pevnej antény. Makrobunka má potomviac menej kruhový tvar a to má a to taktiež vďaka tomu, že vplyv miestnychnepravidelností zástavby sa vzhľadom k veľkým rozmerom makrobunky nemusia prílišuplatniť. Pre túto úvahu samozrejme predpokladáme pevnú anténu so vše smerovou13

VOWLAN PRENOS HLASUvyžarovacou charakteristikou. Pravidelný tvar bunky veľmi prispieva k zjednodušeniupredikcie.Úplne rozdielna situácia nastane v prípade, keď je pevná anténa základňovej staniceumiestnená hlboko pod úrovňou striech. To je prípad tzv. mikrobunky, kde je rozhodujúcešírenie signálu na priamu viditeľnosť a odrazy od stien budov(obr. 2.9). Uplatňuje sanajmä vlnovodový efekt ulíc, kedy sa vlna šíri odrazom pozdĺž ulice podobne ako v silnenadkritickom vlnovode. Tvar mikrobunky ani v pravidelnej zástavbe nie je kruhový, alesleduje konkrétnu geometriu zástavby.Obrázok 7: Šírenie vĺn v mikrobuňke pomocou odrazovVplyvom veľkej členitosti interiérov predstavuje z hľadiska šírenia vĺnnajkomplikovanejší prípad umiestenia oboch antén mobilného spoja vo vnútri budovv takzvanej pikobunke. Energia sa medzi pevnou a mobilnou anténou šíri priamo,prechodom stenami, odrazy, ohyby atď. Do hry vstupuje nielen interiér so svojímvybavením ale aj okolité budovy. Signál sa medzi poschodiami môže šíriť cez oknáodrazom od vedľajšieho objektu alebo vo vnútri výťahovej šachty ako vlnovodu. Taktiežje potrebné si uvedomiť, že komplexnosť interiérov, ktoré sa môžu významne meniť napr.otvorením dverí apod. je veľmi ťažké opisovať. Z hľadiska predikcie šírenie predstavujúveľmi náročné scenáre najrôznejšie šachty, schodiská a iné nepravidelnosti konštrukciebudov. Ak je pevná anténa umiestnená na chodbe, často sa uplatňuje veľmi silnevlnovodový efekt chodby, kedy takmer nedochádza k poklesu úrovne signálu zovzdialenosťou. Vždy ide o trojrozmernú priestorovú záležitosť.14

VOWLAN PRENOS HLASUObrázok 8: Alternatívne cesty šírenia signálu v pikobuňke; A - cez okná a odraz odsusednej budovy; B - priechod cez poschodie a výťahovou šachtouKeďže elektromagnetická vlna väčšinou veľmi dobe preniká bežnými prekážkamiv interiéri, má pikobunka oproti mikrobuňke pravidelnejší tvar. Preto je možné s výhodoupoužiť aj najjednoduchší empirický model s jedným spádovým koeficientom podobne akov makrobunke. Zásadným rozdielom je to, že v pikobunke sa pohybujeme predfresnelovým zlomom ale v makrobunke uvažujeme len vzdialenosti za zlomom.3.1.4 Klasifikácia modelov šírenia vĺn v zástavbe3.1.4.1 Klasifikácia podľa typu prostredia:Charakter šírenia signálu mobilného spoja TJ. prístup k jeho modelovaniu, je určenýpredovšetkým okolitým prostredím a umiestnením pevnej základňovej antény. Tieto dvaparametre určujú najmä tieto typy buniek:o Makrobunka („macrocell“) – Pevná anténa je umiestnená nad úrovňou striechzástavby, polomer bunky sa pohybuje od 1 do 30 km.o Mikrobunka („microcell“) – Pevná anténa pod úrovňou striech zástavby,polomer mikrobunky je typicky 100m až 1km.o Pikobunka („picocell“) – pevná anténa je umiestnená vo viac či menejuzavretom interiéry TJ. napr. vo vnútri kancelárskej budovy, v nákupnej halealebo v polootvorenom nástupišti autobusovej stanici, rozmery pikobunkydosahujú rádovo desiatky metrov.15

VOWLAN PRENOS HLASU3.1.4.2 Klasifikácia podľa charakteru výpočtu:‣ Empirické – väčšinou jednoduché aproximované vzťahy pre daný typprostredia, kde sú parametre založené na štatistickej analýze veľkého objemunameraných dát‣ Deterministické – teoretické modelovanie na fyzikálnom základe šírenia vlnypre idealizovaný alebo viac menej zjednodušený popis daného prostredia(terén, geometria a materiál zástavby a podobne)‣ Semi-deterministické (semi-empirické) – kombinácie dvoch predchádzajúcichprístupov‣ Stochastické – na základe vstupných parametrov je náhodne vygenerovanýpriebeh signálu pre simuláciu prenosového kanála, kde zvyčajne nie je priamaväzba na geometriu prenosového prostredia a umiestnenie pevnej a mobilnejantény.Obyčajne je možné konštatovať že vypočítané najjednoduchšie empirické modelypatria v praxi k najpoužívanejším vďaka svojej nenáročnosti na výpočetné prostriedkya čas, ale predovšetkým na vstupné dáta. Dobré výsledky predikcie útlmu podáva extrav makrobunkách a v istej miere i pikobunkách. Nie sú schopný predikovať širokopásmovéparametre ako napr. impulznú odozvu a uhol dopadu. Na druhej strane stojadeterministické modely väčšinou predstavujú výpočetné zložité a sofistikované algoritmy,ktoré dokážu modelovať ako útlm šírenia, tak širokopásmové parametre s veľkoupresnosťou bez ohľadu na geometrickú členitosť konkrétnej situácie. Presné výsledkyvšak priamo závisia na kvalite vstupných dát, ich získanie môže byť veľmi náročné adrahé. Preto v praxi nastupujú až v poslednej dobe, kedy je z vývojom počítačovprestavajú byť matematické a pamäťové nároky problém a databázy zástavby začínajúbyť bežne dostupné. Ide predovšetkým o aplikácie pre mikrobunky. Pre predikciuprieniku signálu z vonkajších základňových staníc do budov (to je výpočet pokrytiav interiéry budovy z vonkajšej základňovej stanice makro alebo mikrobunky) je potrebnépoužiť k tomu predurčené modely či rozdeliť úlohu na dve časti. Najskôr spočítať úroveňna plášti budovy podľa vhodného modelu pre makro alebo mikrobunky a túto hodnotuzobrať po započítaní útlmu plášťa budovy ako fiktívny zdroj pre vnútorné pokryties využitím modelov pre pikobunky.16

VOWLAN PRENOS HLASU4. ZÁKLADY MERANIAKVALITY PRENOSU HLASU4.1 KVALITA SLUŽIEB (QUALITY OF SERVICE –QOS):Podmienky QoS stanovujú kapacitu siete ponúkanej nejakou službou, garantujecharakteristické potreby pre získanie optimálnych služieb. Jedným z veľmi dôležitýchVoIP problémov je ponuka aplikácií ktoré porovnáme z klasickými telekomunikačnýmislužbami. Na rozdiel od PSTN kde sa pri vytáčaní používa spojenie koniec – koniec,paketové siete používajú štatistický multiplex sieťových zdrojov. Aj keď zdieľaniesieťových zdrojov medzi veľa užívateľmi obmedzuje ale aj znižuje náklady, to je hlavnávýhoda VoIP prevádzky, ale značne to ovplyvňuje parametre QoS.4.1.1 QoS parametre:Rozdielne parametre sa používajú na popísanie služieb klasických systémov akooneskorenie, chvenie, stratovosť paketov, ozveny, oneskorenie manažmentom siete.Nasleduje popis charakterov jednotlivých parametrov pre lepšie pochopenie ich významupri QoS.4.1.1.1 Oneskorenie:Je základným parametrom pri projektoch VoIP sieti, je spracované v ITU-T G.114. Jeužitočné vedieť čo ho spôsobuje aby sme vedeli správne pochopiť efekty ním spôsobené.Algoritmické oneskorenie: Je spôsobené algoritmickým kódovaním v prípadochalgoritmických audio kodekoch.Rámcové oneskorenie: RTP štandardne ma paketovací čas 20ms, tak G.711 kodekmôže naplniť 160 hlasových vzoriek do každého rámca., kým G.723.1 kodeku je jedenrámec generovaný každých 30ms. Toto oneskorenie je dané vo všeobecnosti čakaním navygenerovanie ďalšieho rečového rámca, ktorý má byť vysielaný v príslušnom pakete.Serializačné oneskorenie: Je čas potrebný na prenos paketov IP. Toto oneskorenie môže17

VOWLAN PRENOS HLASUbyť ovplyvnené počtom smerovačov a prepínačov ktoré ma na ceste cez sieť prekonaťa tiež aj rýchlosťou linky na ktorú vysielame.Oneskorenie šírením: Je to čas potrebný na prejdenie sieťou na veľké vzdialenosti.Prevádzka cez satelity pre výšku 14 000km je oneskorenie 100ms a pre výšku 36 000kmje to 260ms.Oneskorenie komponentov: Je to oneskorenie ktoré vzniká na jednotlivých prvkochv sieti, pri prechode od vstupu po výstup. Je zanedbateľné voči predchádzajúcim.4.1.1.2 Chvenie (Jitter):IP paket prenášaný sieťou sa môže rôzne dlho zdržať v jednotlivých prvkoch siete, čospôsobuje rôzne oneskorenie na cieľovej strane prenosovej cesty paketu. Príchodv nesprávny časový interval by mohol spôsobiť problém zo správnym spracovanímpaketu. Je viacej metód používaných na zníženie hodnôt tohto oneskorenia, ako jepoužívanie vyrovnávacích zásobníkov, ktoré dovolia správne usporiadanieprichádzajúcich paketov.4.1.1.3 Strata paketov:Hlasové pakety sa môžu stratiť v sieti z dôvodu vysokého zaťaženia. V prenosev reálnom čase nie je znovu posielanie paketov prípustné lebo by to zvyšovalooneskorenie. Dôsledky stratených paketov na kvalitu služby závisia od spôsobu správaniasa koncových zariadení, resp. implementácií v nich. Tie môžu ponechať prázdne medzerynamiesto stratených paketov. Je taktiež možné použiť metódu kedy sa z predchádzajúcichsprávne prenesených vzoriek predikujú stratené vzorky(táto metóda je známa ako ukrytiestratených paketov PLC)4.1.1.4 Ozvena:Je to jav ktorý sa prejavuje vypočutím oneskoreného opakovaného hlasového signálua môže nastať ak je oneskorenie väčšie ako 50ms na jednu slučku. Aby sa zabránilotomuto javu musia niektoré terminály vykonať korekciu ozveny, ktorá umožní zachovaťna chvíľu zvukový signál, ktorý bude následne odrátaný od odozvy signálu.18

VOWLAN PRENOS HLASU4.2 METÓDY MERANIA4.2.1 Subjektívne meracie metódy:Subjektívne merania kvality hlasového prenosu sa vykonávajú skupinou ľudí. Testovéfrázy sú zaznamenané a potom testovaný subjekt ich počúva v rôznych podmienkach.Tieto testy sa musia vykonávať v špeciálnych miestnostiach s presne definovanýmiparametrami, ktoré sú kontrolované počas celého testu. Poznáme napr.: Konverzačnýnázorový test, Posluchový názorový test, medzi nevýhody týchto testov patria napríkladvlastnosti ako skúsenosti s týmito testami, humor a kultúra ktoré má každý človek iné.Tieto testy sú aj finančne náročné a v praxi menej využívané, lebo na ne treba veľký početľudí a opakovaní aby boli výsledky vierohodné.4.2.1.1 Posluchový test:Je využívaný pre nesmerové prenosy a je založený na prenose testov vykonávanýchkonverzáciou alebo nahratými frázami. Cieľom je hodnotenie parametra terminálov aleboalgoritmov v rôznych podmienkach, niektoré z najznámejších testov sú ACR, DCR, CCR.4.2.1.1.1 ACR- absolútne kategorické hodnotenie:Vykonáva sa priamym hodnotením vzoriek bez vypočutia referenčných vzoriek,výsledky reprezentujú číselné hodnoty, na základe subjektívneho hodnotenia MOS(Priemerná názorová hodnota). MOS nadobúda hodnoty 1-5 a udáva priemerný výsledokdojmov testovacej osoby. Na teste sa musí zúčastniť veľa osôb. Ako má byť MOS skúškavykonávaná popisuje ITU-T Rec. P.800:Zdrojové nahrávky:• Testovacia miestnosť musí mať objem od 30m 3 do 120m 3 a trvanie ozvenymenej než 500ms (200-300 doporučene) a hluk pozadia menší než 30 dB• Všetky prijímacie systémy, telefóny a IRS musia byť kalibrované na ITU-TRec. P.64 a test citlivosti systémov sa musí vykonať pred začiatkom a poskončení meraní.• Nahrávacie systémy musia byť vysoko kvalitné (2-cestne pásky, 2-kanalovéprocesory alebo počítačovo riadený počítačový systém)19

VOWLAN PRENOS HLASU• Nahrané hlasové vzorky musia obsahovať pár krátkych fráz, prevzatých z novínalebo netechnických prednášok, zvyčajné usporiadané (3-6 sekundové frázypočas 2-5 minútových rozhovorov)• Všetky použité materiály musia byť nahraté s mikrofónom vo vzdialenosti 140-200mm od úst.Posúvacia fáza testu:• Testovacia miestnosť musí spĺňať rovnaké podmienky ako nahrávaciamiestnosť, okrem hluku pozadia, ten musí byť menší ako 50dB; tiež v tomtoprípade, hlukové spektrum musí byť hodnotene dvakrát• Všetky reprodukčné systémy, telefóny, IRS alebo reproduktory musia byťkalibrované podľa ITU-T Rec. P.64.• Osoba ktorá počúva nemôže mať nič spoločné s telekomunikačnou prácou a oniby nemali ešte počuť frázy použité v teste.Kvalita musí byť hodnotená cez rôzne názorové škály ( ako v tabuľke 1-2-3)Tabuľka 2: Počúvacie kvalitatívne hodnotenieKvalita rečiSkóreExcelentná 5Dobrá 4Priemerná 3Slabá 2Zlá 1Tabuľka 3: Počúvacie hodnotenie úsiliaÚsilie potrebné na porozumenie významu tvrdeniaSkóreMožná relaxácia: žiadne úsilie netreba 5Pozornosť potrebná: žiadne značné úsilie netreba 4Mierne úsilie treba 3Značné úsilie treba 2Žiadny zmysel s nejakým prijateľným úsilím 120

VOWLAN PRENOS HLASUTabuľka 4: Preferovaná miera hlasitostiHlasitosťSkóreOveľa hlasitejšie ako treba 5Hlasitejšie ako treba 4Normálne 3Tichšie ako treba 2Oveľa tichšie ako treba 14.2.1.1.2 DCR – Degradované kategorické hodnotenie:Sa používa ak hodnotíme vysoko kvalitné hlasové vzorky a výsledky ACR nie súvhodné pre vyhodnocovanie kvalitatívnych parametrov. Používajú sa dve vzorky A a B.Vzorka A predstavuje referenčnú vzorku a B je degradovaná vzorka. Vzorka B jeporovnávaná pomocou degradačnej stupnice a výsledky sú zhrnuté v degradovanom MOS(D-MOS). ITU-T P.800 príloha D, predstavuje ako sa vykonáva DCR skúška. 4rozprávači hodnotia každú zostavu. Vzorky musia byť zložené z dvoch častí, oddelených0,5 sekundovou tichou medzerou. DCR a ACR sa líšia použitím typmi vzoriek.Poslucháči používajú päť stupňov degradačného rozsahu, ktoré vyjadrujú poškodenievzorky B ku vzorke A. (Tabuľka 4).Tabuľka 5: Degradačná kategorická stupnicaDegradácia nepočuteľná 5Počuteľná degradácia nie však nepríjemná 4Degradácia jemne nepríjemná 3Degradácia nepríjemná 2Degradácia veľmi nepríjemná 14.2.1.1.3 CCR – Porovnávacie kategorické hodnotenie:Je popísané v ITU-T P.800 príloha D. Tento test je podobný DCR okrem typu použitejvzorky. Pri tomto teste je poradie vzoriek náhodné, pričom pri DCR je prvá prezentovanáreferenčná vzorka a potom degradovaná vzorka. Poslucháči nevedia ktorá vzorka je ktorá,čiže musia dať stanovisko ku kvalite druhej vzorky ku prvej. Stupnica CCR je v tabuľke6.21

Tabuľka 6: Porovnávacia kategorická stupnicaVeľmi lepšia 3Lepšia 2Jemne lepšia 1Rovnaká 0Jemne horšia -1Horšia -2Veľmi horšia -3VOWLAN PRENOS HLASU4.2.1.2 Konverzačný názorový test:Sú to laboratórne testy, ktoré sa snažia napodobňovať reálne podmienky zákazníkov.Je potrebné aby boli všetky podmienky pri teste presne dodržané a merané pred a po teste.Test je popísaný v ITU-T P.800 príloha A.Dva subjekty, ktoré vykonávajúce skúšky, sú umiestnené v samostatných aizolovaných miestnostiach objemom väčším ako 20 m 3 a echo nižším ako 500 ms (medzi200 a 300 ms). Stavba miestnosti by mala byť taká, aby umožnila upraviť vhodný zvuktak, aby simulovali vonkajšie prostredie, s úrovňou šumu (ak tam nie sú zvuky zavedenéúmyselne), aby bola schopná udržať čo najmenšiu úroveň (štandard ISO 9996, TJnemocnice a knižnice);Výber subjektov je prevádzkovaný náhodný spôsobom, a to za podmienky, že: nesmú byť priamo zapojený do prace na telekomunikáciách hlasovomkódovaní. sa nikdy nepodieľa na ďalších subjektívnych experimentoch vpredchádzajúcich šiestich mesiacoch a konverzačnou experimentovaní v zaposledný rok.Tieto subjekty majú hlásiť svoje stanovisko k názorovému stupnici vybraný medzitýmito odporúčanými ITU-T a aritmetický priemer výsledkov sa nazýva priemerkonverzačné názorové hodnotenie (MOS).4.2.1.3 Detekovateľné testy mechanickej odpovede:Sú definované v ITU-T P.800 príloha C. Najlepšia metóda na získavanie informáciío vlastnostiach analógového zvuku. Tieto parametre ovplyvňujú QoS. Hodnoty sa22

VOWLAN PRENOS HLASUvyjadrujú pomocou stupňov na stupnici nazývanej: Detekovateľná stupnica vnímania.Stupnica podľa ITU-T ponúka tieto stupne:• Nepríjemný• Detekovateľný• NedetekovateľnýTáto stupnica môže byť použitá pre rôzne typy týchto testov, napríklad pre hodnotenieecha, pre interferenciu tónov, hlasovo spínané poškodenia a miestnu väzbu. V niektorýchsituáciách môže byť toto vyjadrenie považované ako bodové ohodnotenie názoru, vporadí 2, 1 a 0 pre združenie bodového ohodnotenia názoru posluchových akonverzačných testov.Tento združený typ nie je vždy možný, pretože testy mechanickej odpovede používajúzmenšenú stupnicu vzhľadom ku klasickému bodovému ohodnoteniu názoru, ktorý jeformovaný 5 bodmi. Kvôli tomu, je možné využiť inú stupnicu, ktorá dovolí využiť• viacej bodových ohodnotení• nepočuteľný• slabo počuteľný• jemný• mierny• trochu hlučný• hlučný• neznesiteľný4.2.2 Objektívne meracie metódy:Počas plánovania sieti sú subjektívne metódy nepraktické, drahé a obmedzené. Novovyvinuté metódy mali pomôcť vyhnúť problémom so subjektívnymi metódami. Novémetódy umožňujú výpočet hodnôt poškodenia a ich kombinácie vo vyvíjanej sieti. Odhadkvality, poskytujú čo najpresnejšie hodnotám MOS.ITU-T navrhla objektívne, automatické a reprodukčné testovacie metódy, ktoréudávajú vnemovú QoS. Objektívne meracie metódy využívajú postup keď, hlasovávzorka tvorí vstupný signál na tvorbu hodnotenia, a degradovaná vzorka je tvorená priprenose sieťou. Rozlišujeme tri objektívne metódy hodnotenia: porovnávacie metódy,ktoré porovnávajú degradovaný signál s originálom, absolútne metódy, ktoré sú založené23

VOWLAN PRENOS HLASUna odhade absolútnej kvality a prenosové metódy, ktoré získavajú hodnoty cez sieťovúštúdiu a analýzu, aby sme dopredu poznali kvalitu prenosu. Ďalšie delenie môže byť naIntruzívne a neintruzívne metódy.‣ Intruzívne metódy: Základom týchto metód je hodnotenie parametrov kvalityporovnávaním dvoch vzoriek, referenčnej a degradovanej ktorú dostanemeprenesením cez testovaný prenosový systém. Výsledky týchto metód sú presnejšie.‣ Neintruzívne metódy: Neintruzívne meracie metódy sa od intruzivných líšia v tomže nemajú k dispozícii referenčnú vzorku čiže sa ťažšie určujú niektoré typyskreslenia vyskytujúce sa v telekomunikačných sieťach. Tieto meracie metódy jemožné používať priamo v uzloch siete v monitorovacích alebo dohľadovýchsystémoch v reálnej prevádzke. Kde sa využívajú na meranie kvality na veľaspojeniach súčasne.4.3 ALGORITMY MERANIA KVALITY HLASOVÉHOPRENOSUVývoj objektívnych metód začal v 80-tých rokoch a prvým implementovýmalgoritmom bol algoritmus NMR v roku 1989. Prvé testy ktoré boli vyvinuté nahodnotenie kvality hlasou boli navrhnute pre rozhlasové a televízne vysielanie a nie prehodnotenie telekomunikačných prenosov. Objektívne metódy možno popísať všeobecnouschémou zobrazenou na obr. 9.:Obrázok 9: Všeobecná štruktúra objektívnych metód merania kvalityZákladným rozdielom medzi jednotlivými algoritmami je vo vnímavostnom modeli.Ale podoba je v základnej štruktúre dvoch vstupov kde na jeden vstupuje referenčnávzorka a na druhy degradovaná vzorka ktorá je výstupom testovaného prenosovéhokanála. Prvým krokom je modelovanie vonkajšieho ucha tzv. vnemový model. V ďalšom24

VOWLAN PRENOS HLASUkroku algoritmus modeluje v testovanom kanáli akustické skreslenie a následne hoporovnáva s výstupom z vnemového modelu. Tieto informácie sa dajú použiť nadetailnejšiu analýzu signálu a volajú sa MOVs (Model Output Variables). Simuláciukognitívnej časti ľudského vnímania reči ako ďalším krokom dostaneme akustickéskreslenie testovaného signálu. Algoritmus PSQM bol štandardizovaný ako odporúčanieITU-T P.861 pre meranie kvality prenosu hlasu. Postupným vývojov rečového kódovania,sa museli vyvíjať aj nové algoritmy testovania kvality hlasového prenosu, pre použitiev IP sieťach keďže PSQM nepokrýval celú oblasť rušenia. PSQM+ doplnenýo kompenzáciu oneskorenia z PAMS bol v roku 2000 štandardizovaný ako algoritmusITU-T P.862 pod názvom PESQ (Perceptual Estimation ofSpeech Quality).4.3.1 Algoritmy pre intruzívne meraniaTieto systémy využívajú dva signály na vstupe. Prvým signálom je referenčná vzorkaa druhým býva degradovaná vzorka, ktorú dostaneme po prenose cez testované prenosovévedenie. Pre potrebu dvoch signálov nie sú tieto algoritmy vhodné na monitorovaniereálnej prevádzky.4.3.1.1 MNB (Measuring Normalizing Blocks)Bol vyvinutí ako alternatíva ku PSQM v roku 1997. Je vhodný pre impulznéhodnotenie parametrov alebo ak je bitová rýchlosť nižšia ako 4kb/s. MNB má dvezákladné techniky:• Normalizačné bloky založené na časovom meraní• Normalizačné bloky založené na frekvenčnom meraníMNB môže byť štruktúrovaný nasledovným spôsobom:• Časovo synchronizovaný originál a testovaný originál sú vložené do modelu. Súzarovnané vo frekvenčnej oblasti vo vnútri modelu, tiché rámce sa vyradia;• Signály sú prenášané ako vstup do Normalizačného bloku založenom nafrekvenčnom meraní a tiež do druhého Normalizačného bloku založenom načasovom meraní. Úlohou je poskytnúť sadu parametrov pre potreby ďalšíchmeraní;• Algoritmus, v tomto bode, zlúči dva MNB signály z výstupu do jedinej hodnotynazývanej Auditory Distance (AD) - sluchový rozdiel, ktorá reprezentuje meranie25

VOWLAN PRENOS HLASUkvality na dvoch signáloch na báze porovnaní ich základu. Táto hodnota jemapovaná do kvalitatívnej stupnice, za účelom získania subjektívnej predikčnejkvality .Obrázok 10: Schéma algoritmu MNB4.3.1.2 PSQM (Perceptual Speech Quality Measurement)Je to upravená verzia PAQM čo je všeobecnejšia verzia algoritmu pre meranie audiokvality. PSQM slúži na výpočet kvality hlasového prenosu. Je to matematický algoritmushodnotiaci rozdiel medzi referenčnou vzorkou a degradovanou vzorkou. Toto číslo sapoužíva na výpočet šumu v sieti.Matematický algoritmus môže byť rozdelený do troch blokov:• Predbežné spracovanie – táto fáza je vykonaná pred samotným meraním. Overí, čivstupné a výstupné signály sú dočasne zarovnané a zmenu veľkosti, za účelomvyrovnania sieťovej hodnoty;• Vnímavostné modelovanie - transformuje hodnoty v oblasti vnímania, z inéhopohľadu matematický model získa fyzickú signálovú reprezentáciu, ktorá sakonvertuje za účelom realizácie reálneho ľudského vnímania signálu;• Kognitívne modelovanie - je využité na porovnanie vstupného signálu svýstupným signálom, na hodnotenie vnímanej chyby a na vypočítanie rušenia.Hodnotenia PSQM sa pohybujú od 0 vyššie. Hodnota nula je dokonalé zarovnanieoriginálu a degradovanej vzorky. Čím je hodnota PSQM vyššia tým je skreslenie väčšiečo má za následok menšiu zrozumiteľnosť hovoru. Skutočná horná hranica hodnôt PSQMsa pohybuje na hodnote 15-20.26

VOWLAN PRENOS HLASUObrázok 11: Schéma algoritmu PSQM4.3.1.3 PAMS (Perceptual Analysis Measurement Systém)Bol navrhnutý pre British Telecom. Cieľom je meranie parametrov ako: časovéprerušenie, strata paketov, oneskorenie a skreslenie. PAMS používa model založený naľudských faktoroch vnímania. PAMS má lepší spôsob časového zarovnania ako PSQM.Tento princíp pracuje na odstránení účinkov oneskorenia.Model môže byť rozdelený nasledovne:• Predbežné spracovanie – v tomto bloku sú dva signály časovo zarovnané vosobitnom časovom úseku, za účelom kompenzácie oneskorenia;• Sluchová transformácia – v tomto bode sú signály modelované na zahrnutieľudských výrazov;• Chybová parametrizácia - rozdiel medzi dvoma signálmi je hodnotený za účelomdetekcie prítomnosti chýb. Vnímané chyby sú mapované do stupnice subjektívnejkvality. Poskytuje dva typy stupníc: LQS (Listening Quality Score) a LES(Listening Effort Score), ktoré korešpondujú so stupnicou ACR. Výsledky PAMSporovnania sú hodnoty v rozmedzí 0– 5.Obrázok 12: Schéma algoritmu PAMS27

VOWLAN PRENOS HLASU4.3.1.4 PSQM+Je založený na metóde PSQM a zlepšuje spôsob, akým je PSQM technika aplikovanádo systému, ktorý zahŕňa kritické skreslenia spôsobené napríklad stratou paketov. Presystémy, ktoré zahŕňajú len kódovanie reči, metódy PSQM a PSQM+ udávajú rovnakéhodnoty.4.3.1.5 PESQ (Perceptual Estimation of Speech Quality)Tento algoritmus vznikol spojením algoritmu PSQM a bloku časového zarovnávaniaz PAMS. Je tiež určený na objektívne hodnotenie hlasových signálov, prenášaných ceztelefónnu sieť. Prvým krokom modelu PESQ sú vzorky časovo zarovnané a určia saodpovedajúce si časti s oboch signáloch. Potom nasleduje spracovanie signálovvnímavostným modelom, ktorým sa porovnávajú časti ktoré si boli priradenév predchádzajúcom kroku. Z týchto hodnôt sa vypočíta PESQMOS, ktorá je z intervalu od-0,5 do 4,5.Model PESQ sa s výhodou používa v paketových sieťach a taktiež v mobilných. Kvôlinevhodnosti kodeku PESQ na prenosy v reálnom čase a kodekou s dátovým tokom nižšímako 4kb/s sa v týchto prípadoch používa starší algoritmus PSQM+. Spolu tieto dvaalgoritmy predstavujú riešenie pre kompletné meranie kvality prenosu hlasu.Obrázok 13: Schéma algoritmu PSQM+ a PESQ28

VOWLAN PRENOS HLASUPostup spracovania signálu v PESQ:‣ Referenčná a degradovaná rečová vzorka sú individuálne úrovňovozarovnávané a filtrované.‣ Tieto signály vstupujú do bloku časového zarovnávania, kde sa kompenzujúmalé časové posuny, zapríčinené oneskorením a časovou nestabilitou vsystémoch VoIP.‣ Časové reprezentácie oboch vstupných signálov sú transformované dofrekvenčnej oblasti.‣ Ďalej sú rečové vzorky rozdelené do blokov, ktoré sú vstupom do FFTpoužitím Hannového okna.‣ Ďalej sa (lineárna) frekvenčná stupnica prevedie na frekvenčnú stupnicuuvádzanú v barkoch, založenú na kritických frekvenčných pásmach, ktorékorešpondujú so šírkami pásiem, tzv. kochleárnej banky filtrov.‣ Oba signály, referenčný a degradovaný, sú potom filtrované s prenosovýmicharakteristikami prijímacieho zariadenia (telefónu).‣ Následne je pridaný Hothov šum (Hoth noise) na simulovanie šumu pozadiatypického pre kancelárie s cieľom vyjadriť maskovací efekt v reálnomšumovom prostredí a určenie maskovacieho prahu.‣ Potom nasleduje úprava intenzity, ktorá vedie k vyjadreniu komprimovanejhlasitosti ako funkcie výšky tónu a času, a pomocou tejto funkcie sa odvodíodhad počuteľných chýb.‣ Následné sa vykoná prevod na hodnotenie PESQ ktoré sa prepočíta na hodnotystupnice MOS.4.3.2 Algoritmy pre neintruzívne meraniaV reálnej prevádzke je treba merať kvalitu hlasového prenosu aj v reálnom časev jednotlivých uzloch siete, kde sa však nedajú použiť algoritmy pre intruzívne meranialebo nemáme k dispozícií referenčnú vzorku na porovnanie s degradovanou vzorkou. Pretakéto účely boli vyvinuté neintruzívne metódy meraní parametrov kvality hlasu. Pôvodnéneintruzívne metódy vykonávajú predikciu kvality hlasového prenosu priamo zosieťových výkonnostných parametrov: jitter, oneskorenie, strata paketov.29

VOWLAN PRENOS HLASU4.3.2.1 INMD (Inservice Non-intrusive Measurement Device)Obsahuje zoznam parametrov potrebných na meranie. Pôvodne bol vyvinutý nameranie parametrov ako sú hlas, hluk, echo a strata úrovne v obvodovo prepojovanej sieti.Neskôr bol vylepšený aj pre podporu paketovo prepojovaných sieti. Štandardizácia tohtoalgoritmu prebehlo v roku 2000 v ITU-T v odporúčaní P.562 na lokalizáciu a analýzupoškodenia hlasu. INMD sa najčastejšie používa v sieťach s jednoduchým skreslením.Obrázok 14: Schéma algoritmu INMD4.3.2.2 CCI (Call Clarity Index)Uvádza parametre, ktoré je potrebné vyhodnocovať na prenesenej verzii hlasovej vzorkykombinovať a určiť tak celkovú kvalitu prenosu reči. Bol vyvinutý na začlenenie INMDfirmou British Telecom. Metóda využíva model ľudského vnímania, pomocou ktoréhozískava výsledok subjektívneho hodnotenia kvality volaného index zreteľnosti.Algoritmus výpočtu výsledného bodového hodnotenia môže byť prevádzkovaný priamo vtestovacom systéme alebo môže byť umiestnený v sieťovom zariadený ako je smerovačalebo prepínač.4.3.2.3 NIQA (Non-intrusive Quality Assessment)Bol vyvinutý ako nadstavba modelu CCI aby pokryl všetky druhy skreslení(oneskorenie, nízka prenosová rýchlosť,...). Vyvinula ho spoločnosť Psytechnics. NIQAmôže byť prevádzkovaný vnútri brány, prepínača, testovacej architektúry aleboarchitektúry pre zlepšenie kvality. Obrovský rozsah skreslenia povolí tomuto algoritmuvytvoriť bodové hodnotenie pre každý typ kodeku používaný v moderných digitálnychsieťach.NIQA algoritmus: Signál, ktorý nie je produkovaný ľudským hlasom, je identifikovateľný;30

VOWLAN PRENOS HLASU Dopad poškodenia (podobne pre PESQ) na kvalitu je predpovedaný cez poznávacímodel; Skreslenie hlasového signálu je zhromaždené a bodové ohodnotenie kvality jevypočítané z identifikačného bloku rušenie/skreslenie za účelom možnej koreláciecez zobrazenie kvality so subjektívnym MOS ohodnotením.Obrázok 15: Schéma algoritmu NIQA31

VOWLAN PRENOS HLASU5. PRAKTICKÁ ČASŤBAKALÁRSKEJ PRÁCEV praktickej častí mojej bakalárskej práce som sa zameral na hodnotenie kvality hlasuprenášaného cez bezdrôtovú sieť WIFI ktorú sme zrealizovali na Elektrotechnickejfakulte Žilinskej Univerzity. Ďalej som mal v úmysle zistiť vplyv sily WIFI signálua prevádzkového zaťaženia na kvalitu prenášaných hlasových vzoriek. Generovaniedodatočného zaťaženia malo za cieľ simulovať iných účastníkov pripojených na tenistý AP. Moje meranie bolo zamerane na priestory výhradne vo vnútri budovy abysom zistil vplyv pevných prekážok, ako stien a schodov, na šírenie sa signálu a ichnásledný vplyv na kvalitu hlasového prenosu.5.1 PRINCÍP MERANIAMeranie som robil v podmienkach ktoré mali simulovať telefonovanie pomocou VoIPklienta z notebooku ktorý bol pripojený cez AP do testovacej siete a druhý VoIP klientbol k AP pripojený klasickým drôteným vedením typu STP. Ďalším prvkom testovacejsiete v ktorej sme merali boli D-ITG vysielač a D-ITG prijímač, pričom bol D-ITGprijímač pripojený pomocou WIFI a D-ITG vysielač pomocou klasického drôtenéhovedenia typu STP. Ako AP som použil všestranný prístupový bod, switch, router prebezdrôtové WiFi siete štandardov 802.11b/g s rýchlosťou prenosu až 54 Mb/sa obsahujúci 4 konektory typu RJ-45. V prípade meraní som však využíval verziu802.11b, čo znamená použitie prenosovej rýchlosti 11 Mb/s. VoIP vysielač bežal nabežnom notebooku, kvôli lepšej pohyblivosti a priblíženiu sa výkonom skutočnej situáciiktorý bol kvôli nemennosti kvality signálu počas meraní pripojený na elektrickú sieť. Akoďalšie počítače boli použité klasické stolové ktoré zastávali funkcie VoIP prijímača, D-ITG vysielača a D-ITG prijímača. Pripojenie D-ITG prijímača cez WIFI sieť smerealizovali externým WIFI USB kľúčom napojeným na prístupový bod priamouviditeľnosťou so 100% silou signálu.32

VOWLAN PRENOS HLASUObrázok 16: Principiálna schéma merania zadaniaZvyšné dva počítače boli priamo pripojené do siete cez rozhranie STP ktoré bežalorýchlosťou 100 Mb/s (Ethernet) čo dostačovalo na to aby nám to negatívne neovplyvnilovýsledky merania a prenosové parametre. VoIP hovor sme uskutočňovali pomocou VoIPklienta Eyebeam, ktorý používal na prenos hlasu kodek G.729. Vo VoIP vysielacompočítači ešte bežal zvukový program, ktorým sme do vytvoreného spojenia prehrávaliprenášané vzorky, ďalej tam bol spustený program na meranie kvality prijímanéhosignálu. Na VoIP prijímacom počítači bol spustený nahrávací program ktorý zachytávala nahrával prenesenú vzorku a taktiež tam bežal program HAMMER ktorým somnahrával prenesené pakety na následnú analýzu. Na počítači pracujúcom ako D-ITGvysielač bol spustený program D-ITG pomocou ktorého sme vysielali simulovanédodatočné zaťaženie na prístupovom bode v hodnotách 0, 3, 5 Mb/s a bol ešte tam bežalosledovanie prenosu dát v sieti. Na poslednom počítači ktorý mal funkciu D-ITG prijímačabežal program D-ITG ktorý zabezpečoval prijímanie dodatočného zaťaženiaa samozrejme program. Na začiatku každého opakovania merania som spustil pomocnéprevádzkové zaťaženie následne som spustil nahrávanie vzorky a súčasne aj nahrávanieHammera a nakoniec som spustil samotnú vzorku ktorú som prenášal. Takto sa toopakovalo desať krát, následne som zmenil vzorku prípadne hodnotu prevádzkovéhozaťaženia. Po skompletizovaní merania na jednej úrovni signálu prešiel som na ďalšiu33

VOWLAN PRENOS HLASUa všetko sa zopakovalo. Umiestnenie jednotlivých meracích miest možno vidieť v príloheE (obr. 22) Takto som pokračoval až do namerania všetkých meraní.5.2 VÝSLEDKY MERANÍPo dokončení meraní som musel ešte zhodnotiť nahrané vzorky na čo mi poslúžilalgoritmus PESQ. Následne som spracoval dáta zaznamenané programom Hammer kdesom určoval Packet lost, Out of sequence packet, Jitter, Jitter delay a Jitter buffer packetdrop. Výsledky najlepšie reprezentujeMOS‐LQO3,93,83,73,63,53,412,000 Mb/s 3 Mb/s 5 Mb/s100% 91% 80% 70% 50%Kvalita WIFI signáluObrázok 17: Graf závislosti hodnôt MOS od kvality WIFI signálu0 Mb/s 3 Mb/s 5 Mb/sPacket lost [%]11,0010,009,008,00100% 91% 80% 70% 50%Kvalita WIFI signáluObrázok 18: Graf závislosti Stratených paketov od kvality WIFIgrafické znázornenie na obrázkoch 15 a 16. Na obrázku 15 vidíme závislosťvypočítaného hodnotenia v stupnici MOS od kvality WIFI signálu v meranom mieste a odgenerovaného pomocného zaťaženia. Pri 100% hodnote signálu vidíme že má pomocnézaťaženie najväčší vplyv kým pri menších hodnotách signálu sa tento vplyv stráca čoznamená že samotnú kvalitu prenosu viac ovplyvňuje sila prijímaného signálu. Výraznúodchýlku vidíme len v bode s hodnotou signálu 91% a pomocnom zaťažení s hodnotou 0Mb/s. Čo mohlo byť spôsobené umiestnením meraného bodu v tesnej blízkosti34

VOWLAN PRENOS HLASUprístupového bodu a umiestnením tesne za stenu kde bol vytvorený tieň z prístupovéhobodu. Ďalšie výsledky meranie je možné nájsť v prílohovej časti tejto práce.35

6. ZÁVERZmyslom vytvorenia tejto bakalárskej práce bolo zistenie vplyvov rušeniabezdrôtových sieti na kvalitu prenosu hlasu pri VoIP prenosoch. Zameral som sa skôr narušenia spôsobené prostredím v budovách a tiež na porovnanie pri rôzne silných signálovv rámci WI-FI siete. V teoretickej časti mojej práce som sa zameral na popis použitýchtechnológií, následné som opísal metódy merania a spôsoby hodnotenia hlasovýchprenosov v IP sieťach. Ďalšej som opísal základy šírenia elektromagnetických vĺnv zastavanom prostredí. V praktickej časti mojej práce som zrealizoval meranie nazostavenej WI-FI sieti. Ako z názvu práce vyplýva, moje merania som realizovalv budove, konkrétne sa tieto merania prevádzali v budove Elektrotechnickej fakulty.36

Zoznam použitej literatúry1. Pechač, P., Zvánovec, S.: Základy šíření vln pro plánovaní pozemníchrádiových spojů, 2007, ISBN 978-80-7300-223-72. Pechač, P.: Šíření vln v zástavbě modely pro plánování mobilníchrádiových systémů, 2005, ISBN 80-7300-186-13. KOLEKTÍV AUTOROV.: State of the art voice quality testing, WhitePaper by OPTICOM GmbH, Germany [online], [cit. 2009-04-19],Dostupné na Internete:http://www.opticom.de/download/STATEO1.PDF .4. ITU-T Recommendation P.862 “Perceptual evaluation of speech quality(PESQ): An objective method for end-to-end speech qualityassessment of narrow-band telephonenetworks and speech codecs“,International Telecommunications Union, Ženeva, február 2001.5. POČTA, P., VACULÍK, M.: Impact of duration of speech sequences onspeech quality, V Journal of Telecommunications and InformationTechnology, vol. 7, no. 4, pp.72-76, ISSN 1509-4553.6. ANTONY W. RIX, JOHN G. BEERENDS, DOH-SUK KIM, SENIORMEMBER, IEEE, PETER KROON, FELLOW, IEEE, AND ODEDGHITZA.: Objective Assessment of Speech and Audio Quality—Technology and Applications, V IEEE Transactions on audio, speech,and language processing, VOL. 14, NO. 6, november 2006.7. Floriano De Rango, Mauro Tropea, Peppino Fazio, Salvatore Marano.:Overview on VoIP: Subjective and Objective Measurement Methods, VIJCSNS International Journal of Computer Science and NetworkSecurity, VOL.6 No.1B, január 2006.8. PSQM [online], [cit. 2009-04-20], Dostupné na Internete:http://www.opticom.de/technology/psqm.html9. PESQ [online], [cit. 2005-11-18], Dostupné na Internete:http://www.opticom.de/technology/pesq.html10. “Non Intrusive Quality Assessment”, Psytechnics, január 2003.11. J. Anderson, “Addressing VoIP Speech Quality with Non-IntrusiveMeasurement”, White Paper, Agilent Technologies.37

ÚVOD12. Takahashi, A.: Objective quality evaluation based on ITU-TRecommendation P.862 by using long reference speech (NTT),COM12-D008, Jan. 2005.13. Varela, M., Marsh, I., Gronvall, B.: A systematic study of PESQ’sbehaviour, V zborníku konferencie MESAQIN 2006, Praha, 2006, ISBN80-01-03503-4.14. Rix, A. W.: Comparison between subjective listening quality and P.862PESQ score, V zborníku konferencie MESAQIN 2003, Praha 2003,ISBN 80-01- 02822-4.15. Antony W. Rix, John G. Beerends, Doh-Suk Kim,Peter Kroon, OdedGhitza.: Objective Assessment of Speech and Audio Quality—Technology and Applications, V IEEE Transactions on audio, speech,and language processing, VOL. 14, NO. 6, november 2006.16. P Hollier M. P., Barrett P. A.: Non-intrusive perceptual qualitymeasurement for quality assurance in NGN and 3G networks,Psytechnics Limited, UK, 2003.17. Kolektív autorov.: Diagnosing Voice Quality Impairments and DesigningSolutions for Voice over IP Systems, Intel Leap ahead White PaperTelecom, marec 2006.18. ITU-T Recommendation P.562, “Analysis and Interpretation of INMDVoice service Measurements”, Ženeva, máj 2000.19. ITU-T Recommendation P.861, “Objective quality measurement oftelephoneband (300-3400 Hz) speech codecs“, Ženeva, február 1998.

ČESTNÉ VYHLÁSENIEVyhlasujem, že som zadanú bakalársku prácu vypracoval samostatne, pododborným vedením vedúceho bakalárskej práce Ing. Peter Počta PhD. a používal som lenliteratúru uvedenú v práci.Súhlasím so zapožičiavaním bakalárskej práce.V Žiline dňa 12. 6. 2009____________________podpis

Prílohová časť

PRÍLOHOVÁ ČASŤPríloha A)MOS3,83,73,63,53,4100% 91% 80% 70% 50%Sila signálu0 Mb/s3 Mb/s5 Mb/sPrevádzkové zaťaženieObrázok 19: 3D graf závislosti hodnôt MOS od kvality WIFI signálu.Príloha B)0 Mb/s 3 Mb/s 5 Mb/sPacket lost [%]11,5011,0010,5010,009,509,008,50100% 91% 80% 70% 50%Kvalita WIFI signálu5 Mb/s0 Mb/sObrázok 20: 3D graf závislosti stratených paketov od kvality WIFIPríloha C)0 Mb/s 3 Mb/s 5 Mb/sPrevádzkové zaťaženieJitter buffer packet dropped [%]8,006,005 Mb/s4,003 Mb/s2,000 Mb/s0,00100% 91% 80% 70% 50%Kvalita WIFI signáluObrázok 21: 3D graf závislosti zahodených paketov jitterom od kvality WIFIPrevádzkové zaťaženiei

PRÍLOHOVÁ ČASŤPríloha D)0 Mb/s 3 Mb/s 5 Mb/sJitter [ms]100500100%91%80%70%Kvalita WIFI signálu50%5 Mb/s3 Mb/s0 Mb/sPrevádzkové zaťaženieObrázok 22: 3D graf závislosti zmeškaných paketov od kvality WIFIPríloha E)Obrázok 23: Rozloženie meracích miestii

PRÍLOHOVÁ ČASŤPríloha F)iii